Wasser ist  die unverzichtbare Lebensgrundlage für Mensch und Natur und zwar in vielerlei Hinsicht*

 
 

Die Härte natürlicher Wässer ist deren Gehalt an gelösten Ionen der Erdalkalimetalle. Zu diesen zählen: Magnesium, Calcium (oder Kalzium), Strontium und Barium wobei Strontium bzw. Barium im Trinkwasser praktisch vernachlässigt werden können. Die Erdalkalimetalle werden pauschal auch als "Härtebildner" zusammengefasst. Der Gehalt an Kalzium- und Magnesiumsalzen bestimmt die Gesamthärte des Wassers. Die Gesamthärte eines Wassers setzt sich zusammen aus der Karbonathärte oder vorübergehenden Härte und der Nichtkarbonathärte oder bleibenden Härte. Die Hydrogenkarbonate des Calcium und Magnesium bilden die Karbonathärte, die beim Erhitzen des Wassers als Kesselstein ausgeschieden wird. Die Chloride, Nitrate. Sulfate, Phosphate Und Silikate des Calcium und Magnesium bilden die Nichtkarbonathärte, die beim Erhitzen des Wassers nicht verändert wird.

 

Geschichte

 

Geologie

  Gesundheit   Waschmittel   Haushalt   Industrie  

Leitungen

  Bestimmung   Umrechnung
 

Geschichte

   

Obwohl die Wasserhärte den Menschen seit jeher in zwei Lebensbereichen ins Bewusstsein tritt ist der Ursprung des Begriffs "Härte" nicht wirklich bekannt. Man machte die Erfahrung, dass beim Kochen von Wasser manche Wässer viel harten Kesselstein abscheiden, andere wenig. Für die ersteren Wässer bürgerte sich mit der Zeit die Bezeichnung „hart“ ein, für die anderen der Ausdruck „weich“. Vor tausend Jahren machte wahrscheinlich einer unser Vorfahren die Beobachtung, dass weiches Wasser eine bessere Reinigungswirkung hat als "normales" Wasser. Man erhielt weiches Wasser dadurch, dass man Pflanzenasche auslaugte oder dass man (wo vorhanden) Sodaseen ausbeutete. Die ersten und über Jahrtausende hinweg auch einzigen Waschmittel der Menschheit waren daher Pottasche (Kaliumcarbonat) aus Pflanzenasche und Soda (Natriumcarbonat) aus Sodaseen oder anderen natürlichen Sodavorkommen. Im römischen Imperium. bevorzugten die Menschen ob des guten Geschmacks und seiner Neigung zu Kalkausfällen innerhalb der Transportleitungen Trinkwasser mit hoher Wasserhärte

 

Geologie

   

Kalzium ist das fünfthäufigste Element in der Erdkruste. In der Natur kommt es hauptsächlich als Kalk, Gips, Anhydrit, Apatit, Dolomit und Flussspat vor. Magnesium ist das achthäufigste Element in der Erdkruste. In der Natur kommt es hauptsächlich als Dolomit, Magnesit, Serpentin, Talk oder Olivin vor. Darüber hinaus sind beide Elemente in jedem Wasser anzutreffen. Regenwasser, so wie es vom Himmel fällt, enthält keinen Kalk. Wohl aber hat es aus der Luft Kohlendioxid bis zum dem geringen, dem Kohlendioxidgehalt der Luft entsprechenden Sättigungswert, aufgenommen. Dabei entsteht Kohlensäure. Wasser ist ein sehr gutes natürliches Lösungsmittel. Diese Lösungskraft des Wassers zeigt sich auch wenn das Wasser durch Böden versickert. Trifft zB. ein kohlensäurehaltige Regenwasser beim Versickern auf Kalk oder Dolomit, so reagiert die Kohlensäure mit diesen unter Bildung löslicher Bikarbonate des Calciums und Magnesiums. In fruchtbaren Böden ist die Bodenluft stark mit Kohlendioxid angereichert, sodass das Sickerwasser zusätzliches Kohlendioxid aufnehmen und in der Folge mehr Kalk lösen kann. Aus Karstgestein entspringende Quellen haben daher im Allgemeinen weiches Wasser (Gesamthärte 5 – 10 °dH), während Grundwasser unter fruchtbaren Ackerböden im Allgemeinen hart (Gesamthärte > 16 °dH) ist. Wenn das Sickerwasser allerdings in sauren Böden keinen Kalk  zum neutralisieren vorfindet, bleibt das Wasser im Untergrund weich. (Gesamthärte < 3 °dH). Seine Kohlensäurebleibt als freie Kohlensäure gelöst und es ist  gegen mineralische und metallische Werkstoffe aggressiv. Weil die Bodenschichten in den Trinkwassergewinnungsgebieten verschiedenen

