Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA ELŐADÓK: DR. LICSKÓ ISTVÁN (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA ELŐADÓK: DR. LICSKÓ ISTVÁN (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)"— Előadás másolata:

1 VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA ELŐADÓK: DR. LICSKÓ ISTVÁN (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)

2 TANTÁRGY FELVEZETÉS  TANTEREM: K121  ÓRALÁTOGATÁS  ÓRA ALATTI REND  ZÁRTHELYIK, VIZSGAKÉRDÉSEK  JEGYZET  TANKÖNYVEK  TANTÁRGY PROGRAM  OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (Power Point, IRÁSVETÍTŐ, VIDEO)

3 A TANTÁRGY STRUKTÚRÁJA  ALAPVETŐ KÉMIAI ISMERETEK (kémiai kötések, reakciók, energetikai viszonyok, stb.)  A VÍZ MINT TERMÉSZETES OLDÓSZER (fizikai és kémiai tulajdonságok)  VÍZBIOLÓGIA (vízi ökoszisztémák, trófikus szintek, anyag és energia áramlás, táplálkozási kapcsolatok, bioindikáció, stb.)  TÁPELEM CIKLUSOK  ANYAGMÉRLEGEK  VÍZMINŐSÉG (komponensek, mintavételi és analitikai módszerek, stb.)  VÍZMINŐSÍTÉS  ANTROPOGÉN SZENNYEZÉSEK (tápanyagok, szerves mikroszennyezők, nehézfémek, biológiai szennyezés, stb.)  TOXIKOLÓGIA

4 A VÍZKÉMIA ELHELYEZÉSE  Természetes vizekben zajló kémiai folyamatok leírásával foglalkozik  A hidroökológia része  Interdisciplináris tudomány  Elemei: Fizikai-kémiai, általános és szervetlen kémiai alapok Ökológiai ismeretek (élettér, kémiai környezet a vízi élővilág számára, élőlények és környezetük kölcsönhatása) Vízi anyag és energiaforgalmi ismeretek Környezetmérnöki ismeretek

5 FÖLDRAJZI BUROK Összetevői:  Atmoszféra (levegő)  Hidroszféra (víz)  Litoszféra (kőzet)

6 BIOSZFÉRA  Élőlények előfordulási helye, élettere  Részben a hidroszférában, az atmoszférában és a litoszférában helyezkedik el

7 A VÍZ SZEREPE A FÖLDÖN  Az élet alapja  Felületi részaránya a Földön 70 %  Élőlények testének kb. 90 %-a víz  Élettér  Alapvető természeti érték  Az emberi társadalom létezésének feltétele  A jövőbeni fejlődés feltétele

8 A VÍZ TULAJDONSÁGAINAK GYAKORLATI VONATKOZÁSAI  A FÖLDI (EMBERI) ÉLET FENNTARTÁSÁHOZ NÉLKÜLÖZHETETLEN  TAVAK RÉTEGZŐDÉSE  A JÉG FELÚSZÁSA  HŐPUFFER, ÉVSZAKOK, KLÍMA KIEGYENLÍTÉS  PÁROLGÁS, CSAPADÉK, VÍZ- ÉS ANYAGFORGALOM MEGHAJTÁSA  ERÓZIÓ, BEMOSÓDÁS  ANYAGTRANSZPORT  CSEPPKÉPZŐDÉS  KAPILLÁRIS JELENSÉG

9 FAJLAGOS VÍZHASZNÁLATOK ÉTEL, ITAL2 L/FŐ/NAP EGYÉB EMBERI VÍZHASZNÁLAT L/FŐ/NAP AUTÓGYÁRTÁS10 5 L/AUTÓ PAPÍRGYÁRTÁS300 m 3 /TONNA VISZKÓZ MŰSELYEM100 m 3 /TONNA 1000 KWH VILLAMOSSÁG200 m 3 VASGYÁRTÁS22 m 3 /TONNA

10

11 A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (1) 1. ÁSVÁNYOK ÉS KŐZETEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT ÖSSZETÉTEL  BEMOSÓDÁS  LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS  OLDÓDÁS AZ ÜLEDÉKBŐL

