Trinkwasser

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Unter Trinkwasser versteht man Süßwasser mit einem so hohen Grad an Reinheit, dass es für den menschlichen Gebrauch, insbesondere zum Trinken und zur Zubereitung von Speisen, geeignet ist. Zudem müssen technische Anforderungen (keine Aggressivität gegen Rohrleitungen, Vermeidung von Ablagerungen) gewährleistet sein. Im Trinkwasser dürfen keine krankheitsverursachenden (pathogenen) Mikroorganismen enthalten sein. Ebenso sollte eine Mindestkonzentration an Mineralstoffen enthalten sein. Die häufigsten in Wasser gelöst enthaltenen Mineralstoffe sind Calcium-, Magnesium-, Carbonat-, Hydrogencarbonat- und Sulfat-Ionen. Deren Konzentrationen werden summarisch als Härtegrad des Wassers angegeben. Die Güteanforderungen an Trinkwasser sind in Deutschland in der DIN 2000 und der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) definiert.

Trinkwasser wird scherzhaft auch als „Gänsewein“, „Wandquell“, „Kranenberger“ oder „Hahnengold“ bezeichnet.

Trinkwasserversorgung

Eine hygienische und sichere Wasseraufbereitung und -Versorgung ist ein entscheidender Beitrag zur Gesundheit und Seuchenvermeidung.

Trinkwasser wird in Mitteleuropa zumeist aus Grundwasser gewonnen, dies geschieht mittels Brunnen (siehe Brunnenbau, Artesischer Brunnen) oder Quellen. In einigen Gebieten (und weltweit überwiegend) wird auch Oberflächenwasser (etwa aus Talsperrseen, dem Bodensee oder Flüssen) verwendet. Dabei wird das Wasser entweder direkt aus dem Gewässer entnommen oder als Uferfiltrat aus Brunnen in Gewässernähe zu Trinkwasser aufbereitet. Der Transport zum Verbraucher erfolgt zumeist durch ein Wasserverteilungssystem, bestehend aus Behältern, Pumpen und Leitungen und in seltenen Fällen (zumeist in Notsituationen) durch Tankwagen oder mobile Gebinde (Flaschen, Fässer, Kunststoffsäcke).

Steht das Wasser länger in den Wasserleitungen, so können sich Mikroorganismen in höherer Populationsdichte entwickeln, als dies nach der Trinkwasserverordnung zulässig ist. Voraussetzung für diese unerwünschte Belastung ist, dass das Wasser organische Stoffe enthält oder das Leitungsmaterial organische Stoffe abgibt.

In wasserarmen Küstenländern kommen in Extremfällen auch energie-intensive Meerwasserentsalzungsanlagen zur Trinkwasseraufbereitung zum Einsatz.

Trinkwassergewinnung

Einwandfreies Trinkwasser muss folgende Anforderungen erfüllen:

frei von Krankheitserregern
geschmacklich neutral
farblos, geruchlos
nicht gesundheitsschädigend
geringer Gehalt an gelösten Stoffen (mit Ausnahme der Wasserhärte).

Trinkwasser wird meistens aus Grundwasser und Quellwasser gewonnen. Geeignetes Oberflächenwasser ist relativ seltener verfügbar (Bodensee, Trinkwasser-Talsperren).

Zur Gewinnung von Trinkwasser aus Grundwasser dienen Brunnen. Es gibt die beiden Grundformen: Schachtbrunnen und Bohrbrunnen. Der Schachtbrunnen wird senkrecht zum Wasser gebaut, sodass das Grundwasser in den Brunnen eintreten und daraufhin abgepumpt werden kann. Diese Technik ist allerdings für die Versorgung einer größeren Anzahl von Verbrauchern nicht geeignet, da die mögliche Liefermenge an Wasser zu gering ist. Da Schachtbrunnen nicht in große Tiefen reichen, kann zudem die Qualität des Wassers durch die Nähe zur Erdoberfläche beeinträchtigt sein. Beim Bohrbrunnen (Tiefbrunnen) wird ein Förderrohr durch Bohrung bis zur wasserführenden Schicht in die Erde eingebracht, wo das Brunnenrohr Öffnungen besitzt. Dort sind Filter befestigt, welche Sand, Erde und andere grobe Schwebeteilchen zurückhalten. Am oberen Ende des Brunnenrohrs befindet sich das Brunnenkopfbauwerk. Es verhindert das Eindringen von Oberflächenwasser und ist zusätzlich mit umfangreichen technischen Einrichtungen ausgestattet.

