Grundlagen zur Bewertung der Trinkwasserqualität nach Prof. Vincent

Physikalische Kenngrössen für Trinkwasser

 

Intensive Literaturrecherchen haben ergeben, dass nach Prof. Vincent (s.o. angeführte Literaturquelle) die nachfolgenden physikalische Parameter zur Bewertung der Trinkwasserqualität verwendet werden:

 

1.     pH-Wert im Bereich von 1 – 14

 

als Maß für die Konzentration freier Wasserstoff-Ionen;
Eine neutrale (ausgeglichene) Lösung liegt bei pH-Wert 7,07;

 

je tiefer der pH-Wert einer Lösung, desto saurer ist sie (wenig H+-Ionen);
je höher der pH-Wert, desto basischer ist die Lösung (viele H+-Ionen).

 

2.     REDOX-Spannung

 

Die Redox-Spannung ist ein Maß für die Elektronenkonzentration in einer Flüssigkeit, gemessen als reduziertes (red) und oxidierendes (ox) Milieu;

Die Angabe kann auf zwei Arten erfolgen, entweder als Spannung in mV oder umgerechnet in einen dimensionslosen rH²-Wert.

Die Messung der Redox-Spannung erfolgt in der Regel mit einer Redoxmesskette bestehend aus einer Messelektrode aus Platin und einer Bezugselektrode aus Silber/Silberchlorid. Alle gemessenen Spannungen beziehen sich auf dieses Potential. Zum Vergleich wird in der Wissenschaft das System der Normalwasserstoffelektrode verwendet, wodurch eine Umrechung der Messwerte erforderlich wird.

 

UH =         UG + UB
                        UG = gemessene Spannung mit Bezugselektrode aus Ag/AgCl
                        UB = Standard-Spannung der eingesetzten Bezugselektrode aus Ag/AgCl
                                    UB = + 224 mV bis + 172 mV (Temperaturabhängig)

 

Der rH²-Wert ist die Analogie zum pH-Wert des negativen Logarithmus des Wasserstoffdrucks. Die rH²-Skala hat 42 Einheiten, der Neutralpunkt liegt bei rH² = 28. Mit diesem Messwert können Verunreinigungen und Sterilisationsmethoden überwacht werden.

 

rH2 kleiner 28: Reduktion
Es liegen vermehrt reduzierte Stoffe vor (reduktives Milieu), d. h. es ist eine erhöhte Elektronenkonzentration vorhanden. Das Reduktionspotential, was die Aufnahmemöglichkeit weiterer Elektronen beschreibt, ist dementsprechend gering. Es herrscht ein erhöhtes Oxidationspotential. Beim Zusammentreffen mit Elementen die ein hohes Bestreben Elektronen aufzunehmen besitzen wie Sauerstoff, werden die Elektronen abgegeben. Biologische Moleküle im Körper werden unter diesen Umständen nicht durch Elektronendiebstahl geschwächt. Je geringer der Redox-Wert je besser ist die Flüssigkeit für den Menschen geeignet. Es muss jedoch ausgeschlossen werden, dass der geringe Redox-Wert aufgrund von Faulungsprozessen entstanden ist.

 rH2 größer 28: Oxidation
Es liegen vermehrt oxidierte Stoffe sogenannte „freie Radikale“ vor (oxidatives Milieu), d. h. es ist eine geringe Elektronenkonzentration vorhanden. Das Reduktionspotential, was die Aufnahmemöglichkeit von Elektronen beschreibt, ist hoch. Damit die oxidierten Stoffe ihren Elektronenverlust ausgleichen können, findet bei Benetzung von Oberflächen mit der oxidierten Flüssigkeit ein Elektronendiebstahl statt, wodurch z. B. Zellgewebe geschädigt werden kann aber auch eine Sterilisation stattfindet.

Der Redox-Wert in mV hat einen temperatur- und pH-abhängigen Neutralpunkt bei etwa 260 mV.

Das Ingenieurbüro Dr. Denkert setzt den Parameter Redox-Potenzialspannung in zahlreichen Projekten zur Optimierung der biologischen Abwasserreinigung mit Hilfe eines hier mitentwickelten Regelungssystem auf PC-Basis auf Klärwerken sehr erfolgreich seit mehreren Jahren ein. Hierdurch werden Betriebskosten (Energiekosten, Hilfsmittel-Kosten und Kosten der Abwasserabgabe) auf Kläranlagen signifikant minimiert.

