Der Kreislauf des Wassers - ein faszinierendes Perpetuum mobile
"Das Prinzip aller Dinge ist das Wasser; aus Wasser ist alles, und ins Wasser kehrt alles zurück." Thales von Milet
Mutter gibt Kind gefülltes Wasserglas; © istock.com/Sasiistock
"Das Prinzip aller Dinge ist das Wasser; aus Wasser ist alles, und ins Wasser kehrt alles zurück." Thales von Milet
Dies gilt gleichermaßen für den Menschen, die Tiere und die Pflanzen. Der Mensch besteht zu zwei Drittel aus Wasser. Er ist auf Wasser zum Leben angewiesen, wogegen er auf Nahrung einige Zeit verzichten kann.
Wasser ist zudem ein einzigartiges Lösungsmittel, das Stoffe durch die Biosphäre transportiert, Mineralien aus den Gesteinen der Erdkruste löst und die Erdoberfläche durch Erosion gestaltet. Bei diesen Prozessen wird das Wasser nicht wie andere Stoffe "verbraucht" – in der Menge bleibt es dem Wasserkreislauf erhalten.
Zwei Drittel der Erdoberfläche – gut 360 Millionen Quadratkilometer – werden von großen Ozeanen bedeckt. Man schätzt die Gesamtmenge Wasser auf rund 1,4 Milliarden Kubikkilometer. Trotz dieses enormen Wasserreichtums steht dem Menschen davon nur ein Bruchteil als Lebensmittel Wasser zur Verfügung, denn rund 97% des Wassers füllt die Weltozeane. Es ist somit salzhaltig und zunächst ungenießbar.
Lediglich 3% des Wassers auf der Erde ist Süßwasser, wovon wiederum mehr als zwei Drittel als Eis in den Polargebieten oder als Gletscher und Schnee gebunden sind. Das verbleibende Drittel entfällt auf Grundwasser, Oberirdische Gewässer (Seen, Flüsse) und Wasser in der Atmosphäre.
Stellt man das gesamte Wasservolumen der Welt als Würfel dar, so hätte dieser eine Seitenlänge von 1.100 Kilometer, was einer Entfernung von Köln nach Rom entspricht. Ein Würfel mit dem für die Menschen genießbaren Süßwasser hätte eine Seitenlänge von 150 Kilometer, der Strecke von Hamburg nach Hannover.
Der Motor des Wasserkreislaufs auf der Erde ist die Sonne. Sie ist dafür verantwortlich, dass sich das Wasser in einem ständigen Kreislauf zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche bewegt. Dabei sind die Meere für das Wasser in der Atmosphäre eine praktisch unerschöpfliche Feuchtequelle. Durchschnittlich verdunstet im Jahr über dem Ozean sechsmal soviel Wasser (425 000 Kubikkilometer) wie über dem Land. Durch die Verdunstung wird Wasser zu Wasserdampf und so für die Atmosphäre "transportfähig". Die atmosphärische Zirkulation verfrachtet die Luftmassen großräumig und nutzt für diese Bewegungen Energie, die u.a. durch die Kondensation des Wasserdampfes bereitgestellt wird.
Rund 100 000 Kubikkilometer gehen im Kreislauf als Niederschlag in Form von Regen, Graupel und Schnee auf die Kontinente nieder. Die Niederschläge unterliegen dabei den verschiedensten Arten von Verdunstung, die an Wasserflächen, an Pflanzen oder am Boden stattfindet. Zwei Drittel des kontinentalen Niederschlags gelangen über die Verdunstung wieder in die Atmosphäre.
Die Anteile des Niederschlags, die nicht durch Verdunstung verloren gehen, fließen als oberirdische oder unterirdische Abflüsse ab. Die Größe der oberirdische Abflüsse hängt insbesondere von der Geländeform, dem Bewuchs und dem Boden- und Gesteinsaufbau ab. Die unterirdischen Abflüsse, d.h. der Grundwasserabfluß führt zur Grundwasserneubildung. Generell läuft der unterirdische Abfluß zeitverzögert gegenüber dem oberirdischen ab.
Von den Kontinenten fließt jährlich eine Niederschlagsmenge von etwa 40 000 km3 über das Grundwasser und die Flüsse in die Ozeane zurück. Dabei spült das Wasser etliche gelöste und ungelöste Stoffe vom Land ins Meer.
Die gesamte in einem Jahr im Wasserkreislauf bewegte Wassermenge ergibt bei gleichmäßiger Verteilung auf den Landflächen der Erde eine Wasserschicht von 3,5 Meter Höhe.
