Trinkwasser

Der Wasserbedarf des Menschen variiert je nach körperlicher Verfassung, Körpermasse, Aktivität, Umgebungstemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit und anderen Faktoren. 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 beim oxidativen Abbau von organischen Nahrungsstoffen.

Die WHO gibt bei „hohem Bedarf“ eine Trinkwasserbedarfsschätzung von etwa zwei Litern je Tag für einen 60 kg schweren Erwachsenen und von einem Liter für ein Kind mit 10 kg Körpergewicht an. Der Flüssigkeitsbedarf kann ergänzend durch Trinken ausreichender Mengen von Saft, Milch oder Kaffee gedeckt werden und variiert individuell stark.

Leitungswasser wird zudem für weitere Zwecke, wie Wäschewaschen, Toilettenspülung, Körper-, Geschirr- und Wohnungsreinigung verwendet. In den letzten Jahrzehnten wurde mit einem Verbrauch an Trinkwasser von 120 bis 140 Liter pro Tag und Einwohner gerechnet. Der Pro-Kopf-Verbrauch von Trinkwasser ist in Deutschland laut einer Statistik des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft e. V. (BDEW) durch einen bewussten Umgang mit Wasser seit 1990 kontinuierlich gesunken.

In anderen Ländern ist der Verbrauch teilweise weitaus höher. Der Gesamtwasserverbrauch in Italien wird mit 260 Litern pro Tag und Einwohner angegeben. In der Wüstenstadt Dubai, wo Trinkwasser üblicherweise durch Meerwasserentsalzung hergestellt wird, lagen in den 2010er Jahren die Werte pro Kopf bei über 500 Liter je Tag für den gesamten Verbrauch. Dort wird ebenso wie für den hohen Stromverbrauch eine Verbrauchssenkung angestrebt.

Zu den Quellen, aus denen Trinkwasser gewonnen werden kann gehören:

• Hyporheische Zonen und Grundwasserleiter mittels Brunnen
• Niederschlag, einschließlich Regen, Hagel, Schnee, Nebel usw.
• Oberflächenwasser wie Quellen, Flüsse, Bäche und Gletscher
• Biologische Quellen wie Pflanzen
• Meerwasser (entsalzt)
• Wasserversorgungsnetze
• Atmosphärische Wassererzeuger
• Urin, feuchte Abfälle, Abluft und feuchter Boden – durch Destillation

Zu den Bedrohungen für die Verfügbarkeit von Wasserressourcen gehören: Wasserknappheit/Wasserkrisen, Wasserverschmutzung, fehlende Aufbereitung oder Wasserfilter, Wasserkonflikte, unzureichende Brunnentiefe, Dürreperioden und Überförderung sowie der Klimawandel.

In Deutschland, Österreich, der Schweiz, Frankreich und den Niederlanden ist Trinkwasser das am intensivsten kontrollierte Lebensmittel und im Normalfall uneingeschränkt zum Verzehr geeignet.

Probleme bei der Qualität des Trinkwassers aus Grundwasser können in der Regel durch die ordnungsgemäße Ausweisung von Schutzgebieten vermieden werden. Teilweise ist das Unterschutzstellen in Gebieten mit intensiver konventioneller landwirtschaftlicher Nutzung jedoch nicht ausreichend. Insbesondere durch zu starke Gülledüngung oder durch alte Kläranlagen und den dadurch verursachten Nitrateintrag in das Grundwasser kann das daraus gewonnene Trinkwasser für Säuglinge und Kleinkinder gefährlich sein. In diesen Fällen muss der Wasserversorger die Nitratkonzentration durch Aufbereitung, tiefere Brunnen und Kooperationen mit der Landwirtschaft senken.

Wasser aus Uferfiltrat kann Schadstoffe aus Kläranlagen oder Industrieeinleitungen enthalten. Schadstoffe können im „Normalbetrieb“ oder durch Unfälle in Gewässer gelangen. Wasserversorger an den großen Flüssen Deutschlands sind zu Vorfeldkontrolle und zur Bereitstellung redundanter Techniken zur Wasseraufbereitung übergegangen. Medikamente und andere pharmakologisch wirksame Stoffe, beispielsweise Röntgenkontrastmittel oder Sexualhormone, können durch den Wasserkreislauf in das Trinkwasser gelangen und zu systemischen Risiken führen.

