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Wie beeinflussen Nitratfilter die Wasserqualität?

Nitratfilter

Beim Thema Nitratgehalt im Wasser denken viele an die Diskussion um Nitratbelastung im Grundwasser. Durch nitrathaltige Düngemittel in der herkömmlichen Landwirtschaft gelangen seit Jahren hohe Konzentrationen der Stickstoffverbindung über die Böden ins Grundwasser. Das hat Folgen für die Trinkwasseraufbereitung, da die EU einen Nitratgrenzwert von 50 Milligramm pro Liter vorschreibt. Diesen überschreitet Deutschland durch hohe Viehdichte und Überdüngung regelmäßig. Umweltorganisationen warnen, dass bei anhaltender Grundwasserbelastung Trinkwasserkosten steigen werden, um höchste Wasserqualität garantieren zu können. Ein ausgeglichener Nitratgehalt und Nitratfiltrierung sind jedoch nicht nur für Trinkwasser, sondern auch für die Aquaristik wichtig. Hier kommen daher spezielle Nitratfilter zur Wasseraufbereitung zum Einsatz.

Was genau ist Nitrat eigentlich?

Nitrate (NO₃⁻) sind Salze und Ester der Salpetersäure und setzen sich aus Stickstoff und Sauerstoff zusammen. Als natürliche Stickstoffverbindung kommen Nitrate im Boden und auch in Lebensmitteln vor. Vor allem Wintergemüse wie Spinat, Rote Beete, Kohl oder Rucola nehmen Nitrate über das Erdreich und Grundwasser auf und speichern es in Blättern und Wurzeln. Da Stickstoff ein wichtiger Nährstoff für den Proteinaufbau in Pflanzen ist, spielen Nitrate als Dünger eine wichtige Rolle in der Landwirtschaft. Hier kommen sie sowohl in Mineraldüngemitteln (Ammonium-, Kalium-, Calcium- und Natriumnitrat) als auch in Wirtschafts- und Stickstoffdüngemitteln wie Gülle zum Einsatz.

Wie gelangt Nitrat ins Wasser?

Obwohl bis zu 25 Milligramm pro Liter Wasser aus natürlichen Nitraten im Erdreich stammen können, sind Überschreitungen des Nitrat-Grenzwerts nachweislich auf landwirtschliche Nutzflächen und Massentierhaltung zurückzuführen. Um das Wachstum von Nutzpflanzen zu fördern, kommen höhere Nitratkonzentrationen zum Einsatz als Böden sie umsetzen können. Bis Nitrate im Grundwasser ankommen, kann es bis zu 20 Jahre dauern. Erhöhte Nitratkonzentrationen im Grundwasser bleiben also noch lange Zeit ein Diskussionsthema.

Warum braucht es Nitratfilter?

Erwachsene können eine sporadische Überschreitung des EU-weiten Grenzwerts von 50 Milligramm pro Liter problemlos ohne Gesundheitsfolgen verkraften. Eine einmalige Überschreitung des Grenzwerts birgt für Säuglinge jedoch Risiken. Glücklicherweise unterliegt die deutsche Trink- und Frischwasserversorgung strengsten Kontrollen, sodass sauberes Trinkwasser garantiert werden kann. Steigt die Nitratkonzentration im Grundwasser, so kommt nicht automatisch nitratbelastetes Wasser aus der Leitung. Es bedeutet jedoch, dass ein kostenintensiverer Aufwand bei der Wasseraufbereitung durch Nitratfilter und Wasserfiltrierungsanlagen erforderlich wird. Nitratfilteranlagen kommen so zum Beispiel speziell bei Brunnenwasser und in Wasserwerken zum Einsatz.

Welche Auswirkungen hat ein zu hoher Nitratgehalt?

Ob Nitrat gesundheitsfördernd oder gesundheitsschädlich ist – darüber wird unter Experten seit Langem diskutiert. Fest steht: Nitrat selbst ist für Menschen unbedenklich. Natürlich vorkommendes Nitrat aus Pflanzen soll in gemäßigten Mengen sogar den Blutdruck senken, Durchblutung und Verdauung verbessern und die sportliche Leistungsfähigkeit steigern. Die Europäische Lebensmittelsicherheitsbehörde konstatierte so etwa 2008, dass die gesundheitsfördernden Wirkungen von natürlichem Nitrat den möglichen Risiken überwiegen.

