Die Überwachung und Messung der Wasserqualität von Flüssen ist von entscheidender Bedeutung, da sie wichtige Daten und Informationen für die Entscheidungsfindung bei der Bewirtschaftung von Wasserressourcen liefert.
Umweltüberwachung – Flusskartierung
Fließgewässerökosysteme sind die fließenden Gewässer, die die Landschaft entwässern, und umfassen die biotischen (lebenden) Interaktionen zwischen Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen sowie die abiotischen (nicht lebenden) physikalischen und chemischen Interaktionen ihrer vielen Teile.
Flüsse werden gemeinhin auch als Quellwasser bezeichnet (zusammen mit Bächen, Seen, Stauseen, Quellen und Grundwasser), welches die öffentliche Trinkwasserversorgung und private Brunnen mit Wasser versorgt.
Der Schutz des Quellwassers macht das Leitungswasser sicherer.
Der Schutz von Wasserquellen vor Verunreinigungen verringert das Risiko von Keimen oder Chemikalien in Ihrem Wasser und die Kosten für die Wasseraufbereitung.
Der Schutz von Wasserquellen vor Verunreinigungen verringert das Risiko von Keimen oder Chemikalien in Ihrem Wasser und die Kosten für die Wasseraufbereitung.
Die systematische Überwachung der Wasserqualität von Flüssen kann uns einen Einblick in die Veränderungen des Wassers geben und wertvolle Informationen über die Umgebung und ihre Auswirkungen auf die Wasserqualität liefern.
Die Überwachung kann auch zu Forschungszwecken erfolgen, um das Ausmaß und die Auswirkungen von unfallbedingten Verschmutzungen zu ermitteln und die Ursachen und wahrscheinlichen Quellen langfristiger Verschmutzungsprobleme zu bestimmen.
Das Leben auf der Erde hängt entscheidend von der Verfügbarkeit von Oberflächenwasser für den häuslichen Gebrauch, die Landwirtschaft und die Industrie ab, die direkt von Veränderungen im Wassermassenaustausch mit der unteren Atmosphäre betroffen sind.
Die chemischen Eigenschaften von Flusswasserkörpern stammen aus einer Vielzahl natürlicher Quellen, darunter die Auslaugung von Böden, die Verwitterung von Mineralien und atmosphärische Einträge.
Außerdem kreuzen sich die Wege der Flüsse häufig mit von Menschenhand geschaffenen Bauwerken und Wasserauslässen, die eine Gefahr für Wasserlebewesen darstellen und die Trinkwasserquellen verschmutzen können.
Die regelmäßige standardisierte Analyse chemischer Parameter in Gewässern ermöglicht die frühzeitige Erkennung gefährlicher Konzentrationen von Stoffen, die über den unbedenklichen Grenzwerten liegen.
Die Überwachung kann uns wertvolle Informationen über Veränderungen und Trends liefern, die über einen bestimmten Zeitraum eingetreten sind
Standorte
Die Auswahl des Standorts und die Kohärenz der Kartierung können von großem Wert sein.
Orte, die die größte Gefahr darstellen, sollten ermittelt und in kürzeren Abständen überwacht werden.
Zeitraum
Es wird empfohlen, monatlich eine Analyse der allgemeinen physikalisch-chemischen Parameter durchzuführen.
Bei Verdacht auf einen Schadstoff sollte eine zusätzliche Analyse durchgeführt werden.
Veränderungen in der Wasserzusammensetzung
Mit der Überwachung unseres regionalen Oberflächenwassers können wir bessere Prognosen über künftige Veränderungen erstellen und unsere Planungen und Investitionen im Voraus vornehmen.
Gesammelte Informationen grundlegender Leitlinien:
- hemische Eigenschaften – z. B. gelöster Sauerstoff, pH-Wert, Salzgehalt, Nährstoffkonzentration und andere Verunreinigungen
- physikalische Eigenschaften – z. B. Temperatur, Farbe, Licht, im Wasser suspendierte Sedimente (Trübung)
- biologische Merkmale – z. B. Bakterien und Algen.