Quellwasser ist zutage tretendes Grundwasser. Seine Eignung als Trinkwasser hängt davon ab, ob dabei oberflächennahes Grundwasser oder Wasser aus tieferen Schichten zutage tritt. Ferner besteht bei Quellwasser oft eine Überladung mit Härtebildnern und freier Kohlensäure, die kurz nach dem Quellaustritt oft zu erheblicher Kalkablagerung führen. Erst nach einer Enthärtung ist die Fassung in Leitungen möglich.

Man bezeichnet vier Typen von Quellen:

Schichtquelle: Das Grundwasser tritt zutage, wo die Wasser führende Schicht an der Erdoberfläche endet.
Überlaufquelle: Das Grundwasser wird durch hydraulischen Druck in der Grundwasserschicht an die Erdoberfläche gedrückt.
Stauquelle: Grundwasser staut sich unter einer wasserundurchlässigen Schicht und tritt bei einem Durchbruch dieser Schicht an die Erdoberfläche.
Verwerfungsquelle: Unter Druck stehendes Grundwasser tritt in einer Verwerfung, in der durch tektonische Kräfte die undurchlässige Schicht zerstört wurde, aus.

Oberflächenwasser wird zur Trinkwassergewinnung aus Seen oder Flüssen gepumpt. Es muss dann zu Trinkwasser aufbereitet werden. Auch aus Meerwasser kann Trinkwasser gewonnen werden, es muss dazu entsalzt werden. Eine Entsalzung kann durch Destillation und durch umgekehrte Osmose erreicht werden. Bei Destillation wird das Meerwasser in große Destillationsanlagen geleitet und häufig durch Sonnenstrahlung erhitzt. Das verdampfte Wasser kondensiert an gekühlten Teilen der Anlage und das Kondensat wird in Sammelrinnen aufgefangen. Um es allerdings für Trinkzwecke verwenden zu können, müssen ihm wieder geringe Mengen an Salzen zugefügt werden.

Trinkwasseraufbereitung

Als Trinkwasseraufbereitung bezeichnet man die Gewinnung von Trinkwasser durch Reinigung von Grund- bzw. Oberflächenwasser mittels chemischer und physikalischer Aufbereitungsverfahren. Die Wasseraufbereitung hängt von der Güte des Rohwassers ab. Die Aufbereitungsverfahren richten sich nach den im Rohwasser enthaltenen und zu entfernenden Stoffen.

Schwebstoffe werden durch Flockung zu voluminöseren Teilchen aggregiert und durch Filtration mit Kiesfiltern aus dem Wasser entfernt.

Kohlenstoffdioxid, Eisen, Mangan: Durch Belüftung wird korrosives Kohlenstoffdioxid ausgeblasen und eine Oxidation von gelösten Eisen(II)-Ionen zu unlöslichem Eisen(III)-oxidhydrat und von gelösten Mangan(II)-Ionen zu unlöslichen Mangan(IV)-Verbindungen erreicht. Die Eisenoxidation ist zum Teil abiotisch, zum Teil biotisch. Die biotische Oxidation wird durch Bakterien der Gattung Gallionella, im Wesentlichen G. ferruginea, bewirkt. Die Manganoxidation verläuft langsamer als die Eisenoxidation und ist ebenfalls zum Teil biotisch (spezifische Mangan-oxidierende Bakterien). Das ausgefallene Eisen(III)-oxidhydrat wird zum größten Teil in einer ersten Filtrationsstufe durch Kiesfilter entfernt (Enteisenung), in diesen Filtern befinden sich große Mengen an Gallionella ferruginea. Die ausgefällten Mangan(IV)-Verbindungen werden hauptsächlich in einer zweiten Filtrationsstufe mit Kiesfiltern entfernt.

