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Verunreinigungen des Regenwassers beträgt in 1 cbm 11,4 und 50,8 g. Sie schwankt bedeutend nach Lokalität, Jahreszeit, Windrichtung etc. Der Ammoniakgehalt ist bedeutender in Stadtregen als in Landregen und fern von Wohnungen. In der Stadt ist der Ammoniakgehalt im Winter, auf dem Land im Sommer größer. Die Schwankungen im Salpetersäuregehalt sind weit größer als im Ammoniakgehalt, und das Regenwasser ist an beiden Stoffen sowie an Stickstoff in den feuchten und kalten Monaten zweimal so reich als in den trocknen und warmen.
Das Verhältnis der Salpetersäure zum Ammoniak ist an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten sehr ungleich; bei Gewittern nimmt der Gehalt an Ammoniak ab, der an Salpetersäure zu. Die Salze findet man besonders in der Nähe der Küsten und Gradierwerke; sie rühren her von zerstäubtem Salzwasser, aber auch von Staub, welchen das Wasser auslaugt. Reich an organischer Substanz ist die Luft in sumpfigen Gegenden. In Holzgefäßen färbt sich Regenwasser bisweilen braun, indem es vermöge seines Ammoniakgehalts reichlich organische Substanzen aufnimmt.
Durch den Gehalt an letztern ist es sehr geneigt zum Faulen. Das in den Boden eindringende Meteorwasser verliert an die organischen Bestandteile des Bodens, auch an Eisen- und Manganoxydulverbindungen Sauerstoff; daher findet sich letzterer in Quell- und Brunnenwasser meist nur in geringer Menge, wird aber beim Stehen an der Luft alsbald reichlich aufgenommen. Durch das Absorptionsvermögen des Erdreichs verliert das Wasser auch andre Bestandteile, namentlich Ammoniak, nimmt dafür aber viele Mineralstoffe auf, zumal es reichlich Gelegenheit findet, Kohlensäure (die meist aus verwesenden Bodenbestandteilen stammt) zu absorbieren, und dann desto kräftiger lösend und zersetzend auf die Mineralien [* 2] wirkt.
Man unterscheidet in den Wässern meist gebundene Kohlensäure als diejenige, welche normale Kohlensäuresalze, von der halb gebundenen, welche saure Kohlensäuresalze bildet und beim Kochen ausgetrieben wird, im Gegensatz zur freien Kohlensäure, welche im W. nur gelöst ist. Die Quellwasserbestandteile sind abhängig von der Beschaffenheit des Bodens, aus welchem die Quelle [* 3] entspringt. Die ältesten Formationen liefern durchweg das reinste, Dolomit das unreinste Wasser. Der Gehalt der nicht verunreinigten Quell- und Brunnenwässer an stickstoffhaltigen organischen Stoffen ist geringer als der des Regenwassers, während der Gehalt an Stickstoff in Form von Salpetersäure- und Salpetrigsäuresalzen wesentlich größer ist.
Die Chlormenge schwankt zwischen 10 und 50 mg, ein größerer Chlorgehalt deutet meist auf Verunreinigung des Bodens (durch Harn) hin. Regelmäßige Bestandteile des Quellwassers sind Kohlensäure-, Schwefelsäure-, Kieselsäuresalze und Chloride, weniger allgemein finden sich Salpetersäure- und Phosphorsäuresalze. Von den Basen fehlen Kalk und Magnesia so gut wie nie, öfter die Alkalien, noch häufiger Eisenoxyd und Thonerde; auch organische Substanzen sind bei weitem nicht immer vorhanden. Der Gehalt der Quellen an einzelnen Mineralstoffen und an Kohlensäure schwankt innerhalb sehr weiter Grenzen, [* 4] namentlich wenn man jene gehaltreichen Quellen mit in Betracht zieht, welche als Mineralwässer (s. d.) einen ganz eigenartigen Charakter besitzen. Auch bei einer und derselben Quelle ist der Gehalt bedeutenden Schwankungen ausgesetzt; er steigt und fällt im allgemeinen mit der Temperatur und oft so plötzlich wie diese selbst.