In den alten Bundesländern variieren die Niederschläge zwischen mehr als 2 500 Millimeter am Alpenrand bis weniger als 500 Millimeter in Mitteldeutschland, im Durchschnitt fallen jährlich 837 Millimeter Niederschlag. Davon kehren 62 % durch Verdunstung wieder in die Atmosphäre zurück und 38 % fließen ober- oder unterirdisch ab. In den neuen Bundesländer stellt sich die Situation aufgrund des stärker kontinentalen Klimas etwas anders dar. Der Niederschlag beläuft sich auf 662 Millimeter, wobei 78 % für Verdunstung zu Buche schlagen. Der Abfluss beträgt insgesamt 22 % wovon 62 % unterirdisch abfließen. Während die Verdunstungshöhe ähnlich hoch wie in den alten Bundesländern ist, sind Niederschläge und damit Abfluss wie auch Grundwasserneubildung erheblich geringer.
Das sich jährlich erneuernde Dargebot an Süßwasser aus dem natürlichen Wasserkreislauf liegt in Deutschland bei 188 Milliarden Kubikmeter im Jahr. Davon werden knapp 18 % tatsächlich genutzt. Die öffentliche Wasserversorgung nutzt nur 2,7 % des natürlichen Dargebots.
Der weitaus größere Anteil entfällt mit knapp 15 % auf die industrielle Brauch- und Kühlwassernutzung einschließlich der Wassernutzung für die landwirtschaftliche Beregnung.
Wassermenge in Millionen Kubikkilometer | Prozente | |
Weltmeere | 1.348,00 | 97,39 |
Polareis, Gletscher | 27,82 | 2,01 |
Grundwasser | 8,06 | 0,58 |
Seen, Flüsse | 0,23 | 0,02 |
Atmosphäre | 0,01 | 0,0001 |
Rund 70 % des für die Trinkwasserversorgung geförderten Wassers entstammt in Deutschland dem Grundwasser. Grundwasser entsteht - und dies gilt gleichermaßen für natürliche Mineralwässer -, wenn Niederschläge in den Boden versickern. Da Wasser zugleich ein sehr gutes natürliches Lösungsmittel ist, nimmt es bei seinem Weg durch den Boden - wo es sich schließlich als Grundwasser sammelt - zahlreiche natürliche Mineralstoffe aus den verschiedenen Gesteinen des Untergrundes auf.
Die Beschaffenheit des Grundwassers variiert daher im Bundesgebiet sehr stark aufgrund der vielfältigen geologischen Formationen. In Gebieten mit Kalk-, Gips- oder Dolomitschichten, wie sie z.B. auf der Schwäbischen Alb anzutreffen sind, entstehen so harte Wässer, da die Minerale Calcium und Magnesium aus dem Boden und Gestein herausgelöst werden. Weiche Wässer mit niedrigen Calcium und Magnesiumgehalten treten in Gebieten mit Basalt, Sandstein oder Granit auf. Die Grundwasservorräte werden in den niederschlagsreichen Zeiten im Jahresverlauf, also im Herbst und Winter, wieder aufgefüllt.
Dort wo das Grundwasser für die öffentliche Trinkwasserversorgung genutzt wird, können zum Schutz der Wasservorkommen Trinkwasserschutzgebiete eingerichtet werden. Sie stellen ein wichtiges Instrument zur Minimierung von Risiken in den sensiblen Einzugsgebiet von Trinkwasserressourcen dar, in dem Verbote, Gebote oder Genehmigungsvorbehalte für gefährliche Handlungen, Einrichtungen und Nutzungen ausgesprochen werden können.
Das Trinkwasser unterliegt in Deutschland strengen Qualitätsanforderungen, die seit 1980 einheitlich für Europa festgelegt werden. Danach dürfen im Trinkwasser keine Krankheitserreger enthalten sein, die die Gesundheit des Konsumenten beeinträchtigen können. Ferner muss es genusstauglich und rein sein. Die Trinkwasserqualität wird von den Wasserversorgungsunternehmen und Gesundheitsämtern streng überwacht.
| Lebensmittel Nr. 1: | Essen, Trinken |
Reinigungsmittel: | für Obst und Gemüse, Geschirr, Böden, Autos, Kleidung |
Heilmittel: | Heilquellen, Thermalbäder, Kneippkuren, therapeutisches Schwimmen |
Lebensraum: | für Algen, Plankton, Fische, Säugetiere |
Erholungsraum: | zum Schwimmen, Tauchen, Surfen, Segeln |
Transportmittel: | für Schifffahrt, zur Beseitigung gewerblicher/häuslicher Abfälle |
Energielieferant: | in Wasserkraftwerken |
Brauchwasser: | in der industriellen Produktion (25 - 200 l Wasser für 1 kg Stahl, 400-1.000 l Wasser für 1 kg Feinpapier, 380.000 l für 1 PKW) |
Energiegewinnung | Bewässerung | Industrie | Haushalte | Summe | |
Asien | 68 | 1469 | 31 | 98 | 1666 |
Australien | 8 | 13 | 6 | 2 | 29 |
Afrika | 11 | 61 | 4 | 12 | 88 |
Südamerika | 6 | 35 | 4 | 11 | 56 |
Europa | 6176 | 116 | 845 | 40 | 7177 |
Nordamerika | 232 | 205 | 77 | 38 | 552 |
Summe | 6501 | 1899 | 967 | 201 | 9568 |
* Quelle: Seiler, GSF
