Glossar / Wasserhärte

Wasserhärte

Alles Wissenswerte über hartes vs. weiches Wasser

Im Zusammenhang mit Leitungs- und auch Trinkwasser stößt man oft auf die Begriffe „hartes“ und „weiches“ Wasser. Doch was bedeuten diese Ausdrücke konkret, und gibt es relevante Unterschiede in der Wasserqualität, je nach Härtegrad?

Was ist die Wasserhärte?

Der Begriff Wasserhärte ist vielschichtig und stammt ursprünglich aus der angewandten Chemie. Die Wasserhärte beschreibt die Konzentration bestimmter gelöster Mineralien, insbesondere Calcium- und Magnesiumionen, im Leitungswasser. Sie hängt von der geologischen Beschaffenheit des Einzugsgebiets und der Herkunft des Wassers ab. Wasserhärte bezieht sich auf die Menge der im Wasser gelösten Ionen von bestimmten Mineralien, wie Calcium und Magnesium. In einigen Fällen sind auch Spurenelemente wie Strontium und Barium beteiligt. Diese gelösten Mineralien können im Wasser unlösliche Substanzen wie Kalk und Kalkseifen bilden. Je höher also der Anteil der Mineralien, desto höher ist der Härtegrad.

Wie entsteht hartes Wasser?

Die Wasserhärte variiert je nach geologischem Untergrund und geografischem Standort. Sie entsteht hauptsächlich, weil Calcium- und Magnesiumionen ins Wasser gelangen, während das Wasser durch verschiedene Bodenschichten hindurchfließt. Diese Ionen gelangen durch die Auflösung von Gips und vor allem durch die Kohlensäure-bedingte Auflösung von Kalk oder Dolomit ins Wasser.

Der Gehalt an Calcium- und Magnesiumionen im Wasser wird beeinflusst durch:

1. Geologische Beschaffenheit: Regionen mit Sandstein, Kalkgestein oder Gips haben in der Regel härteres Wasser, während magmatische Gesteine wie Granit zu weicherem Wasser führen.
2. Landwirtschaftliche Aktivitäten: Düngung und der damit verbundene Abbau von Ammonium können zu einem Anstieg der Wasserhärte führen.
3. Saure Niederschläge: Schwefelsäure und Salpetersäure aus sauren Niederschlägen können die Wasserhärte erhöhen, obwohl ihre Belastung durch Umweltschutzmaßnahmen abgenommen hat.
4. Regionale Unterschiede: Regenwasser und Bergseen haben normalerweise eine geringe Wasserhärte, während sie in Gebieten mit kalkhaltigen Staubpartikeln in der Atmosphäre höher sein kann.

Diese Faktoren bestimmen die Wasserhärte, wobei extreme Werte in gipshaltigen Grundwässern auftreten können.

Einheiten der Wasserhärte

Der Härtegrad von Trinkwasser wird in Millimol Calciumcarbonat pro Liter angegeben. Es gibt im Allgemeinen drei Härtegrad Stufen, welche auf dem europäischen Recht beruhen: 

• Härtebereich weich: weniger als 1,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter
• Härtebereich mittel: 1,5 bis 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter
• Härtebereich hart: mehr als 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter

In Deutschland erfolgt die Messung der Wasserhärte mithilfe einer Skala, die in Grad Deutscher Härte (°dH) unterteilt ist. Das bedeutet, dass weiches Wasser auf der Skala in etwa im Bereich von 0 bis 7 °dH liegt, während mittelhartes Wasser zwischen 7 und 14 °dH und hartes Wasser zwischen 14 und 21 °dH liegt.

Arten der Wasserhärte: Temporäre vs. permanente Härte

Die Wasserhärte, genauer gesagt die Gesamthärte des Wassers, ergibt sich aus der Zusammensetzung von der temporären Härte und der permanenten Wasserhärte.

Was ist temporäre Wasserhärte?

Die temporäre Härte oder auch Karbonathärte genannt zeigt an, wie viel Calcium- und Magnesiumhydrogencarbonat im Wasser vorhanden ist. Bei Leitungswasser macht die Karbonathärte normalerweise etwa 60 % der Gesamthärte aus. Sobald man das Leitungswasser erhitzt, wird dieser Anteil in Form von Kalk ausgeschieden. Deshalb heißt sie „temporäre“ Härte, weil sie nur vorübergehend, also temporär, im Wasser gelöst ist. Wasser mit viel Karbonathärte kann zu Kalkablagerungen führen.

Was ist permanente Wasserhärte?

Im Gegensatz dazu umfasst die permanente Wasserhärte alle Calcium- und Magnesiumsalze, wie Chloride, Sulfate und Nitrate, die nicht mit Hydrogencarbonat verbunden sind. Sie wird auch als Nicht-Karbonathärte bezeichnet. Diese Salze lösen sich gut im Wasser auf und bilden normalerweise keinen Niederschlag, wenn das Wasser erhitzt wird, was im Umkehrschluss bedeutet, dass sie sich auch nicht entfernen lassen und sie somit permanent sind. Allerdings können extrem hohe Konzentrationen von Calciumsulfat in Heizsystemen zu Gipsablagerungen führen.

