Über den Begriff Wasserqualität

Allgemein

Wasser ist eines der wichtigsten Elemente der Erde. Da Wasser ein ausgezeichnetes Lösungsmittel ist, kommt es so gut wie nie in reiner Form vor. Es enthält meistens gelöste Anteile von Salzen, Mineralen, Gasen und organischen Verbindungen. Es war schon immer eine Herausforderung die Qualität von Wasser festzustellen und zu beschreiben. An späterer Stelle wird beschrieben werden, wie die alten Kulturen mit diesem Problem umgegangen sind. Soviel vorweg: Allen Anschein nach wussten unsere Vorfahren bereits sehr gut über die Qualitäten verschiedener Quellen Bescheid. Aus einem bis heute unerfindlichen Grund leiteten sie gewisse Wässer in ihren Leitungen zig Kilometer zu deren Siedlungen.

ergrabene Römische Wasserleitung

Abb. 1: Ausgegrabene römische Wasserleitung [Quelle]

Doch was versteht man heute unter dem Begriff Wasserqualität? Ständig ist die Rede davon, dass wir in Österreich mit Gewässern von besonders hoher Qualität gesegnet sind. Unter dem Begriff Wasserqualität (oder Wassergüte bzw. Wasserbeschaffenheit) versteht man grundsätzlich die Nutzbarkeit von Wasser für menschliche oder natürliche Zwecke und Prozesse aller Art. Es ist also festzuhalten, dass der Begriff Wasserqualität, ohne einer zugeordneten Verwendung wenig aussagt.

Für diese Beschreibung existiert aktuell kein allgemein verwendbarer Maßstab oder Index, der Wasserqualität definieren könnte.

Wie gehen wir nun mit dieser Problematik um, und was sind nun die aussagekräftigen Parameter unserer Beschreibungsart? – Dieser Artikel behandelt genau diese Fragestellung und erörtert ob unsere Sichtweise auf das Thema Wasserqualität ausreichend ist.

Kriterien für Wasserqualität

Um die Kriterien für Wasserqualität festzulegen, benötigt man wie bereits erwähnt die vorbestimmte spezifische Nutzung für das jeweilige Wasser. Diese sind also nach dieser auch immer unterschiedlich. So benötigt man für die Nutzung als Trinkwasser eine andere Qualität, als bei Brauchwasser für landwirtschaftliche Bewässerung, oder technische Prozesse. Gelöst wurde diese Herausforderung, indem man für jede Anwendung eigene Anforderungen definiert hat. Diese Anforderungen für die einzelnen Bereiche sind in Handbüchern, Richtlinien oder Standards unter der Definition von Grenzwerten festgeschrieben (z.B.: Trinkwasserverordnung oder Badegewässer-richtlinie). Diese Grenzwerte sind national oder auch übernational unterschiedlich rechtlich bindend und reichen von unverbindlichen Empfehlungen bis hin zu einklagbaren persönlichen Rechten.

Es wird meistens zwischen einer auf das Wasser bezogenen Qualität als nutzbares Medium und einer eher ökologischen Anforderungen berücksichtigenden Gewässerqualität unterschieden. Weiters gibt es auch noch Wasserqualität im engeren Sinn. In weiterer Folge wird lediglich auf die Beschaffenheit von Wasser für Trinkwasserzwecke und Gewässerqualität eingegangen, wobei bei der Gewässerqualität auch Parameter wie die Beschaffenheit des Gewässerbettes oder seine biotische Besiedelung mit Wasserorganismen berücksichtigt werden.

Jede Verminderung einer bestehenden Wasserqualität ist eine Wasserbelastung!  Entweder durch natürliche Ursachen, oder durch menschliche Einflüsse verursacht.

Kombination der Bilder

Abb. 2: Unterschiedliche Anforderungen an Wasserqualität – Trinkwasser (links), landwirtschaftliche Bewässerung (mitte), Kühlwasserbecken (rechts)

Bestimmung der Wasserqualität

Um die Qualität von Wasser, insbesondere in der natürlichen Umgebung beurteilen zu können, werden verschiedene Verfahren verwendet, je nach dem, ob es sich um:

  • Grundwasser oder
  • Oberflächenwasser

handelt. Es kommen ganz allgemein physikalische, chemische und biologische Verfahren zur Bestimmung der Wasserqualität zum Einsatz.

Biologische Verfahren

Eines der wichtigsten biologischen Verfahren ist die Bestimmung des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB). Als Kennzahl wird meistens der BSB5 angegeben. Dieser gibt die Menge an Sauerstoff im mg/l an, welche von Bakterien und anderen Kleinstlebewesen in einer Wasserprobe im Zeitraum von 5 Tagen bei einer Temperatur von 20C verbraucht wird, um die Wasserinhaltsstoffe aerob abzubauen. BSB ist somit ein indirektes Maß für die Summe aller biologisch abbaubaren organischen Stoffe im Wasser. Der BSB gibt an, wie viel gelöster Sauerstoff in einer bestimmten Zeit für den biologischen Abbau der organischen Wasserinhaltsstoffe benötigt wird.

