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Hubert Hellmann:

Qualitative Hydrologie - Wasserbeschaffenheit und Stoff-Flüsse

1999. XIX, 468 Seiten, 237 Abbildungen, 90 Tabellen, 17x24cm, 1250 g
Language: Deutsch

(Lehrbuch der Hydrologie, Band 2)

ISBN 978-3-443-30003-6, gebunden, price: 86.00 €

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Keywords

hydrologiewasserbeschaffenheitstoffflussfluxhydrology

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Wasser tauscht im Kontakt mit Atmosphäre, Boden und Gesteinen zahlreiche Stoffe aus. Die dabei ablaufenden Vorgänge sind komplex. Zahlreiche Gleichgewichte werden dabei eingestellt. Nach der Darstellung dieser Vorgänge stellt der Autor die festen und gelösten Stoffe in Fließgewässern, Seen, dem Grund- und Bodenwasser vor und diskutiert biologische, photochemische und klimatische Wechselwirkungen welche für die Wasserzusammensetzung massgeblich sind. Besonders auf die Wechselwirkungen zwischen Wasser und Boden wird ausführlich eingegangen. Immer häufiger beeinflußen auch anthropogene Stoffe die Wasserzusammensetzung und sind daher auch berücksichtigt. Ein umfangreiches Kapitel stellt die Stoff-Flüsse, Stoffbilanzen, Quellen und Senken der im Wasser vorkommenden Stoffe anschaulich dar.

Synopsis top ↑

In contact with atmosphere, soil and rocks natural waters exchange numerous components, such as gases, solid particles, ions and organic matter. These exchange processses are mostly very complex and numerous equilibria are the result of theses processes.
After an introduction to these processes, the author discusses the kind and nature of the components and dissolved substances which are found in rivers, lakes, groundwater and soil water. Biological, photochemical and climatic interactions which influence water composition are discussed in detail with special emphasis on processes taking place in the saturated and unsaturated zones of the soil.
More and more, anthropogenic substances are observed to enter natural waters and for this reason theses substances receive critical attention. A comprehensive chapter discusses the mass-balance of substances in the water and treats their sources and sinks.

Bespr.: Mitgl.Rundbrief Nov. 1999, DVWK-Landesverb. Mitte, S. 21 top ↑

Das neue Lehrbuch ist eine gelungene Synthese der theoretischen Grundlagen der physikalischen, chemischen und biologisch-chemischen Prozesse in den Medien Wasser, Boden und Luft und deren praktischer Anwendung auf das Geschehen im Gewässer und an dessen -Grenzflächen-. Insofern ist es nicht nur ein Gewinn für Studierende der Hydrologie mit besonderer Ausrichtung auf die Naturwissenschaften, sondern auch eine Hilfe für den Praktiker, der sich mit Problemen des Gewässerschutzes und der Wasserbewirtschaftung beschäftigt.
Das Lehrbuch ist in 5 Kapitel unterteilt, wobei die Kapitel 2 - Natürliche und anthropogene Stoffe und die Dynamik ihres Auftretens in Gewässern - und 5 - Stoff-Flüsse und Stoffbilanzen, Kreisläufe und Senken- für den Physiker In besonderem Nutzen sein wegen. Die Erläuterung der Theorie an praktischen Beispielen prägt alle Kapitel des Lehrbuches und spiegelt das umfassende Wissen eines herausragenden Wissenschaftlers, der in den 30 Jahren seines seines bisherigen Berufslebens Grundlagen des Gewässerschutzes mitbestimmt hat. Ingrid Ittel Mitglieder Rundbrief November 1999, DVWK-Landesverb. Mitte, S. 21