Für Trinkwasser bestehen im deutschsprachigen Raum höhere Qualitätsanforderungen als für industriell abgepacktes Mineralwasser und Tafelwasser. Es gilt als das am besten untersuchte Lebensmittel. Trinkwasser und Tafelwasser muss im Gegensatz zu natürlichem Mineralwasser nicht „ursprünglich rein“ sein, darf also aufbereitet und vermischt werden. So darf mit Kohlenstoffdioxid versetztes Trinkwasser – unabhängig von Qualität und Mineralstoffgehalt – in Gaststätten nicht als Mineralwasser angeboten werden.

In anderen Ländern ist die Trinkwasserqualität mangels Aufbereitung und Überwachung häufig schlechter. In beliebten Urlaubsgebieten wie Spanien und Portugal variiert angeblich teilweise die Qualität des Leitungswassers von „als Trinkwasser geeignet“ bis „beim Verzehr in großen Mengen gesundheitsgefährdend“. In China sind 60 bis 80 Prozent des Grundwassers schwer verschmutzt und nicht mehr als Trinkwasser geeignet. In Europa ist das Trinkwasser in aller Regel zum Kochen geeignet.

Eine sichere und hygienische Wasserversorgung ist ein entscheidender Beitrag zur Gesundheit und Seuchenvermeidung. Trinkwasser muss in Deutschland gemäß der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) die folgenden Anforderungen erfüllen:

• farblos, geruchlos
• frei von Krankheitserregern
• nicht gesundheitsschädigend
• geschmacklich neutral und kühl
• gelöste mineralische Stoffe in bestimmten Konzentrationsbereichen

Trinkwasser wird in Mitteleuropa zumeist aus Grundwasser durch Brunnen, seltener Artesische Brunnen oder direkt aus Quellen gewonnen. Auch Oberflächenwasser aus Talsperrseen, Seen oder Flüssen wird verwendet. Dabei wird das Wasser entweder direkt aus dem Gewässer entnommen oder als Uferfiltrat aus Brunnen in Gewässernähe zu Trinkwasser aufbereitet. In Einzelfällen, meist im außereuropäischen Raum, wird es direkt aus Flusswasser gewonnen. Der Transport zum Verbraucher erfolgt in Industriestaaten zumeist durch ein Wasserverteilungssystem aus Pumpen, Leitungen und Behältern. In vielen Entwicklungs- und Schwellenländern sowie manchmal in Notsituationen in Industriestaaten wird es durch Tankwagen oder Gebinde wie Flaschen, Fässer und Kunststoffsäcke verteilt.

Eine wichtige Richtlinie für Trinkwasseranlagen in Deutschland ist die VDI 6023. Sie beschäftigt sich mit korrekter Planung, Errichtung, Betrieb und Instandsetzung von Trinkwasseranlagen in Gebäuden und auf Grundstücken. Da Trinkwasser in Zuleitungen vor den Zapfstellen zwischenzeitlich nicht fließt, können sich bei längerer Stagnationszeit in den Wasserleitungen mehr Mikroorganismen entwickeln, in höherer Konzentration als dies nach der Trinkwasserverordnung zulässig ist. Wasser, das über längere Zeit in einer Armatur oder Rohren aus Rotguss stand, kann einen höheren Gehalt gelöster Metalle wie etwa Blei aufweisen.

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 vielen Fällen sind aber in Mitteleuropa regionale und überregionale Flächenversorgungen (zum Beispiel Gelsenwasser oder Suez Environnement) aufgebaut worden. Die Errichtung, Erhaltung und der Betrieb von Wasserversorgungsanlagen erfolgt in den meisten Bundesländern durch Kommunen, Unternehmen, Wassergenossenschaften, Wasserverbände und durch privatwirtschaftlich organisierte Unternehmen. Anders als in anderen europäischen Ländern, wie in den Niederlanden, wo teilweise Konzentrationsprozesse staatlich beschleunigt wurden, ist in Deutschland die öffentliche Wasserversorgung bisher überwiegend kommunal geprägt und entsprechend den örtlichen Vorkommen organisiert.

Nur wenige der deutschen Versorgungsunternehmen sind überregional und noch weniger international tätig. Die großen französischen Versorgungsunternehmen sind weltweit an der Privatisierung der Wasserversorgung aktiv beteiligt.

Etwa 25 % der Weltbevölkerung sind auf Wasser aus Karst-Aquiferen angewiesen. Das Institut für angewandte Geowissenschaften am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) veröffentlichte als Projekt der IAH Karst Commission (International Association of Hydrogeologists) im September 2017 auf dem 44. jährlichen Kongress der IAH in Dubrovnik in Ergänzung der 2000 veröffentlichten Grundwasser-Weltkarte (WHYMAP, World-wide Hydrogeological Mapping and Assessment Programme) zusammen mit dem Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) und der UNESCO eine „Weltkarte der Karst-Grundwasserleiter“ (World Karst Aquifer Map).