Das Flußwasser ist durch Humuskörper, mehr noch durch unlösliche schwebende Mineralstoffe verschieden gefärbt. Die letztern schwanken in ihrer Beschaffenheit je nach dem Boden, durch welchen der Fluß fließt, und ihre Menge wächst außerordentlich nach starken Regenfällen und Hochwasser. An gelösten Stoffen enthält Flußwasser 0,8-16, meist 2-5 Teile in 1000 Teilen und zwar im wesentlichen dieselben Stoffe wie das Quellwasser; oft wird es sehr stark verunreinigt durch die Abflußwässer aus Städten.
Die Summe der gelösten Bestandteile des Flußwassers nimmt im allgemeinen mit dem Lauf der Flüsse [* 5] zu. Der Gehalt an Ammoniak ist geringer als im Regenwasser, und Salpetersäuresalze finden sich nicht in großer Menge, weil die Oxydation in dem fließenden Wasser nur langsam verläuft, viel langsamer als in porösem Boden, aus welchem die Quellen entspringen. Der Gehalt des Flußwassers an gelösten organischen Stoffen schwankt zwischen 0,62 und 2,77 Teilen in 1000 Teilen.
Der Sauerstoffgehalt ist namentlich in unreinem Flußwasser gering; dagegen enthält solches viel Kohlensäure, auch Kohlenoxyd, Wasserstoff, Äthylen und Methan. Man hat angenommen, daß mit organischen Stoffen verunreinigtes Wasser sich auf seinem Lauf durch Oxydation reinige; direkte Versuche haben aber dargethan, daß diese Annahme kaum begründet ist, mindestens verläuft die Selbstreinigung sehr langsam, und es ist unmöglich, den Weg zu bezeichnen, welchen solches verunreinigte Wasser zurücklegen muß, damit seine organische Materie oxydiert werde. Über Meerwasser s. Meer.
Für praktische Zwecke kommt besonders der Kalkgehalt des Wassers in Betracht. Reines Wasser nennt man weich. Es gibt mit Seife sofort Schaum, und durch Alkalisalze, besonders durch Ammoniaksalze, wird die Weichheit noch erhöht. Erreicht dagegen der Gehalt an Kalk- und Magnesiasalzen eine beträchtliche Höhe, so nennt man das Wasser hart. Rührt die Härte von doppeltkohlensaurem Kalk her, so verschwindet sie bei längerm Stehen des Wassers, schneller beim Kochen (vorübergehende Härte), weil sich hierbei der kohlensaure Kalk vollständig abscheidet, während der Gipsgehalt die bleibende Härte veranlaßt, welche sich beim Kochen nicht verändert. Da Alkali- und Ammoniaksalze die Lösung humusartiger Stoffe vermitteln, so ist gefärbtes Wasser meist weich; hartes Wasser ist gewöhnlich blau, solches von mittlerer Beschaffenheit grünlich.
Für gewisse technische Zwecke (Färbereien, Wäschereien) bestimmt man den Härtegrad mittels alkoholischer Seifenlösung von bestimmtem Gehalt. Man tröpfelt von dieser Lösung zu einer abgemessenen Menge Wasser und schüttelt nach jedem Zusatz. Solange lösliche Kalk- und Magnesiasalze vorhanden sind, zersetzen diese die Seife unter Bildung unlöslicher Kalk- und Magnesiaseife, und es entsteht beim Schütteln kein bleibender Schaum, der sich aber sofort zeigt, wenn man einen auch nur geringen Überschuß von Seifenlösung zugesetzt hat. Aus der verbrauchten Menge der Seifenlösung kann man daher auf den Kalk- und Magnesiagehalt des Wassers schließen. Man drückt die Härte in Graden aus. In Deutschland [* 6] ist 1° Härte = 1 Teil Kalk (CaO) und die äquivalente Menge MgO (1 Teil MgO = 1,4 Teile CaO) auf 100,000 Teile Wasser (10 mg auf 1 Lit.), in Frankreich = 1 Teil kohlensaurem Kalk auf 100,000 Teile Wasser, in England = 1 Grain kohlensaurem Kalk auf 1 Gallon Wasser. Demnach ist
deutsch | engl. | franz. | |
---|---|---|---|
1 deutscher Härtegrad = | - | 1.25 | 1.79 |
1 englischer [Härtegrad] = | 0.8 | - | 1.43 |
1 französischer [Härtegrad] = | 0.56 | 0.7 | - |
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Benutzung des Wassers. Reinigung etc.
