Die Leitfähigkeit ist ein zentraler Messwert bei der Untersuchung von Gewässern und anderen Flüssigkeiten. Doch je nach Substanz und Einsatzgebiet sind unterschiedliche Aspekte zu beachten – allen voran die Temperatur als grösster Einflussfaktor.
Was bedeutet Leitfähigkeit?
Die Leitfähigkeit wird in Mikrosiemens pro Zentimeter (µS/cm) angegeben und beschreibt die Fähigkeit einer Flüssigkeit, elektrischen Strom zu leiten. Der Leitwert ist dabei der Kehrwert des elektrischen Widerstands. Das bedeutet: Je höher der Leitwert, desto niedriger der Widerstand – und desto mehr gelöste Ionen befinden sich in der Flüssigkeit.
Leitfähigkeitsmessung in natürlichen Gewässern
Reines Wasser hat eine sehr geringe Leitfähigkeit von nur etwa 0,055 µS/cm. Erst durch gelöste Stoffe wie Chloride, Sulfate oder Mineralsalze wird Wasser leitfähig – etwa auf 500 µS/cm bei Trinkwasser. Eine erhöhte Leitfähigkeit kann auf Verunreinigungen hindeuten und ist deshalb ein wichtiger Umweltindikator.
Typische Anwendungsbereiche:
- Überwachung von Deponien zur Kontrolle des Grundwassers
- Früherkennung von Salzwassereinträgen in Brunnen
- Überwachung von Oberflächengewässern auf Schadstoffbelastung
Zu beachten: Die Leitfähigkeit liefert nur einen ersten Hinweis. Für eine genaue Analyse sind zusätzliche chemische Untersuchungen notwendig – etwa bei Hormonen oder Pestiziden, die keine Ionen bilden und daher nicht leitfähig sind.
Fliessrichtung und Geschwindigkeit bestimmen
Ein weiterer Einsatzbereich ist die hydraulische Analyse: Durch gezielte Zugabe von Salz an einer Stelle kann die Leitfähigkeit künstlich erhöht werden. Punktuelle Messungen entlang des Flusses oder Kanals erlauben dann Rückschlüsse auf Fliessrichtung und Fliessgeschwindigkeit.
Einfluss der Temperatur – und warum sie kompensiert werden muss
Die Leitfähigkeit ist stark temperaturabhängig. Zwei Proben derselben Flüssigkeit können bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Leitwerte zeigen – ohne dass sich ihre chemische Zusammensetzung verändert hat. Deshalb ist eine Temperaturkompensation essenziell für vergleichbare Ergebnisse.
Die Lösung: Moderne Sensoren messen gleichzeitig Leitfähigkeit und Temperatur. Die Temperaturkompensation rechnet den gemessenen Leitwert auf eine einheitliche Referenztemperatur – meist 25 °C – um.
Welche Kompensationsfunktion ist die richtige?
Das hängt von der untersuchten Substanz ab:
- Natürliche Gewässer: Nichtlineare Kompensation nach DIN EN 27888 („Wasserbeschaffenheit“)
- Salzlösungen, Säuren, Laugen: Lineare Kompensation
Die Formel zur Berechnung der prozentualen Temperaturabhängigkeit lautet:
α = (ΔK(T)/ΔT) / K(25°C) * 100Beispielrechnung: Bestimmung der Temperaturabhängigkeit bei einem Schnell-Entkalker:
- Messung 1: 122.37 mS/cm bei 20 °C
- Messung 2: 133.10 mS/cm bei 25 °C
- Messung 3: 135.20 mS/cm bei 26 °C
Berechnung:
ΔK = 135.20 - 122.37 = 12.83 mS/cm
ΔT = 26 - 20 = 6 °C
K(25 °C) = 133.10 mS/cm
α = (12.83 / 6) / 133.10 * 100 ≈ 1.60 %/°C
Fazit
Die Leitfähigkeitsmessung ist eine einfache und effektive Methode zur Analyse von Flüssigkeiten – vorausgesetzt, Temperatur und Medium werden korrekt berücksichtigt. Ob in der Umwelttechnik, Wasseranalyse oder Industrie: Moderne Sensorlösungen mit integrierter Temperaturkompensation liefern verlässliche Werte und ermöglichen damit sichere Entscheidungen.
