Der Begriff Gesamthärte bezeichnet nach DIN 38409 die Summe aller im Wasser gelösten Erdalkalimetall-Ionen. Die Erdalaklimetalle, das sind Beryllium, Calcium, Magnesium, Barium und Strontium - die Elemente der zweiten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Im Süßwasser spielen dabei nur Calcium und Magnesium eine Rolle, die drei anderen Metalle sind nur in Spuren im Wasser gelöst. Alle Erdalkalimetalle liegen im Wasser gelöst als zweiwertige Kationen vor, tragen also zwei positive Ladungen. Traditionell wird die Gesamthärte in Graden (°) angegeben. Dafür gibt es in verschiedenen Ländern verschiedene Skalen, wie sie die folgende Tabelle zeigt:

		°dH	°e	°fH	ppm	mval/l	mmol/l
Deutsche Grad	1 °dH =	1	1,253	1,78	17,8	0,357	0,1783
Englische Grad	1 °e =	0,798	1	1,43	14,3	0,285	0,142
Französische Grad	1 °fH =	0,560	0,702	1	10	0,2	0,1
ppm CaCO3 (USA)	1 ppm =	0,056	0,07	0,1	1	0,02	0,01
mval/l Erdalkali-Ionen	1 mval/l =	2,8	3,51	5	50	1	0,50
mmol/l Erdalkali-Ionen	1 mmol/l =	5,6	7,02	10,00	100,0	2,00	1

Im deutschsprachigen Raum findet vor allem die deutsche Härteskala in °dGH,°dH oder einfach °d, oder die stöchometrische Angabe der Stoffmenge in mmol/l (Millimol pro Liter) Anwendung. Je nach Härtegrad wird Wasser als „weich“ oder „hart“ bezeichnet. Je mehr Erdalkalimetall-Ionen gelöst sind, desto „härter“ ist das Wasser. Für die Bestimmung der zu verwendenden Menge Waschmittel wurde, bis zu dessen Novellierung 2007, im Wasch- und Reinigungsmittelgesetz die folgende Abstufung definiert:

• Härtebereich I: < 3°d = sehr weich
• Härtebereich II: 3-7°d = weich
• Härtebereich III: 7-14°d = mittelhart
• Härtebereich IV: 14-21°d = hart

Frey (1975) gibt folgende Abstufung an:

• 0-4°d = sehr weich>
• 4-8°d = weich
• 8-12°d = mittelhart
• 12-18°d = hart
• 18-30°d = sehr hart
• 30 °d und mehr = außerordentlich hartes Wasser

Baensch & Riehl (1996) teilen die Gesamthärte in diese Stufen ein:

• < 3°d = sehr weich
• 3-7°d = weich
• 7-12°d = mittelhart
• 12-17°d = hart

Moderne Laboranalysen geben die Konzentrationen von Calcium und Magnesium in mmol/l an. Da man °dGH Angaben nicht anteilig für Calcium und Magnesium umrechnen kann, entspricht 1°dGH 0,18 mmol/l Erdalkaliionen . Durchschnittlich liegt das Verhältnis von Calcium zu Magnesium bei etwa 4:1. Die gemessene Gesamthärte ist auch ein Indiz für den Gesamtsalzgehalt des Wassers. Man rechnet etwa 35 µS/cm pro 1°dGH. Allerdings kann man so meist nur Näherungen erreichen, da die elektrische Leitfähigkeit, als Indikator für den Gesamtsalzgehalt, durch alle anderen im Wasser befindlichen Ionen ebenfalls beeinflusst wird. Die Relation kann daher je nach tatsächlichem Ionensprektrum eines Wassers zwischen etwa 30 und 60 µS/cm pro 1°dGH schwanken.

Seit der ab dem 0107 geltenden Neufassung des Wasch- und Reinigungsmittelgesetzes, zur Angleichung an europäische Standards, werden die Härtebereiche wie folgend aufgelistet eingeteilt:

• Härtebereich "weich": weniger als 1,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 °dH)
• Härtebereich "mittel": 1,5 bis 2,5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht 8,4 bis 14 °dH)
• Härtebereich "hart": mehr als 2, 5 Millimol Calciumcarbonat je Liter (entspricht mehr als 14 °dH)

Für die meisten Aquarien wird das örtliche Trinkwasser zur Befüllung verwendet. Demnach sind die Vorgaben der deutschen Trinkwasserverordnung und die Qualität des örtlichen Trinkwassers entscheidende Anhaltspunkte für die Beurteilung der Qualität des Aquarienwassers.

