Metalle

Kationen

Anionen

organische Substanzen

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Metalle

Aluminium

Aluminium gelangt durch Auflösungsprozesse bedingt durch den sauren Regen in natürliche Gewässer und kann das Wurzelsystem von Pflanzen schädigen. Eine weitere Emmissionsquelle ist die unsachgemäße Vorgehensweise bei Flockungsprozessen mit Aluminiumsulfat.

Bereits Konzentrationen unter 0,1 mg/l sind für Fische stark toxisch.

Arsen

Arsen findet sich in Sedimentgesteinen und daher auch in geringen Mengen in Grund- und Oberflächenwässern. Hohe Arsenkonzentrationen sind in der Regel bedingt durch gewerbliche Abwässer aus Gerbereien oder Deponien.

Die Giftigkeit ist nicht bedingt durch elementares Arsen, sondern durch die Bildung des dreiwertigen Arsens in arseniger Säure.

Barium

In natürlichen Wässern findet sich Barium in der Regel als Spurenelement. Ein weiterer Eintrag erfolgt über Industrieabwässer. Für den Menschen gefährlich ist eine Dosis von 600 mg/l.

Beryllium

Dieses Element ist ein starkes Fischgift und ist insbesondere als Sulfat sehr toxisch.  

Blei

Blei kommt nahezu nie in natürlichen Gewässern vor, sondern ist meist durch Rohrsysteme in das Wasser gelangt. Es hat eine starke toxische Wirkung und kann in verschiedenen Bereichen des menschlichen Körpers eingelagert werden. Eine tägliche Dosis von 1 mg Pb über einige Wochen kann bereits zu Vergiftungen führen. Blei ist ebenfalls ein starkes Fischgift.

Bor

Die bedeutendste Quelle für Bor oder Borat sind Gewerbebetriebe der Wasch- und Bleichmittelindustrie. Konzentrationen > 0,05 mg/l weisen auf einen Einfluss kommunaler und gewerblicher Abwässer hin. Bei Konzentrationen > 1 mg/l kann das Pflanzenwachstum gestört werden.

Cadmium

Die wichtigste Emission von Cadmium erfolgt durch die technische Gewinnung von Zink, wobei dieses als Begleitelement anfällt. Es wird aber auch bei Verbrennungsprozessen freigesetzt. Cadmium reichert sich in Gewässersedimenten an und ist ein starkes Fischgift.

Calcium

Calcium kommt in der Natur sehr häufig in Gesteinen insbesondere als Carbonat vor. In wässrigen Systemen wird oft Hydrogencarbonat gebildet, das eine höhere Löslichkeit als das Carbonat aufweist und für die Wasserhärte verantwortlich ist. 

Chrom

Chrom gelangt insbesondere durch Galvanikbetriebe in die Umwelt. Je nach Oxidationsstufe weist Chrom eine unterschiedliche Toxizität auf. So ist Cr (VI) ca. um das 100-fache giftiger als Cr(III). Insbesondere im Magen-Darm-Trakt kann es zu starken Schädigungen kommen. Cr(III) demgegenüber hat in geringen Mengen günstigen Einfluß auf unterschiedliche Körperfunktionen.

Eisen

Eisen kommt in Spuren in nahezu allen nätürlichen Gewässern vor. Fe2+ ist in reduzierenden Gewässern mit bis zu 10 mg/l anzutreffen. Dieses Milieu zeichnet sich durch Sauerstoffmangel, CO2, NH4+ und H2S aus. Bei der Oxidation entsteht über Zwischenstufen Eisen(III), welches als schwerlösliches braunes Fe(OH)3 ausfällt.

Bereits 0,3 mg/l Fe2+ verursachen einen metallischen Geschmack des Wassers, sind aber auch in höheren Konzentrationen nicht Gesundheitsschädlich.  

Kalium

Die Menge an Kalium in Grundwässern liegt meist bei wenigen mg/l. Kalium weist eine höhere Adsorptionsfähigkeit als Natrium gegenüber Böden auf und dient als Pflanzendünger. Stark erhöhte Gehalte in Grundwässern können demzufolge durch eine Auswaschung von Düngern bedingt sein.

Kupfer

Kupfer gelangt in der Regel durch industrielle Abwässer oder aus Pflanzenschutzmitteln in das Grundwasser. Kupfer ist ein unentbehrliches Spurenelement. Es verursacht aber in höheren Dosen ab ca. 2 mg/l einen metallischen Geschmack und kann in höheren Konzentration zu Organschädigungen führen. Kupfer wird auch als Algizid eingesetzt und gehört zu den Fischgiften.

Magnesium

Magnesium gilt ebenso wie Calcium als Härtebildner und kommt oft in Verbindung mit Calcium oder in Silicaten vor. Es verleiht dem Wasser einen leicht bitteren Geschmack, ist allerdings ein wichtiger Stoff bei der Muskelbewegung sowie der Härtung von Knochen und Zähnen.

Mangan

Mangan wird ebenso wie Eisen geogen in Abhängigkeit vom pH-Wert und dem Redoxpotential gelöst. Es kommt in der Regel in der zweistufigen Form vor, da es nicht so leicht wie beispielsweise Eisen oxidiert wird.