 

 sind, können auch  daher die Härtegrade des Wassers bei einem  Wasserversorgungsunternehmen unterschiedlich sein. In Grundwässern, die durch landwirtschaftliche Aktivitäten beeinflusst sind, kann die Härte auf über 30 °dH, ansteigen. Trifft Sickerwasser auf gipshaltige Schichten, kann es aus diesen den Gips auch ohne Kohlensäure auflösen, wodurch die bleibende Härte stark ansteigen kann. Tiefengrundwässer aus gipshaltigen Schichten können im Extremfall die Sättigungskonzentration für Gips erreichen, die einer Härte von 78 °dH entspricht.

 

Gesundheit

   

Wasserhärte ist ein Sammelbegriff für die beiden wichtigen Mineralien Calcium (oder Kalzium) und Magnesium. Was sich viele Menschen für teures Geld besorgen - Calcium und Magnesiumtabletten - ist bereits im Trinkwasser enthalten. Calcium- und Magnesiumionen gehören zu jenen Mineralstoffen, die für den Menschen lebensnotwendig sind. Die gesetzlichen Obergrenzen für die Konzentrationen an Härtebildnern im Trinkwasser sind ob der

 

gesundheitlichen Bedeutung der Wasserhärte daher sehr hoch angesetzt: Calcium : 400 mg/l, Magnesium 150 mg/l. Das aufgenommene Calcium wird fast ausschließlich im Skelett gespeichert. Calcium ist daher als Gerüstsubstanz vor allem in den Knochen und Zähnen zu finden. Es ist beteiligt an der Zellenwandbildung, der Zellteilung, der Muskelkontraktion und der Steuerung zweier Schilddrüsenhormone. Unentbehrlich ist Calcium für die Blutgerinnung. Calciummangel manifestiert sich im Krankheitsbild der Tetanie, die mit einer erhöhten Erregbarkeit des Nervensystems und der Muskulatur einhergeht. Magnesium wird im Dünndarm zu ca. 33% resorbiert. Die resorbierte Menge wird fast ausschließlich im Urin ausgeschieden. Der Magnesiumanteil im Körper ist in den Skelettmuskeln und in den Knochen am größten, der Rest befindet sich im Nervensystem und in der Leber. Magnesium ist am Aufbau von Knochen und Zähnen beteiligt. Im Nervensystem dämpft es die Erregung vonNerven und Muskeln. Die Verfügbarkeit von Magnesium im Körper wird durch erhöhten Alkoholkonsum stark beeinträchtigt. Ein erhöhter Magnesiummangel begünstigt Muskelkrämpfe, die Verengung von Arterien sowie den Herzinfarkt. Magnesiumsulfat wirkt abführend und wird in der Medizin bei Verstopfung, Leber- und Gallenleiden sowie Blutstauungen verabreicht. Von medizinischer Seite wird ein Zusammenhang zwischen Wasserhärte und dem Auftreten von Herz- und Gefäßerkrankungen festgestellt, wobei Statistiken zeigen, dass in Gegenden mit hartem Wasser die Häufigkeit solcher Erkrankungen deutlich geringer ist. Die Weltgesundheitsorganisation verweist darauf, dass eine Reihe von epidemiologischen Studien belegen, dass die Wasserhärte gegen verschiedene Krankheiten schützt. Ferner ist zu beachten, dass es durch Enthärtung des Wassers mittels lonenaustauscher zu einer Erhöhung der Natriumkonzentration im Trinkwasser kommt. Eine hohe Natriumzufuhr stellt einen Risikofaktor für die Entwicklung von Bluthochdruck dar. (Obergrenzen für Natrium laut Codexkapitel B1,Trinkwasser: 150 mg/l). Für Wasser, das durch chemisch-technische Maßnahmen enthärtet worden ist, wird eine Mindesthärte von 8,4° dH gefordert ( entspricht 60 mg/l Calcium ).Wasser als Lebensmittel muss also nicht enthärtet werden. Für die Ernährung spielen die Calcium- und Magnesiumanteile in Wässern, gleich welcher Herkunft, gegenüber fester Nahrung mengenmäßig allerdings nur eine untergeordnete Rolle. So gesund auch Kalk im Wasser für den Menschen ist, so sehr können aber die Kalkablagerungen bei vielen industriellen und gewerblichen Prozessen oder im Haushalt Ärger bereiten.

