VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK MEGHATÁROZÁSA, VÍZMINŐSÍTÉS

Az előadások a következő témára: "VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK MEGHATÁROZÁSA, VÍZMINŐSÍTÉS"— Előadás másolata:

1 VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK MEGHATÁROZÁSA, VÍZMINŐSÍTÉS

2 Hogyan mérhető a vízminőség?

3 1. FIZIKAI JELLEMZŐK 1.1 Hőmérséklet Oldhatóságot befolyásolja
Biológiai folyamatok meghatározója Felszíni vizek: szezonális ingadozás Hőrétegzettség (mély tavak) Felszín alatti vizek: viszonylag állandó hőmérséklet Termálvizek (> 20 ºC)

4 Oldott és lebegőanyag tartalom (a víz komplex keverék)
1 nm 200 nm Valódi oldat Kolloid r. Diszperz rendszer Nem ülepedő Ülepedő 1.2 Összes oldott anyag 0.45 µm szűrőpapíron átszűrt mintából bepárlás, majd 105 ºC-on súlyállandóságig szárítva 1.3 Lebegőanyag Szűrőn fennmaradt rész Szervetlen anyagok (hordalék) és élő szervezetek (plankton)

5 1.4 Zavarosság Szerves és szervetlen lebegőanyagok, kolloid részecskék okozzák Meghatározás: a lebegõ részecskék által szórt fény mérésével (nefelométerrel, NTU – ”Nephelometric Turbidity Unit”) 1.5 Átlátszóság Fény elnyelése Szín és zavarosság határozza meg Fotikus zóna (eutrofizálódás) Mérés: fotocella, Secchi korong (m)

6 1.6 Szín Vízben oldott anyagok (huminsavak, szennyvizekkel bekerülő festékanyagok, mikroorganizmusok anyagcsere termékei) Mérés: fényelnyeléssel - TCU („True Color Unit”) 1.7 Íz és szag Szennyvíz, szerves anyagok bomlástermékei, (pl. kénhidrogén) Ipari (fenol, merkaptán, kátrány, acetilén stb.) Mikroorganizmusok (vasbaktériumok, szulfátredukáló kénbaktérium, bizonyos algák) Szervetlen anyagok (oldott sók) 1.8 Fajlagos vezetőképesség Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm) Előnyök: automatizálható, vízminőség (ionösszetétel) változását, szennyezést jelzi

7 2. KÉMIAI JELLEMZŐK 2.1 Leggyakoribb anionok és kationok („természetes” állapot) Na+, K+, Ca2+, Mg2+ HCO3-, CO32-, SO42-, Cl- 2.2 Keménység Ca és Mg ionok okozzák (pl. Ca(HCO3)2; (nk – CaO eé) Változó keménység: forralással eltávolítható HCO3- mennyiségével egyenértékű Állandó keménység: összes – változó Maucha diagram Balaton ~ 700 µS/cm Fertő tó ~ 2500 µS/cm

8 2.4 pH pH = - log(H+), semleges víz: mol H+ (proton)/l  pH 7 Természetes vizek: pH 6.5 – 8.5 (csapadékvíz pH 5.5) Befolyásolja: mész-szénsav egyensúly, humin- és fulvinsavak, biológiai aktivitás Biokémiai folyamatok lejátszódása pH érzékeny 2.5 Savasság, lúgosság Puffer kapacitás (semlegesítő képesség) a savas, lúgos behatással szemben Természetes puffer: hidrokarbonát ionok (hazai adottságok) 2.6 Oldott CO2 – szervetlen C formák (pH függésük) CO2, H2CO3, HCO3-, CO32- pH pH 8.3

9 BOI 5 20 nap 100% 0% Oxigén háztartás
2.7 Oldott oxigén, oxigén telítettség Hőmérséklet, nyomás függő Befolyásoló tényezők (források és nyelők): diffúzió, lebontás, fotoszintézis, légzés stb. 2.8 Szervesanyag tartalom Meghatározás oxigén fogyasztásból (oxidáció) Biokémiai oxigénigény: BOI5 bakteriális lebontáshoz szükséges oxigén mennyisége Kémiai oxigénigény (KOIp  KOIcr) TOC - Összes szerves szén nap BOI 5 20 100% 0% Elméleti oxigénigény TOC KOI BOI20 BOI5