Trinkwasseraufbereitung ist die Gewinnung von Trinkwasser durch Reinigung von Grund- oder Oberflächenwasser mittels chemischer und physikalischer Aufbereitungsverfahren und die Einstellung von bestimmten Parametern (pH-Wert, Ionenkonzentration), um es für den Gebrauch als Trinkwasser geeignet zu machen. Die für die Aufbereitung nötige Technologie ist in Wasserwerken installiert. Trinkwasser in einzelnen Haushalten, die nicht an ein Wasserwerk angeschlossen sind oder deren Leitungswasser nicht als Trinkwasser geeignet ist, wird häufig mit kleineren Geräten aufbereitet. Die Art der Wasseraufbereitung hängt in beiden Fällen von der Güte des Rohwassers ab und richtet sich nach den im Rohwasser enthaltenen und zu entfernenden Stoffen. Insbesondere die Verfahren Filtration, Enteisenung und Entmanganung, Entsäuerung, Entgasung, Entcarbonisierung und Desinfektion werden häufig angewendet.

Im Wasser enthaltene Schwebstoffe können durch Flockung zu voluminöseren Teilchen aggregiert und durch Filtration mit Kiesfiltern, Sandfiltern oder Polstofffiltern aus dem Wasser entfernt werden. Durch Belüftung wird korrosives Kohlenstoffdioxid ausgeblasen. Durch Oxidation werden gelöste Eisen(II)-Ionen zu unlöslichem Eisen(III)-oxidhydrat überführt und gelöste Mangan(II)-Ionen zu unlöslichen Mangan(IV)-Verbindungen. 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 im unteren Drittel des kombinierten Enteisenungs- und Entmanganugsfilters bzw. 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 Uferfiltrate von Flüssen, werden häufig mit Ozon behandelt. Durch diese Behandlung werden sowohl organische Stoffe als auch Eisen- und Manganverbindungen oxidiert. Während Eisen als Oxidhydrat ausgefällt wird, oxidiert Mangan bis zum Permanganat. Für die nachfolgende Filtration eines derartig mit Ozon behandelten Wassers werden deshalb 2-Schichtfilter oder Doppelschichtfilter 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 spezifisch schwerere Filtermaterial wie Aktivkoks oder Kies im oberen 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. Bei der Filterrückspülung (Ausspülung der Ablagerungen) wird die spezifisch leichtere Aktivkohle immer wieder als oberste Filterschicht abgelagert.

Ist mit pathogenen Bakterien und Viren zu rechnen, so ist eine Desinfektion erforderlich. Diese kann durch Ultrafiltration im Wasserwerk oder durch Ozonierung 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. Bei filtriertem Wasser müssen, je nach verwendeter Porenstärke, Stoffe wie Mineralien hinzugesetzt werden, um eine ausreichende Osmolarität zu erreichen. Für die Gewinnung von Trinkwasser aus salzreichem Rohwasser werden Anlagen nach dem Prinzip der Umkehrosmose verwendet. 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. Ein Anteil an Uran kann durch den Einsatz von Ionenaustauschern aus dem Trinkwasser entfernt werden, es sind Verfahren auf dem Markt.

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

In Deutschland ist für die Normung und Zulassung von Verfahren und Materialien im Bereich des Trinkwassers der DVGW e. V. zuständig. Die Zuständigkeiten umfassen alle Aspekte der Trinkwasseraufbereitung, Speicherung und Verteilung und haben einen bindenden Charakter, ähnlich einer DIN-Norm.

Die WHO hat eine Norm für Trinkwasser erstellt, an der sich die EU-Richtlinie und die TrinkwV orientieren. In diesen Verordnungen werden unter anderem die zu prüfenden Stoffe im Trinkwasser und die zugehörigen zulässigen Grenzwerte sowie die Häufigkeit der durchzuführenden Messungen festgelegt. Die Grenzwerte, die es erlauben, ein Wasser als Trinkwasser freizugeben, sind am Gedanken der Gesundheitsförderung (Vorsorgeprinzip) orientiert. Ein Problem ist dabei, dass durch die Analysen nicht alle denkbaren oder bekannten Belastungen erfasst werden. Im Wasser können leicht 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 ein Indikatorprinzip umgesetzt, damit wird gruppenweise die Wahrscheinlichkeit für die Belastung mit verwandten Stoffen einschätzbar gemacht, so steht Escherichia coli (E. coli) für alle Fäkalkeime und die Summe von Quecksilber, Blei und Cadmium steht für alle Schwermetalle.