Gelöste organische Stoffe werden durch Adsorption an Aktivkohle und durch biologischen Abbau in Langsamfiltern oder durch Bodenpassage (Versickerung) entfernt.

Oberflächennahe Grundwässer, wie zum Beispiel Uferfiltrate von Flüssen, werden häufig mit Ozon behandelt. Durch diese Behandlung werden sowohl organische Stoffe wie auch Eisen- und Manganverbindungen oxidiert. Während Eisen als Oxidhydrat ausgefällt wird, erfolgt bei Mangan eine Oxidation bis zum Permanganat. Für die nachfolgende Filtration eines derartig mit Ozon behandelten Wassers werden deshalb 2-Schichtfilter oder Doppelstockfilter (auch als Doppelkammerfilter bezeichnet) verwendet. Bei den 2-Schichtfiltern besteht die untere Schicht aus Kies, in der ungelöste und ausgefällte Bestandteile abfiltriert werden, soweit diese nicht von der oberen ersten Schicht bereits aufgenommen wurden. Die 2. obere Schicht besteht aus grobkörniger Aktivkohle. Diese Schicht adsorbiert die anoxidierten organischen Stoffe und reduziert das Permanganat zu ausgefällten Mangan (IV)-Verbindungen, die abfiltriert werden können. Bei den Doppelstockfiltern kann durch die räumliche Trennung das spez. schwerere Filtermaterial wie Aktivkoks oder Kies im obereren und die leichtere Aktivkohle im unteren Filterteil angeordnet werden. Hierdurch wird bei den Doppelstockfiltern eine schnellere Verschlammung der Aktivkohle durch die Abfilterung von Feststoffen vermieden.

Ist mit pathogenen Bakterien und Viren zu rechnen, so ist eine Desinfektion erforderlich. Diese kann durch Ultrafiltration im Wasserwerk oder durch Behandlung mit Ozon (Ozonisierung) erfolgen. Nach einer Filtration kann durch Zusatz von Chlor, Chlordioxid oder Natriumhypochlorit (Chlorung) eine Transportchlorung vorgenommen werden, um eine Wiederverkeimung im Netz zu verhindern.

Wasser mit hoher Carbonathärte muss für viele Zwecke durch Entcarbonatisierung teilenthärtet werden.

Grundwasser ist meist von so guter Qualität, dass es ohne Flockung und Desinfektion zu Trinkwasser aufbereitet werden kann.

Weitergehende Verfahren der Trinkwasseraufbereitung sind Enthärtung und Teilentsalzung mit Hilfe von Ionenaustauschern oder der Membrantechnik wie Osmose und Dialyse.

Auch Uran kann durch den Einsatz von Ionenaustauschern aus dem Trinkwasser entfernt werden. Es sind erste Verfahren auf dem Markt erhältlich.

Wasserbedarf

Der Wasserbedarf des Menschen variiert je nach körperlicher Verfassung, Körpermasse, Aktivität und Klima. Der Mensch nimmt Wasser in Form von Getränken und Speisen zu sich und gibt es mit Urin, Kot, Schweiß und Atemluft ab. Wasser entsteht im Körper auch beim oxidativen Abbau von organischen Nahrungsstoffen.

Die WHO gibt eine Trinkwasserbedarfsschätzung für "hohen Bedarf" von etwa 2 Liter je Tag für einen 60 kg schweren Erwachsenen und von 1 Liter für ein Kind mit 10 kg Körpergewicht^[1]. Allerdings weisen neuere Studien darauf hin, dass der Flüssigkeitsbedarf auch durch ausreichenden Verzehr von Getränken wie etwa Saft, Milch oder auch Kaffee gedeckt werden kann und stark individuell variiert. ^[2] ^[3]

Leitungswasser wird auch für andere Zwecke verwendet (z. B. Wäschewaschen, Toilettenspülung, Körper-, Geschirr- und Wohnungsreinigung). In den letzten Jahrzehnten wurde mit einem Verbrauch an Trinkwasser von 150 bis 200 Liter pro Tag und Einwohner gerechnet, der reale Verbrauch in Deutschland liegt gegenwärtig bei 125 Liter pro Tag und Einwohner, in den östlichen Bundesländern teilweise deutlich darunter. In anderen Ländern ist der Verbrauch teilweise weitaus höher, z. B. in Italien 800 Liter pro Tag und Einwohner ^[4].