Auswirkungen: Ist hartes Wasser schädlich?

Hartes Wasser kann in verschiedenen Bereichen Auswirkungen haben, die zwar nicht gesundheitsschädlich sind, aber dennoch als unangenehm empfunden werden können. Hierbei ist es wichtig zu betonen, dass hartes Wasser grundsätzlich unbedenklich für die Gesundheit ist. Dennoch gibt es einige unerwünschte Auswirkungen von hartem Wasser:

• Geschmacksveränderung von Tee und Kaffee: Hartes Wasser kann den Geschmack von Getränken beeinflussen und als störend empfunden werden.
• Kalkablagerungen im Haus: Kalkablagerungen auf Oberflächen, Armaturen und in Küche und Bad erfordern zusätzliche Reinigungsarbeit.
• Verkürzte Lebensdauer von Haushaltsgeräten: Kalkablagerungen in Haushaltsgeräten, insbesondere an Heizstäben, können zu vorzeitigem Verschleiß führen.
• Erhöhter Energieverbrauch: Kalkablagerungen in Heizsystemen und Haushaltsgeräten können den Energieverbrauch steigern.
• Nährstoffmangel beim Gießen von Pflanzen: Hartes Wasser kann die Aufnahme von Nährstoffen in Pflanzen behindern.
• Vermehrte Verwendung von Weichspüler beim Waschen: Um die Auswirkungen von hartem Wasser auf Kleidung zu mildern, ist oft mehr Weichspüler erforderlich.
• Trockene Haut, stumpfes und glanzloses Haar: Die Nutzung von hartem Wasser kann zu Hautreizungen und glanzlosem Haar führen.

Weiches vs. hartes Wasser: Vor- und Nachteile

Methoden zur Bestimmung der Wasserhärte

Die Wasserhärte kann auf verschiedene Weisen gemessen werden:

• Komplexometrische Titration mit EDTA: Hier wird eine Probe des Wassers genommen und mit einer speziellen Lösung (EDTA) gemischt. Diese Lösung bildet stabile Verbindungen mit den Mineralien, Calcium und Magnesium, im Wasser. Man gibt die EDTA-Lösung langsam hinzu und misst, wie viel davon benötigt wird, um alle Calcium- und Magnesiumionen im Wasser zu binden. Dieser Verbrauch an EDTA-Lösung wird dann in Härtegraden (°dH) angegeben, um die Wasserhärte zu bestimmen.
• Salzsäure-Bindungs-Vermögen (SBV) für die Carbonathärte: Bei dieser Methode wird die Wasserprobe mit Salzsäure vermischt, bis der pH-Wert 4,3 erreicht ist. Dies bewirkt, dass das im Wasser vorhandene Carbonat und Hydrogencarbonat in Kohlensäure umgewandelt wird. Der Verbrauch an Salzsäure gibt Aufschluss über die Menge an Hydrogencarbonat im Wasser, die dann in Härtegraden (°dH) ausgedrückt wird.
• Ionenchromatografie und Kapillarelektrophorese: In Laboren werden diese Methoden verwendet, um die Konzentration von Calcium, Magnesium und anderen chemischen Bestandteilen im Wasser genau zu bestimmen.
• Spektroskopische Bestimmung von Calcium: Calcium kann mithilfe einer speziellen Technik namens Flammen-Atomemissionsspektrometrie analysiert werden.
• Eine einfache Methode für zuhause: In den meisten Drogeriegeschäften, Apotheken oder auch im Internet können Teststreifen erworben werden, mit denen die Wasserhärte ganz einfach zuhause getestet werden kann.

Diese Methoden ermöglichen es, die Wasserhärte und den Gehalt an Calcium und Magnesium im Wasser zu messen. Dadurch können die Auswirkungen von hartem oder weichem Wasser auf verschiedene Anwendungen besser verstanden und geeignete Maßnahmen zur Wasseraufbereitung ergriffen werden.

Methoden zur Wasserenthärtung

Es gibt verschiedene Verfahren zur Wasseraufbereitung, um Wasser zu enthärten. Gängige Methoden hierfür sind Umkehrosmose, Ionentauscher, magnetische Wasseraufbereitung, Elektrolyse und Entkalkung mithilfe von Impfkristallen. Nachfolgend werden diese unterschiedlichen Ansätze zur Wasserenthärtung genauer erläutert.

UMKEHROSMOSE

Umkehrosmose ist ein Verfahren, mit dem bis zu 98 % der im Wasser gelösten Stoffe entfernt werden können. Bei diesem Verfahren wird das Wasser durch eine synthetische Umkehrosmose-Membran geleitet, die nur Wassermoleküle hindurchlässt und Unreinheiten wie Kalk und Salz ausschließt. Das Prinzip basiert auf dem natürlichen Osmoseprozess, den Pflanzen nutzen, um Feuchtigkeit aus dem Boden aufzunehmen. Umkehrosmose gilt als äußerst sichere, saubere und effektive Methode der Wasseraufbereitung.