Der Gehalt an Escherichia coli wird kulturell im Labor bestimmt, Zielwert für Trinkwasser sind 0 KBE in 100 ml (KBE = koloniebildende Einheiten). Alternativ dazu kann die Messung auf Basis des Stoffwechsels der Bakterien erfolgen, was eine Bestimmung innerhalb von 30 Minuten ermöglicht.

Die deutschen Wasserversorgungsunternehmen liefern gute bis sehr gute Qualität. Zu diesem Schluss kommt der aktuelle zweite Bericht des Bundesministeriums für Gesundheit (BMG) und des Umweltbundesamtes (UBA) über die „Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch“, der die Jahre 2005 bis 2007 betrachtet. Demnach halten über 99 % der Anlagen die strengen gesetzlichen Anforderungen ein.

Eine Auswertung von 30.000 Wasserdaten der AQA (Aqua Quality Austria) ergab, dass 21,6 % der Wasserprobe zumindest einen Grenzwert bei unerwünschten Inhaltsstoffen überschreitet. Blei und Nickel aus Leitungen und Armaturen sind das Hauptproblem; AGA appellierte daher schon wiederholt an die herstellende Industrie, verlässliche Lösungen zu entwickeln. In Österreich wurde der Grenzwert für Blei 2013 von 25 μg/l Blei auf 10 μg/l gesenkt. Chrom, Kupfer und Nitrat sind weitere auftretende Problemstoffe. In Hausbrunnen, insbesondere in solchen, die nur saisonal oder sporadisch genutzt werden, wurde das Trinkwasser in 40 % der Fälle mangels Hygiene als „nicht genusstauglich“ bewertet. Besonders können sich Starkregen oder Hochwasser negativ auswirken.

Am 2. Juli 2019 hat der österreichische Nationalrat ein Verbot der Privatisierung von Trinkwasser in der Bundesverfassung verankert.

Etwa drei Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Unzureichende Versorgung mit sauberem Trinkwasser ist in Entwicklungsländern die Hauptursache für Krankheiten und Todesfälle, vor allem für hohe Kindersterblichkeit. Zahlreiche Entwicklungsprojekte widmen sich der Lösung dieses Problems, doch zwei bis drei Milliarden Menschen werden von keinem dieser Projekte erreicht. Ein bedeutendes Hindernis stellt die Bindung der Förderung seitens der EU-Entwicklungshilfe an private Wasserversorgungsunternehmen dar. Selbsthilfe durch kommunale und genossenschaftliche Lösungen bleibt ohne Förderung. Eine einfache Notwasseraufbereitung für Krisengebiete oder Slums wurde in der Schweiz mit dem Projekt SODIS entwickelt, dieses Verfahren wird von der WHO zur Trinkwasserdesinfektion auf Haushaltsebene empfohlen.

Trinkwasser aus dem Hahn verursacht bis zu tausendmal weniger Umweltbelastungen als Mineralwasser, wie in einer Vergleichsuntersuchung (Ökobilanz) für die Schweiz festgestellt wurde. Belastende Aspekte für die Ökobilanz des Trinkwassers sind die Infrastruktur für Aufbereitung und Verteilung sowie der Energieverbrauch für das Pumpen. Zur Gewinnung von Trinkwasser wird Energie aufgewendet. Insofern gehört zum Umweltschutz die Vermeidung der Verschwendung von Trinkwasser. Soll Trinkwasser durch Betriebswasser (beispielsweise Niederschlagswasser, Grauwasser) substituiert werden, müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden, um eine Gefährdung des Trinkwassers und der Nutzer auszuschließen. Entsprechende Anforderungen an Planung, Errichtung und Betrieb von Betriebswasseranlagen werden in der Richtlinie VDI 2070 beschrieben.

Als Trinkwasserinstallation (Hausinstallation) wird im Allgemeinen der Teil des Trinkwassernetzes ab dem Hauptwasserzähler eines Gebäudes bis zu den Entnahmearmaturen bezeichnet. Je nach Zusammenhang können die Anlagenteile ab der Wasser-Hauseinführung eines Gebäudes oder ab der Grundstücksgrenze zur Hausinstallation gezählt werden. In der Regel gehört die Leitungsanlage bis zum Wasserzähler jedoch dem Wasserversorgungsunternehmen.

Zur Kennzeichnung von Kalt-, Warm- und Zirkulationsleitungen siehe Wasserleitung#Kennzeichnung.