Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Verdunstungsvorgang 14
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Beimengungen bestimmen im Wesentlichen die optischen Eigenschaften des Wassers.
Relevant sind die Reflexion der eintreffenden Strahlung an der Wasseroberfläche, die Brechung
beim Eintritt in den Wasserkörper, die innere Reflexion (Streuung) in diesem, die Transmission
und Absorption. Kurzwellige Strahlung wird vergleichsweise stark an der Oberfläche reflektiert,
der verbleibende Anteil kann aber tief in den Wasserkörper eindringen. Langwellige Strahlung
wird hingegen kaum reflektiert, in den obersten Wasserschichten aber weitestgehend
absorbiert.
Die elektrische Leitfähigkeit von reinem Wasser ist mit 0,0635 µS/cm bei einer normierten
Temperatur von 25°C ausgesprochen gering, der reziproke Wert des Widerstandes somit groß.
Mit fallender Temperatur und zunehmender Verunreinigung des Wassers, insbesondere mit
dissoziierenden Substanzen, steigt die Leitfähigkeit.
Obwohl theoretisch 32 Variationen der jeweils drei Isotope des Wasserstoffs und des Sauerstoffs
denkbar sind, bestehen natürliche Wässer zu etwa 99,76 % aus 1 H2 16 O. Die
verbleibenden 0,24 % werden vor allem aus sogenanntem schwerem Wasser, Deuterium-
( 2 H)hydroxid und Deuteriumoxid gebildet. Das instabile Tritium ( 3 H) entsteht in geringeren
Mengen in der höheren Atmosphäre durch Einwirkung kosmischer Strahlung. Die heute in der
Umwelt nachweisbaren Mengen stammen aber größtenteils aus Kernwaffenversuchen oder
Kernreaktoren. Teilweise wird Tritium, das eine Halbwertzeit von 12,35 Jahren hat, in der
Tracerhydrologie zu Markierungszwecken genutzt. Bei Phasenänderungen kommt es vor allem
aufgrund der unter-schiedlichen Dampfdrücke und Schmelzpunkte der verschiedenen
Molekülvarianten zur Iso-topentrennung, was zur aktuellen Messung der Verdunstung genutzt
werden kann.
Das Vermögen des Wassers, andere Stoffe zu lösen, ist aufgrund des starken Dipolmomentes
der Moleküle besonders ausgeprägt und betrifft vor allem Stoffe, deren Molekülzusammenhalt
sich teilweise oder vollständig über Ionenbindung realisiert. Diese Bindungen werden relativ
leicht aufgebrochen, die Kationen lagern sich dann an die negativ geladene Sauerstoffseite, die
Anionen an die positiv geladene Wasserstoffseite des Moleküls an. Nicht dissoziierende
Substanzen gehen nur dann in Lösung, wenn ihre Moleküle über Wasserstoffbrücken gebunden
werden. Gase können entsprechend ihrer Eigenschaften und ihres Partialdruckes in der überstehenden
Luftschicht absorbiert werden. Die Löslichkeit ist dabei in starkem Maße temperaturabhängig
und nimmt mit steigender Wassertemperatur ab.
Wasser bildet mit anderen Stoffen mehrphasige Systeme. Emulsionen sind durch das
Nebenein-ander zweier oder mehrerer, nicht mischbarer Flüssigkeiten gekennzeichnet. In den
meisten natürlichen Emulsionen bildet Wasser dabei das Dispersionsmittel, die sogenannte
äußere Phase, in der Öle oder Fette in feinen Tröpfchen dispergiert sind. Suspensionen sind als
mehrphasige Systeme flüssig/fest definiert. Die Feststoffe liegen hier in Flocken meist geringer
Größe vor.