 

Härte & Waschmittel

   

Eine große Rolle spielt die Wasserhärte beim Wäschewaschen und Geschirrspülen. Waschmittel sind sowohl bei hartem wie auch bei weichem Wasser anwendbar. Je weicher das Wasser ist, desto weniger Waschmittel werden benötigt. Je härter das Wasser ist, desto höher ist der Waschmittelverbrauch. Die Härtebildner verringern die Waschkraft von Waschmitteln. Mit hartem Wasser bildet sich weniger Schaum und die Waschwirkung ist

 

schlechter, da mehr Waschmittel für die Ausfällung der Härtebildner verloren geht, bevor die Schaumbildung und damit die Waschwirkung eintritt. Die Auswirkung der Wasserhärte wird deshalb bei den meisten Waschmitteln durch Zugabe von Phosphaten oder Phosphatersatzstoffen (z.B. Silikate) gemildert. Phosphate haben allerdings den Nachteil, dass sie die Gewässer mit Nährstoffen "überdüngen".  Mit einer genauen Überprüfung der Dosierungsvorschläge und eine möglichst sparsamen Waschmitteldosierung, abhängig von der jeweiligen Wasserhärte, kann ein wichtiger Beitrag zum Gewässerschutz geleistet werden. „Umweltfreundliche“ Waschmittel gibt es nämlich nicht.

Als Hilfestellung gibt die Waschmittelindustrie bei phosphathaltigen Wasch- und Reinigungsmitteln abgestufte Dosierempfehlungen für 3 Wasserhärtebereiche an. Diese Härtebereiche sind wie folgt definiert:

 

Nach Waschmittelgesetz BGBl. 300/1984 gibt es 3 Härtestufen:

 
 
Härtestufen

Bezeichnung des Wassers  

0-10 °dH 

weiches bis mäßig hartes Wasser

10°dH-16°dH ziemlich hartes Wasser
über 16 °dH hartes Wasser 
 
 

Bei der umweltgerechten Waschmitteldosierung, geht man also so vor, dass man von einem Universalwaschmittel nur die angegebene Dosiermenge für Härtestufe I zugibt und je nach vorliegende Wasserhärte zusätzlich Komplexbildner, z.B. Calgon, für Härtestufe II oder III beifügt.

Geschirrspüler sind fabriksmäßig bereits mit lonenaustauschern ausgerüstet. Diese lonenaustauscher müssen regelmäßig mittels Natriumchloridlösung (Regeneriersalz) regeneriert werden. Hartes Wasser erfordert einen höheren Einsatz an Regeneriersalz bzw. eine häufigere Regeneration.

Bei der Körperhygiene auch wird bei harten Wässern wesentlich mehr Seife/Shampoo gebraucht, bis die Waschkraft sich entwickeln kann. Mit weichem Wasser erlebt man, dass man lange mit Wasser spülen muss, bis das durch die Seife hervorgerufene „glitschige“ Gefühl auf der Haut verschwindet. Dieses Wasser fühlt sich weicher an. Beim Einsatz von sogenannten "natürlichen" Seifen wirkt sich auch hartes Wasser durch eine verringerte Waschwirkung negativ aus. Beim WVSB pendelt die Wasserhärte zwischen 5 und 18 °dH. (Mehr)

 

Härte& Haushalt

   

