ppm-Messgerät – Wie unrein ist dein Trinkwasser?
Ein ppm-Messgerät soll die Verunreinigung von Wasser angeben. Aber welches Prinzip steckt hinter der Messung und welche Informationen liefert das Ergebnis.
Die elektrische Leitfähigkeit
Inhaltsverzeichnis
Ein typisches ppm-Messgerät arbeitet mit einer Leitfähigkeitsbestimmung. Die Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung wird bestimmt durch die in ihr gelösten Ionen. Das ppm-Messgerät verfügt vereinfacht gesagt über zwei flächige Elektroden mit einem genau definierten Abstand zueinander. Zwischen diesen Elektroden wird ein elektrischer Widerstand gemessen, der in die Leitfähigkeit umgerechnet wird. Die Einheit der Leitfähigkeit ist Siemens/Meter (S/m) oder µS/cm. Je mehr elektrische Ladung in einem elektrischen Feld bewegt wird, desto höher die Leitfähigkeit.
Was trägt zur Leitfähigkeit bei?
In einer wässrigen Lösung wird die Leitfähigkeit durch elektrisch geladene Teilchen bestimmt, die sogenannten Ionen. Negativ geladene Teilchen heißen Anionen, positiv geladene Teilchen heißen Kationen. Aber nicht jedes Ion liefert den gleichen Beitrag zur Leitfähigkeit. Folgende Effekte spielen eine Rolle:
- Die Wertigkeit: Sulfat-Ionen SO42- sind beispielsweise doppelt negativ geladen, Chlorid-Ionen Cl– dagegen nur einfach negativ. Wenn ein Sulfat-Ion im elektrischen Feld wandert, wird also doppelt so viel Ladung transportiert, d.h. es liefert einen doppelt so großen Beitrag zur Leitfähigkeit.
- Die Beweglichkeit: Calcium-Ionen sind größer als Natrium-Ionen. Sie bewegen sich demnach langsamer durch das Wasser und tragen weniger zur Leitfähigkeit bei. Bei steigender Temperatur nimmt die Beweglichkeit in der Regel zu.
- Der Transport-Mechanismus: Hydroxonium-Ionen (H3O+) und Hydroxid-Ionen (OH–) wandern nicht physikalisch durch die Lösung. Der Ladungstransport erfolgt über die Weitergabe von Protonen (H+) an benachbarte Wassermoleküle. Das ist viel schneller als eine normale Wanderung. In sauren und alkalischen Lösungen ist ihre Konzentration sehr hoch, so dass bei pH-Werten < 6 und > 8 die Leitfähigkeit nur durch diese beiden Ionen-Arten bestimmt wird.
Viele Substanzen liegen in wässriger Lösung in überwiegend nicht-ionischer Form vor. Dazu gehören z.B. Benzol, Alkohole, Pestizidrückstände oder feste Schmutzpartikel. Sie werden von ppm-Messgeräten nicht erfasst und tragen nicht zur Leitfähigkeit bei.
Was sagt das vom ppm-Messgerät angezeigte Ergebnis aus?
Im Bereich der relativ pH-neutralen Lösungen (6 < pH < 8) kann aus Erfahrungswerten abgeleitet werden, dass eine Leitfähigkeit von 2 µS/cm etwa 1 mg/l Ionenkonzentration entspricht, also 1 ppm. Mit diesem Umrechnungsfaktor arbeiten die meisten ppm-Messgeräte. Dabei ist zu beachten, dass der Wert eigentlich temperaturabhängig ist. Außerdem ist es nur ein Summenwert. Der sogenannte TDS-Wert (total dissolved solids, gesamt gelöste Feststoffe) gibt keinen Aufschluss darüber, welche Ionen in der Lösung vorliegen. Man erhält keine Aussage darüber, ob es sich um Schadstoffe oder Nährstoffe handelt. Das ppm-Messgerät zeigt lediglich ein Maß für den Reinheitsgrad bzw. Unreinheitsgrad des Wassers an. Und wenn der pH-Wert zu sauer oder zu alkalisch wird, dann stimmt selbst die Umrechnung nicht mehr.
Wofür braucht man ein Leitfähigkeitsmessgerät?
Du wirst Dich nun fragen, wofür man überhaupt ein Leitfähigkeitsmessgerät braucht, wenn die feinste Nährstofflösung genauso schlechte Ergebnisse liefert wie eine Blei- und Cadmium-verseuchte Kläranlagen-Bracke? Für den Hausgebrauch ist ein solches Gerät in der Tat zu nicht zu gebrauchen. Es liefert bei einer Osmoseanlage sicherlich eine Information über die Güte der Filterwirkung, aber leider auch nicht komplett, weil die organischen Substanzen unter den Tisch fallen. Aber das eigene Trinkwasser zu messen, ist sinnlos. In der Trinkwasser-Analytik sind Leitfähigkeitsmessungen allerdings ein probates Mittel. Dort wird nämlich über Ionentauschersysteme das zu untersuchende Wasser in Fraktionen aufgeteilt, die nur eine Ionensorte enthalten. Da man hier nun weiß, welche Ionen in der Untersuchungslösung vorliegen, kann man die genauen Einzelkonzentrationen bestimmen.