Es gibt mehrere Ansätze für eine entscheidende Bewertung der Wasserqualität:
- direkte Messung „vor Ort“ mit tragbaren Messgeräten. Die Kartierung kann über GPS-Optionen erfolgen .
- kontinuierliche Überwachung – Aufzeichnung in regelmäßigen Abständen über einen längeren Zeitraum
- Entnahme von Wasserproben für Laboranalysen
pH-Wert
Im Gegensatz zu Seen und Teichen handelt es sich bei Flüssen um offene Systeme, in denen ein häufiger Wasseraustausch stattfindet.
Eine der verheerendsten Nebenwirkungen der Umweltverschmutzung ist der erhöhte Säuregehalt von Regen und Grundwasser.r. Dies wirkt sich auf Tiere und Pflanzen aus und hat langfristige Folgen für unsere Umwelt.
Die Prüfung des pH-Werts zeigt an, ob die Probe sauer oder basisch ist. Flüsse sind in der Lage, Veränderungen des pH-Werts durch die Struktur und Zusammensetzung des Flussbetts zu verhindern. Drastische Veränderungen des pH-Werts können sich jedoch nachteilig auf die Gesundheit der Flüsse auswirken.
Die Ursachen für den Säuregehalt und den niedrigen pH-Wert können in der Verschmutzung oder in natürlichen Faktoren wie saurem Regen liegen, aber auch in anderen externen Faktoren, die Schwankungen im pH-Wert des Flusses verursachen können.
Zu den Verursachern gehören landwirtschaftliche Abwässer, saure Grubenwässer und Emissionen fossiler Brennstoffe wie Kohlendioxid, das in Flusswasser gelöst eine schwache Säure bildet.
Gelöster Sauerstoff
Der gemessene Gehalt an gelöstem Sauerstoff (DO) ist ein direkter Indikator für die Wasserverschmutzung.
Gelöster Sauerstoff ist die Menge an Sauerstoff, die für lebende Wasserorganismen verfügbar ist. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff gibt Aufschluss über die Wasserqualität.
Obwohl die Atmosphäre zu ca. 21 Prozent aus Sauerstoff besteht, ist dieser nur sehr schwer in Wasser löslich, und seine Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur und zunehmendem Salzgehalt ab.
Sauerstoff diffundiert mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 5 mg/l täglich aus der Atmosphäre in die Oberflächengewässer. Die Hauptquelle für Sauerstoff in den meisten natürlichen Gewässern ist die Photosynthese von Phytoplankton und Wasserpflanzen, die täglich zwischen 5 und 20 mg/l beträgt.
Zu den Sauerstoffverlusten gehören die Atmung durch Plankton (5 bis 15 mg/L täglich), die Atmung durch Fische (2 bis 6 mg/L täglich), die Atmung durch benthische Organismen (1 bis 3 mg/L täglich) und die Diffusion von Sauerstoff in die Luft (1 bis 5 mg/L täglich).
Da Sauerstoff nur während des Tages produziert wird und die Atmung rund um die Uhr stattfindet, schwankt die Konzentration des gelösten Sauerstoffs täglich (Tag und Nacht), mit einem Minimum bei Sonnenaufgang.
Nitrogen (Nitrate – Nitrite – Ammonia)
Stickstoff ist lebensnotwendig, denn er ist ein wichtiger Bestandteil von Proteinen und Nukleinsäuren.
Stickstoff kommt in vielen Formen vor und wird von einer Vielzahl von Bakterien ständig zwischen diesen Formen umgewandelt.
Obwohl Stickstoff in der Atmosphäre als zweiatomiges Stickstoffgas (N2) reichlich vorhanden ist, ist er äußerst stabil, und seine Umwandlung in andere Formen erfordert viel Energie.
In der Vergangenheit waren die biologisch verfügbaren Formen NO3- und NH3 oft begrenzt, doch haben die heutigen anthropogenen Prozesse, wie z. B. die Düngemittelproduktion, die Verfügbarkeit von Stickstoff für lebende Organismen stark erhöht.
Der Kreislauf des Stickstoffs in seinen vielen Formen ist ein komplexer Prozess, an dem zahlreiche Bakterienarten und Umweltbedingungen beteiligt sind.
