Der Kreislauf des Wassers

Das Wasser der Erde
Etwa 71 % der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt.
Das gesamte Wasservolumen wird auf 1,39 Milliarden Kubikkilometer geschätzt, das entspricht dem Volumen eines Würfels von 1100 km Kantenlänge, vergleichbar etwa mit der Luftlinie von Flensburg bis Venedig.

Trotz dieser scheinbaren Unerschöpflichkeit der Vorräte ist Wasser ein kostbares Gut.

Ohne Wasser wäre die Erde ein toter Planet, denn das Leben hat sich im Wasser entwickelt. Auch heute benötigen alle Lebewesen auf der Erde Wasser. Die meisten biologischen Prozesse sind ohne Wasser nicht möglich. Aber auch in Haushalt und Industrie geht es nicht ohne Wasser.

In unserer Umwelt kommt Wasser in allen drei Aggregatzuständen vor, als Wasserdampf in der Atmosphäre (Bild 1), als Flüssigkeit in den Gewässern und als Eis in Gletschern und Polarkappen. Das natürliche Wasser ist nie chemisch rein, es enthält neben gelösten Gasen (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid) meist noch gelöste Mineralsalze und organische Verbindungen.

Der weitaus größte Teil des Wassers, über 97 % befindet sich als Salzwasser in den Weltmeeren, nur 2,5 % sind Süßwasser mit einem Salzgehalt unter 1 g/l. Nur dieses ist zur Gewinnung von Trink- und Brauchwasser geeignet und nur etwa 0,5 % der gesamten Wassermenge stehen als Grundwasser und Wasser in Seen und Flüssen für diese Zwecke zur Verfügung (Bild 2).

Der natürliche Kreislauf des Wassers
Das entscheidende Moment für die Erhaltung des Süßwasserbestandes auf der Erde ist der Wasserkreislauf der Natur, der von der Sonne angetrieben wird. Dabei finden folgende miteinander verbundene Prozesse statt (Bild 3).

1. Verdunsten und Kondensation: Aus Oberflächengewässern verdunstet das Wasser und kondensiert in der Atmosphäre zu Wolken.
2. Transport in der Atmosphäre als Wasserdampf : Der kondensierte Wasserdampf wird in Form von Wolken oder Luftfeuchtigkeit zum Teil über große Entfernungen transportiert bzw. verfrachtet.
3. Niederschläge : Aus der Atmosphäre gelangt das Wasser in verschiedenen Niederschlagsformen über dem Meer und über Land zur Erde zurück. Ein großer Teil fließt oberirdisch ab und gelangt über Flüsse und Seen ins Meer (Oberflächengewässer).
4. Transpiration: Während ein zweiter Teil des Oberflächenwassers gleich wieder von der Erdoberfläche verdunstet, wird ein weiterer Teil von Pflanzen und Tieren aufgenommen und durch Transpiration wieder an die Luft abgegeben.
5. Versickerung/Rückfluss : Der Rest des Niederschlagswassers versickert und fließt unterirdisch im Grundwasser sehr langsam ins Meer zurück.

In den Gletschern und im Eis der Polargebiete gespeichert (Bild 4) wird Wasser über lange Zeiträume dem Kreislauf entzogen. Durch chemische Untersuchung von Eis aus Bohrkernen der Antarktis und Grönlands konnten wertvolle Informationen über das Klima der Vergangenheit gewonnen werden.

Die durchschnittliche Verweildauer eines Wassermoleküls beträgt:

• einige Tage in der Atmosphäre
• einige Wochen in einem Fluß
• einige 100 Jahre in einem Alpengletscher
• ein paar Wochen bis Jahrtausende in einem See oder im Grundwasser
• Jahrtausende im Tiefenwasser des Ozeans
• Zehntausende bis Hunderttausende von Jahren im Eis der Antarktis

Der Einfluss des Menschen
Der Mensch greift in den natürlichen Wasserkreislauf durch Wasserentnahme aus Flüssen, Seen und dem Grundwasser sowie Wasserrückführung in die Gewässer ein.

Je nach Nutzung unterscheidet man Trink- und Brauchwasser.
Trinkwasser ist unser wichtigstes Lebensmittel, der tägliche Bedarf des Menschen beträgt 2-3 Liter. Der durchschnittliche Trinkwasserverbrauch in deutschen Haushalten liegt bei ca. 125 Litern pro Person und Tag. Davon werden nur 5 % zum Trinken und zur Speisenzubereitung eingesetzt.
An Trinkwasser werden besonders hohe Anforderungen gestellt: es soll klar, geruchlos und geschmacksfrei sein und darf keine Krankheitskeime enthalten.

Wenn man aber bedenkt, dass in Deutschland nur etwa 5 % des Trinkwassers tatsächlich für die Ernährung genutzt werden, ergibt sich die Frage des Einsatzes von weniger gut gereinigtem Wasser für andere Zwecke (z. B. Toilettenspülung, Autowäsche, Gartenwasser).

Brauchwasser wird in der Wirtschaft für verschiedene Zwecke benötigt, z. B. als Kühlwasser in Kraftwerken, als sogenanntes Prozesswasser in der chemischen Industrie oder zur Bewässerung in der Landwirtschaft. Zur Herstellung von Produkten werden teilweise erhebliche Wassermengen benötigt, woran man beim Kauf eines T-Shirts oder beim Verzehr eines Steaks sicher nicht gleich denkt. Im Wasserverbrauch des T-Shirts ist natürlich der Wasserverbrauch für den Baumwollanbau berücksichtigt und beim Rindfleisch ist der Wasserverbrauch für die Futtermittel eingerechnet.
Dieses „virtuelle“ Wasser wird beim Konsum quasi in den Unsprungsländern verbraucht.

Je nach Einsatz werden an die Qualität sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt. Durch die Nutzung von Brauchwasser und dessen Rückführung in die Gewässer kann es zu Umweltbelastungen kommen. Einerseits können die Trinkwasserquellen verunreinigt werden, sodass die Aufbereitung erschwert wird, zum anderen können die Lebensbedingungen der im Wasser lebenden Organismen beeinträchtigt werden. Durch Überdüngung können gesundheitsschädliches Nitrat und Biozide ins Grundwasser gelangen.
Der Wasserverbrauch der Landwirtschaft in wärmeren Ländern ist teilweise sehr hoch (z. B. Anbau von Baumwolle). Dadurch kann die Trinkwasserbereitstellung gefährdet werden.

Abprodukte der Industrie gelangen mit industriellen Abwässern in die Flüsse und verunreinigen diese. So wurden früher die bei der Gewinnung von Kalisalz-Düngern anfallenden Begleitsalze (Natrium-, Calcium- und Magnesiumsalze) in die Flüsse (Werra, Rhein) eingeleitet und verursachten eine Versalzung dieser Gewässer.

Ein weiteres Problem neben der Gewässerverunreinigung ist auch die Erwärmung der Flüsse durch Kühlwasser von Kraftwerken. Das kann besonders im Sommer negative Folgen haben, da sich im warmen Wasser weniger Sauerstoff löst und dann die Fische ersticken.