Aber die WHO nennt doch ppm-Grenzwerte!
Die WHO streicht heraus, dass natürliches Wasser hauptsächlich anorganische Verunreinigungen enthält. Sie bewertet Wasser mit ppm-Gehalten bis 600 ppm als gut trinkbar und Wasser ab 1000 ppm als zunehmend ungenießbar. Ungenießbar heißt aber nicht ungesund, es schmeckt nur nicht. Und außerdem geht die WHO bei dieser Bewertung nur von natürlich vorkommenden Mineralien aus. Menschengemachte Gifte, die in kleineren Konzentrationen schon schädlich sind, werden nicht berücksichtigt.
Ganz etwas anderes: ppm-Messgerät für Luft
Wenn Du den Artikel über die ppm-Begriffsdefinition gelesen hast, weißt Du, dass auch Luft Schadgase enthalten kann. Für die häusliche Raumluft werden CO2-Messgeräte angeboten, die mit der sogenannten nicht-dispersiven Infrarot-Spektroskopie arbeiten. Vereinfacht gesagt, stehen sich ein IR-Sender und ein Detektor gegenüber, dazwischen ist ein Luftspalt. Da CO2 Infrarotlicht absorbiert, ist das Verhältnis zwischen absorbierter und tatsächlich gesendeter IR-Strahlung ein Maß für den CO2-Gehalt in der Luft.
Produktübersicht: ppm-Messgeräte für den Hausgebrauch
Wenn Du Dich trotzdem für ein Leitfähigkeitsmessgerät interessierst, weil du vielleicht die Güte deiner Osmose– oder Ionentauscheranlage bewerten oder Batterielösungen untersuchen möchtest, so findest Du hier eine kleine Übersicht.
Litthing TDS-Messgerät
In einem Temperaturbereich zwischen 0 und 80°C zeigt dieses ppm-Messgerät die ppm- und die Leitfähigkeitswerte mit einer Genauigkeit von 2% an. Die TDS-Anzeige deckt einen Bereich von 0 bis 9999 ppm ab. Es verfügt über eine Auto-Off-Funktion und eine Hold-Funktion, um den angezeigten Wert besser ablesen zu können.
Professioneller Wassertester von QiCheng&LYS
Dieses ppm-Messgerät zeigt in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 99°C die ppm- und die Leitfähigkeitswerte an. Die TDS-Anzeige deckt einen Bereich von 0 bis 9990 ppm ab. Es verfügt über eine Auto-Off-Funktion und eine Haltefunktion, um den angezeigten Wert bequem ablesen und speichern zu können.
TDS-EZ: Das ppm-Messgerät von HM Digital
Die ppm- und die Leitfähigkeitswerte werden bei diesem ppm-Messgerät mit einer Genauigkeit von 3% angezeigt. Die TDS-Anzeige deckt einen Bereich von 0 bis 9990 ppm in 1 ppm-Schritten ab, unter 1000 ppm sogar noch feiner. Es verfügt über eine Auto-Off-Funktion und eine Hold-Funktion, um den angezeigten Wert speichern und besser ablesen zu können. Die Batterielebensdauer wird mit 1000 Stunden angegeben.
Digitales Leitfähigkeitsmessgerät von AQMOS
Dieses ppm-Messgerät zeigt keine TDS-Werte an, sondern nur die Leitfähigkeit. Der Messbereich reicht von 0 – 2999 µS/cm (entsprechend 0 – 1500 ppm). Die LCD-Anzeige schaltet ab 40 µS/cm von grün auf rot. Die angezeigte Schrittweite ist 1 µS/cm mit einer Genauigkeit von 2%.
AP2 AquaPro EC/Temp-Meter von HM Digital
In einem Temperaturbereich zwischen 0 und 80°C zeigt dieses ppm-Messgerät lediglich die Leitfähigkeitswerte und keine ppm-Umrechnung an. Die Leitfähigkeitsanzeige deckt einen Bereich von 0 bis 9999 µS/cm in Schritten von 1 µS/cm ab.
ppm-Messgeräte: Nicht wirklich notwendig
Du wirst bemerkt haben, dass sich der Enthusiasmus in Bezug auf die Notwendigkeit von ppm-Messgeräten für den Hausgebrauch sehr in Grenzen hält. Selbst wenn die Geräte technisch einwandfrei und genau arbeiten – was sie laut einiger Kundenbewertungen aber auch nicht immer tun – ist der Nutzwert eines Messergebnisses stark beschränkt. Lediglich, wenn Dir eine ständige Qualitätskontrolle einer Osmoseanlage oder eines Ionentauschersystems vorschwebt, lohnt sich die Anschaffung eines ppm-Messgeräts. Dafür braucht es noch nicht mal ultragenau zu arbeiten, es reicht eine gute Reproduzierbarkeit für einen aussagekräftigen Vorher-Nachher-Vergleich. Aber eine Aussage, ob Dein Trinkwasser generell schlecht ist oder nicht, lässt sich auf diese Weise nicht treffen. Gleiches gilt für Aquarien oder Regenwasser-Analysen.