In der deutschen Trinkwasserverordung (TWO, Stand: 2811) sind weder für die Gesamthärte noch die Konzentration der härtebildenden Ionen der Erdalkalimetalle Calcium und Magnesium Grenzwerte festgelegt. Bis 2003 galt ein Grenzwert von 67,5°d GH.

Die Masse der Trinkwässer in Deutschland dürfte eine Gesamthärte zwischen 5 und 25°dGH aufweisen. Ausreißer nach unten sind beispielsweise die Trinkwässer im Versorgungsgebiet des Zweckverband Wasserversorgung Kleine Kinzig mit 3,3°dGH, Ausreißer nach oben findet man beispielsweise im Versorgungsgebiet der Wassergewinnung Würzburg- Estenfeld GmbH mit 39,2 bis 48,7° dGH.

Die Zusammensetzung Ihres jeweiligen Leitungswassers einschließlich der Gesamthärte können Sie generell vom zuständigen Versorger erfahren. Viele Versorger haben bereits eine Internetpräsenz, auf der auch die Trinkwasseranalyse veröffentlicht wird. Unter suche.wasser.de findet sich eine Versorgersuchmaschine, mit der man die Internetpräsenz seines Versorgers und damit die Trinkwasseranalyse oftmals schnell finden kann. Betreiber von Privatbrunnen zur Trinkwasserversorgung erhalten die Analyse ihres Trinkwassers durch die vorgeschriebene Überprüfung durch das Gesundheitsamt.

Zur Bestimmung der Wasserhärte, sowohl der Gesamthärte als auch der „Karbonathärte“ verwendet der Aquarianer entweder Streifen- oder Tropfentests. Bei den Streifentests sind solche, welche explizit zur Bestimmung einzelner Werte gedacht sind, Multiteststreifen vorzuziehen. Zu genaueren Bestimmung sind Tropfentests besser geeignet. In der Praxis reicht es aber meist aus, sich mit Hilfe der Analyse des Wasserversorgers einen überblick zu verschaffen und durch regelmäßige, ausreichend groß bemessene Teilwasserwechsel die Wasserqualität konstant zu halten. Will oder muss man sein Wasser aufbereiten, zum Beispiel mit RO-Permeat oder vollentsalztem Wasser verschneiden, ist die Messung der elektrischen Leifähigkeit die praktischte Methode zur überprüfung.

Wasserhärtebestimmung nach Boutron & Boudet

Dieses nachweisverfahren für die Gesamthärte macht sich die Eigenschaft von Erdalkalimetall-Ionen zunutze, mit Seife schwerlösliche Kalkseifen zu bilden. Erst wenn alle Härtebildner zu Kalkseifen gebunden sind, kann sich Seifenschaum bilden kann. Die Härtebestimmung nach Boutron & Boudet macht sich dieses Phänomen mit einer definierten Seifenlösung zunutze.

Die zu verwendende Seifenlösung nach Boutron-Boudet ist folgendermaßen anzusetzen: 10 Gramm Schmierseife (Kaliseife) werden in einem Gemisch aus 190 ml 90%igem Ethanol und 100 ml destilliertem Wasser gelöst.

Für die Durchführung zitiere ich Frey (1975; S.661):

„ Zur Feststellung der Gesamthärte bediente man sich, auch in der Aquaristik, lange Zeit der Schüttelmethode mit einer Seifenlösung nach Boutron-Boudet. Da dieses Seifenverfahren aber verhältnismäßig aufwendig ist und oft auch ungenaue Ergebnisse liefert, geht man mehr und mehr zu anderen Systemen über (Messung mit Tabletten und Farbindikatoren).

Dennoch wird das Verfahren hier ausführlich geschildert, weil es noch immer angewandt wird. Man benötigt dazu eine Schüttelflasche mit Gradeinteilung bis 40 ccm Wasser, eine Pürette mit einer Skala für deutsche Härte, sowie eine einwandfrei eingestellte Seifenlösung nach Boutron-Boudet.

