Ladungsbilanzrechner für Wasseranalysen
Prüfen Sie, ob die positiven und negativen Ionenladungen einer Wasseranalyse ausgeglichen sind. In elektrisch neutralem Wasser sind die Gesamtladungen der Kationen und Anionen gleich, wenn beide in Äquivalenten ausgedrückt werden. Dieser Rechner dient zur Vorprüfung der Ladungsbilanz; eine ausgeglichene Bilanz allein beweist weder, dass sämtliche Analysenergebnisse korrekt sind, noch, dass das Wasser für die Verwendung geeignet ist.
So interpretieren Sie das Ergebnis
Der Ladungsbilanzfehler mit Vorzeichen beträgt 100 × (C − A)/(C + A), wobei C und A die Kationen- bzw. Anionensummen in meq/L sind. Ein positives Ergebnis bedeutet, dass die eingegebene Kationenladung die eingegebene Anionenladung übersteigt; ein negatives Ergebnis bedeutet das Gegenteil. Das Vorzeichen hilft, die Richtung des Ungleichgewichts zu erkennen, zeigt jedoch nicht an, welche Messung falsch ist.
| Anionensumme A (meq/L) | Hier verwendetes Kriterium für die Vorprüfung |
|---|---|
| 0 < A ≤ 3 | |C − A| ≤ 0,2 meq/L |
| 3 < A ≤ 10 | |Ladungsbilanzfehler| ≤ 2 % |
| 10 < A ≤ 800 | |Ladungsbilanzfehler| ≤ 5 % |
| A > 800 | Keine automatische Bewertung der Plausibilität |
Dies sind Kriterien für eine Plausibilitätsprüfung, keine allgemeingültigen Akzeptanzgrenzen für jeden Wassertyp oder jede Labormethode. Im niedrigsten Bereich wird eine absolute Ladungsdifferenz von 0,2 meq/L verwendet, nicht 0,2 %. Dieser Rechner ordnet die exakten Grenzwerte von 3 und 10 meq/L wie dargestellt den jeweils vorhergehenden Bereichen zu. Die Bewertung erfolgt anhand ungerundeter Summen.
Umrechnung von Konzentrationen
Das Äquivalentgewicht ist die molare Masse geteilt durch den Betrag der Ionenladung: M/|z|. Bei einem Ergebnis in mg/L ergibt sich die Ladungskonzentration in meq/L aus mg/L × |z|/M. Für mmol/L gilt mmol/L × |z|; für mol/L gilt mol/L × |z| × 1000. Ein Wert in eq/L wird mit 1000 multipliziert, während ein Wert in meq/L direkt verwendet wird. Beispielsweise trägt 1 mmol/L Calcium 2 meq/L bei.
Die Einheit g/m3 entspricht mg/L. Die Option ppm wird als zahlenmäßig gleich mg/L behandelt; dies ist eine Näherung für verdünntes Wasser. Die Ergebnisse werden als gewöhnliche Dezimalzahlen mit bis zu sechs signifikanten Stellen angezeigt.
Prüfen Sie die Bezugsbasis der angegebenen Werte
Geben Sie die Gesamthärte oder Alkalinität, angegeben als CaCO3, nicht direkt in ein mg/L-Feld für ein einzelnes Ion ein. Ebenso müssen Nitratwerte, die als Stickstoff angegeben sind, vor der Verwendung des Feldes für NO3 auf Nitrat umgerechnet werden. Wenn Hydrogencarbonat die Alkalinität dominiert, kann es den größten Teil der mit der Alkalinität verbundenen Ladung ausmachen; auch Carbonat, Hydroxid und andere Beiträge können von Bedeutung sein. Tragen Sie die Gesamtalkalinität nicht in das Feld für zusätzliche Anionen ein, wenn ihr Hydrogencarbonatanteil bereits separat eingegeben wurde.
Was eine Ladungsbilanz zeigen kann und was nicht
Ein Ungleichgewicht kann auf ein fehlendes Ion, einen Übertragungs- oder Einheitenfehler, eine falsche Bezugsbasis der angegebenen Werte oder ein analytisches Problem hinweisen. Ein Fehler nahe null kann auch auftreten, wenn sich Fehler gegenseitig ausgleichen. Berücksichtigen Sie gegebenenfalls relevante, nicht aufgeführte Ionen wie Ammonium, Fluorid, Carbonat oder Metallionen in den zusätzlichen Summen. Bei sauren oder stark alkalischen Wässern können Berechnungen zu Wasserstoffionen, Hydroxid und zur Speziation erforderlich sein, die über diese einfache Prüfung hinausgehen. Neutrale gelöste Stoffe tragen nicht zur Ionenladung bei; daher werden mit dieser Prüfung weder sämtliche gelösten Stoffe noch Mikroorganismen oder die Sicherheit des Wassers beurteilt.
Einige Berichte definieren das prozentuale Ungleichgewicht anhand des Mittelwerts von C und A im Nenner anstelle ihrer Summe. Dadurch ergibt sich das Doppelte des hier angezeigten Prozentwerts. Vergleichen Sie bei der Prüfung verschiedener Berichte sowohl die Formeln als auch die Zahlen.
Rechenbeispiel
Die Beispiel-Schaltfläche trägt 22,99 mg/L Natrium und 35,45 mg/L Chlorid ein und setzt die übrigen Eingaben auf null. Beide tragen jeweils 1 meq/L bei, sodass C = A = 1 meq/L gilt und der Ladungsbilanzfehler 0 % beträgt. Dies ist ein Rechenbeispiel und keine repräsentative vollständige Wasseranalyse.
Quellen: NDEP-Leitfaden zur Kationen-Anionen-Bilanz; USGS-Erläuterungen zu Qualitätsprüfungen anhand der Ladungsbilanz.
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