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Wasserhärte – alles Wichtige auf einen Blick
Wasserhärte? Dieser Begriff ist Ihnen vielleicht schon in der Schule im Chemieunterricht begegnet. Oder womöglich haben Sie bereits etwas von „hartem Wasser“ gehört und davon, dass Trinkwasser, je nach Region, mal härter, mal weicher ist. Das Thema Wasserhärte – oder weiter gefasst Wasserqualität – spielt in unserem Alltag eine wichtige Rolle, selbst wenn man sich damit gar nicht bewusst auseinandersetzt. Zum Beispiel im Hausgebrauch beim Waschen oder im Hinblick auf unser Trink- und Leitungswasser. Darüber hinaus ist die Wasserhärte bei industriellen Verfahren, etwa bei der Wasseraufbereitung, ein relevanter Parameter hinsichtlich der geforderten Wasserqualität. Aber der Reihe nach. Erfahren Sie hier alles Wissenswerte zur Wasserhärte, dem Härtegrad von Wasser, wie man diesen misst und was es mit der Wasserenthärtung auf sich hat.
Inhaltsverzeichnis
Wasserhärte und hartes Wasser: Was ist das gleich nochmal?
Wenn man nach dem Begriff „Wasserhärte“ sucht, stößt man auf unzählige Definitionen, die schnell zu Verwirrung führen können. Es stellt sich die Frage, inwieweit hochkomplexe, chemische Erklärungen für den Alltagsgebrauch relevant sind. Selbst wenn man sich dem Thema als Unternehmer nähern möchte, will man sich nicht unbedingt mit wissenschaftlichen Abhandlungen beschäftigen, sondern das Wesentliche erfahren. Starten wir damit, indem wir zunächst die beiden Begriffe Wasserhärte und hartes Wasser erläutern.
Um ein erstes Gefühl für das Themenspektrum rund um die Wasserhärte zu bekommen, muss man zunächst wissen, dass man in der Hydrochemie prinzipiell in zwei übergeordnete Definitionen unterscheidet: Die Wasserhärte und die Gesamthärte.
Die Wasserhärte wird anhand der Konzentration der im Wasser enthaltenen Spurenelemente bzw. gelösten Salze bestimmt. Konkret geht es dabei um die Erdalkalimetalle Magnesium und Calcium. Sie sind dafür verantwortlich, dass Wasser hart oder weich ist – man nennt sie Härtebildner. Beide Mineralstoffe sind essenzielle Spurenelemente für unseren Organismus. Auch im Leitungswasser sind Magnesium und Calcium enthalten, hierbei spricht man von positiv geladenen Ionen (Kationen). Ist die Konzentration dieser beiden Kationen hoch, fließt hartes Wasser, bei niedriger Konzentration ist von weichem Wasser die Rede. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass Magnesium und Calcium lediglich zwei von weiteren Kationen im Wasser sind; unter anderem zählen auch Natrium und Kalium dazu.
Interessant zu wissen: Magnesium und Calcium gehören wie Barium, Radium, Strontium und Beryllium zu den Erdalkaliionen der 2. Hauptgruppe des Periodensystems. Oft liest man jedoch nur von Magnesium und Calcium, da die anderen Erdalkaliionen in herkömmlichem Leitungswasser nahezu nicht vorhanden sind und daher in der Regel vernachlässigt werden können.
Darüber hinaus gibt es noch den Begriff der Gesamthärte. Im Prinzip kann man Gesamthärte und Wasserhärte als Synonyme ansehen. Umgangssprachlich heißt es Wasserhärte, möchte man es wissenschaftlicher ausdrücken, eignet sich Gesamthärte besser. Der Grund dafür: Gesamthärte wird noch einmal in Karbonathärte (Anionen: Carbonat und Hydrogencarbonat) und Nicht-Karbonathärte (Anionen: Sulfat, Nitrat, Phosphat, Chlorid) unterschieden. So betrachtet entspricht die Gesamthärte nicht nur der Summe aller Erdalkaliionen im Wasser, sondern auch den darin enthaltenen negativ geladenen Ionen (Anionen).
