| Vorwort | 6 |
| Abkürzungen | 8 |
| Inhalt | 12 |
| 1 Herkunft des Wassers | 16 |
| 1.1 Einleitung | 16 |
| 1.2 Das Wasser der Erde | 17 |
| 1.3 Wasserhaushalt und Wasserbilanzen | 18 |
| 1.3.1 Wasserhaushaltsgleichungen. | 18 |
| 1.3.2 Wasserwirtschaftliche Bilanzen | 20 |
| 1.3.3 Wasserbilanzen der Wasserversorgung | 22 |
| 1.3.4 Wasserbilanzen der Land- und Forstwirtschaft | 23 |
| 1.3.5 Die Wasserbilanz Deutschlands | 26 |
| 1.4 Der Wasserbedarf der Menschen | 27 |
| 1.5 Sorgsamer Umgang mit Wasser | 30 |
| 1.6 Angewandte Hydrogeologie | 32 |
| 1.6.1 Grundwasser | 32 |
| 1.6.2 Alter des Wassers | 35 |
| 1.7 Typologie des Wassers | 36 |
| 1.8 Klimawandel und Wasserressourcen | 39 |
| 1.9 Literatur | 41 |
| 2 Chemie des Wassers | 44 |
| 2.1 Wasser als „Element“ | 44 |
| 2.2 Molekularer Hintergrund | 45 |
| 2.2.1 Summenformel und Struktur des Wassermoleküls | 46 |
| 2.2.2 Wasser als polares Molekül – Wasserstoffbrückenbindungen (H-Brücken) | 52 |
| 2.2.3 Thermodynamische Zusammenhänge – Isotopomere | 57 |
| 2.3 Physikalische Eigenschaften | 63 |
| 2.3.1 Strukturen – Dichteanomalie – Aggregatzustände – Phasendiagramm | 63 |
| 2.3.2 Oberflächenspannung des Wassers – Kapillarwirkung | 73 |
| 2.3.3 Viskosität – Kompressibilität | 74 |
| 2.4 Wasser als Lösemittel | 75 |
| 2.4.1 Elektrolyte – Nichtelektrolyte – Arten von Lösungen – Gehaltsangaben – Wasserhärte | 76 |
| 2.4.2 Lösevorgang – Hydratationsenthalpie – Lösungsenthalpie – Temperatur- und Druckabhängigkeit | 80 |
| 2.4.3 Chemisches Gleichgewicht: Eigendissoziation des Wassers – Löslichkeitsgleichgewichte – Komplexgleichgewichte | 84 |
| 2.4.4 Ionen im Wasser, pH-Wert, Leitfähigkeit | 89 |
| 2.4.5 Tenside – Kolloide – Sol-Gel-Prozess | 103 |
| 2.4.6 Kolligative Eigenschaften: Dampfdrucksenkung – Siedepunkterhöhung – Gefrierpunkterniedrigung – Osmose | 106 |
| 2.4.7 Dampfdruck homogener Gemische zweier Flüssigkeiten – Fraktionierte Destillation | 111 |
| 2.5 Chemische Reaktionen des Wassers | 115 |
| 2.5.1 Thermochemische und photokatalytische Wasserspaltung | 115 |
| 2.5.2 Brennstoffzelle | 117 |
| 2.5.3 Redoxchemie des Wassers – Elektrochemie in wässriger Lösung – Korrosion | 120 |
| 2.5.4 Kondensations- und Hydrolysereaktionen | 129 |
| 2.5.5 Kristallwasser, Aquakomplexe und feste Hydrate | 132 |
| 2.6 Das Wassermolekül als Funktionseinheit in der Umwelt | 135 |
| 2.6.1 Speziation – Gekoppelte Gleichgewichte | 135 |
| 2.6.2 Summenparameter und Spezies | 136 |
| 2.6.3 Gleichgewichtskonstanten und Konzentrationsquotienten | 142 |
