Die Überwachung unserer Gewässer gehört zu den Standard-aufgaben im Umweltschutz. Die rechtliche Grundlage dafür liefert die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) der Euro-päischen Gemeinschaft, die die EU-Länder dazu verpflichtet, Fließgewässer, Seen und das Grundwasser regelmäßig zu untersuchen und die Ergebnisse dieser Untersuchungen zu berichten. Viele Gewässer unterliegen der kontinuierlichen stationären Überwachung, in jedem Fall aber der temporären Kontrolle ihrer Standardpara-meter. Standardparameter sind neben der Temperatur der pH-Wert, die Leitfähigkeit sowie eine Vielzahl weiterer Parameter wie Geruch, Trübung, diverse Kationen und Anionen; bisweilen wird auch der Gehalt an gelöstem Sauerstoff dazugezählt. Weitere Untersuchungen be-ziehen sich hauptsächlich auf die Belastungen durch anthropogene chemische Verbindungen.

Warum wird dieser Aufwand getrieben? Funktionierende Gewässerökosysteme sind auf der einen Seite essentiell für die in ihnen unmittelbar lebende Fauna und Flora, aber auch entscheidend für den Menschen: Dass Flüsse und Seen als Nahrungsquelle mittlerweile eine untergeordnete Rolle spielen, ist seit Jahrzehnten klar. Trotzdem ist die Qualität des Wassers selbst nicht gleichgültig. Zum einen haben viele Gewässer einen erheblichen Freizeitwert, zum anderen ist die Bewahrung der Natur durch die Gesetzgebung vorgeschrieben. Im Folgenden wird die Erfassung der elektrochemischen Parameter bei Gewässern auch im Hinblick auf die besonderen Anforderungen an die mobile Messung etwas genauer betrachtet.
Der wichtigste physikalisch-chemische Parameter ist der pH-Wert. Er ist entscheidend für das Leben im, aber auch für die weitere Verwendbarkeit des Wassers. Der pH-Wert liegt normalerweise im neutralen bis leicht basischen Bereich. Liegt er deutlich darunter, wird es für viele Wasserorganismen kritisch. Ein zu hoher Wert beeinflusst das Leben im Wasser ebenfalls negativ. Manche Gewässer zeigen periodische Schwankungen des pH-Werts, die zum einen mit den geologischen Gegebenheiten zu tun haben, aber auch im jahreszeitlichen Verlauf Einflüsse durch Temperatur, Niederschläge sowie durch Flora und Fauna abbilden. Die Vorortmessung mit Taschenmessgeräten hilft hier, unabhängig von stationären Aufbauten an definierten Messpunkten die Werte zu erfassen und gegebenenfalls sogar eine Datenreihe zur Erkennung zeitlicher Schwankungen zu erstellen.

Um die Probenehmer bei ihrer Arbeit noch besser zu unterstützen, hat die Fa. WTW bei den neuen Taschenmessgeräten neue, nützliche Funktionen eingebaut. Zum Beispiel besitzen die Geräte der ProfiLine 3310-Serie einen Datenlogger und einen Speicher für nicht weniger als 5.000 Einträge. Damit können problemlos Datensammlungen mit exakter Zeitregistrierung über Stunden bis hin zu Tagen oder Wochen durchgeführt und anschließend die gewonnenen Daten über die eingebaute USB-Schnittstelle schnell zur Auswertung an einen PC übertragen werden. Dank ihrer Robustheit und Wasserdichtigkeit können die Instrumente problemlos im Freien eingesetzt werden. Ihre neuartige versiegelte Silikontastatur mit Tasten, die im Winter auch mit Handschuhen bedienbar sind, kann nötigenfalls problemlos unter fließendem Wasser gereinigt werden. Mit ihrer netzunabhängigen Stromversorgung durch Batterien oder Akkus ist der Betrieb an beliebiger Stelle möglich. Robuste und zuverlässige Messketten mit eingebautem Temperaturfühler ermöglichen die präzise und temperaturkompensierte pH-Messung.