Nicht unbedenklich ist wiederum das toxische Nitrit. Nitrit wird durch spezielle Bakterien im Mund oder Verdauungstrakt gebildet, wenn der Körper zu viel Nitrat aufnimmt. Nitrit wird als gesundheitsschädlich bewertet, da es Hämoglobin in Methämoglobin umwandelt und den Sauerstofftransport im Blut beeinträchtigt. Erwachsene verwandeln mit dem körpereigenen Enzym Methämoglobin-Reduktase Methämoglobin in Hämoglobin zurück, Säuglinge sind hierzu jedoch nicht in der Lage. Eine akute Exposition, also die einmalige Überschreitung der Nitrat-Grenzwerte, können somit schlimmstenfalls zur gefährlichen „Säuglingsblausucht“ durch gestörten Sauerstofftransport führen.

Was bedeutet der Nitrat-Grenzwert?

Da für Säuglinge im Gegensatz zu Erwachsenen eine einmalige akute Nitrat-Exposition als gefährlich gilt, schreibt die 1993 beschlossene EU-Nitratrichtlinie 91/676/EW einen Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter vor. Der strenge Nitrat-Grenzwert orientiert sich im Gegensatz zu vielen anderen europäischen Grenzwerten somit nicht an lebenslanger, sondern an einmaliger Exposition. Wer sich ausführlicher über die Qualitätsanforderungen und verschiedenen Grenzwerte im Trinkwasser informieren möchte, kann das jederzeit tun – die Trinkwasserordnung ist für jeden Bürger öffentlich einsehbar.

Wie funktionieren Nitratfilter?

Die kommunale Wasseraufbereitung in Wasserwerken garantiert, dass europäische Nitrat-Grenzwerte auch bei höheren Nitratwerten im Grundwasser eingehalten werden. Hierzu kommen kostenintensive (mehrstufige) Verfahren und gegebenenfalls eben auch Nitratfilter (z. B. mittels Ionenaustauscher) zum Einsatz, um das Trink- bzw. Leitungswasser unbelastet und keimfrei halten. Liegen Nitratwerte im Leitungswasser bereits dicht am Grenzwert, so stellt sich die Frage, wie sich das Nitrat verringern lässt. Hierbei sind theoretisch drei Verfahren möglich, um für den privathäuslichen Gebrauch Nitrate aus dem Wasser zu filtern:

  • Umkehrosmose: Hierbei wird Wasser mit hohem Druck durch eine engmaschige Filtermembran gedrückt, wodurch das reine Wasser (auch Permeat genannt) vom belasteten „Abwasser“ (das Konzentrat) getrennt wird. Der Vorteil an dieser Form von Nitratfilter ist, dass er Wasser auch von anderen mineralischen und bakteriellen Belastungen befreit. Der Nachteil ist, dass das filtrierte Reinstwasser ein saures Endprodukt mit wenig Mineralien ist und der niedrige pH-Wert des Wassers zu Korrosion oder Schadstoffbelastung durch Schwermetallen aus alten Rohrleitungen führen kann. Ein weiterer Nachteil: Aus 1 Liter belastetem Leitungswasser entsteht ca. 0,75 Liter Permeat und 0,25 Liter belastetes Konzentrat. Somit liegt die Ausbeute bei 75 % statt bei 100 %.
  • Ionenaustausch: Anionen-Austauscher können den Nitratgehalt in Leitungswasser senken. Durch Kunstharz werden Nitrat-Ionen gegen Chlorid- oder Hydrogencarbonat-Ionen ausgetauscht. Im eigentlichen Sinne sind Ionenaustauscher also eher Nitrat-Tauscher als Nitratfilter. Der Vorteil ist, dass sich Ionenaustauscher regenerieren lassen (z. B. durch Kochsalzlösungen) und die Wasser-Ausbeute 100% beträgt. Der Nachteil ist, dass mit einer Nitratfilteranlage auf Basis des Ionenaustauschs Wartungskosten und erhöhte Natriumwerte einhergehen.
  • Dampfdestillation: Diese Art von Nitrat-Wasserfilter simuliert die Verdunstungs- und Reinigungstechnik der Natur. Durch künstlich erzeugte Wasserverdampfung wird sauberes, kondensiertes Wasser gewonnen, das einen hohen Reinheitsgrad aufweist. Nachteil ist der Stromverbrauch und ein relativ saures, entmineralisiertes Wasser.