 

3.     R-Wert (spezifischer elektrischer Widerstand)

 

Der R-Wert gilt als Grad der Mineralisation bzw. Gesamtmineralstoffgehalt und Salzgehalt einer Flüssigkeit.
Die Messwerte werden als elektrischer Widerstand in Ohm angegeben oder als reziproker Wert des elektrischen Widerstandes (elektrische Leitfähigkeit LF-Wert) in µS/cm.
Ein hoher R-Wert bzw. geringer LF-Wert bedeutet, dass wenig Mineralien in der Flüssigkeit enthalten sind, ein niedriger R-Wert bzw. hoher LF-Wert ist ein Zeichen für viele Mineralien.
Der Genuss von stark mineralhaltigem Wasser kann zu Ablagerungen in den Organen führen, da anorganische Mineralien voraussichtlich nicht vollständig bioverfügbar sind und verstoffwechselt werden können. Mineralarmes Wasser kann den Körper auf lange Sicht von abgelagerten, überschüssigen Mineralien befreien.

 Die elektrische Leitfähigkeit ist ein sehr wichtiger Messwert auch auf Kläranlagen und wird von uns seit Jahren in verschiedenen Projekten zur Untersuchung des Salzgehaltes eingesetzt.

 


Energiewert

 

Aus den drei chemisch-physikalischen Kenngrößen pH-Wert, elektrischer Widerstand und Redox-Spannung kann ein Energiewert berechnet werden, der insbesondere vom elektrischen Widerstand beeinflusst wird. Die Angabe des Energiewertes erfolgt in µW.

Energiewert [µW] = (30*(rH2-2*pH))2 / R

Nahrungsmittel sollen dem Körper möglichst viel Energie zuführen, daher wird hier ein hoher Energiewert positiv bewertet. Wasser dagegen soll im Körper in erster Linie eine Reinigungs- und Transportaufgabe von Schlackenstoffen erfüllen, siehe hierzu Register Aufgaben. Daher soll dem Organismus durch Wasser wenig Energie zugeführt werden. Nachfolgend sind einige Vergleichswerte aufgeführt:

 

 

·           Energiewert gutes Wasser:                    10 – 25 µW

 

·           Energiewert schlechtes Wasser:            100 – 500 µW

 

·           Energiewert gute Frucht:            1.000 – 1.500 µW

 

 

Die Zusammenhänge der einzelnen Messwerte können im nachfolgenden Bioelektronik-Diagramm grafisch dargestellt werden, nach Prof. Vincent und Fa. GWG GmbH.

 

Bioelektronik-Diagramm, nach Prof. Vincent und Fa. GWG GmbH

 


 

Physikalische Kenngrössen für Trinkwasser

 

Die idealen Wertebereiche für Trinkwasser nach Prof. Vincent sind in der nachfolgenden Tabelle aus Literaturquellen zusammengestellt:

Tabelle  1:      Trinkwasserkennwerte nach Prof. Louis-Claude Vincent

GUTES TRINKWASSER HAT FOLGENDE IDEALWERTE:

einen leicht sauren pH-Wert von

6,40 - 6,80

einen Widerstandswert R von

> 6.000 Ohm (mineralarm)

eine Leitfähigkeit LF von

< 160 µS/cm (mineralarm)

einen Redox-Wert rH² von

22 -29 (wenig oxidiert)

einen Redox-Wert von

200 - 350 mV (wenig oxidiert)

 

 

Papierfilter-Steigbild

 

Mit der bildschaffenden Methode der sogenannten Steigbilder können nach Literaturangaben die energetischen Kräfte des Wassers veranschaulicht werden. Im Wasser gelöster Farbstoff (schwarze Tusche) wird durch die Verwendung von geeignetem Papierfilter-Material in einem Saugversuch durch die Kapillarwirkung nach oben transportiert, qualitative Unterschiede treten hierbei bildhaft hervor.

 

Gutes Wasser zeigt durch seine höhere Steigkraft und seine verbesserte Saugkraft ein gleichmäßigeres Steigbild. Die gelösten Farbstoffe werden gleichmäßiger und schneller verteilt und bis nach oben mitgezogen. Im Gegensatz dazu liefert ein energiearmes Wasser durch verminderte Saugkraft und schwächere Steigkraft ein ungleichmäßiges Steigbild. Der Farbstoff wird nur zum Teil transportiert und verliert sich im Aufsteigen. Dann steigt in der Regel das klare Wasser bis zur oberen Markierung (Saugzeit 2). Als Erklärungsansatz ist davon auszugehen, dass die gelösten anorganischen Störstoffe (Mineralien wie Calcium) und die Spurenstoffe einen Transport des suspendierten Farbstoffs behindern. Hierdurch wird bildschaffend dokumentiert, dass energiearmes (nicht nachbehandeltes) Trinkwasser über eine geringere Transportkapazität zur Ausschleusung verfügt.