Kein Wasserversorger verteilt Wasser, das im kalten Zustand Kalk abscheidet! Kalkabscheidende Wässer dürfen und werden nicht zur Wasserversorgung herangezogen. Lässt man jedoch ein Glas Wasser 2-3 Tage stehen, so ist oft ein Kalkrand sichtbar. Die Erklärung: Das Wasser  erwärmt sich nicht nur auf Zimmertemperatur, ein Teil des Wassers verdunstet auch, wodurch sich sämtliche im Wasser enthaltenen Salze aufkonzentrieren. Je nach Härtegrad des Wassers ist der so entstandene Kalkrand mehr oder weniger stark ausgeprägt. Beim Erhitzen des Wassers fällt  Kalk aus und diese Kalkablagerungen können im technisierten Haushalt  Ärger bereiten. Jedoch ist dieser Prozess zeit- und vor allem temperaturabhängig. Je härter das Wasser ist, desto mehr Kalk kann ausfallen. Je heißer das Wasser ist, desto rascher geht es. Aber bis zur Temperatur von 65°C ist der Prozess so langsam, dass er auch bei jahrelangem Betrieb nicht stört. Begrenzt man die Boilertemperatur auf etwa 65 °C, so hat man kein Kalkproblem. Wenn einmal wirklich heißeres Wasser gebraucht wird, ist zu beachten, dass der Kalk immer nur dort ausfällt, wo es am heißesten ist, daher erfolgt die Ausfällung nur im Boiler, und da bevorzugt an der Heizwendel. Im Boiler hat das Wasser auch genug Zeit, dass ausfällbarer Kalk ausfallen kann. Der an der Heizwendel beim Aufheizen sich abscheidende Kalk platzt beim Abkühlen der Heizwendel wieder ab und der ausgeschiedene Kalk lagert sich in Form von Kalkgrieß oder Kalkschuppen am Boilerboden ab. Eine regelmäßige Boilerräumung ist bei diesen Verhältnissen erforderlich, der Abstand der erforderlichen Räumungen hängt von der Wassertemperatur, der Wasserhärte und dem Wasserdurchsatz ab! In den anschließenden Warmwasserleitungen fällt ebenfalls kein Kalk aus! (Ausnahme Durchlauferhitzer, wo das Wasser beim Durchfluss durch die Heizspiralen nicht genug Zeit hat, dass aller Kalk ausfällt. Dort können nicht nur die Heizspiralen zuwachsen, sondern auch die ersten Meter der Warmwasserleitungen). Das Kalkproblem reduziert sich also auf die Kalkkrusten, die sich an Wasserhähnen und Brauseköpfen bilden, sowie auf die Kalkflecken, die auf Fließen und Edelstahlspülbecken und den Waschbecken auffallen.Wie kommt es dazu? Beim Verdunsten des Wassers bleiben alle im Wasser gelösten Mineralstoffe als

 

Kruste zurück, sei es am Perlatorsieb an der Waschtischarmatur oder dem Brausekopf, sei es als Kalkfleck auf glänzenden Flächen. Gegen diese physikalische Tatsache gibt es keine Abhilfemaßnahme. Wenn man dem Warmwasser zur Verzögerung der Kalkausfällung Phosphat zudosiert hat, bleibt zusätzlich zu den von Natur aus im Wasser gelösten Stoffen noch das Phosphat übrig, Man erhält also dickere Krusten. Wenn zur Wasserenthärtung das Wasser über einen Ionentauscher gelaufen ist, besteht die Kruste statt aus Kalk aus Salz, diese Krusten sind dann korrosiv.

Zum Entkalken von Kaffeemaschinen, Kochtöpfen, Brauseköpfen etc. genügt verdünnter Essig oder Zitronensäure. Störende Wasserflecken und Kalkablagerungen an Armaturen, auf Wannen, Spül- oder WC-Becken lassen sich leicht mit einem in Essig oder Zitronensäure getränkten Lappen entfernen.

