Exkurs physikalische & chemische Parameter

Physikalische Parameter

1. Geruch

Der Geruch eines Gewässers kann wichtige Hinweise auf seine Qualität geben, da natürliches Wasser meist geruchlos ist. Treten dagegen auffällige oder unangenehme Gerüche auf, können sie auf bestimmte Stoffe oder biologische Prozesse hinweisen. Da Gerüche jedoch nur ein erster Hinweis sind, sollten sie immer zusammen mit anderen Messwerten wie pH-Wert, Trübung, Leitfähigkeit oder Nährstoffgehalt beurteilt werden.

Typische Geruchseindrücke und ihre möglichen Ursachen:

geruchlos	Leicht frische oder neutrale Gerüche sind unter natürlichen Bedingungen normal.
Geruch nach faulen Eiern	Ein schwefelartiger Geruch weist auf Sulfide hin, die entstehen, wenn organische Stoffe unter sauerstoffarmen (anaeroben) Bedingungen abgebaut werden. Er kann auf Abwasser, abgestorbene Tiere oder eine starke Sauerstoffarmut im Gewässer hindeuten.
fischiger, erdiger, grasiger oder aromatischer Geruch	Diese Gerüche entstehen häufig durch das starke Wachstum von Algen (z. B. Blau-, Grün- oder Kieselalgen). Sie deuten auf hohe Nährstoffkonzentrationen, starke Sonneneinstrahlung und damit auf mögliche Eutrophierung hin.
modriger, fauliger oder jauchiger Geruch	Diese Gerüche zeigen eine starke oder sehr starke Verunreinigung des Wassers an. Häufig stehen sie im Zusammenhang mit Abwässern, Faulprozessen im Sediment oder mit hoher organischer Belastung

2. Trübung

Die Trübung eines Gewässers zeigt an, wie viele fein verteilte, ungelöste Teilchen im Wasser schweben. Diese Stoffe können von außen in das Gewässer gelangen, zum Beispiel durch abgeschwemmte Erde oder eingeleitete Feststoffe. Sie können aber auch im Wasser selbst entstehen, etwa wenn sich unter bestimmten Bedingungen vermehrt Plankton bildet. Daher ist die Messung der Trübung eine einfache Möglichkeit, Hinweise auf kurzfristige oder langfristige Veränderungen der Gewässerqualität zu erhalten, sofern diese mit ungelösten Stoffen zusammenhängen.

Trübstoffe beeinflussen die Lichtverhältnisse im Wasser. Folglich können Photosynthese und Wachstum von Wasserpflanzen und Plankton gestört werden. 

Besonders anfällig sind langsam fließende oder stehende Gewässer. Zudem kann eine starke Trübung den Sauerstoffhaushalt verändern. Sinkende Trübstoffe lagern sich am Gewässerboden ab und können dortige Lebensräume limitieren.

Häufige Ursachen für eine erhöhte Trübung können sein:

• Erosion
• Aufwirbelungen durch Strömungen oder tierische Aktivitäten
• Einleitungen aus Kläranlagen
• chemische und biologische Prozesse im Gewässer selbst

3. Farbe 

Die Farbe eines Gewässers gibt erste Hinweise darauf, welche Stoffe sich im Wasser befinden und ob das Wasser belastet sein könnte. Wasser in stehenden und fließenden Gewässern ist selten völlig farblos. Je nach Zusammensetzung kann es klar, gelblich, bräunlich, grünlich oder sogar rötlich erscheinen. 

Die Farbe wird häufig durch gelöste organische Stoffe verursacht, die aus Laub, dem Boden oder Zuflüssen stammen und das Wasser gelb bis braun färben. Grünliche Färbungen entstehen meist durch eine starke Entwicklung von Algen oder Bakterien, die Photosynthese betreiben und den grünen Farbstoff Chlorophyll enthalten. Trübe oder graue Farben können auf Schwebstoffe hindeuten, die durch Regen, Aufwirbelungen oder Einleitungen ins Wasser gelangen. Rötliche Töne treten zum Beispiel bei eisenhaltigen Sedimenten oder speziellen Mikroorganismen auf.

Hohe Farbintensitäten oder ungewöhnliche Farbtöne können auf Verunreinigungen, hohe Nährstoffbelastungen, Erosion oder organische Einträge hinweisen und beeinflussen oft die Qualität des Wassers. Sie können auch ein Warnsignal sein, dass die Nutzung des Wassers eingeschränkt ist, etwa für Tiere, Pflanzen oder bestimmte menschliche Zwecke.

