Der Wasserkreislauf
Als unser Planet sich vor 4,6 Milliarden Jahren bildete, stieß er enorme Mengen Wasserdampf aus. Als er abkühlte, ist dieser Wasserdampf kondensiert und hat sintflutartige Regenfälle verursacht, die nach und nach die ganze Erdoberfläche bedeckten. Zu diesem Zeitpunkt entstand der Unterschied zwischen den Meeren und Ozeanen (die mit Wasser bedeckten Teile der Erde) und dem Land (die nicht mit Wasser bedeckten Teile der Erde). Die Meere und Ozeane bedeckten ungefähr 70% der Erdoberfläche.
I.
Die Wasserreserven
auf unserem Planeten
Unser Planet verfügt über gewaltige Wasserreserven: ungefähr 1,38 Milliarden Kubikkilometer.
- Der Großteil des Wassers ist in den Ozeanen und Meeren enthalten, d.h. etwa 97%. Dabei handelt es sich um Salzwasser, das sich nicht zum menschlichen Verzehr eignet, weil es durchschnittlich 3,5 Gramm Salz pro Liter enthält. Dieses Wasser eignet sich auch nicht zum Tränken der Tiere oder zum Bewässern der Felder.
- Die restlichen 3% sind Süßwasser, das größtenteils (rund Zweidrittel) in Gletschern gefangen und somit für den Menschen unzugänglich ist. Das andere Drittel unseres Süßwasservorrates befindet sich in unterirdischen Vorkommen, dem sogenannten Grundwasser. Dieses Wasser ist nur teilweise nutzbar, da sich die Hälfte davon in über 800 Metern Tiefe befindet. Nur 0,02% der gesamten Süßwasserreserven befinden sich in Oberflächengewässern wie Bächen, Flüssen und Seen und sind direkt zugänglich.
- Das atmosphärische Wasser, das in Form von Regen, Schnee oder Hagel auf die Erde fällt, stellt nur 0,01% dar (etwa 110.000 km3). Davon sind nur etwa 12.500 km3 zugänglich und somit tatsächlich vom Menschen nutzbar.
1 km3 = 1.000 m3 = (1.000 X 1.000 m3) = 1.000.000.000 m3 = 1.000.000.000.000 Liter (1.000 Milliarden Liter) = 109 m3
Insgesamt sind nur 0,001% des Wassers auf der Erde (12.500 km3) tatsächlich vom Menschen nutzbar.
Seitdem sich die Erde gebildet hat, ist die Wassermenge gleich geblieben. Das Wasser, mit dem wir heute Nudeln kochen, ist das gleiche, das zu Urzeiten die Dinosaurier tranken. Das Wasser erneuert sich durch den Wasserkreislauf.
II.
Der Wasserkreislauf
Unter dem Einfluss der Sonne verdunsten das Oberflächenwasser (Ozeane, Meere, Flüsse, Seen, …) und das Wasser im Boden. Dabei bleiben die im Wasser enthaltenen Salze zurück. Daher bleiben die Ozeane salzig und es ist ausschließlich Süßwasserdampf der in die Luft aufsteigt.
Der Wasserdampf kühlt durch den Wind und die Höhe ab und kondensiert zu kleinen Tröpfchen, die die Wolken bilden. Wenn diese Tröpfchen zu groß und zu schwer werden, fallen sie in der Form von Regen, Hagel oder Schnee auf die Erde.
Ein Teil dieses Wassers sammelt sich als Schnee in den Gletschern an. Ein anderer Teil fällt auf den Boden und wird von den Pflanzen aufgenommen. Wenn der Boden undurchlässig ist, rinnt das Wasser in die Seen und Flüsse bis hin zum Meer ab. Wenn der Boden durchlässig ist, sickert das Wasser langsam ein, bis es auf undurchlässiges Gestein stößt (und bildet dann das Grundwasser, wenn darunter eine weitere undurchlässige Bodenschicht ist).
Das Wasser, das sich so ansammelt, kommt aus Spalten als Quellen hervor. Das Quellwasser speist die Wasserläufe und Flüsse ein und gelangt wiederum zum Meer.
Die Sonne ist der Motor des gesamten Wasserkreislaufes, der gewaltige Wassermengen in Bewegung bringt und Salzwasser in Süßwasser umwandelt. Es ist die Sonnenenergie, die den Phasenwechsel des Wassers ermöglicht: die Verdunstung des Wassers und sein Aufsteigen in die Atmosphäre, sein Abkühlen und sein Niederschlag als Regen, die Bildung und das Schmelzen des Eises…
- Jährlich verdunsten ungefähr 500.000 km3 Wasser, wovon 430.000 km3 aus den Ozeanen und 70.000 km3 aus dem Boden stammen.
