Hydrologische kringloop

Ongeveer 70% van het aardoppervlak is bedekt met water: oceanen, zeeën, meren en rivieren. Uit de wolken in de atmosfeer (zie hiervoor ook de foto van de aarde die gemaakt is door de bemanning van de Apollo 17) blijkt dat er op aarde een gigantisch verdampingsproces aan de gang is. Dit proces wordt aangedreven door de zon. De energie uit inkomende zonnestraling (gemiddeld over de aarde 240 W/m²) zorgt ervoor dat voortdurend grote hoeveelheden water uit de oceanen verdampen. In de atmosfeer vormen zich wolken, waaruit regen valt, maar door de heersende winden valt slechts een klein deel van die regen op land. Het is deze regen die uiteindelijk de bron is van al het zoete water op aarde. De kringloop van (zoet) water over de aarde wordt de hydrologische kringloop (cyclus) of grote waterkringloop genoemd. Deze kringloop kan worden onderverdeeld in drie subkringlopen.

De totale zoetwaterstroom in de grote waterkringloop is weliswaar erg groot, ca. 110.000 km³/jaar, maar is klein ten op zichte van de totale hoeveelheid water op aarde, ca. 1.386 miljoen km³. Zoals weergegeven in onderstaande figuur bevindt water zich in o.a. in zeeën en oceanen, in de ijskappen en gletsjers, in rivieren en zoetwaterbekkens, in grondwater (aquifers, bodem) en voor een relatief zeer klein deel in de atmosfeer.


Naast de hydrologische kringloop, de grote waterkringloop, bestaat er nog een andere waterkringloop, namelijk de kleine waterkringloop. Deze kleine waterkringloop is de (drink- en afval)waterketen.

Zuivering door de hydrologische kringloop

De hydrologische kringloop is niet alleen een kringloop, maar ook een zuiveringsproces. Immers, door verdamping en transpiratie (evapotranspiratie) komt in eerste instantie zuivere waterdamp in de atmosfeer terecht. In de atmosfeer neemt water (in de vorm van druppeltjes, wolken) allerlei stoffen op die aanwezig zijn in de atmosfeer. De bronnen van deze verontreinigende stoffen zijn niet alleen energievoorziening, huishoudens, transport en de industrie, want er zijn ook emissies met een natuurlijke oorzaak, zoals roetdeeltjes (bosbranden, vulkaanuitbarsting), stof (erosie, wind), SO₂ (branden, vulkaanuitbarsting), NO_x (bliksem), lachgas N₂O (vegetatie natte gebieden), organische stoffen zoals terpenen^w (naaldbossen) en methaan (anaerobe rotting).

In veel gebieden is de door mensen veroorzaakte uitstoot tegenwoordig vele malen groter dan de natuurlijke uitstoot. Dat is het geval voor verzurende stoffen, SO₂ en NO_x, maar ook voor roet (verbranding, steenkoolcentrales, verkeer), organische stoffen (methaan, organische oplosmiddelen, vervluchtiging van brandstoffen) en N₂O (natte rijstlandbouw).Tijdens het zuiveringsproces in de atmosfeer vinden fotochemische reacties plaats en wordt primaire luchtverontreiniging omgezet door reacties waarin het hydroxylradicaal een cruciale rol speelt.

Watergebruik

Het water op aarde bestaat voor ca. 97% uit zout water, zeewater dat gemiddeld 24 g/l NaCl (keukenzout), bevat. Daarmee is het ongeschikt voor humane consumptie: mensen én dieren hebben zoet water nodig om niet uit te drogen, de mens gemiddeld 3 liter per dag. In onderstaande figuur is te zien dat zeewater ook andere zouten dan NaCl bevat. De mens gebruikt zoet water niet alleen om te drinken. Grote hoeveelheden zoet water worden gebruikt in de landbouw (irrigatie), de industrie (productie) en door huishoudens (persoonlijke hygiëne, wassen, toilet, tuin etc). Voor al dit watergebruik is voldoende water nodig (hoeveelheid - kwantiteit) dat van geschikte samenstelling (kwaliteit) is. Bij waterbeheer gaat het dus zowel om kwantiteits- als kwaliteitsbeheer.