Im Einzugsgebiet der Norderbeck, die bei Wallsbüll in die Wallsbeck mündet, führt ein Zufluss – Arm besonders ausgeprägt und stark sichtbar den „Eisenocker“ (Eisenhydroxide) mit sich. Die deutliche Ockerfärbung ist ein Hinweis auf sehr hohen Eisengehalt. Dies ist vor allem in Einzugsgebieten für Trinkwasser ein großes Problem.
In Dänemark wurde z.B. für Salmonidengewässer ein Höchstwert an gelöstem Eisen von 0,2 mg/l festgelegt. Dieser Wert wird im Bereich des Oberlaufes der Wallsbek deutlich übertroffen. Während in der Meynau hauptsächlich gelöstes zweiwertiges Eisen in Konzentrationen von 0,6 und 1,7 mg/l vorkommt, liegen die Werte im Bereich der Wallsbek zwischen 0,5 und 2,7 mg/l und für dreiwertiges Eisen zwischen 10,0 mg/l im Oberlauf
Zur schnelleren Oxidation und Fällung des Eisenockers werden hier bei Wallsbüll sogenannte Ockerteiche eingesetzt, die als Oxidations- und Absetzbecken dem Gewässer einen mehr oder weniger hohen Eisenanteil entziehen können.
Wesentlich für die Reinigungsleistung eines Ockerteiches ist die Retentionszeit, die Gesamteisenfracht und –konzentration im Einlauf, sowie physikalisch-chemische Parameter, wie Temperatur, Sauerstoffgehalt, pHWert und Alkalinität.
Wo und wie kommt Eisen vor?
Eisen ist ein silberweißes, weiches, reaktionsfähiges Metall mit dem Symbol Fe (lateinisch ferrum ‚Eisen‘). Es wird vor allem aus oxidischen (z. B. Magnetit, Fe3O4) und sulfidischen (z. B. Pyrit, FeS2) Erzen gewonnen. Es ist zusammen mit Nickel wahrscheinlich der Hauptbestandteil des Erdkerns.
Eisen ist weltweit in den meisten Böden und Gesteinen vorhanden. Verschiedene chemische Para-meter bestimmen im Zusammenhang mit dem Witterungsprozess, ob sich aus dem Eisen Eisensulfide (z.B. Pyrit), Eisenoxide (z.B. Hämatit) oder Eisenhydroxide (Eisenocker) bilden.
Eisen bildet mit Sauerstoff zweiwertige und dreiwertige Oxide: Eisen(III)-oxid (Fe2O3) ist eine braune Substanz. Es entsteht durch Oxidation von Eisen im Sauerstoffüberschuss. Eisen(II)-oxid (FeO) entsteht beim direkten Verbrennen von Eisen, z. B. mit dem Schneidbrenner. Eisen(II,III)-oxid (Fe3O4) entsteht durch Umwandlung von FeO.
Eisenhydroxide sind Eisen(III)-oxidhydrate. Kommt zweiwertiges Eisen mit Sauerstoff in Berührung, oxidiert es zu dreiwertigem Eisenhydroxid und fällt als sogenanntes Eisenocker aus.
Eisen bildet zweiwertige und dreiwertige Salze: Eisen(II)-chlorid (FeCl2), Eisen(II)-sulfat (FeSO4), Eisen(III)-chlorid (FeCl3).
Eisen ist Bestandteil vieler organischer und anorganischer Chelate (Komplexverbindungen), die in den meisten Fällen gut löslich sind.
Eisen ist ein essentielles Spurenelement für fast alle Lebewesen, vor allem für die Blutbildung.
Wie kommt Eisen ins Wasser?
Fällt das Wasser auf die Erde, versickert es ins Grundwasser oder fließt oberirdisch z.B. als Regen-wasser direkt in Gewässer. Über den Grundwasserfluss oder Quellen und Flüsse fließt es dann in die Meere. Auch Schmelzwasser von Gletschern und Schnee gelangt über Flüsse in die Ozeane.
Bei diesem Weg durch oder über die Erde werden dabei die verschiedenstens Substanzen trans-portiert, gelöst, abgelagert oder wieder ausgefällt.
Wie sich Metall löst und in das Grundwasser gelangt, hängt von den chemischen Para-metern des Bodens ab. Die Oxidationsverwitterung spielt dabei eine große Rolle. Viele Minerale der Gesteine enthalten Eisen in reduzierter Form (z. B. Fe2+-Ionen). Dieses reagiert zu wasserunlösliches Eisen(II)-carbonat FeCO3, welches in CO2-haltigem Wasser in wasserlösliches Eisenhydrogen-carbonat Fe(HCO3)2 übergeht.
