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Wasserressourcen

von Dieter Kasang

 

Wasser und Leben

Wasser war die Voraussetzung für die Entstehung des Lebens auf der Erde. In flüssiger Form gibt es Wasser erst seit Abkühlung der Erde vor ca. 4 Mrd. Jahren. Auf dem Boden des Urozeans, der sich anschließend bildete, entstanden vor etwa 3,5 Mrd. Jahren die Urbausteine des Lebens. Leben auf dem Land wäre zu jener Zeit gar nicht möglich gewesen, da es keine Ozonschicht gab, die die Zellen vor der UV-Strahlung der Sonne schützte. Diese Aufgabe übernahm über lange Zeiträume der Erdgeschichte das Meerwasser. Erst vor ca. 400 Mio. Jahren setzte die Besiedlung des Festlandes ein. Dem Wasser sind aber auch die Lebewesen auf dem Land verhaftet geblieben. So besteht der Körper der meisten Pflanzen und Tiere zu 50 bis 80% aus Wasser. Ohne Wasser würden Pflanzen ihre Nährstoffe nicht aufnehmen können. Wasser dient innerhalb der Organismen als Transportmittel für Nährsalze, Enzyme und Hormone und ist an fast allen wichtigen Lebensprozessen beteiligt. Eine ausreichende Wasserversorgung ist daher auch grundlegend für die Existenz des Menschen auf der Erde. Nur mit Wasser kann er die benötigten Nahrungsmittel erzeugen und nur durch ständige Wasseraufnahme kann er sich selbst erhalten.1

Wassermengen auf der Erde

Auch wenn die Menschen fast ausschließlich auf dem Land leben, ist ihr Heimatplanet und das Leben auf ihm vor allem durch Wasser geprägt. Schon die Erdoberfläche ist zu Dreiviertel mit Wasser in flüssigen und festen Aggregatzuständen bedeckt, zu ca. 71% von den Weltmeeren, zu etwa 3% durch Eisflächen und zu 1% durch Seen und Flüsse. Die gesamte Wassermenge der Erde wird auf 1,5 Mrd. km3 geschätzt. Der bei weitem größte Teil davon (96%) liegt als Salzwasser in den Ozeanen vor. Die Süßwasserreserven sind vor allem im Eis gebunden (ca. 30 Mio km3 bzw. 2,5%) oder befinden sich unter der Erdoberfläche als Grundwasser (ca. 1%). Nur ein minimaler Anteil von weniger als 1% der gesamten Süßwasserressourcen ist als Oberflächenwasser in Seen und Flüssen und nur 0,001% sind in der Atmosphäre vorhanden.2

Wassermengen auf der Erde und verschiedene Süßwasserreservoire

(Eigene Darstellung nach UNESCO 2003)


Abb.1:
Wassermengen auf der Erde und verschiedene Süßwasserreservoire3

Wasserressourcen

Ohne besondere Aufbereitung ist der größte Wasserpool der Erde, der Ozean, wegen des relativ hohen Salzgehalts nicht nutzbar. Der Mensch ist für sich und die Erzeugung seiner Nahrungsmittel auf Süßwasser angewiesen. Aber auch hiervon steht nur ein kleiner Anteil des gesamten Süßwasservorrats der Erde für die Nutzung zur Verfügung. Dieser teilt sich in drei Hauptreservoire: 1. die Oberflächengewässer, 2. das Grundwasser und 3. Gebirgsgletscher.

Oberflächengewässer
Oberflächengewässer bestehen aus Seen und Flüssen. Fast die Hälfte der Binnenseen sind jedoch Salzseen und fallen damit für die Nutzung aus. Die Süßwasserseen der Erde enthalten 125 000 km3 Wasser, die Flüsse dagegen nur 1200 km3. Beide verlieren ständig Wasser durch Versickern, Abfluss und Verdunstung und werden durch Niederschläge gespeist. Wichtig ist dabei die Abflussmenge, da sie ein Maß für das erneuerbare Wasserpotential darstellt. Weltweit beträgt die Abflussmenge 41 000 km3. Dieses Potential ist regional jedoch sehr ungleich verteilt. Besonders in ariden und semiariden Klimazonen stehen nur geringe Wassermengen zur Verfügung. Während etwa in Kuwait pro Person und Jahr 10 m3 zur Verfügung stehen, sind es in Deutschland 2000 und in Österreich 10000 m3. Fast überall wird die fehlende Menge durch die Nutzung fossiler Grundwasservorkommen gedeckt.

Inwieweit Wasserressourcen tatsächlich nutzbar sind, hängt außerdem von der Qualität des zur Verfügung stehenden Wassers ab. Seen und Flüsse sind in vielen Regionen, und zwar gerade dort, wo Wasser knapp ist, stark belastet. Stickstoffverbindungen, Schwermetalle und Pestizide können über den Boden und Zuflüsse, Säuren und andere Schadstoffe über den Niederschlag in Wasserreservoire gelangen. Für die Konzentration der Schadstoffe ist die Erneuerungsrate durch Niederschlag und Zufluss, aber ebenso das Wasservolumen der Reservoire entscheidend. Bei hoher Erneuerungsrate und wasserreichen Seen und Flüssen ist die Konzentration von Schadstoffen geringer als im umgekehrten Fall.4

Grundwasser
30% des gesamten Süßwassers auf der Erde besteht aus Grundwasser. Der Anteil an dem leicht verfügbaren Süßwasserressourcen wird sogar auf über 90% geschätzt, da der andere große Süßwasserspeicher, die großen Eismassen in höheren Breiten, nur schwer zugänglich ist und das Oberflächenwasser nur ca. 1% der globalen Süßwasservorkommen ausmacht. Die Qualität des Grundwassers ist zudem in der Regel besser als die des Oberflächenwassers.

Man unterscheidet fossiles und neugebildetes Grundwasser. Fossiles Grundwasser ist in früheren geologischen Zeiten gebildet worden und wird heute nicht mehr erneuert. Teilweise kann dieses Grundwasser unter völlig anderen klimatischen Bedingungen als heute entstanden sein wie z.B. die Grundwasservorkommen unter der Sahara. Wegen der langen Kontaktzeiten mit dem umgebenden Gestein kann fossiles Grundwasser stark durch Salze und andere Mineralien belastet sein.

Neugebildetes Grundwasser entsteht durch die Versickerung von Niederschlägen oder aus Oberflächengewässern. Im gemäßigten Klima gehen 30-50% der Niederschläge in die Grundwasserneubildung ein, im mediterranen Klima 10-20%, im ariden Klima 0-2%. Dieses Grundwasser ist in der Regel als Trink- und Brauchwasser am geeignetsten, da das versickernde Wasser verschiedene Reinigungsprozesse durchläuft. Andererseits kann es durch menschliche Einflüsse verunreinigt werden, so durch Düngemittel und Pestizide aus der Landwirtschaft, durch Kraftstoffe aus der Industrie oder durch Fäkalien aus den Haushalten.5

Gebirgsgletscher und Schnee
Eine besondere Wasserressource stellen die Gletscher und Schneedecken in Gebirgen dar. Gebirge sind schon deshalb von großer hydrologischer Bedeutung, weil sie durch ihre Höhe relativ viel Niederschlag erhalten. Hinzu kommt, dass im Winter und in größeren Höhen je nach Breitengrad der Niederschlag ganzjährig als Schnee fällt und über längere Zeiträume in Gletschern gespeichert wird. Die winterlichen Niederschläge fließen nicht direkt ab, sondern jahreszeitlich verzögert im Frühjahr und Sommer. Das Wasser kommt dabei nicht nur den Gebirgsregionen selbst zugute, sondern in erheblichem Umfang auch den umliegenden Gebieten. Hochgebirge werden insofern auch als "Wasserschlösser" bezeichnet. Die Wasserressourcen der Gletscher und Schneedecken sind dann um so wertvoller, je trockener diese Gebiete sind und je höher die Bevölkerungsdichte in ihnen ist. So sind die Alpen nur begrenzt von elementarer Wichtigkeit für das Vorland, weil hier genügend Niederschläge fallen. Anders ist die Situation im kontinentalen Klima Zentralasiens. Hier stellen die Gebirgsabflüsse die wichtigste Quelle für die Wasserversorgung in den tieferen Lagen dar.Wilfried Hagg (2003): Auswirkungen von Gletscherschwund auf Wasserspende hochalpiner Gebiete, Vergleich Alpen – Zentralasien, Diss. München In den Gebirgsregionen im Westen der USA, in der Sierra Nevada und den Rocky Mountains bis nach Kanada, ist es vor allem der Schnee in den höheren Lagen, der viele Millionen Menschen mit Wasser beliefert. Auch hier ist das Umland durch trockene Sommer geprägt, in denen oft nur 10% der Niederschläge fallen. Die Schneeschmelze macht bis zu 75% des Wassersabflusses aus, der vor allem im Frühjahr und Sommer dadurch aufrecht erhalten wird.6

Anmerkungen:
1.
Lozán, J.L., S. Meyer und L. Krabe: Wasser als Grundlage des Lebens, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004, S. 19-24
2. Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004; Wikipedia:  Water (Abruf 1.5.2008)
3. Bild neu gezeichnet nach Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe: Die weltweiten Wasserressourcen (nach UNESCO 2003)
4. Tilzer, M. M. (2004): Natürliche Oberflächengewässer als Reservoir für die globale Versorgung mit Süßwasser, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004, S. 19-24
5. Kohfahl, C., G. Massmann und A. Pekdeger (2004): Fossiles und neues Grundwasser als Teil des Gesamtwassers, in: Lozán, J.L. u.a.(Hg.): Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg 2004, S. 68-73
6. Service, R.F. (2004): As the West Goes Dry, Science 303, 1124-1127