Im Allgemeinen besteht der Stickstoffkreislauf aus fünf Schritten:
- Stickstofffixierung (N2 zu NH3/ NH4+ oder NO3–)
- Nitrifikation (NH3 zu NO3–)
- Assimilation (Aufnahme von NH3 und NO3– in biologische Gewebe)
- Ammonifikation (organische Stickstoffverbindungen zu NH3)
- Denitrifikation(NO3– zu N2)
Der Stickstoffkreislauf
Rot: Oxidation von Ammoniak zu Nitrit (Nitritation)
Rot gestrichelt: vollständige Oxidation von Ammoniak zu Nitrat (Comammox)
Grün: Oxidation von Nitrit zu Nitrat (Nitratation)
Gelb: Anammoxprozess
Blau: Denitrifikation
Lila: Dissimilatorische Nitratreduktion zu Ammonium (DNRA)
Grau: Stickstofffixierung
Zwischenprodukte für Nitritation, Comammox und Anammox sind nicht abgebildet.
Häufige Formen von Stickstoff
Die häufigsten Formen von anorganischem Stickstoff in der Umwelt sind zweiatomiges Stickstoffgas (N2), Nitrat (NO3–), Nitrit (NO2–), Ammoniak (NH3) und Ammonium (NH4+). Welche Arten vorherrschen, hängt von der chemischen, physikalischen und biologischen Umgebung ab.
In Gewässern ist das Vorhandensein von Stickstoff in Form von Ammoniak (NH3) oder Ammonium (NH4+) abhängig vom pH-Wert und der Temperatur.
Wenn der pH-Wert unter 8,75 liegt, überwiegt NH4+. Eine Erhöhung des pH-Wertes bedeutet eine Erhöhung der Hydroxylionenkonzentration (OH–) im Wasser, was bedeutet, dass sich die obige Reaktion nach links verschiebt, um das Gleichgewicht zu erreichen.
Oberhalb eines pH-Wertes von 9,75 überwiegt NH3 (Hem, 1985). NH3 ist für Wasserlebewesen giftiger. Wenn die biologische Assimilation von NH3 nicht in ausreichendem Maße erfolgt, kann sich NH3 ansammeln und schädliche Auswirkungen auf das Leben im Wasser haben.
Die Überwachung des Stickstoffgehalts ist aus vielen Gründen notwendig, u. a. zur Ermittlung der Ausgangsnährstoffgehalte und -trends, zur Verhinderung der Eutrophierung und zur Minimierung der toxischen Auswirkungen von Ammoniak- oder Nitritvergiftungen..
Nitrit
Wird Nitrit im Süßwasser festgestellt, kann es eine toxische Bedrohung für fast alle Lebewesen darstellen. Nitrit ist reaktiv und hat die Fähigkeit, Fe2+ des Hämoglobins (Hb) zu Fe3+ zu oxidieren. Dieser Mechanismus hat Auswirkungen auf die Verringerung der Sauerstofftransportkapazität des Blutes.
Zunächst reagiert Nitrit mit Desoxyhämoglobin und einem Proton unter Bildung von NO und Methämoglobin gemäß Gleichung 1:
NO2− + HbFe+2 (Deoxyhemoglobin) + H+→NO (Stickstoffmonoxid) + HbFe+3 + OH−.
Die N2O3-bildende Reaktion von Nitrit und Hämoglobin kann den Export von NO aus dem Erythrozyten regulieren.
TRÜBHEIT
Im Wasser schwebende Stoffe beeinträchtigen den Lichteinfall, und der Grad, in dem er blockiert wird, wird als Trübung bezeichnet. Kurz gesagt ist die Trübung ein Maß dafür, wie viel Schwebstoffe sich im Wasser befinden, und zeigt die Klarheit des Wassers an.
Schwebstoffe können einen großen Einfluss auf die Gewässer haben. Sie können den Gehalt an gelöstem Sauerstoff verringern und die Temperatur des Oberflächenwassers erhöhen. Sie können auch das Sehvermögen, das Laichen und die Atmung von Fischen sowie die Atmung von Makroinvertebraten im Wasser beeinträchtigen.
