Helium (He) und Wasser

Während Helium das im Universum mit 23% am zweithäufigsten vorkommende Element ist, befinden sich in der Erdatmosphäre nur etwa 5 ppm Helium (auf das Volumen bezogen). Die Heliumkonzentration in Meerwasser liegt sogar nur bei etwa 4-7 ppt. Dies hat wohl auch damit zu tun, dass Helium als Edelgas nur in einzelnen Atomen vorkommt und normalerweise keine Verbindungen eingeht.

Wie und in welchen Verbindungen reagiert Helium mit Wasser?

Das einatomige, reaktionsträge Helium reagiert nicht mit Wasser, genauso wenig wie mit anderen Stoffen. (Inzwischen konnten einige instabile Heliumverbindungen hergestellt werden, wie VHe³⁺ oder HePtHe²⁺.)

Wasserlöslichkeit von Helium und/oder seinen Verbindungen

Es gibt kein Gas, das eine geringere Wasserlöslichkeit besitzt als Helium. Bei 20^oC und 1 bar sind 1,5 mg Helium in einem Liter Wasser löslich.

Löslichkeit und wie diese beeinflusst werden kann

Wie kann Helium ins Wasser gelangen?

Helium ist in kleinen Mengen in Uranmineralien enthalten. Es kann auch zusammen mit Erdgasen aus Erdspalten strömen. Auf diese Weise gelangt es jedoch nicht ins Wasser.
Helium findet Verwendung als Kühlgas für beispielsweise Kernreaktoren, beim Tiefseetauchen, als Füllgas für Ballons und Zeppeline (es hat mit 1 kg/m³ dieselbe Tragkraft wie Wasserstoffgas), beim Lichtbogenschweißen und als Kühlflüssigkeit. Auch in Gaslasern kann Helium genutzt werden und außerdem zur Bildung einer Schutzatmosphäre für verschiedene Stoffe. Für Niedrigtemperatur-Instrumente ist es geeignet, weil es sich bei erst –269^oC verflüssigt.
In Form einer Verbindung, die auch E939 genannt wird, wird Helium als Lebensmittelzusatzstoff verwendet.
Helium kann direkt ins Wasser gelangen, wenn es als Tracer, ein Markierungsstoff um Leckagen zu finden, genutzt wird. Auch nach Unfällen mit Radioaktivität oder Atomwaffentests kann Helium hilfreich sein, um festzustellen inwiefern Wasser kontaminiert ist.
Das Isotop ³He ist ein Zerfallsprodukt von Tritium, welches nicht in die Atmosphäre entweicht, sondern sich im Wasser anreichert.

Welche Umweltprobleme können durch Wasserverunreinigung mit Helium entstehen?

Helium ist ein nicht wassergefährdender Stoff, das heißt, es verursacht in der Regel auch keine Umweltschäden. Es reagiert, wie bereits erwähnt, nicht mit Wasser, ist kaum wasserlöslich und darum in nur in sehr kleinen Mengen im Wasser zu finden. Bei Helium handelt es sich nicht um ein essentielles Element.
Es gibt zwei natürliche Heliumisotope mit den Massenzahlen 3 und 4, die beide nicht radioaktiv sind. Inzwischen existieren jedoch auch sechs instabile Isotope dieses Elements.

Welche Gesundheitseffekte kann Helium im Wasser verursachen?

Helium ist für den Menschen nicht essentiell, und die im Körper vorhandene Menge ist ausgesprochen gering. Es nimmt demnach auch keine physiologische Funktion ein und gilt als ungiftig.
Helium im Trinkwasser spielt aus den bereits erwähnten Gründen des geringen Vorkommens und seiner Ungiftigkeit eigentlich keine Rolle.
Auch das Gas ist ungefährlich, wenn es nicht gerade in zu großen Mengen in die Lunge gelangt, dort den Sauerstoff verdrängt und zu Erstickung führt.

Welche Wasserreinigungstechnologien können genutzt werden um Helium zu entfernen?

Helium als Wasserverunreinigung spielt, wie bereits erwähnt, eigentlich keine Rolle.

Quellenangaben

Zum Periodensystem der Elemente

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