Bespr.Zeitschr.f.Kulturtechn.u.Landentw.,v.41(2),49-96,S.91 top ↑

Der Autor, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, behandelt: Evolution und chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer (u. a. Chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer) / Natürliche und anthropogene Stoffe und die Dynamik ihres Auftretens in Gewässern (z. B. Schwebstoffe; Der stoffliche Background oder Hintergrund; Fließgewässer - Stoffkonzentrationen und ihre Veränderung; Der zeitliche Belastungstrend - anthropogene Stoffe) / Wechselwirkungen zwischen Stoffen und Phasen (z. B. Wechselwirkungen - Fließgewässer; Wechselwirkungen - Binnenseen) / Wechselwirkungen in Böden und photochemische Prozesse (Wechselwirkungen: Wurzelzone ungesättigte - gesättigte Bodenzone; Photochemische Prozesse) / Stoff-Flüsse und Stoffbilanzen, Kreisläufe und Senken (Stoff-Flüsse - Frachten; Stoff-Flüsse - Stoffbilanzen; Kreisläufe; Klima, Klimaänderungen und Wasserbeschaffenheit). Neben Chemie und Physik sind Aspekte der quantitativen Hydrologie, der Geologie, Gewässermorphologie, Hydrobiologie und Meteorologie behandelt.
Angesprochen sind Dozenten und Studierende der Hydrologie mit besonderer Ausrichtung auf die Naturwissenschaften, die in der Berufspraxis stehenden Hydrochemiker, Wasserwirtschaftler und Gewässerschützer sowie Ingenieure, die sich um den Einstieg in wasserwirtschaftliches und hydrologisches Verständnis bemühen.
K. Lecher, Hannover
"Nachdruck mit Genehmigung des Parey-Buchverlags im Blackwell Wissenschafts-Verlag"

Bespr.: "Hessische Landesanstalt für Umwelt und Geologie" top ↑

Das schnell zunehmende Wissen auf dem Gebiet der Hydrologie, das heute nicht mehr ohne weiteres nur mit "Gewässerkunde" übersetzt werden kann, wird im Rahmen des von Prof. H.-J. Liebscher/Bundesanstalt für Gewässerkunde in Koblenz herausgegebenen "Lehrbuchs der Hydrologie" in insgesamt acht in sich abgeschlossenen Bänden von Spezialisten der betroffenen Fachgebiete dargestellt. Der 1999 gedruckte Band "Qualitative Hydrologie" ist der zweite in dieser Reihe und behandelt Wasserbeschaffenheit und Stoff-Flüsse.
Die fünf Fach-Kapitel lassen sich drei Themengruppen zuordnen, die man mit Wasserbeschaffenheit einschl. Ursache und Dynamik, Wechselwirkungen zwischen Stoffen und Phasen (im Wasser und im Boden) sowie Stoff-Flüsse und -Bilanzen beschreiben kann. Vereinfacht ausgedrückt werden im vorliegenden Buch vorwiegend die Grundlagen der im Gewässer, im Boden und in der Atmosphäre ablaufenden qualitativen Prozesse unter Berücksichtigung der gekoppelten quantitativen Wasserflüsse behandelt.
Im ersten Kapitel werden einführend Bildung und Evolution chemischer Stoffe sowie die chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer (Wasserphase, Schwebstoffe), der Böden und der Luft behandelt.
Das zweite Kapitel, mit rd. 140 Seiten das umfangreichste, ist den natürlichen und anthropogenen Stoffen im wesentlichen unter dem Gesichtspunkt der Dynamik ihres Auftretens in den Gewässern (Fließgewässer, Seen, Grundwasser, Bodenwasser, Atmosphärenwasser) gewidmet, da das Wasser auf seinem Kreislaufweg von den Wolken zum Meer und zurück in die Atmosphäre viele Veränderungen auch stofflicher Art erfährt, wobei Einflüsse durch die Tätigkeit der Menschen spürbar zunehmen. Der Autor informiert über hydrologische Grundlagen, Schwebstoffe, geogenen und biogenen stofflichen Background sowie Umweltchemikalien, Stoffkonzentrationen und ihre Veränderungen sowie stabile Isotope und Radionuklide.
Das mit 110 Seiten nur unwesentlich kürzere dritte Kapitel ist den unterschiedlichsten Wechselwirkungen gewidmet, die sich zwischen den verschiedenen festen und im Wasser gelösten Stoffen und Phasen abspielen. Differenziert nach Fließgewässer und Binnenseen werden z.B. das CO2-Gleichgewicht, das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, biotische Beziehungen und Umsetzungen, Stoffverteilungen zwischen Wasser und Schwebstoff oder zwischen Wasser und Luft eingehend erläutert, ausführlich angesprochen werden auch die Konsequenzen, die aus in die Gewässer eingetragenen Umweltchemikalien zu ziehen sind.
Das folgende Kapitel ist mit Wechselwirkungen in Böden und photochemischen Prozessen überschrieben. Der erste Teil befaßt sich mit den in der ungesättigten und gesättigten Zone ablaufenden Wechselwirkungen, der zweite Teil gibt einen Überblick über die photochemischen Prozesse. Das letzte Kapitel schließlich behandelt die Stoff-Flüsse (Frachten und Bilanzen) in den verschiedenen Kreisläufen (z.B. geologischer Stoffkreislauf, globaler Wasserkreislauf, Stickstoffkreislauf) sowie Änderungen der Wasserbeschaffenheit in Abhängigkeit von Klimagrößen.
Das Buch endet mit einem umfangreichen Literaturverzeichnis (33 S.) und Sachwortverzeichnis (47 S.).
Obwohl der Autor wegen der Fülle des Stoffes Prioritäten setzte und daher Teilthemen z.T. nur anreißen konnte, vermittelt das Buch einen hervorragenden Überblick über eine große Themenpalette. Leider wirkt es aber auch manchmal etwas überladen, eine konsequentere Beschränkung auf Schwerpunkte wäre wohl besser gewesen. Auch werden die umfangreichen Erkenntnisse und Erfahrungen, die der Autor in 30 Berufsjahren sammelte, in einem häufig sehr kompakten Schreibstil vermittelt, was die Lesbarkeit erschweren kann.
Das Buch ist nicht nur für Geowissenschaftler empfehlenswert, sondern auch für Naturwissenschaftler anderer Fachrichtungen und für Ingenieure, für die die Grundlagen der Hydrologie von Interesse sind. Das Buch ist für die Fachleute in der wissenschaftlichen und beruflichen Praxis ein hervorragendes Nachschlagewerk und für Studierende ein Lehrbuch, das die finanziellen Investitionen lohnt.
Toussaint, Wiesbaden
"Hessische Landesanstalt für Umwelt und Geologie"

Wasser&Boden,52.Jg.,Apr.2000,S.64,Parey Buchverl.im Blackwell top ↑

Innerhalb der hydrologischen Forschung sind neben der quantitativen Erforschung des Wasserkreislaufes in den vergangenen Jahren verstärkt qualitative Aspekte der Wasserbeschaffenheit in den Vordergrund gerückt. Diesem Umstand trägt nun das im Verlag Gebrüder Bornträger erschienene und von H.-J. Liebscher herausgegebene Lehrbuch der Hydrologie, Band 2 (Qualitative Hydrologie) Rechnung.
Das Lehrbuch setzt hydrologische und chemische Vorkenntnisse voraus und bietet Studierenden und Wissenschaftlern der Hydrologie und verwandter Disziplinen sowie Fachleuten in Wasserwirtschaft und Gewässerschutz einen vertiefenden Einblick in den wissenschaftlichen Stand und die praktischen Aspekte dieses Forschungsfeldes. Dabei greift der Autor auf umfangreiche Erfahrung und Fachwissen aus langjähriger Berufspraxis zurück. Auf über 450 Seiten mit 237 Abbildungen und 88 Tabellen werden in meist ausführlicher Form mit übersichtlicher Gliederung alle relevanten Aspekte der qualitativen Seite der Hydrologie behandelt.
Das Buch ist in fünf Hauptteile gegliedert. Im einleitenden Kapitel werden die Evolution und die chemische Zusammensetzung natürlicher Wässer beschrieben und die Bestandteile der verschiedenen Kompartimente (Wasserphase, Schwebstoff, aquatische und terrestrische Sedimente) vorgestellt. Im folgenden Abschnitt wird die Dynamik natürlicher und anthropagener Stoffe in Gewässern beschrieben. Neben den hydrologischen Grundlagen und den Gesetzmäßigkeiten des Schwebstofftransportes wird auf die Problematik des stofflichen Hintergrunds eingegangen und die Bedeutung von Stoffkonzentrationen und ihrer zeitlich-räumlichen Variabilität erläutert. Außerdem werden physikalische Grundlagen des Auftretens von stabilen Isotopen und Radionukliden vorgestellt, auf ihre Nutzung (z. B. als hydrologische Tracer) wird jedoch kaum eingegangen.
Im Kapitel "Wechselwirkungen zwischen Stoffen und Phasen" werden ausführlich die chemischen und hydrochemischen Grundlagen behandelt, die zum Verständnis der im aquatischen Bereich ablaufenden Prozesse nötig sind. Ein weiteres Kapitel behandelt die insbesondere für die Problemkreise der Euthrophierung, Versauerung und Schadstoffbelastung bedeutsamen hydrochemischen Prozesse in der Wurzelzone und der ungesättigten und gesättigten Bodenzone sowie deren Wechselwirkungen mit den Gewässern.
Den photochemischen Prozessen und ihrer Bedeutung für die aquatische Che
mie ist ein weiteres Unterkapitel gewidmet. Abschließend wird im letzten Kapitel ein Überblick Über die Transportwege und Kreislaufe von Stoffen zwischen den Umweltkompartimenten sowie Über die Aufstellung von Stoffbilanzen gegeben.
Die ausführliche Darstellung des komplexen Fachgebietes unter Einbeziehung der Fachliteratur kann als sehr gelungen bezeichnet werden, auch wenn einzelne Teilaspekte wie beispielsweise der Themenbereich der einzugsgebietsbezogenen Bilanzierung von Stoffen nicht erschopfend behandelt werden.
Herauszuheben ist, daß mit diesem Buch die bislang weitgehend isolierte Betrachtung der Hydrochemie Überwunden wird und diese in einen hydrologischen und umweltwissenschaftlichen Zusammenhang gestellt wird.
(Michael Eisele, Freiburg)
Wasser & Boden, 52. Jg., April 2000, S. 64, Parey Buchverl.im Blackwell

Bespr.: Zeitschrift für Geomorphologie, Bd. 45, H. 3, 2001 top ↑

Der zweite Band des bekannten Lehrbuchs für Hydrologie bringt mehr als nur der Titel "Qualitative Hydrologie" verspricht. Der Autor liefert anhand vieler Tabellen und Abbildungen nicht nur eine Zusammenstellung der chemischen Beschaffenheit natürlicher Gewässer, sondern er diskutiert auch die zum Verständnis der dargestellten Sachverhalte quantitativen Grundlagen inbl. der sich daraus für die Zukunft ergebenden Konsequenzen.

Bereits das erste Kapitel "Evolution und chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer" spannt einen weiten Bogen von der Bildung der Erde aus dem solaren Nebel, über Ursprung und Eigenschaften des Wassers, der Zusammensetzung der Uratmosphäre und den daraus resultierenden Auswirkungen auf den Chemismus der Oberflächengewässer bis hin zur Entstehung des Lebens. Dabei werden die wichtigsten Prozesse und Wasserinhaltstoffe in Gewässern vorgestellt.

Das zweite Kapitel widmet sich natürlichen und anthropogenen Stoffen und der Dynamik ihres Auftretens im Wasser. Nach der Einführung in allgemeine hydrologische Grundlagen wird zunächst der stoffliche "background" sowie der "Hintergrund" definiert. Das Auftreten biogener Stoffe und Umweltchemikalien (u. a. Tenside) wird anhand vieler Beispiele ausführlich behandelt. Dem schließt sich die Diskussion der Korrelationen zwischen Stoffkonzentration und Abfluß sowie der zeitlichen Belastungstrends besonders der Gewässersedimente an. Kapitel 3 über die "Wechselwirkung zwischen Stoffen und Phasen" beginnt mit den Grundlagen zum Aufhau der Elektronenhülle der Elemente, Oxidation und Reduktion, Bindungsarten, chemische Gleichgewichte, etc. Darauf aufbauend werden praxisrelevante Themen wie z. B. die Wechselwirkung von CO2 und O2 zwischen Fliehgewässern und Atmosphäre (einschließlich des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts, Photosynthese und Respiration), Elementspezies, Selbstreinigungspotential (insbesondere für Stickstoff- und Phosphorverbindungen) sowie die Sorption und Verflüchtigung organischer Verbindungen in Sedimenten bzw. Gewässern diskutiert.

Kapitel 4 behandelt die Wechselwirkung in Böden und photochemische Prozesse, wobei der Schwerpunkt auf anthropogenen Belastungen liegt. Die Behandlung photochemischer Prozesse demonstriert das Anliegen des Autors, ein möglichst umfassendes Bild der in der Hydrologie wirksamen Prozesse zu liefern.

Anhand zahlreicher Beispiele und vieler Daten diskutiert Kapitel 5 "Stoff-Flüsse und Stoffbilanzen" das Verhalten von Schadstoffen in überregionaler bis globaler Skala. Insbesondere wird der Stofftransport zwischen den verschiedenen Kompartimenten Atmosphäre, Boden, Ozeane und Flüsse beschrieben. Hier liefert der Autor besonders zahlreiche Fakten u. A. zum Mineralölverbrauch in Deutschland, dem Auftreten von PCB in der Nordsee, zum Rückgang der Schwermetall-Frachten im Rhein, um nur wenige Beispiele zu nennen. Explizit vorgestellt werden die Kohlenstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphorkreisläufe. Abschließend diskutiert der Autor den Einfluß des Klimas und von Klimaveränderungen auf die im Buch diskutierten Prozesse, insbesondere die Wasserbeschaffenheit.

Herrn HELLMANN ist es gelungen, ein wertvolles Nachschlagewerk und Lehrbuch zu verfassen, das insbesondere durch umfangreiche Daten und Fakten besticht. Die regionalen Daten umfassen meist den Zeitraum bis in die SOer Jahre und stammen zu einem nicht unerheblichen Teil auch aus den eigenen Arbeiten des Autors, während die globalen Daten durch aktuelle Zitate bis 1997 belegt sind. Das WErk wird abgerundet durch ein umfangreiches Literatur- und Sachwortverzeichnis, welches das Auffinden des Datenmaterials erleichtert.

P. Gratwohl

Zeitschrift für Geomorphologie, Bd. 45, H. 3, 2001, S. 412/413

Inhaltsverzeichnis top ↑

1. Evolution und chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer 1

1.1 Einleitung 1

1.2 Bildung und Evolution chemischer Stoffe 2
1.2.1 Vorbemerkung 2

1.2.2 Wasser 3
1.2.3 Sauerstoff 4
1.2.4 Stickstoff 6
1.2.5 Kohlendioxid 6
1.2.6 Wasserstoff 7
1.2.7 Organische Sauerstoff-, Stickstoff- und Schwefelverbindungen 7

1.2.8 Sonstige Stoffe und Elemente 8
1.2.9 Abschließende Bemerkungen 10
1.3 Chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer 14
1.3.1 Vorbemerkung 14

1.3.2 Wasserphase Oberflächengewässer, Grundwasser und Niederschlag 14
1.3.2.1 Physikalisch-chemische Eigenschaften und Inhaltsstoffe 16
1.3.2.2 Klassische (konventionelle) Parameter 24
1.3.2.3 Anorganische und organische Spurenstoffe 30
1.3.2.3.1 Anorganische Spurenstoffe 30
1.3.2.3.2 Organische Spurenstoffe 32

1.3.3 Schwebstoffe --Gewässer 33
1.3.3.1 Definition und Massen 33
1.3.3.2 Hauptbestandteile 39
1.3.3.3 Spurenstoffe 40
1.3.4 Aquatische Sedimente 42
1.3.4.1 Hauptbestandteile 42

1.3.4.2 Spurenstoffe und Korngrößenproblematik 42
1.3.5 Terrestrische Sedimente -- Böden 43

1.3.5.1 Hauptbestandteile 43

1.3.5.2 Spurenstoffe 43
1.3.6 Schwebestaub -- Luft 44
2. Natürliche und anthropogene Stoffe und die Dynamik ihres Auftretens in
Gewässern 46
2.1 Allgemeine hydrologische Grundlagen 46
2.1.1 Der Abfluß 46
2.1.2 Abfluß und Niederschlag 50

2.1.3 Grundwasser und Oberflächenwasser 51

2.1.4 Das Einzugsgebiet
2.2 Schwebstoffe
2.2.1 Gesetzmäßigkeiten der natürlichen Schwebstoff-Führung 53
2.2.2 Erosion, Sedimentation und Resuspendierung 58
2.2.3 Natürliche und anthropogene Schwebstoffe 61
2.3 Der stoffliche Background oder Hintergrund 6s
2.3.1 Vorbemerkung 65
2.3.2 Verschiedene Formen des Backgrounds 66
2.3.3 Grundsätzliche Mängel der Definition 67
2.3.4 Referenzelemente und ihre Bedeutung als geogener Background bei
aquatischen und terrestischen Sedimenten 68
2.3.5 Die Stoffkonzentration als Kennzeichen von Background und
Hintergrundwert 73
2.3.5.1 Vorbemerkung 73
2.3.5.2 Fließgewässer 74
2.3.5.3 Grundwässer 77
2.3.5.4 Binnenseen 78
2.3.5.5 Niederschlag 80
2.3.6 Der biogene Background -- Beispiele 80
2.3.6.1 Kohlenwasserstoffe 80
2.3.6.2 Grenzflächenaktive Stoffe (Tenside) 86
2.3.6.2.1 Produktionsmengen 86

2.3.6.2.2 Technische Tenside 87
2.3.6.2.3 Pseudotenside 88
2.3.6.3 Phenole 90

2.3.6.4 Trophie und Saprobie 91
2.3.7 Biogene Stoffe und Umweltchemikalien 92
2.3.7.1 Biogene Stoffe 93
2.3.7.2 Umweltchemikalien 97

2.3.8 Abschließende Bemerkungen 98
2.4 Fließgewässer -- Stoffkonzentrationen und ihre Veränderung 100
2.4.1 Einfluß des Abflusses -- Konzentrations-/Abflußbeziehung 100
2.4.1.1 Einführung 100
2.4.1.2 Gelöste Stoffe 101
2.4.1.3 Ungelöste Stoffe 108
2.4.1.4 Gelöste und ungelöste Stoffe 112
2.4.1.5 Ermittlung des Backgrounds 113
2.4.2 Bedeutung der Entnahmestelle 114
2.4.2.1 Querprofil 114
2.4.2.2 Flußlängsprofile 118

2.4.3 Spezielle Schwebstoffbelastungen in verschiedenen Flußsystemen 128
2.4.3.1 Schwermetalle 128
2.4.3.2 Organische Spurenstoffe -- Umweltchemikalien 133
2.4.4 Klimatisch, biochemisch und abiotisch bedingte Veränderungen 133
2.5 Der zeitliche Belastungstrend -- anthropogene Stoffe 134
2.5.1 Vorbemerkung -- Datierung 134
2.5.2 Aquatische Sedimente 135
2.5.2.1 Binnenseen 135
2.5.2.2 Küstengewässer 137
2.5.2.3 Fließgewässer 140
2.5.3 Gewässer 142
2.5.3.1 Fließgewässer 142
2.5.3.2 Binnenseen 147
2.5.3.3 Grundwasser 148
2.5.3.4 Niederschlag -- Luft 149

2.5.3.5 Sonderfälle 151
2.5.4 Abschließende Bemerkungen 152
2.6 Stabile Isotope und Radionuklide -- Auftreten und Nutzung 153
2.6.1 Einführung 153
2.6.2 Stabile Isotope 155
2.6.3 Radionuklide 156
2.6.3.1 Natürliche Radionuklide 156
2.6.3.2 Künstliche Radionuklide 157
3. Wechselwirkungen zwischen Stoffen und Phasen 159
3.1 Allgemeine Grundlagen 159
3.1.1 Eigenschaften der Elemente 159
3.1.1.1 Aufbau der Elektronenhülle 159
3.1.1.2 Oxidation und Reduktion 162
3.1.1.3 Ionenaustausch 164
3.1.2 Eigenschaften der Moleküle 164
3.1.2.1 Bindungsarten 164
3.1.2.2 Stereoisomerie 169
3.1.2.3 Säuren und Basen 171
3.1.3 Gleichgewichte 171
3.2 Wechselwirkungen -- Fließgewässer 173
3.2.1 CO2 -Gleichgewicht 173

3.2.1.1 CO2 -Molekülstruktur 173
3.2.1.2 Offenes System -- keine Reaktion mit H2O 173

3.2.1.3 Offenes System -- Reaktion mit H20 174

3.2.2 Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht 175

3.2.3 Biogene Entkalkung 178
3.2.4 Sauerstoff-Gleichgewicht 180
3.2.4.1 Wechselwirkung Atmosphäre -- Gewässer 180
3.2.4.2 Photosynthese 182
3.2.4.3 Assimilation/Dissimilation (Respiration) 184
3.2.5 Erscheinungsformen und Bedeutung von Elementspezies 190
3.2.5.1 Vorbemerkung 190
3.2.5.2 Allgemeine Hydratisierung - Aquokomplexe 192
3.2.5.3 Nichtmetall-Spezies 193
3.2.5.4 Metall-Spezies 195
3.2.5.5 Beispiel Hauptkonstituenten des Rheinwassers 198
3.2.6 Biotische Beziehungen und Umsetzungen 200
3.2.6.1 Einführung 200

3.2.6.2 Die Selbstreinigung -- allgemein 201
3.2.6.3 Stoffwechseldynamische Aspekte 204
3.2.7 Stoffverteilung zwischen Wasser und Schwebstoff 233
3.2.7.1 Einführung 233

3.2.7.2 Organische Stoffe 233
3.2.7.3 Anorganische Stoffe 242
3.2.7.4 Schwermetalle 242
3.2.8 Stoffverteilung zwischen Wasser und Luft 248
3.2.8.1 Wasser -- Luft 248

3.2.8.2 Wasser -- Aerosole 255
3.2.8.3 Nebel 256
3.3 Wechselwirkungen - Binnenseen 257
3.3.1 Vorbemerkung 257
3.3 2 Wasserphase 258
3.3.3 Sediment 263
3.3.4 Interstitialwasser 265
3.3.5 Abschließende Bemerkungen 266
4 Wechselwirkungen in Böden und photochemische Prozesse 268
4.1 Wechselwirkungen: Wurzelzone -- ungesättigte -- gesättigte Bodenzone 268
4.1.1 Vorbemerkung 268
4.1.2 Böden 268