12 A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (2) 2.PÁROLGÁSSAL ÖSSZEFŰGGŐ KRISTÁLYOSODÁS  SZIKESEDÉS  SIVATAGOSODÁS  CaCO 3 KICSAPÓDÁS

13 A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (3) 3. CSAPADÉK  TRÓPUSI RÉGIÓK  TELJES KIMOSÓDÁS  HÍGULÁS (TENGERVÍZ)

14

15

16 A VÍZ FONTOSABB FIZIKAI TULAJDONSÁGAI Sűrűség (25  C-on) 0,997 g/cm 3 Legnagyobb sűrűség (3,94  C-on) 1,000 g/cm 3 Olvadáspont 0,00  C Forráspont 100,00  C Olvadáshő335 kJ/kg Párolgáshő2308 kJ/kg Fajhő4,19 kJ/kg Hővezető képesség 0,00569 J/cm/s/  C Felületi feszültség71,97 mJ/m 2

17 Az olvadáspont és forráspont változása izoelektromos hidridek esetében

18 A VÍZ MINT KÖZEG JELLEMZŐI  Poláros oldószer (gázokat, sókat, szerves anyagokat old)  Nagy a felületi feszültsége  Viselkedése eltérő hidrofil és hidrofób felületeken  Dielektromos állandója nagy  Párolgáshője és olvadáshője nagy  Sűrűségi anomália  rétegzettség, turnover  Fényelnyelése kicsi  Jégképződés, jégfedettség  Bonyolult kémiai és biológiai kölcsönhatások jellemzik  Élettér (élőhely + biológiai folyamatok) helyszíne  A természetben híg oldatok fordulnak elő

19 TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (1) Oldott gázok  Henry törvénye a gázok oldódásáról  Dalton törvénye a parciális nyomásról

20 TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (2) Gázok oldódását befolyásoló tényezők:  Hőmérséklet  Oldott sók töménysége  A gáz vízgőz tartalma  Oldat telítettsége az adott gázra  A gázzal érintkező felület nagysága

21 TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (3) Oldott folyadékok  Poláros folyadékok oldékonysága  Apoláros folyadékok oldékonysága Oldott szilárd anyagok  Szervetlen anyagok  Szerves anyagok

22 MECHANIKAI ENERGIÁK  Helyzeti energia  Mozgási energia  Forgási energia  Rugalmas energia

23 BELSŐ ENERGIA  Termikus energia  Nullaponti energia  Energia megmaradás törvénye  U = Q + L; U 2 – U 1 =  U  Belső energia pozitív, ha a rendszer energia tartalma nő

24 REAKCIÓHŐ  Kémiai folyamatok során keletkezik, vagy elnyelődik  Exoterm reakciók  Endoterm reakciók

25 Az exoterm és endoterm reakciók energetikai viszonyai

26 ENTALPIA (1)  Térfogat állandó = belső energia  Térfogat változik = entalpia  Entalpia = H = U + PV  Hasznosítható és nem hasznosítható munka különválasztása  dH = H 2 – H 1 (a változás csak a kezdeti és végállapottól függ) Hess tétel  25 °C-on és 1 atm nyomáson az entalpia 0  Vegyületek entalpiája – képződéshő (25 °C-on és 1 atm nyomáson)

27 ENTALPIA (2)  Termokémiai egyenletek (halmazállapot, hőmérséklet, nyomás) H 2 (g) + ½ O 2 (g) = H 2 O(g)- 57,79 kcal H 2 (g) + ½ O 2 (g) = H 2 O(f)- 63,31 kcal H 2 (g) + ½ O 2 (g) = H 2 O(sz)- 69,90 kcal

28 KÉMIAI KÖTÉSEK (1)  Kovalens  Ionos  Fémes  Elektronnegatívitás (X) különbség befolyásolja Nemesgázok X = 0 Alkálifémek, X  1 Átmeneti fémek, 1 < X < 2,2 Félfémek, 1,5 X < 2,2 Nemfémek. 2,2 < X < 4,1

29 KÉMIAI KÖTÉSEK (2) Kötéstípusok:  Kovalens kötés: XA – XB = dX  0,5  Kovalens – ionos átmenet: 1,0 < dX < 1,5  Ionos – kovalens átmenet: 2 > dX > 1,5  Ionos kötés: dX  2