Die Anforderungen, welche man an ein gutes Trinkwasser stellen muß, sind mit großer Sorgfalt ermittelt worden, seitdem zweifellos feststeht, welche Rolle bei der Verbreitung gewisser Krankheiten das Trinkwasser spielt. Es ist wahrscheinlich daß Wasser, welches durch die Entleerungen der an Cholera und Typhus Leidenden, wenn auch nur in geringem Grad, verunreinigt ist, diese Epidemien verbreitet; vielleicht werden aber auch andre Epidemien, wie Ruhr und Diarrhöe, durch Trinkwasser fortgepflanzt.
Die Kontagien dieser Krankheiten gelangen in die Abtrittsgruben, verbreiten sich im Boden und gelangen auch in das Brunnenwasser, welches trotzdem klar, frisch und wohlschmeckend sein kann. Früher bediente man sich bei der Begutachtung des Trinkwassers ein für allemal festgesetzter Grenzwerte. 1 Lit. gutes Trinkwasser durfte nicht mehr als 6-10 mg Kaliumpermanganat reduzieren, nicht mehr als 5-15 mg Salpetersäure (N2O5) ^[(N2O5)], nicht mehr als 20-30 mg Chlor, nicht mehr als 80-100 mg Schwefelsäure [* 8] (SO3) ^[(SO3)], höchstens nicht bestimmbare Spuren von Ammoniak und salpetriger Säure und nicht mehr als 500 mg feste Rückstände enthalten. In neuerer Zeit hat man gefunden, daß die Formation, aus welcher das Wasser stammt, Bezugsart und Jahreszeit die Beschaffenheit reinen Wassers zu stark beeinflussen, um solche Grenzwerte aufrecht erhalten zu können.
Die normale Zusammensetzung eines Wassers läßt sich nur in der Weise ermitteln, daß man diejenigen Wässer von derselben Bezugsart aus dem betreffenden Ort (unter genauer Beachtung der geognostische Beschaffenheit des Bodens) analysiert, welche nachweislich von der Verunreinigung durch Abfälle und Schmutzwässer des Haushalts noch verschont sind. Gutes Trinkwasser soll geruchlos, klar und farblos sein, nicht fade oder vorherrschend nach einem Bestandteil schmecken und eine erfrischende, nur wenig schwankende Temperatur besitzen.
Die Geschmacksempfindung läßt Verunreinigungen erst bei einem hohen Grad erkennen, Nitrate und Chloride und manche andre Salze machen das Wasser sogar schmackhafter. Da man die Bedeutung der einzelnen Stoffe für die Gesundheit des Menschen nicht kennt, so muß man die Gewähr für die Zuträglichkeit des Wassers in der Reinheit desselben suchen. Der Kalk- und Magnesiagehalt soll möglichst 18 deutsche Härtegrade nicht überschreiten und darf weder durch Gips [* 9] noch durch Magnesiasalze wesentlich bedingt sein.
Dies ist auch deshalb wichtig, weil häufig mit einer Steigerung der Härte auch eine stärkere Verunreinigung des Wassers Hand [* 10] in Hand geht. Einen größern Gehalt an festen Körpern, und organischen Substanzen, Chlor, Schwefelsäure, Kalk und Magnesia, kann man als Maß für die Verunreinigungen durch Abfallstoffe betrachten. Das Auftreten von Ammoniak, salpetriger Säure und Schwefelwasserstoff, ein Wachsen des Gehalts an Salpetersäure und Kohlensäure sowie Abnahme des Sauerstoffgehalts gelten als Anzeichen, daß das Wasser, resp. der Boden mit Stadtlauge (organische Abfälle, fäulnisfähige Stoffe etc.) oder deren Zersetzungsprodukten verunreinigt ist.
Ein Wasser, welches auf 1 Volumen Sauerstoff mehr als 2 Volumen Stickstoff enthält, ist als verdächtig zu bezeichnen. Ein Wasser kann sicher als verunreinigt gelten, wenn darin Mikroorganismen, namentlich Spaltpilze, in großer Menge vorkommen. Zum bei weitem größten Teil sind die im W. vorkommenden Mikroorganismen als nicht gesundheitschädlich anzusprechen, dennoch ist die Möglichkeit vorhanden, daß auch pathogene Mikroorganismen in das Wasser gelangen und durch dasselbe weiter verbreitet werden.