Wichtig ist hierbei noch zu erwähnen: Nur die Karbonathärte ist dafür verantwortlich, dass es zu Kalkablagerungen (Calciumcarbonat) kommt, wenn Wasser erhitzt wird. Im alltäglichen Hausgebrauch sind zum Beispiel Wasserkocher oder Kaffeemaschinen davon betroffen.
Generell lässt sich sagen, dass die natürliche Wasserhärte von der jeweiligen Region und Wasserquelle abhängig ist. Im Internet gibt es informative Grafiken, die die unterschiedlichen Wassergrade für jedes einzelne Bundesland abbilden. Dabei muss man wissen, dass es sich um Mittelwerte handelt. Das hat vor allem damit zu tun, dass die Wasserhärte von verschiedenen geografischen und individuellen Faktoren beeinflusst wird. Trinkwasser aus Grundwassersegmenten ist, abhängig vom jeweiligen Gestein, meist sehr hart. Gewonnenes Trinkwasser aus Oberflächengewässern, also aus Seen und Flüssen, ist eher weich.
Hinsichtlich des geografischen Unterschieds lässt sich zum Beispiel festhalten, dass zwar Regenwasser mit „destilliertem Wasser“ gleichzusetzen ist, jedoch können auch hier industrielle Faktoren (Luftverschmutzung, toxische Abgase) den Wasserhärtegrad beeinflussen. In Regionen mit kristallinem Gestein (Granit, Basalt) bleibt das Regenwasser weich, da es kaum Mineralien aus dem Gestein aufnehmen kann. Trifft Regenwasser hingegen auf stark kalkhaltiges Gestein (Kalkstein, Dolomit), kann es diese Minerale herauslösen und zu hartem Wasser werden.
Im täglichen Hausgebrauch können sich durch hartes Wasser – genauer gesagt durch einen hohen Anteil an Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen (Karbonathärte) – feine Kalkablagerungen in Küchen- und Badezimmergeräten bilden, beispielsweise am Wasserhahn, im Wasserkocher oder in der Spülmaschine. Das bedeutet aber nicht, dass hartes Wasser grundsätzlich schlecht und weiches Wasser im Umkehrschluss ausschließlich positiv ist. Befindet sich Wasser zum Beispiel nicht in seinem natürlichen Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, kann weiches Wasser mit der Zeit zu Korrosion an metallischen Leitungsrohren führen. Im Hinblick auf unsere Gesundheit gibt es noch keine wissenschaftlich fundierten Studien, die negative Auswirkungen im Zusammenhang mit der Wasserhärte finden konnten.
Der Profi weiß: Kalkablagerungen durch hartes Wasser? Jein! Zumindest liest man diesen Wortlaut oft, wenngleich es korrekt formuliert heißen muss: Kalkablagerungen entstehen durch die Karbonathärte im Wasser. Beim Erhitzen von Wasser nimmt die Menge des im Wasser gelösten Hydrogencarbonats stark ab, weil bei steigender Temperatur weniger Hydrogencarbonat im Wasser gelöst sein kann – es kommt zu Ausfällungen von für Wasser unlöslichem Calciumcarbonat (Kalk).
Wasserhärtegrad: Wie und womit misst man die Wasserhärte?
Aus den meisten Wasserhähnen in Deutschland fließt tendenziell mittelhartes bis hartes Wasser. Das Trink- bzw. Leitungswasser wird vom Wasserwerk immer so aufbereitet, dass es minimal kalkabscheidend ist, womit verhindert wird, dass es im Kanalnetz ungewollt zu Rohrbrüchen durch Korrosion kommt. Dies ist im Übrigen auch in der Trinkwasserverordnung gesetzlich vorgeschrieben. Doch was besagt der Wasserhärtegrad konkret und wie können wir die Wasserhärte messen?
