Welche Bedeutung hat die elektrische Leitfähigkeit im Brunnenwasser?
Die elektrische Leitfähigkeit fungiert als Summenparameter für den Salzgehalt in wässrigen Lösungen. Veränderungen in der Leitfähigkeit dienen als Indikatoren für Versalzungsprozesse sowie Mischvorgänge. Laut der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) von 2013 liegt der Grenzwert bei 2790 µS/cm bei einer Temperatur von 25 °C.
Die elektrische Leitfähigkeit wässriger Proben beschreibt den Gesamtgehalt an Salzen in diesen Lösungen. Sie basiert auf der Fähigkeit gelöster Ionen im Wasser, elektrischen Strom zu leiten.
Die natürlichen Werte der Leitfähigkeit hängen von der Löslichkeit der im Boden und im Grundwasser enthaltenen Salze und Mineralien ab. Daher zeigen Grundwässer aus quartären Sedimenten oder Kalksteinen in der Regel eine höhere Leitfähigkeit als solche aus widerstandsfähigeren Gesteinen, wie Graniten oder Quarziten. Für mineralstoffarme Grundwässer liegt die Leitfähigkeitsspanne zwischen 100 und 300 µS/cm.
Obwohl der elektrische Leitwert keine Rückschlüsse auf die spezifischen einzelnen Stoffe zulässt, eignet sie sich hervorragend zur Überwachung von Veränderungen im Mischungsverhältnis der Wasserbestandteile.1
Wo wird neben Brunnen noch die elektrische Leitfähigkeit getestet?
👉Kontrolle von Vollentsalzungsanlagen
Ein Leitfähigkeitsmessgerät ist ein wesentlicher Bestandteil nahezu jeder Vollentsalzungsanlage, da es ermöglicht, die Erschöpfung der Ionenaustauscher frühzeitig zu erkennen.
👉Lokalisierung unterschiedlicher Wässer im Rohrnetz
Wenn in ein Rohrnetz verschiedene Wasserarten eingespeist werden, lassen sie sich durch die Leitfähigkeitsmessung in der Regel leicht voneinander unterscheiden.
👉Zeitliche und räumliche Strukturierung von Untersuchungsobjekten
Durch die kontinuierliche Erfassung von Leitfähigkeitswerten können beispielsweise Zuflüsse von Wasser aus unterschiedlichen Grundwasserhorizonten identifiziert werden. Diese Technik ermöglicht auch die Überwachung des Abwassereintrags in Gewässer. Darüber hinaus können die Auswirkungen weiterer anthropogener Einflüsse im Untergrund, wie zum Beispiel der Eintrag von Düngemitteln, Deponien und Streusalz, nachverfolgt werden.
👉Untersuchung der Grundwasserqualität bei Pumpversuchen
Beim Abpumpen von Grundwassermessstellen, auch als „Gütemessstellen“ bekannt, erfolgt dies bis zur Stabilisierung der Wasserqualität. Neben den Parametern Temperatur, pH-Wert und Sauerstoffgehalt ist auch die elektrische Leitfähigkeit von Bedeutung.2
Beispiele für Messwerte der elektrischen Leitfähigkeit
| Messwert | Medium |
|---|---|
| 0,042 µS/cm | Reinstwasser |
| 0,5 – 5 µS/cm | Destilliertes Wasser |
| 100 – 300 µS/cm | Mineralstoffarme Grundwässer |
| 45 000 – 55 000 µS/cm | Meerwasser |
Die Bestimmung der Grenze zwischen Süß- und Salzwasser spielt insbesondere bei der Nutzung von Brunnenwasser in Küstenregionen oder in Gebieten mit tief liegenden salzhaltigen Grundwasserleitern eine Rolle. Durch intensive Wasserentnahme, veränderte Grundwasserstände oder klimabedingte Einflüsse kann es zum Eindringen von Salzwasser in bisher genutzte Süßwasserzonen kommen.
Der elektrischen Leitfähigkeit kommt hierbei die Rolle eines zentralen Kontrollparameters zu, da sie die Menge gelöster Salze und Ionen im Wasser widerspiegelt. Süßwasser weist niedrige, Salzwasser deutlich höhere Leitfähigkeitswerte auf, sodass Übergangsbereiche zuverlässig erkannt werden können.
Regelmäßige Messungen ermöglichen eine frühzeitige Identifikation von Veränderungen. Dabei sind temperaturkorrigierte Messungen sowie die Berücksichtigung natürlicher Hintergrundwerte – kurz: eine standortbezogene Bewertung der Ergebnisse – unerlässlich.