30 Kémiai reakciók  Anyagmegmaradás  Tömegmegmaradás

31 Reakció típusok (1) 1)Egyesülés H 2 + Cl 2 = 2HCl C + O 2 = CO 2 Fajtái: - Polimerizáció (acetilén  benzol) - Addició (etilén + bróm = etilén-bromid) - Kondenzáció (vinil-klorid  polivinil- klorid + HCl

32 Reakció típusok (2) 2) Bomlás CaCO 3 = CaO + CO 2 NH 4 Cl = NH 3 + HCl 3) Izomer (intramolekuláris) átalakulás  NH 4 + ] [OCN - ] = CN 2 H 4 O 4) Cserebomlás CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl

33 Reakció típusok (2) 5) Oxidáció – redukció Oxidáció = elektron leadás Redukció = elektron felvétel A két folyamat csak együtt mehet végbe Oxidációs szám S + O 2 = SO

34 Reakció típusok (3) Szinproporció: 2 H 2 S + SO 2 = 2 H 2 O + 3 S Diszproporció: Cl 2 + H 2 O = HCl + HOCl KMnO H 2 SO 4 = K 2 SO MnSO 4 + 3H 2 O + 5 O 2 KMnO 4 + H 2 O = 2 KOH + 2 MnO O

35 Reakció típusok (3) 6) Sav-bázis reakció Arrhenius elv Bronsted elv SAV  BÁZIS + H + A víz savként viselkedik: NH 3 + H 2 O  NH OH - Bázis 1 Sav 2 Sav 1 Bázis 2 A víz bázisként viselkedik: H 2 O + HF  H 3 O + + F - Bázis 1 Sav 2 Sav 1 Bázis 2

36 Sav disszociációs állandója: K s = [A - ] [H 3 O + ] / [HA] Bázis disszociációs állandója: K b = [HA] [OH - ] / [A - ]

37 KÉMIAI REAKCIÓK SEBESSÉGE A 2 + B 2 = 2 AB V = reakció sebesség = k[A 2 ] [B 2 ] Ahol k= sebességi állandó (az időegység alatt átalakuló molekulák mennyisége) Általánosan: n 1 A + n 2 B = m 1 C + m 2 D V = k[A] n1 [B 2 ] n2 Aktiválási energia

38 KÉMIAI EGYENSÚLYOK (1) Reverzibilis kémiai reakciók CH 3 COOH + C 2 H 5 OH  CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O V 1 = k 1  CH 3 COOH   C 2 H 5 OH  V 2 = k 2  CH 3 COOC 2 H 5   H 2 O  Egyensúlyban v 1 = v 2 k 1  CH 3 COOH   C 2 H 5 OH  = k 2  CH 3 COOC 2 H 5   H 2 O   CH 3 COOC 2 H 5   H 2 O  /  CH 3 COOH   C 2 H 5 OH  = k 1 /k 2 = K

39 KÉMIAI EGYENSÚLYOK (1) Általánosan: n 1 A + n 2 B  m 1 C + m 2 D {[C] m1 [D] m2 } / { [A] m1 [B] m2 } = K Tömeghatás törvénye: Egyensúlyban a keletkezett termékek koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzata osztva a kiindulási anyagok koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzatával konstans érték állandó nyomáson és állandó hőmérsékleten

40 SÓK HIDROLÍZISE (1) Hidrolízis = reakcióba lépés a vízmolekulákkal Gyenge bázis és erős sav sójának hidrolízise NH H 2 O  NH 3 + H 3 O + K h = [NH 3 ] [H 3 O + ] [NH 4 + ] = K w /K b

41 SÓK HIDROLÍZISE (2) Erős bázis és gyenge sav sójának hidrolízise CH 3 COO - + H 2 O  CH 3 COOH + OH - K h = [CH 3 COOH] [OH - ] / [CH 3 COO - ] hidrolízis BA + H 2 O  HA + BOH semlegesítés H 2 O  H + + OH - H + + A -  HA H 2 O + A -  HA + OH -

42 SÓK HIDROLÍZISE (3) [H + ] = K w / [OH - ] és [H + ] = K s [HA] / [H + ] K w / [OH - ] = K s [HA] / [H + ] K w / K s = [HA] [OH - ] [A - ]