Natrium

Natrium gelangt durch Salzlagerstätten oder durch häusliche Abwässer in das Wasser. Es hat in Grundwässern eine meist nur geringe Bedeutung und kommt in recht geringen Konzentrationen bis zu 50 mg/l vor.

Quecksilber

Quecksilber findet in der Industrie vielfältig Anwendung z.B. in der Farben-, Papier- und Elektroindustrie. Es ist in geringen Konzentrationen durch seine vielfältige Verwendung im Wasser sehr verbreitet. Da es sich in vielen Fischarten anreichert, können in diesen sehr hohe Quecksilberkonzentrationen auftreten. Ab einem Gehalt von 1 µg/kg Hg ist der Fisch nicht mehr genießbar sind.

Der natürliche Gehalt im Meerwasser liegt bei 0,03 µg/l und in Oberflächenwässern bei 0,08 - 0,12 µg/l.

Weit gefährlicher als die anorganischen Hg-Verbindungen ist Quecksilber in organischen Verbindungen.

Selen

Selen kommt in geringen Mengen in der Natur als Selenat (IV) oder (VI) vor. In höheren Menge wird es bei der Erzverhüttung und der Kohleverbrennung freigesetzt. Auch in der Elektro- und Papierindustrie fällt selenhaltiges Abwasser an. Selengehalte über 10 µg/l weisen auf Verunreinigungen hin.

Selen ist ein wichtiges Spurenelement, Mengen ab 0,6 mg/d können jedoch chronisch toxisch wirken.  

Strontium und Barium

Strontium und Barium liegen meist nur in sehr geringen Mengen im Wasser vor. Barium findet jedoch in der Industrie weitreichende Anwendung.  

Zink

Zink kommt in natürlichen Gewässern oft in Spuren vor. Es wird allerdings oft aus Rohrleitungen gelöst und kann insbesondere bei höheren Chlorid- und Sulfatkonzentrationen Konzentrationen von 5 mg/l erreichen. Es wirkt stark reduzierend und kann unter Bildung von Zn2+ Nitrat zu Nitrit reduzieren.

Härte

Unter Härte wird die Summe der Gehalte an Calcium, Magnesium, Strontium und Barium verstanden. Im Gegensatz zur Gesamthärte ist die Carbonathärte der Anteil an Calcium- und Magnesiumionen mit einem äquivalenten Anteil an Carbonat- und Hydrogencarbonationen. In natürlichen Wässern ist dies gleich der Säurekapazität bis zum pH-Wert von 4,3.

Die Nichtkarbonathärte ist demnach der Anteil der aus den Sulfaten, Chloriden, Nitraten, Silikaten und Phosphaten stammt.

In Basalt-, Sandstein- und Granitböden findet man meist weiches Wasser, während in Kalk-, Gips- oder Dolomitböden harte Wässer vorkommen.

Kationen

Ammonium - Ammoniak

Ammonium wird in der Regel durch Abwässer in die Umwelt eingetragen. Es entsteht bei anaerob ablaufenden Prozessen aus anderen stickstoffhaltigen Verbindungen.  

Ammoniak gelangt im wesentlichen durch die Landwirtschaft in das Grundwasser. Dabei sind sowohl die Tierhaltung als auch der Düngemitteleinsatz als Quelle zu nennen.

Pflanzen können geringe Konzentrationen an Ammoniak über die Blätter aufnehmen. Ammonium-Ionen werden hauptsächlich durch die Wurzeln aufgenommen. Im Boden kann freies NH₄⁺ durch mikrobielle Vorgänge zu Nitrat (Nitrifikation) umgesetzt werden.

Die düngende Eigenschaft können eine Eutrophierung hervorrufen und somit das Ökosysteme gravierend beeinflusst werden.

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Anionen

Chlorid

Chloride sind gut löslich und gelangen sowohl geogen als auch über kommunale Abwassereinflüsse ins Wasser. Der salzartiger Geschmack wird etwa ab Konzentrationen von 100 mg/l wahrgenommen.

Cyanid

Cyanid wird durch Galvanikabwässer oder auch aus Altlasten (Gaswerke) in die Gewässer eingetragen. Es ist durch die Bildung von HCN (Cyanwasserstoff) sehr giftig, da es das Eisen in der Gewebeatmung umsetzt. Cyanid ist ein starkes Fischgift.

Nitrit

Die Hauptquelle für Nitrit ist die Reduktion von Nitrat. Es entsteht allgemein als Zwischenprodukt von Abbauvorgängen. In sauberen natürlichen Gewässern kommt Nitrit maximal in Spuren vor. Mengen von 0,2 bis 2 mg deuten auf eine Verschmutzung hin. 

Nitrat

Nitrat findet sich in nahezu allen Oberflächenwässern in Konzentrationen zwischen 0,4 und 8 mg/l. Eine wesentliche Quelle ist die Düngung.

Beim Fehlen von Ammonium und Nitrit kann ein hoher Nitratgehalt nicht natürlichen Ursprungs sein.