4. Wassertemperatur

Die Wassertemperatur gehört zu den wichtigsten Umweltfaktoren in einem Gewässer, da sie nahezu alle physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse beeinflusst. Ihre Messung ist deshalb ein zentraler Bestandteil jeder Gewässeruntersuchung und hilft dabei, weitere Parameter zur Gewässergüte richtig einzuordnen. Alle im Wasser lebenden Organismen sind an bestimmte Temperaturbereiche angepasst und verfügen über eine Vorzugstemperatur, bei der sie sich optimal entwickeln. Veränderungen der Temperatur, beispielsweise Erwärmungen, können je nach Lebewesen nur begrenzt toleriert werden. 

Innerhalb des in mitteldeutschen Gewässern typischen Temperaturbereichs von 0 °C bis 25 °C führt eine Erhöhung der Wassertemperatur im Allgemeinen zu folgenden Auswirkungen:

• Bei mehr als 4 °C kommt es zu einer Abnahme der Dichte des Wassers, wodurch sich kleinste Partikel schneller absetzen können.

• Die Löslichkeit von Gasen im Wasser verringert sich. Besonders deutlich wirkt sich dies auf den Sauerstoffgehalt aus, betrifft aber ebenso Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Stickstoff und andere Gase.

• Chemische Reaktionen und biochemische Prozesse laufen schneller ab. Eine Folge ist beispielsweise, dass die Aktivität und der Stoffumsatz der Wasserorganismen etwa bei Pflanzen ansteigen, und Organismen, die im Wasser leben, zeigen häufig eine erhöhte Wachstumsgeschwindigkeit.

5. Strömungsgeschwindigkeit 

Die Strömung beschreibt die Vorwärtsbewegung des Wassers in einem Fluss oder Bach. Die Strömungsgeschwindigkeit, also wie schnell sich das Wasser bewegt, hängt von mehreren Faktoren ab. Unter anderem vom Flussquerschnitt, dem Gefälle, der Wassermenge (Pegel) und dem Flussverlauf. 

Grundsätzlich gilt: Je mehr Wasser durch einen bestimmten Flussabschnitt fließen muss oder je enger dieser Abschnitt ist, desto schneller fließt das Wasser. Umgekehrt bedeutet ein breiter oder flacher Abschnitt, dass das Wasser langsamer strömt.

Hohe Strömungsgeschwindigkeiten führen oft dazu, dass der Flussboden stärker ausgewaschen wird. Dadurch können tiefere Flussbetten entstehen. Neben natürlichen Einflüssen wie Regen oder Schneeschmelze können auch menschliche Eingriffe, etwa durch Wasserbauwerke oder Uferbefestigungen, die Strömungsgeschwindigkeit verändern. 

Zwischen den Wasserschichten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit kommt es zu Verwirbelungen. Dabei wird langsameres Wasser nach oben und schnelleres Wasser nach unten bewegt. An der Oberfläche kann man solche Bewegungen als kleine Wellen oder Aufquellungen erkennen.  

6. Leitfähigkeit 

Die elektrische Leitfähigkeit gibt an, wie gut der Versuchsgegenstand elektrischen Strom leiten kann. Da reines Wasser fast keine Ladungsträger besitzt, leitet es Strom sehr schlecht. In natürlichen Gewässern sind Ionen gelöst, zum Beispiel Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Chloridionen. Diese Ionen können sich frei bewegen und bedingen die Leitfähigkeit des Wassers. Je mehr gelöste Salze und Mineralstoffe enthalten sind, desto höher ist die Leitfähigkeit.

Die Leitfähigkeit ist daher ein wichtiges Maß für den Salz- bzw. Mineralstoffgehalt eines Gewässers. Regenwasser zeigt meist niedrige Werte, während Grundwasser oder Leitungswasser deutlich höhere Werte haben können. In stark mineralisierten Gewässern wie Meerwasser ist die Leitfähigkeit extrem hoch.

Typische Leitfähigkeitsbereiche sind:

Regenwasser	5–100 µS/cm
Grundwasser	100–1900 µS/cm
Leitungswasser	150–800 µS/cm
Meerwasser	etwa 50.000 µS/cm

Da die Leitfähigkeit stark von der Temperatur abhängt, wird sie für Vergleichszwecke immer auf eine festgelegte Referenztemperatur umgerechnet (für Oberflächengewässer meist 25 °C).

Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit ist ein Schritt zur Bewertung der Wasserqualität und ermöglicht eine Einschätzung, wie viele gelöste Stoffe im Wasser vorhanden sind.