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Abb. 3: Bakterien im Wasser

Über diesen biochemischen Sauerstoffbedarf wird die Wasserprobe meistens in Güteklassen eingeteilt. Gewässergüteklassen dienen zum Beispiel der Darstellung in den amtlichen Gewässergütekarten. Dies ist vor allem in Deutschland der Fall. Es gibt auch noch weitere Systeme, welche die Güteklassen anhand der gefundenen Organismen einteilt (Saprobiensystem). Da es international eine kaum überschaubare Vielfalt an biologischen Bewertungsverfahren für Wasserqualität gibt, wird an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen. Wichtig ist zu verstehen, dass es dabei immer um eine Qualitätsaussage über das Vorhandensein oder Entwickeln von Organismen geht.

Chemische Verfahren

Mittels chemischen Verfahren werden der chemische Sauerstoffbedarf, der organisch gebundene Kohlenstoff sowie Stoffkonzentrationen ermittelt. Hinweise auf Belastungen des Wassers aus organischen Quellen lassen sich aus Messungen der Stickstoffverbindungen Ammonium, Nitrit und Nitrat oder aus dem Gesamt- Phosphor gewinnen. Bei der traditionellen Güteeinstufung wurden anhand zahlreicher Wasserproben die einzelnen Inhaltsstoffe chemischen ermittelt.

Physikalische Verfahren

Der große Vorteil der physikalischen Verfahren zur Bestimmung der Wasserqualität liegt darin, dass diese in den meisten Anwendungsbereichen eingesetzt werden können und bei zahlreichen kontinuierlichen Untersuchungen kostengünstiger als biologische und chemische Verfahren sind. Beispielsweise werden so die Temperatur, der Sauerstoffgehalt, der pH- Wert, die Leitfähigkeit und teilweise die Radioaktivität sowie andere Parameter gemessen.

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Abb. 4: Physikalische permanente Messung der Leitfähigkeit von Wasser

Qualitätsanforderungen an Gewässer

Mit der Einführung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie im Jahr 2000 wurde ein neues Verfahren der Güteeinstufung festgelegt. Ziel der Richtlinie ist es, alle Gewässer Europas in einen „guten Zustand“ zu versetzen. Für alle Gewässer, die diesen Zustand verfehlen sind Maßnahmen vorgesehen, eine schlechte Einstufung ist somit unmittelbar handlungsrelevant. Die Gesamtqualität eines Gewässers wird durch den schlechtesten Parameter bestimmt! Die Güteeinstufung erfolgt anhand eines komplizierten Verfahrens, bei dem einfach ausgedrückt der „chemische Zustand“ und der ökologische Zustand des Gewässers betrachtet werden. Ist der chemische Zustand einigermaßen einfach festzustellen, so ergibt sich der ökologische Zustand aus der im Gewässer anzutreffenden Lebensgemeinschaft. Wobei hier auch noch Hilfsparameter wie Gewässerstrukturgüte sowie chemische und physikalische Parameter  ebenfalls eine Rolle spielen. Arbeitet man dieses Verfahren ab, so erhält man eine entsprechende Güteeinstufung.

Qualitätsanforderungen an Trinkwasser

Trinkwasser unterliegt in Österreich den Bestimmungen des Lebensmittelsicherheits- und Verbraucherschutzgesetzes (LMSVG 2006, BGBL I, Nr 13/2006). Auf Basis dieses Gesetzes wurde eine Durchführungserklärung erlassen.

  • Trinkwasserverordnung – TWV: Verordnung über die Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch: BGBl. II Nr. 304/2001, Änderung BGBl. II Nr. 254/2006

Durch diese Verordnung wird die EU- Richlinie 98/83/EG „Qualität von Wasser für den menschlichen Gebrauch“ 1998 in österreichisches Recht umgesetzt. Ergänzende Bestimmungen enthält das österreichische Lebensmittelbuch, III. Auflage B1 „Trinkwasser“.

Anforderungen an Trinkwasser gemäß TWV

Wasser muss geeignet sein, ohne Gefährdung der menschlichen Gesundheit getrunken oder verwendet zu werden. Das ist gegeben wenn:

1.) Mikroorganismen, Parasiten und Stoffe jedweder Art nicht in einer Anzahl oder Konzentration enthält, die eine potentielle Gefährdung der menschlichen Gesundheit darstellen und

2.) den in Anhang I Teile A und B festgelegten Mindestanforderungen entspricht. Die in Anhang I Teil C definierten Anforderungen für Indikatorparameter gelten für Überwachungszwecke. Bei Nichteinhaltung der Werte oder Spezifikationen ist den in Anhang I Teil C angeführten Verpflichtungen nachzukommen.

In Teil A sind die Grenzwerte für mikrobiologische Parameter festgelegt und in Teil B die Grenzwerte für die chemischen Parameter. Teil C enthält Mikrobiologische Indikatorparameter.