| 2.6.4 CO2, Kohlensäure und Carbonate | 143 |
| 2.6.5 Wasser in der Biosphäre: Photosynthese – Atmung – Carboanhydrase | 151 |
| 2.7 Literatur | 157 |
| 3 Stoffe in Wasser | 160 |
| 3.1 Grundzüge der Analytik und Qualitätssicherung | 160 |
| 3.1.1 Klassische Methoden der Wasseranalytik | 160 |
| 3.1.2 Messmethoden für anorganische Stoffe | 162 |
| 3.1.3 Messmethoden für organische Stoffe (Summenparameter) | 162 |
| 3.1.4 Analytik organischer Einzelstoffe | 163 |
| 3.1.5 Qualitätssicherung in der Wasseranalytik | 167 |
| 3.2 Natürliche Hauptinhaltsstoffe in Wässern | 168 |
| 3.2.1 Gase | 170 |
| 3.2.2 Ungelöste Stoffe | 170 |
| 3.2.3 Gelöste anorganische Stoffe | 171 |
| 3.2.4 Natürliche organische Stoffe | 173 |
| 3.3 Natürliche und anthropogene anorganische Spurenstoffe | 175 |
| 3.3.1 Nickel | 176 |
| 3.3.2 Arsen | 177 |
| 3.3.3 Uran | 179 |
| 3.3.4 Fluorid | 181 |
| 3.3.5 Radon | 182 |
| 3.4 Anthropogene organische Spurenstoffe | 182 |
| 3.4.1 Überblick | 182 |
| 3.4.2 Organische Spurenstoffe im Wasserkreislauf | 185 |
| 3.5 Literatur | 191 |
| 4 Wasser als Lebensraum | 194 |
| 4.1 Anpassungen an den Lebensraum Wasser | 195 |
| 4.1.1 Biofilme | 196 |
| 4.1.2 Diversität der Mikroorganismen im Wasser | 205 |
| 4.1.3 Differenzierungen von Bakterien: Überdauerungsstadien, Kultivierbarkeit und VBNC. | 207 |
| 4.2 Lebensräume gegliedert nach Substratverfügbarkeit | 209 |
| 4.2.1 Lebensräume mit geringer Substratverfügbarkeit | 216 |
| 4.2.2 Lebensräume mit mittlerer Substratverfügbarkeit | 217 |
| 4.2.3 Lebensräume mit hoher Substratverfügbarkeit | 218 |
| 4.3 Mikrobiologisch-hygienische Aspekte | 219 |
| 4.3.1 Die klassischen Seuchen | 219 |
| 4.3.2 Neue wasserbürtige Krankheitserreger | 222 |
| 4.3.3 Neue Krankheitserreger mit fäkalem Ursprung | 224 |
| 4.3.4 Neue, im Wassersystem wachsende Krankheitserreger | 238 |
| 4.3.5 Das Indikatorprinzip | 250 |
| 4.3.6 Indikatoren für fäkale Verunreinigungen | 251 |
| 4.3.7 Technische Indikatoren | 257 |
| 4.3.8 Cyanobakterien und Cyanotoxine | 259 |
| 4.4 Mikrobiologische Aspekte bei der Aufbereitung | 262 |
| 4.5 Mikrobiologische Aspekte bei der Desinfektion | 266 |
| 4.6 Quantitative mikrobiologische Risikoabschätzung | 268 |
| 4.7 Literatur | 271 |
| 5 Nutzung des Wassers | 274 |
| 5.1 Charakteristika der Rohwässer für ihre Nutzung | 274 |
| 5.1.1 Grundwässer | 274 |
| 5.1.2 Anthropogen veränderte Grundwässer | 275 |
| 5.1.3 Quell- und Karstwässer | 276 |
| 5.1.4 Seen und Talsperren | 276 |
| 5.1.5 Fließgewässer | 277 |
| 5.2 Wassergewinnung | 278 |