 

Analog hierzu wird darauf geschlossen, dass energetisch hochwertigeres Wasser diese Saug- und Steigkraft auch im menschlichen Körper entfalten kann und somit Nährstoffe besser transportiert werden und Störstoffe besser ausgeleitet werden können.

 

 

Versuchsaufbau und Durchführung (Büro Dr.-Ing. Ralf Denkert):

 

In einer Petrischale werden 50 ml der zu untersuchenden Wasserprobe mit 0,1 ml schwarzer Tusche gut vermischt. An einer Stativklemme wird ein Streifen Filterpapier (VWR Blotterpapier 703, ca. 6,5cm x 21cm) befestigt und in die Probe eingetaucht. Es wird die Zeit gemessen, wie lange die aufsteigende Flüssigkeit bis zum Erreichen der Markierung auf einem Viertel der Höhe (Saugzeit 1) und bis Erreichen der Markierung auf halber Höhe (Saugzeit 2) zum Aufsteigen benötigt. Der Versuchsaufbau wurde leicht modifiziert, da mittlerweile eine andere Papiersorte zum Test verwendet wird.

 

 

Mineralstoffe, Wasserhärte, Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht

 

Zusätzlich ist es für Trinkwasser sinnvoll, die Mineralstoffe Calcium und Magnesium und die Wasserhärte sowie ggf. die Säurekapazität und die Basenkapazität zum Nachweis des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts zu bestimmen. Der Gehalt an Kohlensäure ist ein maßgebender Bestandteil der chemischen Wasserbeschaffenheit, da er wesentlich die Aggressivität und die Härte des Wassers bestimmt. Jedes Wasser hat einen gewissen Gehalt an gebundener und freier Kohlensäure. Durch Kohlensäure wird das in Bodenschichten vorkommende Kalziumkarbonat (CaCO3) und Magnesiumkarbonat (MgCO3) in Wasser gelöst und in Abhängigkeit der im Wasser vorhandenen freien Kohlensäure in Lösung gehalten. Ist der Anteil an freier Kohlensäure zu gering, fällt Kalziumkarbonat aus mit entsprechenden Auswirkungen auf Rohrleitungen, Wäsche und Haushaltsgeräte. Bei zu viel freier Kohlensäure ist ein Teil überschüssig und wirkt kalkaggressiv. Im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ist die Kalksättigung des Wassers erreicht. Die Wasserwerke sind bemüht, das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht im Trinkwasser einzustellen. Bei Erwärmung oder Kochen des Wassers kommt es jedoch zu einer deutlichen Verschiebung des Gleichgewichts mit den im Haushalt bekannten Ablagerungen z.B. im Kochtopf bei entsprechend hoher Wasserhärte. 

 

Am 01.02.2007 wurde vom Deutschen Bundestag die Neufassung des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes (WRMG) beschlossen, welche am 05.05.2007 in Kraft getreten ist. Unter anderem wurden die Härtebereiche an europäische Standards angepasst und die Angabe Millimol Gesamthärte je Liter wird durch die Angabe Millimol Calciumcarbonat je Liter ersetzt. Weiterhin werden Wasserversorgungsunternehmen wahrscheinlich auch die Gesamthärte veröffentlichen, obwohl dies gesetzlich nicht vorgeschrieben ist. Die neuen Härtebereiche unterscheiden sich kaum von den der bisherigen Einteilung, jedoch werden die Bereiche 3 und 4 zum Härtebereich „hart“ zusammengefasst und die bislang gebräuchlichen Ziffern 1,2,3 und 4 werden durch die Beschreibungen „weich“, „mittel“ und „hart“ ersetzt. Diese Einteilung ist wie folgt definiert:

 

 

 

Tabelle  2:      Härtebereiche nach Wasch- und Reinigungsmittelgesetz /WRMG), 2007

 

Härtebereich

Millimol Calciumcarbonat je Liter

°dH

weich

Weniger als 1,5

Weniger als 8,4 °dH

Mittel

1,5 – 2,5

8,4 bis 14 °dH

hart

Mehr als 2,5

Mehr als 14 °dH

 

 

 

Tabelle  3:      Vergleichswerte verschiedener Wässer (Quelle Bio-Planet)

 

Parameter

Elektrische Leitfähigkeit

µS/cm

R-Wert Ohm

pH-Wert

Destilliertes Wasser

2

500.000

5,32

Destilliertes Wasser für Akkus

8

125.000

5,64

Regenwasser auf dem Land

7

142.000

 

