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In dieser Zeit verlieren oder mindern diese Isoto-
pe ihre radioaktive Strahlung.
Auch Bakterien und Viren unterliegen
Ad-
sorptions- und Desorptions-Prozessen
. Dabei
hat sich bei Versuchen in Lockergesteinen erge-
ben, dass ein klarer Zusammenhang zwischen
Korngröße des Lockergesteins und Virusadsorp-
tion besteht: Je gröber das Korn, desto geringer
die Adsorption. Auch nimmt die Virusadsorption
mit steigendem pH-Wert (> 5) ab. Adsorptions-
Desorptions-Prozesse scheinen nach heutigem
Erkenntnisstand ein wesentlicher Faktor für die
Reinigung des Grundwassers von mikrobiellen
Krankheitserregern zu sein, da durch solche Pro-
zesse die Transportgeschwindigkeit gemindert
(retardiert), die Verweildauer verlängert und so-
mit die zur Immunität bzw. Inaktivität (der Vi-
ren) notwendige Transportweite vom Verunreini-
gungsherd verringert wird.
Sorbierend wirken Tonminerale, Zeolithe, Ei-
sen- und Manganhydroxide, Aluminiumhydro-
xid, Humusstoffe, mikrobielle Schleime, Pflan-
zen, Bakterien, ferner die gesteinsbildenden Mi-
neralien Glimmer, Feldspat, tonerdehaltige Augi-
te und Hornblenden. Die Adsorption durch
Oberflächenkräfte hängt von der Wirksamkeit
der äußeren und inneren Oberfläche und damit
von Dichte, Korngröße, Porosität sowie Vertei-
lung in den grundwasserleitenden Schichten ab.
Besonders großflächige Moleküle wie z. B. kolloi-
dale Substanzen oder Phasen haben deshalb ein
großes Sorptionsvermögen, ein Faktor, der bei
der Beurteilung der Reinigungswirkung eines
Grundwasserleiters für eingetragene anorgani-
sche oder organische Belastungen ausschlagge-
bend ist. Der Vorgang läuft jedoch nicht unbe-
schränkt ab, sondern wird von der stoffbedingten
Sorptionskapazität begrenzt.
Ca
2+
A + 2 Na
+
o
Na
2
+
A + Ca
2+
Alkalisierung
Erdalkalisierung
Austausch
Als
Ionen-Austauschkapazität (KAK)
wird übli-
cherweise die äquivalente Stoffmenge an aus-
tauschbaren Ionen in mmol/100 g fester Substanz
bei einem pH-Wert = 7,0 angegeben. Z.B. wird
1 mmol Ca
2+
/100 g (entspricht 40 mg/100 g) ge-
gen 2 mmol Na
+
/100 g (entspricht 46 mg/100 g)
ausgetauscht und umgekehrt. Die Labor-Bestim-
mung der Ionen-Austauschkapazität kann gemäß
DIN ISO 14254 durchgeführt werden. Zur halb-
quantitativen Einschätzung der Kationen-Aus-
tauschprozesse schlug V
OIGT
(1975) ein Verfah-
ren mit Hilfe der chemischen Zusammensetzung
der Adsorptionshülle der Tonminerale vor.
In der Tab. 44 sind Austauschkapazitäten ver-
schiedener Minerale, Gesteine und Substanzen
angegeben. Es sind in erster Linie Tonmineralien
wie Montmorillonit und Zeolith, die als Ionen-
Austauscher wirken. Zeolithe finden sich häufig
in Tuffen vulkanischer Gesteinsfolgen, weswegen
diese Gesteine hohe Austauschkapazitäten (Bil-
dung von NaHCO
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-Wässern) haben. Unter den
Verwitterungsprodukten ist der Montmorillonit
der wichtigste Austauscher und in vielen Böden
enthalten.
Ionen-Austauschvorgänge sind im Unter-
grund weit verbreitet und schon länger bekannt
(Ø
DUM
& C
HRISTENSEN
, 1936; S
CHWILLE
, 1955),
ihre Bedeutung für die Beschaffenheit eines
Grundwassers wird aber vielfach noch wenig be-
rücksichtigt. Die in der Tab. 44 aufgeführten Wer-
te erwecken den Anschein, als ob Kationen und
Anionen gleichermaßen dem Austausch unterlie-
gen, was jedoch im Grundwasser nicht der Fall
ist. In der Regel werden nur die Kationen ausge-
tauscht, da Anionen von Säuren in Verbindung
mit Wasserstoff eher zersetzend auf die Tonmine-
ralien wirken. Anionen-Austausch ist deshalb sel-
tener und kommt häufig schon eher einer chemi-
schen Reaktion gleich. Da Tonmineralien vor-
zugsweise in Sedimentgesteinen enthalten sind,
finden dort Austauschvorgänge bevorzugt statt.
L
ÖHNERT
(1966) entwarf ein Schema zur Bildung
von Austauschwässern (Abb. 66).
Die Bindungsfähigkeit der natürlichen Aus-
tauscher gegenüber den Ionen der verschiedenen
Elemente ist unterschiedlich. Allgemein gilt, dass
3.9.4.3 Ionen-Austausch
Der
Ionen-Austausch
ist praktisch eine intensi-
ver wirksame Adsorption, wobei die Ionen
im
Kristallgitter eingebunden, aber wieder gegen an-
dere ausgetauscht werden können. Die Aus-
tauschvorgänge zwischen den im Wasser gelösten
und den im Austauscher (A) gebundenen Ionen
sind also umkehrbar. Sie können z.B. für das Sys-
tem Calcium und Natrium wie folgt beschrieben
werden:
