Wasserhärte-Rechner: Messen von Kalzium- und Magnesiumwerten

Wasserhärte-Rechner

Ein Wasserhärte-Rechner wandelt den Calcium- und Magnesiumgehalt einer Wasserprobe in einen einzigen Härtewert um. Er gibt das Ergebnis in Teilen pro Million (ppm) Calciumcarbonat, in Deutschen Härtegraden (°dH) und in Französischen Härtegraden (°f) an und ordnet das Wasser als weich, mäßig hart, hart oder sehr hart ein.

Was ist Wasserhärte?

Die Wasserhärte ist ein Maß für die im Wasser gelösten Mineralstoffe, vor allem für Calcium-Ionen (Ca²⁺) und Magnesium-Ionen (Mg²⁺). Diese Mineralstoffe lösen sich im Wasser, wenn es durch Erdreich und Gestein fließt, besonders durch Kalkstein und Kreide. Wasser mit viel gelöstem Calcium und Magnesium heißt „hart“. Wasser mit wenig davon heißt „weich“.

Die Härte macht Wasser in der Regel nicht ungenießbar. Sie beeinflusst aber, wie gut Seife schäumt und wie viel Kalkablagerung sich in Rohren, Wasserkochern und Warmwasserbereitern bildet.

So wird die Wasserhärte berechnet

Die Gesamthärte des Wassers wird in ppm Calciumcarbonat (CaCO₃) angegeben, obwohl die Härte tatsächlich von mehreren verschiedenen Mineralstoffen stammt. Die hier verwendete Formel lautet:

Gesamthärte (ppm CaCO₃) = (Ca²⁺ × 2,497) + (Mg²⁺ × 4,118) + Sonstige Mineralstoffe

• Ca²⁺ ist die Calciumkonzentration in ppm.
• Mg²⁺ ist die Magnesiumkonzentration in ppm.
• Sonstige Mineralstoffe ist die Gesamtkonzentration aller weiteren härtebildenden Mineralstoffe in ppm.

Die Multiplikatoren, 2,497 für Calcium und 4,118 für Magnesium, sind die Faktoren der US-Umweltbehörde EPA. Sie rechnen die Konzentration jedes Ions in das Calciumcarbonat-Äquivalentgewicht um.

Umrechnung in andere Härteeinheiten

Sobald die Gesamthärte in ppm CaCO₃ bekannt ist, lässt sie sich in zwei weitere gebräuchliche Skalen umrechnen:

Teile pro Million und Milligramm pro Liter (mg/L) CaCO₃ sind bei Wasser dieselbe Zahl und die Standardeinheit in den Vereinigten Staaten. Deutsche Härtegrade sind in Deutschland und Mitteleuropa verbreitet. Französische Härtegrade sind in Frankreich und mehreren anderen europäischen Ländern verbreitet.

Einteilung der Wasserhärte

Sobald die Gesamthärte in ppm bekannt ist, fällt sie in eine von vier Standardklassen:

In Deutschland schreibt das Wasch- und Reinigungsmittelgesetz eigene Härtebereiche vor: weich unter 1,5, mittel 1,5 bis 2,5 und hart über 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter. Ein Millimol je Liter entspricht rund 100 ppm CaCO₃, die Grenzen liegen also bei etwa 150 und 250 ppm.

Rechenbeispiel

Angenommen, eine Wasserprobe hat eine Calciumkonzentration von 40 ppm, eine Magnesiumkonzentration von 10 ppm und 5 ppm sonstige härtebildende Mineralstoffe.

1. Beitrag von Calcium: 40 × 2,497 = 99,88 ppm CaCO₃
2. Beitrag von Magnesium: 10 × 4,118 = 41,18 ppm CaCO₃
3. Addieren Sie die sonstigen Mineralstoffe: 99,88 + 41,18 + 5 = 146,06 ppm CaCO₃

Die Gesamthärte beträgt 146,06 ppm CaCO₃. In Deutsche Härtegrade umgerechnet ergibt das 146,06 ÷ 17,848 ≈ 8,18 °dH. In Französische Härtegrade umgerechnet sind es 146,06 ÷ 10 ≈ 14,61 °f. Da 146,06 zwischen 121 und 180 ppm liegt, wird das Wasser als hart eingestuft.

So wird der Rechner verwendet

1. Geben Sie die Calciumkonzentration (Ca²⁺) in ppm ein. Diese Angabe steht meist in einem Wasserqualitätsbericht oder lässt sich mit einem Heimtest ermitteln.
2. Geben Sie die Magnesiumkonzentration (Mg²⁺) in ppm ein.
3. Geben Sie, falls bekannt, die Konzentration sonstiger härtebildender Mineralstoffe in ppm ein. Dieses Feld ist optional.
4. Lesen Sie die Ergebnisse ab: die Gesamthärte in ppm CaCO₃, die entsprechenden Werte in Deutschen und Französischen Härtegraden sowie die Härteklasse.
5. Verwenden Sie die Schaltfläche „Ergebnisse kopieren“, um die Werte für einen Bericht oder eine Nachricht zu kopieren.

Wo sich Daten zu Mineralstoffkonzentrationen finden

• Wasserqualitätsbericht. Die meisten kommunalen Wasserversorger veröffentlichen einmal im Jahr einen Bericht, in den USA manchmal Consumer Confidence Report genannt, der die Mineralstoffgehalte auflistet.
• Heimtest. Günstige Testsets messen Calcium und Magnesium direkt, meist mit Teststreifen oder einem Titrationstest.
• Professionelle Untersuchung. Unternehmen der Wasseraufbereitung und einige örtliche Gesundheitsämter bieten Laboruntersuchungen an.
• Brunnenwasser. Da Brunnenwasser nicht in einem kommunalen Bericht erfasst ist, sollten private Brunnen direkt untersucht werden, am besten einmal im Jahr.