Können Aktivkohle-Blockfilter als Nitratfilter dienen? Obwohl Aktivkohle-Blockfilter gelöste, organische Verbindungen, Substanzen und Schadstoffe aus Wasser entfernen, sind sie nicht in der Lage, gelöste Salze wie Nitrat zu filtern und eignen sich nicht als Nitratfilter.

Welche Rolle spielen Nitratfilter fürs Aquarium?

Beim Thema Nitratfilter sollten auch Fische nicht zu kurz kommen, denn gerade in der Aquaristik kommt es auf hohe Wasserqualität an. Vor allem bei Süßwasser spielen Filter für Nitrat zum Beispiel im Zusammenhang mit Aquarien eine wichtige Rolle. Ähnlich wie bei Menschen, ist Nitrat für Fische zunächst nur wenig schädlich. Erst Nitratgehalte von über 150 Milligramm pro Liter können negative Folgen haben. Anders verhält es sich mit Nitrit, das sich in Aquarien und Gartenteichen bei hohen Nitratwerten bildet.

Ein hoher Nitrit-Gehalt, auch Nitritpeak genannt, spielt für Meerwasseraquarien zwar keine wesentliche Rolle, kann bei Süßwasserfischen jedoch schnell zu Atembeeinträchtigungen führen. Der Nitritpeak kann unter anderem durch Überfütterung oder Zersetzung von Substanzen und Materialien im Aquarium entstehen. Wer Leitungswasser mit hohem Nitratgehalt (nahe des Grenzwerts) als Wechselwasser nimmt, sollte ebenfalls an die Nitrit-Konzentrationen denken. Um gelöstes Nitrat im Aquarium zu entfernen, empfehlen sich Phosphat- und Nitratfilter.

Nitratfilter ans Aquarium anschließen

Als Nitratfilter fürs Aquarium eignen sich spezielle Nitratharzfilter mit hoher Kapazität. Diese entfernen nicht nur gelöste Nitratsalze, sondern auch Verunreinigungen, Keimbelastungen und Verfärbungen. Zudem beugen sie Algen vor, die Nitrat als Nährstoff nutzen. Eine weitere Möglichkeit sind Filter mit Ionentauscherharz, die Nitrat-Ionen gegen unbedenkliche Chlorid-Ionen austauschen. Auch eine Osmoseanlage fürs Aquarium ist in der Lage, Nitrat größtenteils aus dem Wasser zu entfernen.

Wann muss ein Nitratfilter regeneriert werden?

Nitratfilter mit Nitratharz lassen sich mit einer Kochsalzlösung relativ einfach regenerieren. Die Filter werden hierbei langsam mit jodfreier Kochsalzlösung durchgespült und anschließend mit Wasser ausgewaschen. Als Faustregel gilt, dass Nitratfilter fürs Aquarium etwa einmal pro Monat zu regenerieren sind. Hier sind auch die Herstellerangaben zu beachten.

Wann muss ein Nitratfilter ausgetauscht werden?

Wann ein Nitratfilter im Aquarium auszutauschen ist, hängt in der Regel vom Hersteller und der Kapazität ab. Wechselintervalle können von sechs Wochen bis zu zwölf Monaten reichen. Zu beachten sind auch die Messintervalle des Nitratgehalts. In der Einfahrphase wird bis zum Ende des Nitritpeaks zur täglichen Messung geraten. Danach ist eine wöchentliche Messung bzw. eine regelmäßige Messung vor dem Teilwasserwechsel ratsam, um den Wasserwechsel anzupassen. Zur Messung dienen spezielle Teststreifen oder Tröpfchentests.

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