IONENAUSTAUSCHER

Ionenaustauscher sind eine bewährte Methode zur Wasserenthärtung. In einem Ionenaustauscher befinden sich winzige Kugeln aus Polystyrolharz. Da Kalk hauptsächlich aus Calcium- und Magnesiumionen besteht, entfernt das Tauscherharz diese Ionen aus dem Wasser und ersetzt sie durch andere. Das Tauscherharz muss in regelmäßigen Abständen mit Regeneriersalz aufgefrischt werden. Daher werden oft Doppelanlagen verwendet, die sich während der Regeneration automatisch zuschalten.

ELEKTROLYSE

Die Elektrolyse wird vor allem im privaten Bereich für die Wasseraufbereitung von Pools, Brunnen oder Teichen verwendet. Hierbei wird Salz als Alternative zu Chlortabletten genutzt. Salz besteht aus Natriumchlorid (NaCl), das aus Natrium und Chlor besteht. In der Salzwasser-Elektrolyse wird das Salz mithilfe von Strom in seine beiden Bestandteile aufgespalten. Dieses Verfahren gilt als eine schonende Alternative zur herkömmlichen Wasserdesinfektion im Außenbereich.

IMPFKRISTALLE

Die Entkalkung mit Impfkristallen ist ein chemikalienfreies Verfahren zur Wasserenthärtung. Die Impfkristalle bilden Bindungen mit Kalkablagerungen, wodurch sich der Kalk nicht mehr absetzen kann und somit keine Gefahr für Wasserleitungen und Haushaltsgeräte darstellt. Obwohl es bereits einige Anbieter von Entkalkungsanlagen mit Impfkristallen gibt, ist dieses System im Vergleich zu Osmoseanlagen oder Ionenaustauschern auf dem Markt noch nicht so weit verbreitet.

MAGNETISCHE WASSERAUFBEREITUNG

Die Effektivität der Wasserenthärtung mithilfe von Magneten ist umstritten. Bei diesem Verfahren wird das Wasser an unterschiedlich polarisierten Einzelmagnetfeldern vorbeigeführt. Die im Wasser gelösten mineralischen Salze, insbesondere Calcium- und Magnesiumionen, sollen durch die Magnete in ihren physikalischen Eigenschaften verändert werden. Dabei entstehen strukturlose Kalkpartikel, die sich nicht in den Rohren ablagern, sondern vom Wasser weggespült werden. Bisher konnte die Wirkung der Magnete wissenschaftlich nicht nachgewiesen werden.

Vorschriften des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes (WRMG)

Am 1. Februar 2007 hat der Deutsche Bundestag eine überarbeitete Version des Gesetzes zur Umweltverträglichkeit von Wasch- und Reinigungsmitteln verabschiedet. Diese überarbeitete Version trat am 5. Mai 2007 in Kraft. Gemäß § 9 dieses Gesetzes sind Wasserversorgungsunternehmen dazu verpflichtet, den Verbrauchern die Härtegrade des Wassers in Millimol Calciumcarbonat pro Liter mitzuteilen. Die Wasserversorgungsunternehmen müssen den Verbrauchern mindestens einmal im Jahr den aktuellen Härtegrad des Trinkwassers mitteilen. Darüber hinaus sind sie dazu verpflichtet, die Verbraucher in geeigneter Weise über jede längerfristige Änderung des Härtegrades zu informieren. Hier einige Möglichkeiten, wie über die Wasserhärte informiert werden kann: 

• Eine Veröffentlichung in der Regionalpresse.
• Ein Hinweis auf der Wasserrechnung.
• Die Veröffentlichung der Informationen auf der offiziellen Website des jeweiligen Wasserversorgungsunternehmens.
• Die Verteilung von Informationsflyern in Haushalten.

Zusätzlich zur Angabe des Härtegrades gemäß dem Wasserversorgungsmanagementgesetzes (WRMG) muss auch die Gesamtmenge an Erdalkalisalzen (Calcium- und Magnesiumsalzen) berücksichtigt werden.

Wie ist die Wasserhärte in Deutschland?

Die Wasserhärte in Deutschland zeigt regionale Unterschiede, die auf verschiedene geologische Bedingungen und die Beschaffenheit des Grundwassers in verschiedenen Teilen des Landes zurückzuführen sind. Generell kann das deutsche Wasser als „mittelhart“ bis „hart“ klassifiziert werden, wobei die durchschnittliche Wasserhärte in Deutschland bei 16 °dH liegt. Insbesondere die südlichen und östlichen Regionen Deutschlands, wie Bayern und Baden-Württemberg, sind von einer härteren Wasserhärte betroffen, mit Werten von über 20 °dH. Dies resultiert aus einem höheren Anteil von Kalkstein in den Gesteinsschichten dieser Gebiete. Im Gegensatz dazu sind die westlichen und nördlichen Regionen des Landes, wie Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Mecklenburg-Vorpommern, in der Regel von weicherem Wasser geprägt, mit Wasserhärten, die häufig unter 14 °dH liegen.

Häufig gestellte Fragen zur Wasserhärte