10 Hidrolízis, ammonifikáció Nitrogén- kötés
Tápanyag háztartás 2.9 Nitrogénvegyületek Nitrát és nitrátosodás: methemoglobinemia Szervetlen N formák (NH4+, NO2-, NO3-): eutrofizálódás (növényi tápanyagok) O2 fogyasztás: Kjeldahl N (szerves + NH4-N) 5 20 nap BOI BOIN BOIC Hidrolízis, ammonifikáció Nitrogén- kötés Atmoszférikus N Szerves N (proteinek, aminósavak, karbamid) Ammónium Redukált állapotok Asszimiláció Nitrát redukció Denitrifikáció Nitrifikáció (Nitrosomonas) Nitrát Nitrit Oxidált állapotok Nitrifikáció (Nitrobakter)

11 Deszorpció Oldódás Csapadék-képződés Adszorpció Oldódás
2.10 Foszforvegyületek Eutrofizálódás: limitáló elem (Liebig elv) Oldott reaktív P: főként ortofoszfát (PO43-) - növények által felvehető Partikulált P: szervetlen (lebegőanyahoz kötött) és szerves (alga, detritusz) Mérés: Összes P és PO4-P Biológiailag hozzáférhető P: közvetlenül nem mérhető (frakcionálás) Nincs gáz halmazállapot Oldódás Deszorpció Csapadék-képződés Foszfát ásványok Adszor- beált P Orto- foszfát Foszfát ásványok Adszorpció Oldódás Csapadék-képződés Asszimiláció Mineralizáció Szerves P (biomassza) Hidrolízis Szerves P (detritusz)

12 2.11 Kénvegyületek Szulfidok (redukált forma): H2S, szerves szulfidok, fémszulfidok (Fe, Zn, Cu stb.) Szulfát (SO42-) Anaerob biokémiai folyamatok: SO42-  H2S Biokémiai oxidáció: H2S  H2SO4 Bűzhatás 2.12 Vas- és mangánvegyületek Oldott állapotban (Fe2+): felszín alatti vizekben tározók fenékiszapjában (hidrogén-karbonátos, szulfátos, huminsavas kötésben) Oxigén jelenlétében: Fe(OH)3 (vashidroxid, oldhatatlan) A vas és a mangán közegészségügyi szempontból nem ártalmas, de esztétikailag kifogásolható

13 2.13 Mikroszennyezők Kis koncentrációk (μg/l, ng/l) – analitika nehézségek! Íz és szagrontó hatás, gyakran mérgezőek (önmagukban vagy más anyagokkal képzett komplexeikben) Bioakkumulációs hajlam, karcinogén hatás és mutagenitás Szervetlen mikroszennyezők: nehézfémek (Hg, Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, Zn), As, cianid, Al Oldhatóságtól függ a veszélyesség (pH, redox) esszenciális elemek is! Szerves mikroszennyezők: Ásványolaj, olajszármazékok, PAH vegyületek, klórozott szénhidrogének, PCB-k (benzol, fenol, kloroform, ...) növényvédőszerek (DDT, lindán, atrazin...) Felületaktív anyagok, detergensek, oldószerek Trihalometán prekurzorok (fertőtlenítés mellékterméke) EU direktívák: VKI – elsőbbségi anyagok, WHO: veszélyes anyagok listája Természetes eredetűek is lehetnek (humin- és fulvinsavak az elhalt növények lebomlásából, fenol a korhadó falevelekből, As és más fémionok a kőzetek oldódásából, algatoxinok)

14 3. BAKTERIOLÓGIAI (MIKROBIOLÓGIAI) JELLEMZŐK
Baktériumok: Patogének (Vibrio cholerae - kolera, Shigella - vérhas, Esherichia coli - vastagbél, véd/de gyulladást is okoz, Salmonella - tífusz, Staphylococcus, Cyanobaktériumok stb.) Mérés: indikátor (patogének jelenlétére utaló) baktérium csoportok Összes coliform (TC) – talajban, üledékben található nem spórás, pálcika alakú baktériumok Fekál coliform (FC) – emberek és melegvérű állatok bélrendszeréből származó coli baktériumok (44.5 C-on tenyésztik, ahol a nem fekális eredetűek növekedése már gátolt) Fekál streptococcus (FS) – az emberi és állati zsigerekben élő baktériumok FC/FS > 4 emberi eredetű, FC/FS < 1 állati eredetű szennyezés Csíratesztek: telepszám meghatározás Kép forrása:

15 4. VÍZBIOLÓGIAI MONITORING
Élőlény csoportok Bakterioplankton Fitoplankton Élőbevonat algák Makrofita Zooplankton Makroszkópikus gerinctelenek Halak Minőségi és mennyiségi mutatók Faji összetétel Gyakoriság (biomassza) Korösszetétel (halak)

16 VKI-BIOLÓGIAI ELEMEK Gerinctelen fauna egyedsűrűség összetétel érzékeny állomány jelenléte diverzitás Halak életciklus/korszerkezet Perifiton Makrofiton Egyedsűrűség Fitoplankton virágzási gyakoriság/intenzivitás biomassza

17 Biológiai paraméterek Hidromorfológiai paraméterek
VKI monitoring Folyók Tavak Biológiai paraméterek Makrofiton Bevonatlakó kovaalgák Üledéklakó gerinctelenek Halak Fitoplankton Hidromorfológiai paraméterek Vízhozam jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Mélység, szélesség Mederjellemzők Vízparti zóna Vízállásjellemzők Tartózkodási idő Mélység Tómeder jellemzők Kémiai paraméterek Hőmérsékleti viszonyok Oldott oxigén szint Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok Kiemelten veszélyes anyagok Átlátszóság

18 VKI MINŐSÍTÉS: VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
Elsőbbségi anyagok Besorolás biológiai elemek hidrológiai és morfológiai elemek fizikai és általános kémiai elemek Specifikus szennyezők Állapotjellemzők 5 osztály biológiai állapot hidrológiai morfológiai állapot Az ökológiai állapotot befolyásoló kémiai állapot ökológiai állapot 2 osztály A FELSZÍNI VÍZTÉR ÁLLAPOTA

19 Kiemelten veszélyes elsőbbségi anyagok („First priority list of substances”)
Alachlor, antracén, atrazin, benzol, brómozott difenil-éter, kadmium és vegyületei, klórozott alkánok (C10-C13), klórfenvinfosz, klórpirifosz, 1,2-diklóretán, diklór-metán, di(2-etilhexil)ftalát (DEHP), diuron, endoszulfánok, hexaklórbenzol, hexaklórbutadién, hexaklórciklohexán (Lindán), izoproturon, ólom és vegyületei, higany és vegyületei, naftalin, nikkel és vegyületei, nonilfenolok, oktilfenolok, pentaklórbenzol, pentaklórfenol, többgyűrűs aromás szénhidrogének (beleértve a benzpiréneket, benzperiléneket, fluoronténeket és piréneket), simazin, tributil-ón vegyületek, triklórbenzolok, triklórmetán (kloroform), trifluralin.

20 Hogyan minősítünk? A természetes víz különös kémiai összetételű oldat, és egyúttal bonyolult keverék is, a vízi élővilág élettere. A vízminősítés során a víz tulajdonságait elsősorban a használatok alapján osztályozzuk: antropocentrikus szemlélet. Az ökocentrikus szemlélet nem az vízhasználatok szerinti „alkalmasságot” veszi alapul, hanem a víz ökológiai állapotát.  VKI

21 EU immissziós irányelvek
VÍZMINŐSÍTÉS: EU immissziós irányelvek Víz Keretirányelv („Water Framework Directive”) (2000/60/EEC) Környezetminőségi előírások (Veszélyes anyagokra, 2008/105/EK) (régi: 76/464 EEC és leányirányelvei, – Higany szennyezés, Kadmium szennyezés, Hexaklorociklohexán) Ivóvíz előállítására használt felszíni vizek minőségi követelményei (75/440/EK) Halak életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (78/695/EK) Rákok, kagylók életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (79/869/EK) Talajvíz minősége (80/68/EK) Szabadtéri fürdőzésre használt víz (2006/7/EK) Ivóvíz (98/83/EK)