4.1.2.1 Abiotische und biotische Prozesse und Umsetzungen 269
4.1.2.2 Anthropogene Belastung 276
4.1.2.3 Stofftransporte 279
4.1.3 Ungesättigte Bodenzone 284

4.1.3.1 Vorbemerkung / Definitionen 284
4.1.3.2 Chemische Beschaffenheit, chemische und biochemische Umsetzungen 284
4.1.4 Gesättigte Bodenzone 290
4.1.4.1 Vorbemerkung 290
4.1.4.2 Echtes Grundwasser -- chemische und biochemische Beschaffenheit 291
4.1.4.3 Uferfiltrat 294
4.2 Photochemische Prozesse 298

4.2.1 Einführung 298
4.2.2 Direkte und indirekte Photoumwandlungen 299
4.2.3 Beispiele 301
4.2.3.1 Oberflächengewässer 301
4.2.3.2 Böden 306
4.2.3.3 Atmosphäre 307
4.2.4 Epilog 316
5 Stoff-Flüsse und Stoffbilanzen, Kreisläufe und Senken 318
5.1 Stoff-Flüsse (Frachten) 318
5.1.1 Land Meer 318
5.1.1.1 Vorbemerkung 318
5.1.1.2 Dispersion und Transport von Stoffen in Fließgewässern 318
5.1.1.3 Ermittlung von Frachten 320
5.1.1.4 Beispiele 321
5.1.1.5 Sonderfall Schadstoffwelle 330
5.1.2 Atmosphäre -- Gewässer (Depositionen) 332

5.1.2.1 Ozeane 332

5.1.2.2 Binnengewässer 333

5.1.3 Boden -- Atmosphäre (Emissionen) 337

5.1.3.1 Gase 337

5.1.3.2 Halogenkohlenwasserstoffe (HKW) 338
5.1.3.3 Flüchtige organische Stoffe (VOC) 342
5.1.3.4 Umweltchemikalien (außer Gasen und VOC) 342
5.1.3.5 Metalle 344

5.1.3.6 Radionuklide 345

5.1.4 Stofftransporte zwischen Atmosphäre, Boden, Ozean und Flüssen 347
5.2 Stoff-Flüsse (Stoffbilanzen) 348
5.2.1 Produktion und Verbleib 348

5.2.2 Stoffsenken 355
5.2.2.1 Urgeschichtliche Prozesse 355

5.2.2.2 Ozeane 357
5.2.2.3 Böden 358
5.2.2.4 Atmosphäre 358
5.2.2.5 Biosphäre 359
5.3 Kreisläufe 361
5.3.1 Globale Größen 361
5.3.2 Große Kreisläufe 362
5.3.2.1 Geologischer Stoffkreislauf 362
5.3.2.2 Kohlenstoff-Kreislauf 364
5.3.2.3 Sauerstoff-Kreislauf 366
5.3.2.4 Stickstoff-Kreislauf 367
5.3.2.5 Schwefel-Kreislauf 369
5.3.2.6 Phosphor-Kreislauf 370
5.3.2.7 Abschließende Bemerkungen 372
5.3.3 Kleine Kreisläufe 373
5.3.3.1 Beispiele 373

5.3.3.2 Abschließende Bemerkungen 377
5.4 Klima, Klimaänderungen und Wasserbeschaffenheit 378
5.4.1 Klima 378

5.4.2 Klimaänderung, Treibhauseffekt 379
5.4.2.1 Lufttemperatur
5.4.2.2 Wassertemperaturen 381

5.4.3 Klimaänderung und Änderung der Wasserbeschaffenheit 382
5.4.3.1 Oberflächengewässer 382

5.4.3.2 Grundwasser 386
Literaturverzeichnis 389
Sachwortverzeichnis 422