Von dem zu untersuchenden Wasser werden 40 ccm (ml) in die Schüttelflasche gefüllt. Sodenn setzt man zunächst 2 Tropfen Phenolphthalein zu und gibt bis zur Rotfärbung verdünnte Natronlauge nach. Diesem vorbereitetem Wasser wird aus der Bürette unter jedesmaligem Schütteln tropfenweise Seifenlösung zugefügt, bis ein bleibender, kleinblasiger Schaum entsteht, der bei Anhlaten an das Ohr nicht mehr knistert. An der Bürette kann man dann die Menge der verbrauchten Seifenlösung ablesen, die zugleich der deutschen Härte (dGH = deutsche Gesamthärte) entspricht. Bei Wässern unter 2° deutscher Härte ist mit 10%, bei Wässern von 2-15° mit 5% Fehlern zu rechnen. Zu Erreichung größerer Genauigkeit ist es zu empfehlen, Wasser mit voraussichtlich über 10° dGH mit destilliertem Wasser zu verdünnen. Bis zu 15° Härte wird die Schüttelflasche nur bis 20 ccm, bei noch größerer Härte bis zu 10 ccm gefüllt, während der verbleibende Rest mit bis 40 ccm mit destilliertem Wasser aufgefüllt wird. Das Ergebnis ist dann im ersten Fall mit 2, im zweiten Fall mit 4 zu multiplizieren. “

komplexometrische Bestimmung der Gesamthärte

Die Bestimmung der Gesamthärte erfolgt bei komplexometrischen Verfahren mit Titriplexlösung. Titriplex III (auch Komplexon III oder Indranal III bei anderen Herstellern) ist eine wässrige Lösung von des Chelators Ethylendiamin-tetraacetat-dinatrium (EDTA-diNa). Hinzu kommt noch ein Indikator, Eriochromschwarz T. Die im Wasser befindlichen Erdalkalimetall-Ionen, welche die Gesamthärte ausmachen, bilden nun jeweils 1:1 mit dem EDTA einen Komplex. Die Ionen werden dabei praktisch von einem ETDA-Molekül umhüllt. Auch der Indikator ist ein Erdalkalimetall-Ion-Komplex. EDTA ist jedoch ein deutlich stärker Komplexbildner und verdrängt die Metall-Ionen aus dem Indikator-Komplex. Das komplexierte Eriochromschwarz T ist dabei von blauer Farbe, der metallfreie Indikator rot. Gibt man nun EDTA-Lösung bekannter Konzentration langsam in die Probe, deren Gesamthärte bestimmt werden soll, werden die Erdalkalimetall-Ionen nach und nach komplexiert. Wenn alle Erdalkalimetall-Ionen, auch die, welche zuvor am Eriochromschwarz gebunden waren, durch EDTA komplexiert sind, liegt nur noch der metallfreie Indikator vor. Es erfolgt ein deutlicher Farbumschlag on blau nach rot. Es können auch dere Metall-Komplex-Farbindikatoren mit anderen Farbumschlägen eingesetzt werden.^{[Follmann & Grahn, 1999, S. 254-]}

Komerzielle Reagenzien zur Gesamthärtebestimmung im Aquarium enthalten bereits alle Komponenten in einer Lösung, so dass man lediglich eine einzige Reagenz benötigt. Ein Tropfen der Reagenz entspricht dabei bei vorgegebenem Probenvolumen 1°dGH. Calcium- und Magnesium-Ionen lassen sich mit anderen komplexometrischen Verfahren auch selektiv nachweisen.

Die Gesamthärte lässt sich zwar durch Kochen um den Teil der Karbonathärte (im eigentlichen Sinne des Begriffs), da beim Erhitzen das CO₂ ausgetrieben wird, welches notwendig ist um die Carbonate in Lösung zu halten, so dass diese als Kesselstein (Calcium- und Magnesiumcarbonat) ausfallen. Dieses Verfahren ist jedochg zu energieintensiv und wenig praktisch in der Anwendung. Auch wenn es immer mal wieder behauptet wird, hat Wasseraufbereiter keine (dauerhafte) Auswirkung auf die Wasserhärte.