Phosphat

Phosphatgehalte in Wässern sind meist bedingt durch Waschmittel, Düngung oder Abwässer. Bereits geringe Konzentrationen können in Gegenwart von Stickstoffverbindungen zu einer Überernährung von Pflanzen führen und das biologische Gleichgewicht stören (Eutrophierung).

Bei häuslichen Abwässern findet sich ein Phosphatgehalt bis ca. 10 mg/l.

Sulfat

Sulfate finden sich insbesondere in Gebieten mit Gipslagerstätten sowie in Industrieabwässer und Grubenabwässer. Sulfate sind in der Regel gut wasserlöslich.

Silikate bzw. Kieselsäure

Die Gehalte natürlicher Wässer an Silikaten liegen zwischen 5 und 8 mg/l und sind meist auf die Verwitterung von Gesteinen zurückzuführen.

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organische Substanzen

BTEX

BTEX steht für die einkernigen Aromaten Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylole

Benzol dient für viele Produkte wie z.B. Kunststoffe als Ausgangssubstanz. Es entsteht insbesondere bei der Raffination von Erdöl. Die wichtigste Emmisonsquelle ist allerdings der Kraftfahrzeugverkehr.

HKW Halogenkohlenwasserstoffe

Die wichtigsten Halogenkohlenwasserstoffe sind die chlorierten Verbindungen. Sie haben eine große Bedeutung in den unterschiedlichsten Wirtschaftszweigen, wodurch auch ihre Verbreitung recht groß ist. Als Beispiele seien Löse- und Entfettungsmittel, Kältemittel, Desinfektionsmittel, Weichmacher, Holzschutzmittel genannt.

Gaschromatografisch werden oft nur die LHKW, die leichtflüchtigen Halogenkohlenwasserstoffe analysiert. 

PAK Polycylische aromatische Kohlenwasserstoffe

PAK bezeichnet man die Stoffgruppe von einigen hundert organischen Verbindungen dieser Stoffgruppe. Diese sind z.T. stark karzinogen (Benzo(a)pyren). Eine wichtige Quelle für PAK sind Verbrennungsprozesse.

Typischerweise werden von den PAK nach EPA 16 Einzelsubstanzen ausgewählt und analysiert.

PBSM (PSM) Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel - Pestizide

Pflanzenschutzmittel (PSM) oder Pestizide sind die Gruppe der ca. 1700 verschiedenen Schädlingsbekämpfungsmitteln und für Warmblütler in µg/kg-Bereich über längere Zeit toxisch. Zu diesen Stoffen zählen chlorierte Kohlenwasserstoffe, organische Phosphorverbindungen, Carbamate, Harnstoffderivate, Organochlorverbindugnen, Phenolderivate sowie Triazinderivate.

Man unterscheidet nach ihren Anwendungsbereichen in Insektizide, Nematozide, Rodentizide, Molluskizide, Fungizide, Herbizide und Wachstumsregulatoren.

Fungizide finden im Obst-, Hopfen- und Weinbau und im Weizen- und Kartoffelanbau zur Bekämpfung von Pilzen Anwendung. Herbizide werden zur Unkrautbekämpfung eingesetzt und bilden mengenmäßig die größte Gruppe.

DDT (Dichlor-diphenyl-trichlorethan) ist ein bekanntes Insektizid und wegen seiner gesundheitsgefährdenden Eigenschaften seit 1971 in Deutschland verboten. Ein weiteres bekanntes Insektizid ist Lindan (Hexachlorcyclohexan).

Häufig werden durch mikrobiologische Vorgänge im Boden und im Wasser Metaboliten der Stoffe gebildet, von denen einige langlebiger und toxischer als die Ausgangsprodukte sind.  

PCB Polychlorierte Biphenyle

PCB entstehen durch Chlorierung von Biphenyl. Es gibt 209 unterschiedliche Isomere. Eingesetzt wurden sie in Transformatoren oder Hydraulikölen. Seit 1989 dürfen sie in Deutschland nicht mehr verwendet werden. Durch die weitgehende Verwendung trifft man PCB auch in der Nahrungskette.

Da PCB eine große chemischen und biochemischen Stabilität aufweisen und  eine gute Fettlöslichkeit besitzen, werden sie insbesondere in Tierprodukten angereichert.

PCB sind schlecht wasserlöslich und kommen meist gebunden an Partikel vor, so dass sie auch oft durch die Filtration weitgehend entfernt werden.

Phthalate

Phthalate sind die Salze und Ester der o-Phthalsäure. Sie werden hauptsächlich als Weichmacher für verschiedene Kunststoffe eingesetzt. Wichtige Komponenten dieser Stoffgruppe sind DEHP (Di-2-ethylhexylphthalat), Di-n-Butylphthalat (DBP) und Butylbenzylphthalat (BBP). 

KW Kohlenwasserstoffe

KW kommen insbesondere durch Mineralölprodukte in Grund- und Oberflächenwasser. Sie sind nur in geringem Maße biologisch abbaubar und schwierig aus dem Wasser zu entfernen. Bereist große Verdünnung verändern den Geschmack des Wassers. Der Schwellenwert liegt bei 10 bis 100 µg/l.