| 5.2.1 Fließgewässer | 278 |
| 5.2.2 Stehende Gewässer | 279 |
| 5.2.3 Grund- und Quellwässer | 279 |
| 5.3 Herkunft des Wassers für die öffentliche Wasserversorgung | 281 |
| 5.4 Ziele und Verfahren | 282 |
| 5.4.1 Überblick | 282 |
| 5.4.2 Sedimentation | 284 |
| 5.4.3 Flockung | 287 |
| 5.4.4 Filtration | 290 |
| 5.4.5 Membranverfahren | 292 |
| 5.4.6 Adsorption | 293 |
| 5.4.7 Gasaustausch | 296 |
| 5.4.8 Entsduerung | 297 |
| 5.4.9 Enthärtung | 298 |
| 5.4.10 Ionenaustausch | 300 |
| 5.4.11 Oxidation | 303 |
| 5.4.12 Desinfektion | 303 |
| 5.4.13 Biologische Verfahren | 307 |
| 5.4.14 Verfahrenskombinationen | 309 |
| 5.4.15 Die Sicherheit der Wasseraufbereitung (Water Safety Plan) | 312 |
| 5.5 Abwasseranfall und Abwassercharakteristik | 313 |
| 5.5.1 Häusliches Abwasser | 313 |
| 5.5.2 Kommunale Abwässer | 313 |
| 5.5.3 Niederschlagswasser | 314 |
| 5.5.4 Industrielle und gewerbliche Abwässer | 314 |
| 5.6 Kommunale Abwasserreinigung | 315 |
| 5.6.1 Mechanisch-biologische Reinigung | 315 |
| 5.6.2 Weitergehende kommunale Abwasserreinigung | 316 |
| 5.7 Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser | 317 |
| 5.7.1 Wiederverwendung zur landwirtschaftlichen Bewässerung | 317 |
| 5.7.2 Abwasserwiederverwendung für urbane Zwecke | 318 |
| 5.7.3 Industrielle Wiederverwendung | 319 |
| 5.7.4 Indirekte und direkte Abwasserwiederverwendung für Trinkwasser | 319 |
| 5.8 Entsalzung von Brack- und Meerwasser | 320 |
| 5.9 Dezentrale Systeme der Nutzung, Stoffstromtrennung, Reinigung und Kreislaufschließung | 322 |
| 5.10 Werkstoffe und Trinkwasser | 325 |
| 5.11 Literatur | 332 |
| 6 Ordnungsrahmen der Wassernutzung | 334 |
| 6.1 Einleitung | 334 |
| 6.2 Ziele, Motive und Prinzipien von Regelungen | 337 |
| 6.3 Akzeptanz und Akzeptierbarkeit von Risiken der Wassernutzung | 340 |
| 6.3.1 Chemische Stoffe | 342 |
| 6.3.2 Radioaktive Stoffe | 343 |
| 6.3.3 Krankheitserreger | 344 |
| 6.4 Gesundheitliche Leitwerte und Maßnahmenwerte | 346 |
| 6.5 Grenzwerte und Parameterwerte | 347 |
| 6.6 Akteure und Bestandteile des Ordnungsrahmens | 349 |
| 6.7 Wasserhaushalt | 350 |
| 6.8 Wasser für den menschlichen Gebrauch (Trinkwasser) | 355 |
| 6.9 Mineral-, Quell- und Tafelwasser, Heilwasser | 357 |
| 6.10 Badewasser und Badegewässer | 358 |
| 6.11 Bewertung der Wassernutzung und der Effizienz des Ordnungsrahmens | 360 |
| 6.11.1 Methoden der Bewertung | 360 |
| 6.11.2 Indikatoren | 361 |
| 6.11.3 Benchmarking | 363 |
| 6.11.4 Ökobilanz/Life Cycle Assessment | 364 |
| 6.12 Literatur | 365 |
| Register | 368 |