Erfüllt eine Wasserprobe diese Anforderungen so wird von eingehaltener Trinkwasserqualität gesprochen und das Wasser wird für den menschlichen Genuss als unbedenklich angesehen.

Wichtig ist zu beachten, dass Analyseergebnisse von Wasserproben nicht als Beleg unveränderlicher Zustände des Trinkwassers angesehen werden dürfen, sondern als punktuelle, zeitliche und örtliche Ergebnisse zu werten sind.

Wasserqualität gestern und heute

Wasser war schon immer ein zentraler Gesichtspunkt in der Geschichte der Menschheit. Die ersten nachweisbaren größeren Ansiedlungen von Menschen erfolgten immer in nächster Nähe von Quellen und Flüssen. Durch die Lage an einem Bach oder Fluss wurde früher das Problem der Beseitigung des verbrauchten Wassers automatisch gelöst. Die Beschaffung von trinkbaren Wasser warf aber schon im Altertum Probleme auf. Schon damals musste der Gesetzgeber eingreifen: z.B.: Gesetz des Solon (Griechenland) 560 v. Christus.

Es ist hoch interessant die Wasserbräuche der alten Etrusker zu studieren. Diese hoch entwickelte Kultur hatte hervorragende Kenntnisse über Wasserqualitäten. So finden sich im Codex Agrimensores romanorum, einer der ältesten römischen Schriften, interessante Darstellungen von Städten und Brunnenanlagen aber auch von Abwasserkanälen. Es sind inzwischen zahlreiche römische Stadtanlagen ausgegraben worden, z.B. Vindonissa (Schweiz). Dort lassen sich noch intakte Fernwasserleitungen besichtigen, die ihr Wasser aus mehreren Quellfassungen und Brunnen beziehen. Hierbei ist anscheinend nur bestimmtes Wasser ausgesucht worden, da die Leitungen bei sehr ertragreichen Quellen vorbei laufen. Man musste also bereits damals eine gute Vorstellung von Wasserqualität gehabt haben. Diese Künste bzw. Wissenschaften des Bestimmens von gutem Wasser waren hoch angesehen und oft geheim.

Es lässt sich genau zeigen, dass als Nachfolger der Etrusker, die Römer, aber auch andere Völker zwischen Wasser (Trink- oder Gebrauchswasser), heilendem Wasser (für Heilbäder = Mineralhaltiges Wasser, Thermen usw.) und „heiligem“ Wasser (für Kultzwecke, z.B. zur Taufe, Reinigung,…) unterschieden haben (Codex Agrimensores romanorum). Mit dem Zusammenbruch des römischen Reiches sind diese Zünfte großteils in Vergessenheit geraten bzw. von den Germanen nicht mehr in der Form ausgeübt worden. Allerdings existieren noch heute einige römische Wasserleitungen, welche hervorragendes Trinkwasser liefern.

Pont du Gard

Abb. 5: Pond du Gard [Quelle]

Erst im 17. Jahrhundert entwickelte man wieder mit der Erfindung der Mikroskopie ein Verständnis über durch Wasser übertragbare Krankheiten und startete somit eine Renaissance der Wissenschaft über Wasserqualität. Der erste dokumentiere Gebrauch von einem Sandfilter zur Wasserreinigung lässt sich auf das Jahr 1804 zurückführen und die erste erfolgreiche Desinfektion von Wasser durch Chlor wurde um 1860 gemeldet. Man erkennt, aus diesen Zeitspannen, dass die heutige Kenntnis über Wasserqualität noch keine alte Wissenschaft darstellt. Wie oben erläutert, haben wir Regelwerke aufgestellt welche Grenzwerte für genusstaugliches Wasser einzuhalten sind. Innerhalb dieser zugelassenen Grenzwerte gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten für unterschiedliche Wasserqualitäten.

Abschließend muss festgestellt werden, dass eine Unterscheidung von Wasserqualität innerhalb der festgesetzten Grenzwerte heute nur schwer möglich ist. Bezogen auf ein Anwendungsgebiet kann man zwar gewisse Vorzüge feststellen, allerdings ist nicht klar, ob wir in Sachen Wasserqualität überhaupt erst die Spitze des Eisberges der Möglichkeiten erkannt haben. Betrachtet man die phänomenalen Bauten der Römer und deren Wissen über Wasser, die bereits bekannten Anomalien dieses faszinierenden Elements und immer neue Forschungsergebnisse, so kann man gespannt sein auf die Fortschritte, welche wir auf diesen Gebiet in der nächsten Zeit noch machen werden.

Eines scheint gewiss: Das Thema Wasserqualität ist ein ein Forschungsbereich, der viele Möglichkeiten für die Zukunft bringen kann. Weiters ist es ein Privileg in einem Land wie Österreich geboren zu sein, das von Natur aus mit außerordentlich guten Wasserqualitäten gesegnet ist. Es liegt an uns allen dieses Geschenk zu hüten und zu beschützen.

Herzlichst

Martin Franz Neuhuber

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