Regenwasser in der Stadt

300

3.330

 

Gebirgsquellwasser Gotthard

44

22.727

6,85

Gebirgsquellwasser Furka Pass

32

31.250

6,90

Gebirgsquellwasser Sonogno

45

21.950

6,50

Volvic (Frankreich)

142

7.042

7,24

Königsteiner Hadereck (Deutschland)

128

7.800

6,20

San Clemente (Schweiz)

63

15.873

6,70

Osmose Wasser

50

20.000

6,20 - 6,70

BIO PLANET mini-mobil Osmose Wasser

40,98

24.400

6,93

Mont Roucous (Frankreich)

32

31.250

 

Leitungswasser (Mittelwerte)

540 - 300

1.850 - 3.330

6,10 - 8,50

Tafelwasser (Marke: unbekannt)

1.485

673

5,1

Mineralwasser (Westschweiz)

464

2.155

5,85

Mineralwasser (Frankreich)

470

2.127

6,30

Mineralwasser (Wallis)

1080

925

4,60

Mineralwasser (Graubünden)

570

1.754

5,40

Mineralwasser (Graubünden)

1.760

568

6,13

Mineralwasser (Zürich)

1.182

846

8,67

Heilwasser Nierenheilbad (Deutschland)

6.024

166

6,16

Urin (bei völliger Gesundheit)

33.000

30

 

Meerwasser

42.500

23,52

 

 

Die Wassersorten mit optimalen Werten für Leitfähigkeit und pH-Wert sind im Fettdruck dargestellt. Die Ergebnisse der Messungen der Redox-Spannungen werden hier nicht nachgewiesen.

 

Im hiesigen Wasserlabor wurden verschiedene Wässer untersucht, darunter das über die Hausleitung verfügbare Trinkwasser sowie die im Bioladen/Reformhaus erhältlichen Wasser „Hornberger Lebensquell“ (Quelle Schwarzwald-Herstellerangabe) oder „Lauretana“ (Hochgebirgsquelle Italien-Herstellerangabe) bzw. „Eulenburger Natur Quell“ Wasser. Bei dem „Eulenburger Natur Quell“ Wasser handelt sich um ein Tiefen-Quellwasser aus Osterode am Harz, dass zusätzlich mit verschiedenen Verfahren (u. a. Filtration, Ultra-Kolloidation nach Hacheney, Vulkangesteingranulate) nachbehandelt wird. Zusätzlich sind die Ergebnisse der hier vorhandenen individuellen Trinkwasseraufbereitungsverfahren zusammengestellt.

 

 

Tabelle  4:      weitere Vergleichswerte verschiedener Wässer (Quelle Analyse IB Dr. Denkert)

 

Parameter

Analyse

elektr. Leitfähigkeit

µS/cm

R-Wert Ohm

pH-Wert

Redox

rH

Energie-wert

µW

qual. Bewertung

Volvic naturelle

08/2005

193

5.181

7,19

30,9

47,4

+

Volvic naturelle

06/2008

230

4.348

7,12

29,2

46,6

+

Lauretana

12/2005

20

50.000

6,28

29,1

4,9

+ +

Hornberger Lebensquell

06/2008

60

16.667

5,98

27,7

13,4

+ +

Eulenburger Naturquell

04/2008

215

4.651

6,61

26,8

35,6

+ +

Leitungswasser Bochum

09/2007

346

2.890

7,69

-

-

 

Leitungswasser Bochum

10/2007

364

2.747

7,49

30,4

77,9

o

Leitungswasser Bochum

11/2007

437

2.288

7,36

29,7

88,2

o

Leitungswasser Bochum

04/2008

354

2.825

7,89

30,9

72,6

o

 

 

 

Tabelle  5:      Anaylsewerte Leitungswasser Bochum unterschiedlich aufbereitet
(Quelle Analyse IB Dr. Denkert)

 

Parameter /

Analyse

 

April 2008

elektr. Leitfähigkeit

µS/cm

R-Wert Ohm

pH-Wert

Redox

rH

Energie-wert

µW

qual. Bewertung

Leitungswasser Bochum

354

2.825

7,89

30,9

72,6

o

nach Aktivkohlepressfilter

340

2.941

7,65

29,7

63,4

+

nach Umkehrosmose

32

31.250

6,91

30,9

8,4

+ +

nach Umkehrosmose + Levitation mit Sauerstoff (medium)

34

29.421

6,94

 

 

30,9

 

 

8,9

 

 

+ +

 

 

 

Legende der qualitativen Bewertung:

 

o          Aufbereitung wird empfohlen

 

+          gut

 

+ +      sehr gut, empfehlenswert