22 Hazai szabványok, rendeletek
VÍZMINŐSÍTÉS: Hazai szabványok, rendeletek Természetes vizek minősége: 10/2010 (VIII.17.) VM rendelet a vízszennyezettségi határértékekről MSZ (1993): Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés 31/2004 (XII.30.) KvVM rendelet a felszíni vizek megfigyeléséről és állapotértékeléséről 40/2006. (X. 6.) KvVM rendelet a felszíni vizeket szennyező egyes veszélyes anyagok környezetminőségi határértékeiről és azok alkalmazásáról (Hg, Cd, 1,2-diklóretán, triklóretilén, perklóretilén) 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet „A felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről” MSZ 10433:1 (1984): Felszín alatti vizek minősége, értékelési és minősítési rendszer Használat szerinti vízminőségi követelmények: 201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet az ivóvíz minőségi követelményeiről és az ellenőrzés rendjéről (korábban: MSZ 450:1 (1989), MSZ 450:3 (1992) 6/2002 (XI.5.) KvVM rendelet az ivóvízkivételre használt vagy ivóvízbázisnak kijelölt felszíni víz, valamint a halak életfeltételeinek biztosítására kijelölt felszíni víz szennyezettségi határértékei 78/2008. (IV. 3.) Korm. Rendelet: Fürdővíz minőség MSZ-13690/3 (1989): Fürdővíz minősítés bakteriológiai vizsgálat alapján MI /9 (1990) Az öntözővíz vizsgálata, minősítési rendje MSZ (1979): Kazántápvíz, kazánvíz minőségi követelményei

23 Felszíni vizek ökológiai állapota

24 Felszíni vizek fizikai-kémiai állapota

25 Felszíni vizek vízminőségi állapota (szennyezettségret mutató paraméterek)

26 Vízfolyások Ökológiai állapota a VGT-1 és VGT-2 időszakban
Az összevetés csak tájékoztató jellegű, mert a két tervezés között módszertani változások történtek (víztest kijelölés, tipológia, minősítés) Mintegy felére csökkent az adathiányos víztestek száma, Kismértékben javuló állapot (8 % →14%) de a gyenge és rossz állapotúak száma is növekedett.

27 Felszín alatti vizek minősítése ivóvíz előállítására való alkalmasság szerint (MSZ-MI-10-433)
Vizsgált komponensek: pH, vez.kép., keménység, Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, NH4, Cl, SO4, HCO3, NO3, NO2, KOI, bakteriológia Osztályozás: I. Ivóvíznek alkalmas (fertőtlenítés) II/.1. Gáz-, savtalanítás, Fe-, Mn eltávolítás II./2. As, NH4+, NO3-, szervesanyag eltávolítás II./3. Lágyítás, keményítés III. Nincs gazdaságosan alkalmazható technológia

28

29 ÉRTÉKELT VÍZMŰTELEPEK

30 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

31 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

32 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

33 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

34 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

35 AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK
# KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

36 EU a Felszín alatti vizek védelméről (VKI, leányirányelv)
30/2004 (XII.30.) KvVM rendelet: a felszín alatti vizek vizsgálatának egyes szabályairól 2006/118/EK a felszín alatti vizek szennyezés és állapotromlás elleni védelméről Guidance on Groundwater Status and Trend Assessment (EU, CIS Guidance Document No.18.), 2009 A VKI és leányirányelve szerint a felszín alatti víztest jó állapotú, ha a határértéket meghaladó koncentrációt mutató szennyezés nem veszélyeztet receptort (ivóvízkivétel, vízi ökoszisztéma, szárazföldi ökoszisztéma) a víztesten belül a szennyezettség aránya nem éri el a 20 %-ot (ez kivételes esetben lehet 50 %) nem mutatható ki romló vízminőségi tendencia A leányirányelv két környezetminőségi határértéket tartalmaz: nitrátra 50 mg/l, peszticidre 0,1 μg/l. A többi elemre a szabályozás a tagországok feladata: Magyarországon (VGT, 2009): NO3 (felszíni víz receptorra is, az EU szinten megállapított határértéknél szigorúbb értéket), NH4, vezetőképesség, Cl és SO4, TOC, Cd, Pb, Hg. Peszticidek, tri- és tetraklóretilén és AOX

37 FELSZÍN ALATTI VÍZTESTEK ÁLLAPOTÉRTÉKELÉSE A VKI SZERINT

38 50 mg/l-nél nagyobb nitrát tartalmú kutak/források aránya

39

40

41

42 TAVAK –FÜRDŐVÍZ MINŐSÉG

43

44

45