Das beste Trinkwasser geben nicht verunreinigte, natürlich oder künstlich verschlossene Quellen oder tiefe Brunnen; [* 11] da aber die Temperatur aller fließenden Wässer mit der Lufttemperatur wechselt und alle Flüsse mehr oder weniger städtische Abflußwässer aufnehmen, da ferner auch die beste Filtration nur unvollkommen reinigt, so kann filtriertes Flußwasser unter Umständen zwar brauchbares Genußwasser, aber wohl nie gutes Trinkwasser geben. Infiziertes Wasser, von welchem man eine Übertragung von Krankheiten zu fürchten hat, wird wahrscheinlich durch halbstündiges Kochen unschädlich. Bei Benutzung des Wassers zu technischen Zwecken kommt besonders der Gehalt an organischen Stoffen, doppeltkohlensaurem und schwefelsaurem Kalk und an Eisen [* 12] in Betracht. Jedes Wasser, welches von den gewöhnlichen Mineralsubstanzen nicht über 0,4-0,5 g in 1 Lit. enthält, ist noch zu allen häuslichen Zwecken brauchbar. Bleibt der Gehalt an Kalk und Bittererde unter 0,1 g, so eignet es sich auch zum Bleichen, Waschen und in der Gerberei.
Zur Reinigung wird das Wasser filtriert, um suspendierte trübende Bestandteile zu beseitigen; gewisse Filtriermaterialien absorbieren indessen auch gelöste Körper, organische Stoffe und Salze. In dieser Beziehung sind Thon und Kohle, besonders Tierkohle, am wirksamsten; bei Zutritt von Luft in das poröse Filtriermaterial wird organische Substanz energisch oxydiert. Zum Filtrieren [* 13] kleiner Mengen Wasser benutzt man Filtrierpapier, für größere Quantitäten aber Apparate mit mehreren Schichten Flanell, Filz etc., natürliche und künstliche poröse Steine, welche bisweilen einen Hohlkörper darstellen und dann in das unreine Wasser gelegt werden, während man das in dem Stein sich sammelnde filtrierte Wasser durch einen Hahn [* 14] abläßt.
Bei dieser Konstruktion sind die Steine leicht zu reinigen. Wirksame Filtriermaterialien sind noch: mit Alaun, [* 15] Eisensalzen und Gerbsäure behandelte Scherwolle, Badeschwamm, abwechselnde Schichten von Wolle, Sandstein, Tierkohle, Kies. Derartige Filter können mit Brunnen verbunden oder in Wasserleitungen eingeschaltet werden. Sehr verbreitet ist auch die Anwendung der Filter aus gepreßter (fälschlich »plastischer«) Kohle, und am kräftigsten beseitigt organische Substanzen ein Filter aus porösem Eisenschwamm, d. h. aus fein verteiltem metallischen Eisen, welches aus Kiesabbränden nach dem Ausziehen des Kupfers oder durch Reduktion von Hämatit mittels Kohle bei möglichst niedriger Temperatur gewonnen wird. Im großen, bei Wasserleitungen etc., filtriert man das Wasser nur durch Sand (s. Filtrieren).
Für alle Filtrationen gilt, daß auch bei sehr vollkommener Wirkung auf gelöste und ungelöste Stoffe kein Beweis erbracht ist, daß solches filtrierte Wasser die Fähigkeit verloren habe, epidemische Krankheiten zu verbreiten. Bei vielen Filtrationen, auch durch die sogen. plastische Kohle, ist die Gegenwart von Organismen im filtrierten Wasser nachgewiesen worden. Zur Reinigung des Wassers von trübenden, auch organischen Stoffen ohne Filtration eignet sich 0,25-0,5 g Alaun pro Liter; auch wird empfohlen, nach dem Zusatz von Alaun noch so viel Soda hinzuzufügen, daß derselbe zersetzt wird. Die Verunreinigungen lagern sich dann leicht und vollständig ab. Gelb gefärbtes Wasser wird durch dieses Verfahren vollständig farblos. Schwefelwasserstoffhaltiges Wasser kann man durch Zusatz geringer Mengen von Eisenvitriol reinigen, und organische Substanzen lassen sich durch übermangansaures Kali zerstören. Am häufigsten handelt es sich darum, ¶