In Bächen kann es zu einer verstärkten Sedimentation und Verschlammung kommen, was zu einer Beeinträchtigung der Lebensräume für Fische und andere Wasserlebewesen führen kann. Die Partikel bieten auch Anknüpfungspunkte für andere Schadstoffe, insbesondere Metalle und Bakterien. Aus diesem Grund können Trübungsmesswerte als Indikator für eine mögliche Verschmutzung eines Gewässers verwendet werden.
Die ISO-Norm hat die FNU (Formazin Nephelometric Unit) übernommen, während die EPA die NTU (Nephelometric Turbidity Unit) verwendet.
HI9829
WasserdichtesMultiparameter pH/ISE/EC/DO/Turbiditäts-Messgerät
mit GPS-Option
Das HI9829 ist ein wasserdichtes, tragbares, loggendes Multiparameter-Messgerät, das bis zu 14 verschiedene Wasserqualitätsparameter überwacht.
Die mikroprozessorbasierte Multisensorsonde unterstützt die Messung wichtiger Parameter, darunter pH, ORP, Leitfähigkeit, gelöster Sauerstoff, Trübung, Ammonium, Chlorid, Nitrat und Temperatur. Die Sonde überträgt die Messwerte digital an das Handgerät, optional ist eine Version verfügbar, die Messdaten unabhängig vom Messgerät (also auch bei abgestecktem Kabel) aufzeichnen kann.
Ein optionales GPS ermöglicht die Standortbestimmung der Messungen. Das komplette System ist einfach einzurichten und leicht zu bedienen. Das HI9829 ist in hohem Maße anpassbar und wird mit allen erforderlichen Zubehörteilen in einem robusten Tragekoffer geliefert.
Zwei Sonden zur Auswahl ( Basissonde oder loggende Sonde)
Die Sonden HI7609829 (Basissone) und HI7629829 (loggende Sonde) sind Multiparametersonden zur Verwendung mit dem tragbaren Messgerät HI9829. Es besteht die Möglichkeit zu wählen, welche Sonde mit dem HI9829 geliefert wird.
Standardmäßig werden das HI9829 und die zugehörige Sonde mit einem pH/Redox-Sensor, einem Leitfähigkeitssensor und einem Sensor für gelösten Sauerstoff geliefert. Beide Sonden können zur Trübungsmessung mit einem Trübungs-/Leitfähigkeitssensor aufgerüstet werden.
Einfache Messung der Trübung direkt vor Ort!
Farbcodierte, vor Ort austauschbare Sensoren
Farbcodierte, vor Ort austauschbare Sensoren
ISE
Eine Auswahl von drei ionenselektiven Elektroden (ISE) steht für die konstante Erfassung gängiger Oberflächenwasserverunreinigungen zur Verfügung. Es sind Nitrat-, Ammonium- und Chlorid-ISEs erhältlich.
- HI7609829-10 Ammonium ISE
- HI7609829-11 Chlorid ISE
- HI7609829-12 Nitrat ISE
Die an den Messpunkten gesammelten Proben können mit einem Spektralphotometer leicht auf eine Reihe wichtiger Parameter untersucht werden, wie z. B:
- Alkalinität
- Ammoniak
- Calcium
- Freies Chlor
- Gesamtchlor
- Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB)
- Kupfer
- Gesamthärte
- Eisen
- Nitrat
- Nitrit
- Gesamt-Stickstoff
- Gelöster Sauerstoff
- Phosphat
- Reaktiver Phosphor
- Tenside Anionisch
mag.ing.chem.ing
Haben Sie noch Fragen?
Wenden Sie sich an einen technischen Spezialisten von Hanna unter [email protected] oder verwenden Sie unser Kontaktformular.
QUELLEN:
APHA AWWA, WPCF, 1998. Standard methods for the examination of water and wastewater 20th edition. American Public Health Association, American Water Work Association, Water Environment Federation, Washington, DC.
https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/43428/9241546964_eng.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://pubs.usgs.gov/wsp/wsp2254/pdf/wsp2254a.pdf
https://www.epa.gov/national-aquatic-resource-surveys/indicators-dissolved-oxygen
https://extension.usu.edu/waterquality/learnaboutsurfacewater/propertiesofwater/turbidity
https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/dissolved-oxygen
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