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Leitfähigkeit. Sie wird hauptsächlich durch die geologischen Bedingungen diktiert, in ihr spiegelt sich nämlich die Löslichkeit der mineralischen Bestandteile des Wassers wider. Ebenso stellt sie ein Maß für die Pufferkapazität des Wassers dar: Wässer mit extrem niedriger Leitfähigkeit reagieren extrem stark auf kleine Änderungen des pH-Werts, da die geringe Menge von Karbonaten nicht ausreicht, um größere Mengen Wasserstoffionen zu neutralisieren. Beispiele sind Gewässer in Regionen mit schwerlöslichen Gesteinen, wie die Gneise und Granite der Zentralalpen oder Mittelgebirgen wie Bayerischer Wald und Schwarzwald. Diese Gewässer reagieren somit sehr empfindlich auf Luftverschmutzung durch säurebildende Oxide, z. B. Schwefeldioxid. Die Leitfähigkeit liegt hier zwischen 30 und 100 µS/cm, im Gegensatz zu Gewässern im Alpenvorland, die durch den hohen Anteil an Karbonaten in der Regel Werte um die 500 µS/cm und mehr zeigen.
Der hier vorgestellte Einsatzbereich erfordert Messgeräte mit präzisen Sensoren mit -linearen Kennlinien, um auch kleine Schwankungen zuverlässig erfassen zu können. Die Leitfähigkeit wird auf eine Referenztemperatur bezogen gemessen. Das hat den Vorteil, dass (die gleiche Temperaturkompensationsfunktion vorausgesetzt) die gewonnenen -Daten bei einer voreingestellten Temperatur verglichen werden können. Für die meisten natürlichen Gewässer erfolgt dies mit der in der DIN EN 27888 beschriebenen nichtlinearen Funktion für natürliche Wässer. Wenn die Daten qualifiziert oder dokumentiert werden müssen, ist hier ein klassischer Einsatzbereich für Taschenmessgeräte mit eingebautem Speicher oder wahlweise zusätzlich mit USB-Schnittstelle. Das neue Cond 3210 bzw. 3310 mit einer TetraCon 325 Vierpol-Messzelle erfüllt alle Anforderungen an robuste und präzise Messtechnik für den Außeneinsatz. Wichtig ist, dass die Messzelle bei Verschmutzung der Elektroden keinesfalls falsche Werte zeigt. Dies ist bei Verwendung der TetraCon 325 gegeben.

Zum Schluss soll noch die Messung des gelösten Sauerstoffs angesprochen werden. Der in Gewässern gelöste Sauerstoff wird von vielen Parametern beeinflusst. Die Hauptabhängigkeit besteht in der veränderten Löslichkeit infolge der Temperatur. Daneben muss hier zwischen stehenden und fließenden Gewässern unterschieden werden. In stehenden Gewässern bildet sich infolge de Dichteanomalie des Wassers eine jahreszeitlich veränderliche Schichtung aus, die nur einer gelegentlichen Durchmischung unterliegt. Diese Schichten sind auch durch unterschiedliche Sauerstoffgehalte gekennzeichnet. Fließgewässer hingegen erfahren eine entsprechende Durchmischung, was zu einer Angleichung der Sauerstoffkonzentration führt. Die starke Temperaturabhängigkeit der Sauerstoffkonzentration führt im Winter zu Werten deutlich über 10 mg/l, im Sommer hingegen zu Werten unter 8 mg/l. Ein weiterer Faktor für den Sauerstoffeintrag ist im Sommer die Photosynthese der Algen. Hier können lokal Werte über 20 mg/l erreicht werden. Damit unterliegt der Sauerstoffgehalt zum einen einer jahreszeitlichen, zum anderen einer tageszeitlichen Schwankung.

Auch hier sind flexible und mobile Systeme zur Erfassung der Messwerte von Vorteil. Bei den Sauerstoffmessgeräten der ProfiLine-Serie erweist sich der Einsatz eines hinterleuchteten Displays als hilfreich bei Messungen in der Dunkelheit. Als Sonden gibt es zwei verschiedene Typen: ein robuster Sensor mit Schutzkorb für schwierige -Topographien, um die Beschädigung des Sensors zu vermeiden und ein hochauflösender Sensor zur genauen Erfassung kleinster Schwankungen.

Fazit: Das Wasser in Seen und Flüssen unterliegt starken Schwankungen seiner Parameter, die eng mit der Umgebung und der Geschichte des Gewässers verknüpft sind. Die präzise Erfassung der Messdaten ist eine Aufgabe, die nur vor Ort geleistet werden kann. Transportable Messgeräte sind die richtige Antwort bei der Lösung dieser Probleme. Moderne Technik erlaubt in kompakten -Geräten Leistungen, die den höchsten -Ansprüchen an moderner Messtechnik genügen. Applikationsorientierte Sets in bequemen Tragekoffern erleichtern die Messaufgabe des Anwenders und helfen, wertvolle -Erkenntnisse zu sichern.