- Von diesem Wasser fallen 390.000 km3 als Regen oder Schnee in die Ozeane und 110.000 km3 auf den Boden.
- In den Gletschern lagern ungefähr 28.000.000 km3 Wasser.
- Im Grundwasser lagern ungefähr 8.000.000 km3 Wasser.
- Die Seen und Flüsse umfassen rund 225.000 km3 Wasser und bringen ungefähr 40.000 km3 Wasser in die Meere.
III.
Die Abwasserbehandlung
Das Wasser, das wir brauchen, entnehmen wir aus der Natur. Es kommt teilweise direkt aus dem Grundwasser, das mit Bohrungen angezapft wird, oder es kommt in natürlichen Quellen an die Erdoberfläche. Ein anderer Teil des verbrauchten Wassers stammt aus dem natürlichem Oberflächenwasser (wie die Flüsse) oder aus von Menschenhand angelegten Becken (Stauseen).
Das Wasser, das aus dem Wasserhahn fließt, ist Trinkwasser. Aufgrund der steigenden Verschmutzung ist das Wasser, das wir aus der Natur entnehmen, aber nicht immer für den Verzehr geeignet. Es muss deshalb in einer Wasseraufbereitungsanlage gereinigt werden, um Trinkwasser zu werden.
Nachdem dieses Wasser gebraucht wurde, gelangt es als „Abwasser“ wieder zurück in den Wasserkreislauf. Früher wurde das Abwasser direkt in die Flüsse abgelassen, aber nach der Industrialisierung und dem Bevölkerungsanstieg wurden diese dadurch immer stärker verschmutzt was katastrophale Folgen für das Oberflächenwasser hatte.
Heute fließt das gebrauchte Abwasser in den Abfluss, wo es gesammelt und zu einer Kläranlage geleitet wird. Dort wird es in mehreren Reinigungsetappen von Schadstoffen und Unreinheiten befreit und aufbereitet, bevor es wieder in einen Fluss und den natürlichen Wasserkreislauf geleitet wird.
Funktionsweise einer Wasserkläranlage
Nachdem das Wasser in den Haushalten und in der Industrie gebraucht wurde, wird es in den Abwasserkanälen gesammelt und zu einer Kläranlage geleitet.
Das schmutzige Wasser fließt durch Gitter (1), die die größten Abfälle zurückhalten (Ohrenstäbchen, Papier-, Kunststoff- oder Holzstücke, …). Das Wasser läuft auch durch eine Anlage (2) (Sandfanganlage, Ölabscheider), wo die Öle und Fette, die auf dem Wasser schwimmen, abgeschieden werden. Sand und Kies, die schwerer sind, setzen sich auf dem Boden derselben Anlage ab und werden später auf Müllhalden entsorgt.
Daraufhin fließt das Wasser in ein großes Becken ab, das Absatzbecken (3), wo sich am Boden die Schlämme absetzen. Dann kommt das Wasser (noch sehr verschmutzt) in ein Belüftungsbecken (4), wo Bakterien schrittweise die organische Verunreinigung zersetzen.
Schließlich fließt das Wasser durch ein letztes Absatzbecken (5), wo sich die von den Bakterien zersetzten Schmutzteilchen in der Form von Schlamm auf dem Boden ablagern (Flockung). Nun ist das Wasser sauber genug, um wieder in den Fluss abgelassen zu werden und kann wieder seinem natürlichen Kreislauf folgen.
Aufgepasst, denn geklärtes Wasser ist kein Trinkwasser. Es ist nur Wasser, dessen Qualität gut genug ist, um wieder in das Ökosystem eingespeist zu werden.
(7) Der angesammelte Klärschlamm des Absatzbeckens kann entweder als Dünger in der Landwirtschaft (je nach dem Anteil enthaltener Schwermetalle) eingesetzt werden, oder wird auf Müllhalden deponiert oder auch verbrannt.
Ein Wassertropfen verbringt zwischen 13 und 30 Stunden in einer Kläranlage.
Das Wasser, das wir brauchen, leihen wir also nur von der Natur. Wir leiten es von seinem natürlichen Weg ab, um es für unsere Bedürfnisse einzusetzen, aber nach dem Gebrauch gelangt es wieder in die Natur und in den Wasserkreislauf zurück. Wenn wir der Umwelt so wenig wie möglich schaden wollen, sind wir deshalb verpflichtet, darauf zu achten, dass das Wasser, das wir in die Natur zurückführen, so sauber wie möglich ist.