Gesamthärte senken

Senken kann man die Gesamthärte, indem man das Leitungswasser mit Wasser mit weniger gelösten Salzen verschneidet. Dazu geeignet sind vollentsalztes Wasser, welches man auch zum Beispiel im Supermarkt als "destilliertes Wasser" kaufen kann, RO-Permeat („ Osmosewasser“) und bei guter Qualität auch Regenwasser. Das Mischungsverhältnis für das gewüschte Ergebnis kann man in einem einfachen Dreisatz errechnen.

Beim Einsatz von Torf ist immer auch dessen ökologische Brisanz zu berücksichtgn. Zur Gewinnung von Hochmoortorf müssen Moore trockengelegt werden, was die Zerstörung dieser Lebensräume bedingt.

Torffilterung

Hochmoortorf ist ein er, schwach-saurer Kationentauscher. Je nach Qualität hat ein Liter Torf eine Kapazität um 250 Härteliter, wobei Schwankungen zwischen 200 und 300 Härteliter normal sind. Mit einem Liter Torf kann man also die Gesamthärte von 200 bis 300 Liter Wasser um 1°d senken. äquivalent dazu gilt , dass man ebenso die Härte von 20 bis 30 Liter Wasser um 10° d senken kann. Die als Ionentauscher aktiven Komponeten dabei sind Polygalacturonsäuren in der Zellwand. Sie ermöglicht es den Torfmoosen der Gattung Sphagnum durch Ionentausch auch aus den, nur durch Regen gespeisten und somit extrem nährstoffarmen, Hochmooren Nährstoffe aufzunehmen. Im Tausch gegen, beispielsweise, NH₄⁺ Ca²⁺, K⁺, Na⁺ und Mg²⁺-Ionen werden äquivalent, also der Ladung entsprechend, Protonen (H⁺, Wasserstoffionen) an das Wasser abgegeben. Die Torfmoose schaffen so ein sehr saures Milleau, in dem sie, im Gegensatz zu vielen konkurrierenden Arten, überlebenen können.

Diese Eigenschaft des Torfmooses macht man sich in der Wasseraufbereitung zunutze. Die freigegebene Wasserstoffionen reagieren mit Carbonat- und Hydrogencarbonat-ionen, also der „ Karbonathärte“, die dadurch gesenkt wird. Die Gesamthärte kann maximal um den Anteil der Karbonathärte (im eigentlichen Sinne) gesenkt werden.

Torfwasser wirkt nicht nur durch seinen niedrigen pH-Wert, sondern auch durch die enthaltene Fulvosäure sowie Tanninen bakteriozid, also bakterientötend. Ausgeschwemmte, aber unlösliche Huminstoffe wirken desweiteren als Puffer im Mulm. Auch bereits sehr weiches Regenwasser wurde und wird so aufbereitet, damit es trotz fehlendem Carbonatpuffers einen stabilen pH-Wert im sauren Bereich, um etwa pH 5, erhält.

Ein effektiver Weg, um größere Wassermengen innerhalb eins kurzen Zeitraums mit Torf aufzubereiten ist die Torfkanone. Dabei handelt es sich im Grunde um langes Rohr mit Siebeinsatz und Bohrungen am Ende, welches mit Torf gefüllt wird. Das in das senkrecht stehnde Rohr von oben eingefüllte, aufzubereitende Wasser durchläuft eine lange Strecke durch den Torf und wird so aufbereitet. Das aufbereite Wasser fließt am unteren Ende wieder heraus und kann aufgefangen werden. Für einen solch großen Bedarf an Torf sind die üblichen Kleinpackungen im Zoohandel ungeeignet beziehungsweise würden immense Kosten bedeuten und diese Methode unwirtschaftlich machen. Für solche Zwecke eignet sich ungedüngter Torf, beispielsweise Floragard Torfboy.