Auch bei der Planung und Erschließung neuer Brunnen ist die elektrische Leitfähigkeit von zentraler Bedeutung. Messungen liefern frühzeitig Aufschluss über die vertikale und horizontale Verteilung von Süß- und Salzwasserzonen, sowohl während der Bohrung als auch bei Pumpversuchen. Auf dieser Basis können fundierte Entscheidungen über den Brunnenstandort sowie die Filterstrecken getroffen werden.
Eine höhere elektrische Leitfähigkeit und ein erhöhter Sauerstoffgehalt erhöhen das Korrosionsrisiko deutlich, da beide Parameter elektrochemische Reaktionen an metallischen Brunnenbauteilen begünstigen. Für Trinkwasser gilt als Faustregel, dass die Wasserhärte multipliziert mit 30 näherungsweise der elektrischen Leitfähigkeit entspricht. Bei einer Wasserhärte von 20 °dH ergibt sich somit ein Wert von etwa 600 µS/cm. In Kombination mit einem Restsauerstoffgehalt von 0,1 mg/l befindet sich das Wasser bereits im kritischen Korrosionsbereich.
Dies kann zu einer beschleunigten Materialschädigung von Brunnenrohren, Filtern, Pumpen und Armaturen führen. Korrosionsprozesse begünstigen zudem Ablagerungen, Lochfraß und Trübungen im Förderwasser, was die Leistungsfähigkeit des Brunnens reduziert, den Wartungsaufwand erhöht und im ungünstigen Fall die Nutzungsdauer der gesamten Brunnenanlage deutlich verkürzt.
Für einen dauerhaft sicheren Brunnenbetrieb sollte die elektrische Leitfähigkeit möglichst niedrig und vor allem stabil sein. Werte im Bereich von etwa 200 bis 500 µS/cm gelten bei Trink- und Betriebswasser in der Regel als unkritisch, sofern der Sauerstoffgehalt ebenfalls niedrig ist und keine aggressiven Kohlensäureanteile vorliegen. Entscheidend ist weniger ein fester Grenzwert als das Zusammenspiel aller Wasserinhaltsstoffe. Plötzliche Anstiege der Leitfähigkeit oder langfristige Veränderungen deuten häufig auf veränderte Zuflüsse, Materialreaktionen oder eine beginnende Salzwasserbeeinflussung hin und sollten fachlich bewertet werden.3
Die elektrische Leitfähigkeit im Brunnen wird in der Regel mithilfe eines Leitwertmessgeräts gemessen, das aus einer robusten Messsonde und einem Anzeigegerät oder Datenlogger besteht. Die Sonde wird direkt in den Brunnen abgesenkt oder im Förderstrom positioniert, zum Beispiel während eines Pumpversuchs oder im laufenden Betrieb. In der Sonde befinden sich Elektroden, zwischen denen nach dem Einschalten des Geräts ein schwacher elektrischer Strom erzeugt wird. Abhängig von der Menge gelöster Ionen im Wasser verändert sich der elektrische Widerstand der Lösung. Aus dem gemessenen Strom- und Spannungsverhältnis berechnet das Messgerät die elektrische Leitfähigkeit. Moderne Messsonden erfassen zusätzlich die Wassertemperatur und korrigieren den Messwert automatisch, da die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist.
Die Einheit der elektrischen Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter (S/m) oder, im Bereich der Wasseranalytik üblich, Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm). Hohe Leitfähigkeitswerte weisen auf eine erhöhte Konzentration gelöster Salze und Ionen hin, wie sie beispielsweise bei mineralreichem oder salzhaltig beeinflusstem Grundwasser auftreten. Niedrige Werte sind typisch für Süßwasser mit geringer Mineralisierung. Durch kontinuierliche oder wiederholte Messungen im Brunnen lassen sich Veränderungen der Wasserzusammensetzung frühzeitig erkennen und Rückschlüsse auf Korrosionsrisiken, Salzwasserzutritte oder veränderte Grundwasserströmungen ziehen.
Wie kann ich eine Wasserprobe im Labor beauftragen?
Verweise
1Vgl.: W. Kölle: Wasseranalysen – richtig beurteilt, 2010, Wiley-VCH.
2Vgl.: Leitfähigkeit | Nds. Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz (niedersachsen.de). (Abgerufen am 12.03.2025).
3Vgl.: Kalk und Korrosion unterbinden (ingenieur.de). (Abgerufen am 12.03.2025).
4Vgl.: W. Kölle: Wasseranalysen – richtig beurteilt, 2010, Wiley-VCH.