Organisation der Wasserversorgung

Deutschland, Österreich und die Schweiz sind aufgrund ihrer geographischen Lage und Niederschlagssituation so wasserreich, dass der Wasserbedarf meist lokal oder regional gedeckt werden kann. In einigen Fällen sind aber auch in Mitteleuropa überregionale Versorgungen (zum Beispiel Bodensee-Wasserversorgung) aufgebaut worden. Die Errichtung, Erhaltung und der Betrieb von Wasserversorgungsanlagen erfolgt in den meisten Ländern durch Einzelpersonen, Betriebe und Unternehmen, Wassergenossenschaften, Kommunen und Wasserverbände. Anders als in anderen Ländern, wo teilweise wie in den Niederlanden Konzentrationsprozesse staatlich beschleunigt wurden, ist in Deutschland die öffentliche Wasserversorgung bisher kommunal geprägt und sehr kleinteilig organisiert. Nur wenige der deutschen Versorgungsunternehmen sind überregional und noch weniger international tätig (Ausnahme: RWEaqua). Dagegen sind die großen französischen Versorgungsunternehmen weltweit an der Privatisierung der Wasserversorgung aktiv beteiligt.

Rechtliche Aspekte

In Deutschland und in Österreich wird die Beschaffenheit des Trinkwassers durch eine Trinkwasserverordnung geregelt. Mit Novellierungen dieser Verordnungen wurde die EG-Richtlinie "über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch" (98/83/EG) in nationales Recht umgesetzt. In Österreich wurde die entsprechende Novelle der Trinkwasserverordnung am 21. August 2001 verkündet; in Deutschland ist sie am 1. Januar 2003 in Kraft getreten. Die Einhaltung der Trinkwasserverordnung durch den Wasserversorger wird von den Gesundheitsämtern kontrolliert.

Die WHO hat ebenfalls eine Norm für Trinkwasser erstellt, an der sich auch die EU-Richtlinie bzw. die TrinkWV orientieren. In diesen Verordnungen werden unter anderem die zu prüfenden Stoffe im Trinkwasser und die dazugehörigen zulässigen Grenzwerte (z.B. in µg/l) sowie die Häufigkeit der durchzuführenden Messungen festgelegt. Die Grenzwerte, die es erlauben, ein Wasser als Trinkwasser freizugeben, sind am Gedanken der Gesundheitsvorsorge (Vorsorgeprinzip) orientiert. Ein Problem ist dabei, dass durch die Analysen nicht alle denkbaren oder bekannten Belastungen erfasst werden. Im Wasser können ca. 1500 Stoffe anthropogenen Ursprungs gefunden werden. Die WHO verlangt von 200 Stoffen wegen ihrer bekannten Auswirkung auf die Gesundheit, dass sie geprüft werden. Nach der deutschen TrinkWV sind insgesamt nur 33 möglicherweise im Wasser befindliche Stoffe mit zugehörigen Grenzwerten genannt, die bei einer vollständigen Trinkwasseruntersuchung geprüft werden müssten. Allerdings ist hierbei ein Indikatorprinzip verwirklicht, das gruppenweise die Wahrscheinlichkeit für die Belastung mit verwandten Stoffen einschätzbar macht (z.B. Escherichia coli für alle Fäkalkeime; Quecksilber + Blei + Cadmium für alle Schwermetalle etc.).

Qualitätsprobleme der Wasserversorgung

Probleme bei der Qualität des Trinkwassers aus Grundwasser können in der Regel durch die ordnungsgemäße Ausweisung von Schutzgebieten vermieden werden. Teilweise ist die Schutzstellung in Gebieten mit intensiver konventioneller landwirtschaftlicher Nutzung jedoch nicht ausreichend. Insbesondere durch zu starken Gülleaustrag der Landwirte kann es in diesen Gebieten zu einer zu hohen Nitratbelastung des Wassers kommen, was dann z. B. für Säuglinge und Kleinkinder gefährlich sein kann. In solchen Fällen muss der Wasserversorger die Nitratbelastung senken, z. B. durch Aufbereitung, Tieferbohren der Brunnen und durch Kooperationen mit der Landwirtschaft. Auch flussbürtiges Wasser kann Schadstoffe, z. B. aus Kläranlagen oder Industrieeinleitungen, enthalten, die nicht nur im „Normalbetrieb“, sondern auch durch Unfälle in das Gewässer gelangen können. Die Wasserversorger sind daher an den großen Flüssen Deutschlands zu einer aufwändigen Vorfeldkontrolle und zur Bereitstellung redundanter Techniken zur Wasseraufbereitung übergegangen. Auch Medikamente und andere pharmakologisch wirksame Stoffe (z. B. Röntgenkontrastmittel oder Sexualhormone) können durch den Wasserkreislauf wieder in das Trinkwasser gelangen und so zu systemischen Risiken führen.

In Deutschland, Österreich, der Schweiz und den Niederlanden ist Trinkwasser das am intensivsten kontrollierte Lebensmittel und damit zum Verzehr brauchbar und empfehlenswert. Allerdings kann es auch in Deutschland zu Belastungen des Trinkwassers mit Schwermetallen kommen, wenn in Häusern alte Bleileitungen, unter Umständen auch Kupfer- und verzinkte Stahlrohre, verlegt sind. Ein erhöhtes Risiko besteht offenbar in zahlreichen ostdeutschen Regionen, sowie in Schleswig-Holstein und in den Großräumen Hamburg, Bremen und Bonn. Dort fand die Stiftung Warentest in mehr als 20.000 Trinkwasser-Analysen bei mehr als 5 Prozent der untersuchten Proben mehr als 25 Mikrogramm Blei pro Liter.^[5] Die Verbraucherorganisation Foodwatch warnte 2008 vor hohen Uranwerten, so wurden 39 Mikrogramm Uran pro Liter in Maroldsweisach im Landkreis Haßberge (Bayern), 33 Mikrogramm pro Liter in Lobenrot im Landkreis Esslingen und 30,08 Mikrogramm pro Liter in Reimershagen im Landkreis Güstrow (Mecklenburg-Vorpommern) ermittelt. Insgesamt liegen bei 8200 gemeldeten Messungen 150 oberhalb von 10 Mikrogramm vor, dem Leitwert des Umweltbundesamtes. ^[6]

Die Anforderungen an Trinkwasser sind höher als bei industriell abgepacktem Wasser (Mineralwasser, Tafelwasser, usw.), da der Gesetzgeber bei Trinkwasser einen lebenslangen Verzehr annimmt. In anderen Ländern ist die Trinkwasserqualität aufgrund der mangelnden Aufbereitung und Überwachung häufig schlechter. In beliebten Urlaubsgebieten wie Frankreich, Spanien und Portugal variiert teilweise die Qualität des Leitungswassers von „Als Trinkwasser geeignet“ bis „Beim Verzehr in großen Mengen gesundheitsgefährdend“. Zum Kochen ist das Trinkwasser aber in ganz Europa geeignet.

Dritte Welt

Etwa drei Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser.

Unzureichende Versorgung mit sauberem Trinkwasser ist in Entwicklungsländern die Hauptursache für die meisten Krankheiten und Todesfälle, vor allem für die hohe Kindersterblichkeit. Zahlreiche Entwicklungsprojekte widmen sich der Verbesserung dieses Problems. Doch 2-3 Milliarden Menschen werden von keinem dieser Projekte erreicht. Ein bedeutendes Hindernis stellt beispielsweise die Bindung der Förderung seitens der EU-Entwicklungshilfe an private Wasserversorgungsunternehmen dar. Selbsthilfe durch kommunale und genossenschaftliche Lösungen bleibt dadurch ohne Förderung.

Eine einfache Notwasseraufbereitung für Krisengebiete oder Slums ohne Versorgung mit sauberem Wasser wurde in der Schweiz mit dem Projekt SODIS entwickelt.

Siehe auch

Leitungswasser, Wasserrecht, Gewässerschutz, Wasserkrise
Abwasser, Kläranlage
Wasserwirtschaft, Trinkwassersprudler, Mineralwasser, Heilwasser
Tyrode-Lösung

Einzelnachweise

Literatur

Thomas Kluge, Jens Libbe (Hrsg.): Transformation netzgebundener Infrastruktur. Strategien für Kommunen am Beispiel Wasser. Berlin 2006 (Difu-Beiträge zur Stadtforschung Bd. 45), ISBN 978-3-88118-411-3.
Thomas Kluge, Engelbert Schramm: Wassernöte. Zur Geschichte des Trinkwassers. Volksblatt, Köln 1988 (2. Auflage), ISBN 3-923243-38-3.
Jens Libbe und Ulrich Scheele: Räumliche Aspekte von Qualitäts- und Versorgungsstandards in der deutschen Wasserwirtschaft. in: Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (Hrsg.): Infrastruktur und Daseinsvorsorge in der Fläche. Informationen zur Raumentwicklung 1/2 2008, S. 101-112, ISSN 0303-2493.
Hermann Dieter: Kommentar zur Bewertung der Anwesenheit nicht oder nur teilbewertbarer Stoffe im Trinkwasser aus gesundheitlicher Sicht, in: Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz 2003 · 46:245–248.
Thomas Rätz: Trinkwasser aus Waldgebieten. Wohlfahrtsökonomische Analyse am Beispiel des Pfälzerwaldes. Dissertation. Schriften aus dem Institut für Forstökonomie der Universität Freiburg, Band 6. Institut für Forstökonomie, Freiburg im Breisgau 1996, 161 (XII) S., ISBN 3-9803697-5-7.
Giulio Morteani, Lorenz Eichinger: Arsen im Trinkwasser und Dearsenierung. Gesetzliche Vorschriften, Toxikologie, Hydrochemie. Wasser, Luft, Boden 48(6), S. 24 - 26, ISSN 0938-8303.
M. Exner: Die infektionsepidemiologische Bedeutung von Helicobacter pylori mit besonderer Berücksichtigung von unbehandelten Brunnenwasser als Infektionsreservoir. Hygiene und Medizin 29(11), S. 418 - 422 (2004), ISSN 0172-3790.
Thoralf Schlüter: Trinkwasserversorgung im internationalen Vergleich. (Broschiert), ISBN 3-8324-9339-5.
Thomas Chatel: Wasserpolitik in Spanien – eine kritische Analyse. Geographische Rundschau 58(2), S. 20 - 29 (2006), ISSN 0016-7460
Steffen Niemann, Olivier Graefe: Wasserversorgung in Afrika. Geographische Rundschau 58(2), S. 30 - 39 (2006), ISSN 0016-7460.
Hans-Jürgen Leist: Wasserversorgung in Deutschland - Kritik und Lösungsansätze. oekom Verlag, München 2007. ISBN 978-3-86581-078-6.
K-D. Henning, J. Degel, J. Klein + K.Knoblauch, Kohlenstoffhaltige Filtermaterialien für die Ein- und Mehrschichtfilteration, gwf-Wasser/Abwasser, 127(1986) H.6, S. 275-282.

Weblinks

Wiktionary: Trinkwasser – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

[1] ttp://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs256/en/

[2] Telepolis: Sollen wir täglich 2,5 Liter Wasser trinken?

[3] Spiegel Online: Mythen, an die selbst Mediziner glauben

[4] ttp://www.sueddeutsche.de/reise/artikel/617/111506/

[5] Trinkwasser-Analyse der Stiftung Warentest

[6] Focus: Uran im Trinkwasser alarmiert Behörden vom 5. August 2008

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