Früher wurde die Wasserhärte mit dem Grad deutscher Härte (kurz: °dH) angegeben. Dabei entspricht 1 °dH einem rechnerischen Gehalt von 10 mg Calciumoxid pro Liter Wasser. Seit 2007 wird die Wasserhärte in Millimol Calciumcarbonat je Liter (mmol/l) angegeben und gemäß des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes in drei Grade eingeteilt:
- Härtebereich weich: < 1,5 mmol/l (~ 8,4 °dH)
- Härtebereich mittel: 1,5 bis 2,5 mmol/l (~ 8,4 bis 14 °dH)
- Härtebereich hart: > 2,5 mmol/l (~ 14 °dH)
Diese Werte sind als Durchschnittswerte zu betrachten. Bezogen auf die Bundesländer schwankt der Härtegrad zwischen 8 und 22 °dH. Die meisten Menschen bevorzugen weiches Wasser. Das hat damit zu tun, dass weiches Wasser folgende Vorteile mit sich bringt:
- weniger wasserunlösliche Ablagerungen (Kalk, Kalkseife) in Rohren und Leitungen
- dadurch längere Haltbarkeit von Haushaltsgeräten
- sparsamerer Einsatz von Reinigungsmitteln nötig (z. B. Waschmittel, Seifen)
- somit weniger Verlust an Wirkungsrad, geringere Energiekosten
- der Geschmack (bei Tee und Kaffee) und das Empfinden auf der Haut (Dusche und weiche Wäsche) wird von vielen Menschen als angenehmer beschrieben
Wie kann man die Wasserhärte messen?
Zur Beurteilung der Wasserqualität dienen bestimmte Parameter, unter anderem der pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit und die Wasserhärte. In Städten respektive in Stadtwerken wird der Härtegrad anhand der vorliegenden Menge der Härtebildner Calcium und Magnesium bestimmt. Die unterschiedlichen Härtegrade ergeben sich wie weiter oben beschrieben aus der jeweiligen Quelle des Trinkwassers.
Bei der städtischen Wasseraufbereitung wird die Wasserhärte in Laboren mittels Titration (Messmethode) ermittelt, um so Parameter für einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen und die Qualitätsanforderungen des aufbereiteten Wassers stets zu gewährleisten. Oft hört man von Städten mit besonders hohen oder niedrigen Härtegraden. Selbst wenn das lokale Wasserwerk Informationen zum Härtegrad öffentlich mitteilt, weiß man trotzdem nicht so genau, wie es um den Härtegrad im eigenen Leitungswasser bestellt ist. Zum einen kann die Zusammensetzung je nach Jahreszeit schwanken, zum anderen kann der Weitertransport vom Wasserwerk hin zum jeweiligen Haushalt natürlich nicht in der Trinkwasseranalyse berücksichtigt werden. Beispielsweise kann das aufbereitete Wasser währenddessen Stoffe aus bleihaltigen Rohrleitungen oder Kupferleitungen aufnehmen.
Doch für den privathäuslichen Gebrauch gibt es inzwischen zuverlässige Schnelltests, mit denen man die Wasserhärte unkompliziert und in wenigen Minuten selbst ermitteln kann. Hierfür gibt man einige Tröpfchen einer Lösung in die Wasserprobe, wobei 1 Tropfen der sogenannten Titrierlösung genau einem 1 °dH entspricht. Die benötigte Tropfenzahl entspricht schließlich der Gesamthärte des Wassers.
Wo finde ich Informationen zur Trinkwasserqualität?
Es ist gesetzlich vorgeschrieben, dass Wasserwerke jährlich die Ergebnisse ihrer Trinkwasseranalyse öffentlich zugänglich machen müssen. Möchte man herausfinden, wie es um die lokale Trinkwasserzusammensetzung bestellt ist, hilft eine Internet-Suchanfrage nach folgendem Schema: „Name Wasserwerk Trinkwasseranalyse pdf“.
