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Untergrund Deutschlands von Natur aus in
quantitativ wirksamen Mengen nicht vorkom-
men, müssen Ionen-Austauschvorgänge stattge-
funden haben, die zu dem festgestellten Lösungs-
inhalt geführt haben. In Analysen sind Aus-
tauschprozesse außerdem daran zu erkennen,
dass die Karbonat-Härte >> Gesamt-Härte ist.
Hinsichtlich der verschiedenen „Härten“ wird
auf den Abschn. 3.9.7.1.6.3 verwiesen. In der
Wasserchemie wurde früher häufig als Obergren-
ze der Karbonat-Härte die Gesamt-Härte angege-
ben, obwohl die Karbonat-Härte tatsächlich hö-
her ist. Deshalb sollte bei Verdacht auf Ionen-
Austausch die tatsächliche Karbonat-Härte be-
rechnet werden.
Da die Chloride im Grundwasser meist aus
der Auflösung von Salzen in Salzlagerstätten
stammen, werden sich Austauschvorgänge bei
Zufuhr oder Abfuhr von Na
+
aus Salzwässern in
einer Verschiebung des (äquivalenten) Cl-Na-Io-
nen-Verhältnisses (Abschn. 3.9.7.4.2.5, Ionen-
Verhältnisse) anzeigen. Die Erfahrung zeigt, dass
das entsprechende Verhältnis (Cl-Na) in natürli-
chen Wässern in der näheren Umgebung von
Salzlagerstätten unabhängig von deren stratigra-
phischen Alter 1,0 bis 1,3 beträgt. Errechnet sich
nun aus den Analysendaten einer Grundwasser-
probe ein Verhältnis < 1,0, so resultiert daraus,
dass im Ionen-Verhältnis
c
(1/1 Cl
-
)/
c
(1/1 Na
+
)
die Natrium- relativ zur Chlorid- Konzentration
zugenommen haben muss. Damit kann also ein
Teil des Natrium-Anteils nicht aus dem Zufluss
von Salinarwässern stammen, sondern muss an-
derer Herkunft sein. Sofern nicht der Sulfat-, son-
dern der Hydrogenkarbonat-Gehalt erhöht ist,
handelt es sich um ein
Natriumhydrogenkarbo-
nat-Wasser
, das - wie oben ausgeführt - in
Deutschland durch Ionen-Austauschprozesse
entsteht. Übersteigt das aus den Analysendaten
errechnete Chlorid-Natrium-Verhältnis den
Wert 1,3, resultiert daraus, dass gegenüber den
Salinarwässern der Erdalkali-Gehalt relativ (ge-
gen Chlorid) zugenommen hat. Hierbei ist je-
doch nach allgemeiner Erfahrung nicht der
Schluss gerechtfertigt, dass es sich um Ionen-Aus-
tausch in Richtung Erdalkalisierung handelt, da
die (relative) Zunahme des Erdalkali- (in der Re-
gel Calcium-)Gehaltes auch durch chemische
Vorgänge, insbesondere Auflösung von Erdalkali-
karbonaten verursacht worden sein kann.
2
2
2
2
Ca
Mg
Ca
Mg
(HCO )
Na A
A2NaHCO
32
2
3
Fließt das alkalisierte Wasser (z.B. Sole) in ein
erdalkalireiches Milieu, findet eine Erdalkalisie-
rung, also der umgekehrte Vorgang statt. Da nun
Ca
2+
eine höhere Bindungsintensität als Mg
2+
hat, weisen solche „
Regenerationswässer
“ häufig
einen relativ höheren Mg
2+
- als Ca
2+
-Gehalt aus.
C
OLDEWEY
& S
CHÖPEL
(1981) beschreiben zwei
Vorkommen von Regenerationswässern in den
Schichten der Oberkreide des Ruhrgebiets.
Die Regelmäßigkeit der Bindungsfolge kann
jedoch durch das austauschspezifische Verhalten
einiger Mineralien gestört werden. Manche Ton-
mineralien haben nämlich Affinitäten zu be-
stimmten Kationen. So bindet sich z.B. Kalium
(K
+
) nicht an Kaoline, dafür aber umso stärker an
Glimmer und Montmorillonit. Die Bindung an
letzteren ist so stark, dass hier der Ionen-Aus-
tausch von K
+
nicht reversibel ist. Das ist der
Grund dafür, dass Kalium in der Regel im Grund-
wasser in geringerer Konzentration enthalten ist
als Natrium.
Ionen-Austauschvorgänge führen, sofern es
sich um hydrogenkarbonatische Verbindungen
handelt, zur Änderung des Kalk-Kohlensäure-
Gleichgewichts. Die zweiwertigen Erdalkalien
binden nämlich 2 mol HCO
3
-
, die einwertigen
Alkalien jedoch nur 1 mol HCO
3
-
(Äquivalent-
konzentrationen!). Erdalkalisierte Austauschwäs-
ser haben daher einen relativ höheren HCO
3
-
-
Gehalt und benötigen deshalb zur Erhaltung des
Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts mehr freie zu-
gehörige Kohlensäure, andernfalls fallen Karbo-
nate aus.
Typen von Austauschwässern
Die am weitesten verbreiteten (natürlichen) Aus-
tauschwässer sind die des NaHCO
3
-Typs. Sie sind
daran zu erkennen, dass im Verhältnis der Äqui-
valentkonzentrationen der Ionen die Summe der
Erdalkalien
c
(Ca
2+
+ Mg
2+
) <
c
(HCO
3
-
) ist. Da in
einer wässrigen Lösung die Summe der Äquiva-
lentkonzentrationen der positiv geladenen Kat-
ionen gleich der der negativ geladenen Anionen
sein muss, müssen außer den Erdalkalien auch
noch Alkalien durch HCO
3
-
-Ionen gebunden
sein. Da solche Salze, insbesondere NaHCO
3
im