Gelöstes Eisen kann wieder ausgefällt werden. Dieser Prozess findet auf natürlichem Wege z.B. im Bereich von Quellen statt. Die Umwandlung von zweiwertigem zu dreiwertigem Eisen ist von äußeren Faktoren abhängig. Den größten Einfluss haben dabei der Sauerstoffgehalt, die Alkalinität und der pH-Wert im Boden und im Gewässer. Je saurer das Grundwasser ist, desto schneller wird zweiwertiges Eisen mobilisiert und kann ausgeschwemmt werden. Ein niedriger Sauerstoffgehalt im Wasser begünstigt die Löslichkeit von zweiwertigem Eisen.
Hohe Sauerstoffgehalte und ein hoher pH-Wert fördern die Oxidation zu Ocker. Der Sauerstoffgehalt erhöht sich, wenn Quellwasser zu Tage tritt oder Wasserläufe durch Vergrößerung ihrer Wasser-obefläche mehr Sauerstoff aus der Luft aufnehmen.
Diese Ausfällungen/Ablagerungen in Gewässern werden wegen ihrer besonderen Farbe umgangs-sprachlich Eisenocker genannt.
Eisen und Wasser auf dem Mars
Rost entsteht an eisenhaltigen Materialien, nicht nur auf der Erde, auch auf dem Mars.
Das Gestein auf dem Mars ist sehr eisenhaltig. Damit aber Eisen rosten kann, muss auch die zweite Komponente auf dem Mars vorhanden sein oder zumindest irgendwann mal existiert haben: Wasser. Wenn Wasser und Eisen sich berühren, kommt es zur Oxidation. Es entsteht Eisen(III)-oxid (Fe2O3) mit der charakristischen braunen Farbe. Der Nachweis für flüssiges Wasser gelang der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Das Wasser auf dem Mars ist extrem salzhaltig. MRO fand heraus, dass im Mars-Sommer gefrorenes Wasser schmilzt und die Berghänge hinabfließt.
Die Aufgaben, um diesen Earthcache loggen zu dürfen:
Ihr benötigt:
3 Gläser für 3 Wasserproben, am besten mit Deckel.
Weiterhin sind Stiefel eventuell ratsam, vor allem an der steilen Böschung am Wegpunkt 1
Um den Earthcache loggen zu können beantwortet folgende Fragen und unternehmt Zuhause noch ein Experiment.
A.)
Begebt Euch nun zum Wegpunkt 1,
hier könnt Ihr das hohe Vorkommen an Eisenocker erkennen. Nehmt hier eine Wasserprobe, am besten vom fließenden (Ockerfreiem) Teil aus dem Bachlauf
B.)
Nehmt mit der Hand eine Probe vom festsitzenden Eisenocker, wie fühlt sich das zwischen den Fingern an?
C.)
Mit einem Stock, Zollstock oder Ähnlichen Material, versucht aus dem Wasser etwas Eisenocker nach oben zu ziehen, was fällt Euch dabei auf?
D.)
An dieser Stelle verschwindet der Wasserlauf in eine Unterführung, Beschreibt kurz, ob sich die Konzentration des Ockers nach der Verrohrung geändert hat.
Wegpunkt 2
A.)
Auf dem Weg zum Punkt 2 schaut Euch den angelegte See an, was fällt Euch hinsichtlich der Farbgebung auf?
B.)
Nehmt die 2. Wasserprobe am Einfluss zum See für das Experiment
Wegpunkt 3
A.)
Schätzt hier ein, ob sich die Verockerung reduziert hat und begründe Deine Aussage / Annahme.
B.)
Nehmt hier die dritte Wasserprobe aus dem Bachlauf.
C.)
Macht zum Schluss noch ein Foto von Euch oder einem Zuordnungsbaren Gegenstand
4. zum Experiment Zuhause:
Wie stark ist die Trübung in allen 3 Wasserproben?
Gibt es farbliche Unterschiede?
Hat sich am Boden Material abgesetzt?
Die Antworten sendet Ihr mir bitte per Mail oder über das Nachrichten Portal bei GC com.
Ihr könnt den Cache nach der Beantwortung loggen, ich melde mich bei Euch, wenn die Antworten falsch, oder total am Thema vorbei gehen sollten.
Vielen Dank auch an petra.amt, die mir beim Listing sehr behilflich war!
https://www.geocaching.com/p/?guid=aebef53e-6205-4fb8-af33-f9e72b9cc819&wid=d50f14d4-ba0b-4800-8fff-740c19adedc0&ds=2
Quellen:
Eigene Fotos
wikepedia
www.krusta-wasserfilter.de
www.ahabc.de/bodenentwicklung
www.umweltdaten.landsh.de/public/natura/pdf/mplan_inet/1219-391/tgschafflundmuehle/1219-391Mplan_TGSchafflundMuehle_Ockerproblematik_Text.pdf
www.wwa-an.bayern.de/ueberleitung/fraenkische_seen/brombachsee/eisenocker/index.htm
www.spektrum.de/lexikon
www.clearskyblog.de/