Wasserhärte im privaten und unternehmerischen Kontext
Sie wissen nun, was man unter Wasserhärte versteht und dass Wasser je nach Region unterschiedliche Härtegrade haben kann. Doch wie wirkt sich die Wasserhärte auf unsere Lebens- bzw. Arbeitsbereiche aus? Werfen wir zunächst einen Blick auf die Wasserhärte in privaten Haushalten. Zu den relevanten Aspekten zählen:
- Waschen (hartes Wasser verkalkt Rohre, mindert die Waschqualität und kann Hautprobleme verursachen)
- Lebensmittel (beeinflusst subjektives Geschmacksempfinden, meist negativ)
- Trink- und Leitungswasser (kann durch Enthärtungsanlagen beeinflusst werden)
- Haushaltsgeräte (kürzere Haltbarkeitszeiten, da Kesselsteinbildung)
- Energiehaushalt (durch Kalkablagerungen kommt es zu Energieverlusten)
- Hobbys (Aquaristik, z. B. Haltung von Koi-Karpfen)
- Finanzen (z. B. Geräteverschleiß, hartes Wasser benötigt mehr Waschmittel)
Generell muss man zwar festhalten, dass Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern eine sehr hohe Wasserqualität hat und die Wasserhärte für die menschliche Gesundheit nicht primär bedeutend ist. Dennoch können die aufgezählten Punkte individuelle Probleme für den Privatverbraucher mit sich bringen.
Wenn der Härtegrad des lokalen Trink- und Leitungswassers hoch ist, können auch für Unternehmen und Gewerbe mit industriellen Anlagen Probleme entstehen. Aufgrund der genannten Nachteile müssen sich Unternehmer auf hohe laufende Kosten einstellen; hierzu zählen erhöhter Geräteverschleiß durch hartes Wasser oder im Fall von Gastronomiebetrieben mehr Waschmitteleinsatz. Es sollte darüber nachgedacht werden, eine Wasserenthärtungsanlage zu installieren.
Mit einer Enthärtungsanlage das Wasser weicher machen
In Anbetracht der Vorteile weichen Wassers ist es für den privaten Gebrauch ratsam und für industrielle Belange sogar essenziell, eine Wasserenthärtungsanlage zu besitzen. Wasserenthärtung ist ein Verfahren der Wasseraufbereitung, um den Kalkgehalt im Wasser zu reduzieren. Bewährt hat sich dabei das Verfahren des Ionenaustauschs. Dabei wird ein spezielles Harz eingesetzt, das die Magnesium- und Calcium-Ionen aus dem Wasser filtert und gegen Natrium-Ionen ersetzt.
Ist es gesundheitlich bedenklich, Wasser zu enthärten?
Generell lässt sich hierzu festhalten: Für unseren Organismus sind Mineralien wie Calcium und Magnesium essenziell. Die Tatsache, dass sie bei der Enthärtung gegen Natrium-Ionen ausgetauscht werden, und somit beim Trinken des aufbereiteten Wassers kaum vorhanden sind, ist nicht das Problem. Bei einer ausgewogenen Ernährung mit frischen Lebensmitteln sollte der Bedarf an Calcium und Magnesium größtenteils gedeckt sein. Problematisch wird es erst, wenn man übermäßig viel gesalzene Speisen isst und zusätzlich das enthärtete Wasser trinkt. Ein hoher Natrium-Konsum kann durchaus negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Beispielsweise steigt das Risiko für Bluthochdruck (Hypertonie).
Je nach Einsatzzweck (privat oder industriell) muss eine Wasserenthärtungsanlage unterschiedliche Anforderungen erfüllen, damit die im Wasser gelösten Inhaltsstoffe gefiltert werden können.
Wichtig bei einer Enthärtungsanlage: Sie muss speziell an die eigenen Bedürfnisse angepasst sein. Folgende Einsatzbereiche sind denkbar:
- Trinkwasseraufbereitung für Ein- und Mehrfamilienhäuser
- Wasserfilterung für Hotel- und Autowaschanlagen
- Erste Vorbehandlung bei der Aufbereitung von industriellem Prozesswasser (als ein Bestandteil der Gesamtanlage)
- Wasseraufbereitung für Medizin- und Labortechnik oder Werkzeugbau
- Reinigung für Solaranlagen
Eine Wasserenthärtungsanlage ist als langlebige Investition anzusehen – sie verhindert unerwünschte Kalkablagerungen, verringert den Energieverbrauch, erhöht die Haltbarkeit von Haushaltsgeräten und entlastet dadurch unsere Umwelt.
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