Gesamthärte erhöhen

Erhöhen lässt sich die Gesamthärte durch Zugabe von Calciumsalzen und/oder Magnesiumsalzen wie Gips (Calciumsulphat CaSO₄), Calcium- CaCl₂ oder Magnesiumclorid (MgCl₂) und Kalkstein (Calciumcarbonat CaCO₃). Auch kalkhaltige Dekoration wie Lochgestein, Marmor und andere kalkhaltige Gesteine, Korallensand, Korallenskellete oder Muschelschalen geben Härtebildner ab. In einem Aquarium mit weichsaurem Wasser sollte sie daher nicht eingesetzt werden. In mittlahartem bis hartem Wasser und alkalischem pH-Wert ist der Anstieg der Wasserhärte durch kalkhaltige Einrichtungsgegenstände bei regelmäßiger Wasserpflege verNachlässigbar. Nachweisen kann man auf Kalk (Also Calcium- beziehungsweise Magnesiumcarbonat), indem man das betreffende Stück mit Säure beträufelt. Hierzu ist bei hohem Kalkanteil bereits Essigessenz geeignet, ansonsten sind Mineralsäuren (pH-Minus beziehungsweise Eichenextrakt!). Ist Kalk vorhanden, so reagiert die Säure mit diesem unter Bildung von CO₂, welches sich durch Bläschenbildung oder Aufschäumen bemerkbar macht. Allerdings gibt es auch andere Gesteine, die zwar die Härte erhöhen können, sich beim Säuretest aber unauffällig verhalten, da es sich nicht um Carbonate handelt. Verdächtige Stücke sollte man in vollentsalztes (destilliertes) Wasser legen und einge Tage darin belassen. Lässt sich danach eine meßbare Gesamthärte im Wasser feststellen, ist der "Übeltäter" gefunden.

Gips (Calciumsulfat CaSO₄) ist das Calcium-Salz der Schwefelsäure. Es kommt vielerorts als Gestein mit unterschiedlich hohen Anteilen verschiedener Beimengungen vor. Von Gips geprägte Wässer stechen durch ihre hohe Gesamthärte bei gleichsam verhältnismäßig geringer Karbonathärte hervor. Ein Beispiel für stark Calciumsulfat geprägte Gewässer sind einige der Quelltöpfe im Tal von Cuatro Cienegas, Bundesstaat Coahuila, Mexiko.

Calciumsulfat ist zu etwa 2 Gramm pro Liter bei Raumtemperatur in Wasser löslich. Es ist also ein nur schlecht lösliches Salz. Es erscheint als weißes bis hellgraues Pulver. Eine gesättigte Gipslösung enthält damit etwa 0,015 mol/l oder 15 mmol/l Calicum-Ionen (Ca²⁺). Das etspricht knapp 82° dGH in einem Liter. Ein Liter gesättige Gipslösung erhöht die Gesamthärte in 100 Liter Wasser also um knapp 1°d. Zur Herstellung der Lösung kann ganz simpler Gips herangezogen werden, wie er in kleinen Gebinden als schnellabbindende Spachtelmasse im Baumarkt oder im Modellbauhandel zu bekommen ist. Weiterhin benötigt man destilliertes beziehungsweise vollentsalztes Wasser.

Die zum Anheben der Gesamthärte in einem bestimmten Wasservolumen um den gewünschten Wert benötigte Menge Gips sollte auf jeden Fall vorher ausfgelöst werden. Um 100 Liter Wasser die Härte um 10°dGH anzuheben, werden beispielsweise knapp 25 Gramm Gips benötigt. Diese lassen sich in 15 Litern Leitungswasser gut lösen, das dauert durch die schlechte Löslichkeit von Calciumsulfat allerdings etwas. Die Lösung trübt zudem stark ein. Man kann den Lösevorgang durch Umwälzung mittels Membranpumpe und Ausströmerstein oder Kreiselpumpe beschleunigen oder von Hand mit einem Stab rühren oder was einem sonst einfällt.

Die fertige Lösung kann dann langsam beim Wasserwechsel zugegeben werden. Wie immer sollte jede größere Veränderung des Wasserchemismus in mehreren Etappen erfolgen.

Ein weiteres Salz, welches leicht im Handel zu beziehen ist und sich zum Anheben der Gesamthärte eignet, ist Bittersalz oder Magnesiumsulfat MgSO₄. Man findet es in Plastikbeutel verpackt in der Gartenabteilung von Baumärkten, in Gärtnereien, oder im landwirtschaftlichen Handel (Raiffeisenmärkte). Es sind grobe, milchig-weiße Kristalle. Magnesiumsulfat löst sich deutlich besser in Wasser als Gips.