Auswirkungen der Wasserhärte

Weiches Wasser (0–60 ppm) lässt Seife leicht schäumen und hinterlässt wenig Kalk. Manchen Menschen schmeckt es fade, und in älteren Gebäuden mit Metallrohren kann es eher Spuren von Metallen aus der Leitung aufnehmen.

Mäßig hartes Wasser (61–120 ppm) liegt in der Mitte. Es enthält einige gelöste Mineralstoffe, verursacht aber selten spürbare Kalk- oder Reinigungsprobleme.

Hartes Wasser (121–180 ppm) hinterlässt sichtbaren Kalk an Armaturen, Geräten und Gläsern. Es braucht mehr Seife oder Waschmittel, um zu schäumen, und kann die Lebensdauer von Warmwasserbereitern verkürzen.

Sehr hartes Wasser (über 180 ppm) führt zu starker Kalkablagerung, senkt die Wirkung von Seife deutlich und kann dem Wasser einen merklichen Geschmack geben. In Haushalten mit sehr hartem Wasser wird häufig eine Enthärtungsanlage installiert.

Temporäre und permanente Härte

Die Härte wird manchmal nach ihrer Ursache in zwei Arten unterteilt. Die temporäre Härte stammt von Calcium- und Magnesiumhydrogencarbonaten. Beim Kochen entweicht Kohlendioxid, und diese Hydrogencarbonate bilden festen Carbonat-Kalk, weshalb Wasserkocher mit der Zeit verkrusten. Die permanente Härte stammt von Calcium- und Magnesiumsulfaten, -chloriden und -nitraten, und Kochen entfernt sie nicht. Sie erfordert meist eine Enthärtungsanlage oder eine andere chemische Behandlung. Ein Härterechner gibt die Summe beider Arten an.

Wasserhärte verringern

• Ionenaustauscher-Enthärter. Die häufigste Lösung im Haushalt. Er tauscht Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium- oder Kalium-Ionen aus und muss regelmäßig mit Salz nachgefüllt werden.
• Template-assistierte Kristallisation (TAC). Ein salzfreies System, das gelöste Mineralstoffe in winzige Kristalle umwandelt, die im Wasser schweben, statt sich als Kalk auf Oberflächen abzusetzen.
• Umkehrosmose. Entfernt die meisten gelösten Mineralstoffe, auch die härtebildenden, indem Wasser durch eine feine Membran gedrückt wird. Sie verbraucht mehr Wasser, als sie als nutzbares Ergebnis liefert.
• Chemische Fällung. Wird hauptsächlich in der Industrie eingesetzt, damit härtebildende Mineralstoffe aus der Lösung ausfallen.

Häufig gestellte Fragen

Was verursacht Wasserhärte? Gelöste Calcium- und Magnesium-Ionen verursachen die Wasserhärte. Sie gelangen ins Grundwasser, wenn es durch Gestein und Erdreich mit Kalkstein, Kreide oder Gips fließt.

Ist hartes Wasser zum Trinken sicher? Ja. Hartes Wasser ist kein Gesundheitsrisiko, und das darin enthaltene Calcium und Magnesium liefert geringe Mengen an Mineralstoffen für die Ernährung. Sehr hartes Wasser kann manchen Menschen unangenehm schmecken.

Schädigt hartes Wasser Rohre und Geräte? Mit der Zeit ja. Kalk lagert sich in Rohren, Warmwasserbereitern und Kaffeemaschinen ab, was die Effizienz senkt und die Lebensdauer verkürzen kann.

Was ist der Unterschied zwischen Wasserhärte und TDS? Der Gesamtgehalt gelöster Stoffe (TDS) erfasst alle im Wasser gelösten Substanzen, auch Natrium, Chlorid und Sulfat. Die Wasserhärte erfasst nur Calcium und Magnesium. Wasser kann einen hohen TDS-Wert bei geringer Härte haben, wenn der gelöste Anteil überwiegend aus etwas anderem als Calcium oder Magnesium besteht.

Wie oft sollte Wasser auf Härte untersucht werden? Bei kommunalem Wasser genügt meist eine Prüfung einmal im Jahr anhand des Wasserqualitätsberichts des Versorgers. Brunnenwasser sollte alle sechs bis zwölf Monate untersucht werden, da sich die Grundwasserverhältnisse mit der Jahreszeit ändern können.

Kann dieser Rechner für Aquarienwasser verwendet werden? Ja. Viele Fisch- und Pflanzenarten brauchen einen bestimmten Härtebereich, daher hilft die Berechnung des ppm- oder Gradwerts von Aquarienwasser, es an diese Anforderungen anzupassen.

Referenzen

1. U.S. Environmental Protection Agency. 2021 Multi-Sector General Permit, Appendix J: Calculating Hardness. EPA MSGP Anhang J — Härte als CaCO₃ = 2,497 × Ca + 4,118 × Mg (mg/L).
2. U.S. Geological Survey. Hardness of Water (Water Science School). USGS: Wasserhärte — weich 0–60, mäßig hart 61–120, hart 121–180, sehr hart über 180 mg/L als CaCO₃.
3. Bundesministerium der Justiz. Wasch- und Reinigungsmittelgesetz (WRMG), § 9. WRMG § 9 — Härtebereiche weich, mittel und hart in Millimol Calciumcarbonat je Liter.