Hülsenfrüchte werden beim Kochen mit hartem Wasser erst nach längerer Kochzeit weich. Beim schwarzen Tee bilden die Gerbstoffe mit den Kalksalzen Ausfällungen und Trübungen. Deshalb schätzen Teefreunde besonders weiches Trinkwasser. Aber auch hartes Trinkwasser kann man für die Teezubereitung gut zu verwenden: Man braucht nur das Wasser ein- bis dreimal im offenen Kessel aufwallen zu lassen. Dabei setzt sich Kalk ab. Bei der Teezubereitung mit Mineralwasser ist darauf zu achten, dass einige Mineralwässer einen hohen Anteil an geschmackstörenden Salzen enthalten. Bei Trinkwasser besteht dieses Problem nicht. Normales, frisch gezapftes Trinkwasser ist das Beste. Beim WVSB pendelt die Wasserhärte zwischen 5 und 18 °dH. (Mehr)

 

Härte& Industrie

 

Bei vielen industriellen und gewerblichen Prozessen darf das Wasser keine oder nur eine ganz geringe Härte aufweisen. In der Textilindustrie, in Wäschereien, Bleichereien und Färbereien ist eine höhere Wasserhärte störend. Bei der Branntwein- und Likörerzeugung wird nur härtefreies Wässer verwendet, Die Qualität des Bieres ist im hohem Maße vom Härtegrad des Brauwassers abhängig. Brauwasser darf nicht hart sein. Für helle Biere (Pils, Weizenbier) wird nur kalkarmes Wasser verwendet.

 

Härte& Leitungen

   

Um Trinkwasser in Rohren weiterleiten zu können, ist eine gewisse Wasserhärte erforderlich. Weiches Wässer bilden in Trinkwasserrohren keine Schutzschichten aus und verursachen wegen der meist vorhandenen aggressiven Kohlensäure Materialangriffe (Flächenkorrosion), wodurch es zu einem Austrag von Schwermetallen aus dem Leitungsnetz kommen kann. Daher wird für die Trinkwasserversorgung aus korrosionschemischer Sicht eine Mindesthärte von 3°d.H gefordert. Weichere Wässer und solche mit überschüssiger Kohlensäure (saure Wässer) müssen vor der Verteilung aufgehärtet und entsäuert werden.! Im römischen Imperium schätzte man die Kalksinterablagerungen, die sich als dichte Schicht auf alle Bereiche der Leitung legten und innerhalb der städtischen Rohrleitungen aus Blei verhinderten, dass dieses giftige Schwermetall in das Trinkwasser geraten konnte.

  Bestimmung der Wasserhärte
 

Die Bestimmung der Härtebildner - Kalzium und Magnesium - sowie die Bestimmungen der Carbonathärte ist eine der meist durchgeführten Qualitätsbestimmungen bei Wasser. In den Wasserlabors kommen ausschließlich genormte Analysenverfahren zur Anwendung. Als Alternative können auch Methoden zur Anwendung kommen, die weniger aufwendig (vor Ort Messung möglich), schneller und auch von Laien durchgeführt werden können. Zoogeschäfte mit guter Aquarienabteilung bieten auch preiswerte und einfach handhabbare Testsets für den privaten Nutzer an. Diese Methoden oder Schnelltests sind bestenfalls Orientierungstests und erlauben nur eine größenordnungsgemäßige Einreihung.

 

Umrechnung für die Einheiten der Wasserhärte

 
    °dH e TH ppm mMol/l
 Deutsche Grad  1° dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,179
 Englische Grad 1° e  = 0,798 1 1,43 14,3 0,142
 Französische Grad 1° TH = 0,560 0,702 1 10 0,1
 CaCO3 (USA) 1° ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,01
 mMol/l

1 mMol/l =

5,6 7,02 10,00 100,0 1
 

dH entspricht 10 mg CaO/l

1 mmol/l entspricht 5,6 ° dH

1° französische Härte entspricht 5,6 mg CaO/l

1° englische Härte entspricht 8,0 mg CaO/l

1° amerikanische Härte entspricht 9,6 mg CaO/l

   
 

   
 

Wir beantworten gerne Ihre Fragen und freuen uns auch über Ihren Kommentar.  © Gbpr. Die Verwendung von Bildern und Texten darf nur mit schriftlicher Genehmigung erfolgen. Für eventuelle Fehlinformationen und daraus resultierende Nachteile sowie für die Vollständigkeit und Aktualität der Inhalte wird keine Haftung übernommen. Ebenso wenig haftet der Herausgeber für die Inhalte der auf dieser Website veröffentlichten Links.