43 PUFFER OLDATOK (1)  Gyenge savnak és sójának vizes oldata, vagy  Gyenge bázisnak és sójának vizes oldata  pH-juk állandó  pH-juk nem függ a hígítástól  Pufferkapacitás = sav- vagy bázissemlegesítő képesség  Pufferkapacitás függ a hígítástól

44 PUFFER OLDATOK (2)  Természetben fonosak (környezetben, szervezeten belül, sejten belül)  Na 2 CO 3, NaHCO 3  H 2 CO 3, HCO 3 -, CO 3 2- rendszer (szervetlenszén rendszer)  Heterogén rendszerek pufferkapacitása nagyobb lehet, mint a homogén rendszereké (pl. CaCO 3 szilárd fázis jelenléte a szervetlenszén rendszerben)

45 Erős bázis gyenge savval alkotott sójának hidrolízise: A - + H 2 O  HA + OH - A hidrolízis állandó: K h = K w /K s (K w = a víz ionszorzata) Erős sav gyenge bázissal alkotott sójának hidrolízise: B + + H 2 O  BOH + H + A hidrolízis állandó: K h = K w /K b

46 Gyenge bázis és gyenge sav reakciója: B + + A - + H 2 O  BOH + HA A hidrolízis állandó: K h = K w /K s K b

47

48

49 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (1) Társulások  Bakterioplankton  Fitoplankton  Zooplankton (egysejtűek, kerekesférgek, kisrákok)  Magasabbrendű vízinövények (makrofiton)  Makroszkópos gerinctelenek (csigák, kagylók, szivacsok, stb.)  Halak (növényevők, fenéktúrók, ragadozók)

50 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (2) Élőhelyek  Levegő – víz határfelület  Nyíltvíz  Üledék (bentosz)  Élőbevonat  Parti zóna

51 A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (3) Kölcsönhatások az ökoszisztémában  Energia áramlás szintjei  Táplálkozási kölcsönhatások  Kompetíció  Minden elem összefügg egymással

52 A tápanyagforgalom és a táplálkozási kapcsolatok egyszerűsített folyamatábrája

53

54 A folyóvizek (rheális) szinttájai TájékSzinttáj Ekoszisztémák összessége Forrástájék (krenális) forrásszinttájeukrenon forrás-kifolyó szinttájhipokrenon Pisztrángfélék tájéka (rhitrális) felső pisztráng- csermelyek, hegyi szinttájpatakok epirhitron alsó pisztráng-patakok szinttáj metarithron pénzespér-hegyi folyók szinttáj hiporithron Pontyfélék tájéka (potamális) márnaszinttájkisebb folyókepipotamon denevérkeszeg-síksági folyók, szinttájfolyamok metapotamon lepényhal-dur-esztuáriumok bincs szinttáj hipopotamon

55 A Föld-légkör rendszer energiaforgalma I. A légkör külső határára érkező napsugárzás további útja: 100 % = 11 ezer MJ/m 2 /év (Próbáld, nyomán)

56 A fény összetétele állóvizekben, a hullámhossz és a mélység függvényében Fény viselkedése a vízben: I z = I 0 e  (  ) I z = Fényerő „z” mélységben I 0 = fényerő felszínen  (  ) = extinkciós koeficiens „  ” hullámhosszon

57 HŐMÉRSÉKLET  van’t Hoff törvény (hőmérséklet 10 °C-os emelése esetén a reakciósebesség 2-3-szorosára nő  Általában – °C között vannak élőlények  Termofil szervezetek: °C  Mezofil szervezetek  Pszichrofil szervezetek (hidegtűrők)  Homoioterm élőlények (állandó testhőmérséklet)  Poikiloterm élőlények (változó testhőmérséklet)  Testhőmérséklet evolúciós hatása  Hőterhelés

58 Tavak típusai, jellemzői TÍPUSOK:  Sekély tó  Mély tó  JELLEMZŐK:  Vízgyűjtő méret  Vízmélység  Felület  Parttagoltság  Átkeveredés

59 Az állóvízi (limnális) élettájak

60 TAVAK HŐRÉTEGZŐDÉSÉNEK FŐBB TÍPUSAI  AMIKTIKUS (állandóan jéggel fedett sarkvidéki tavak)  HIDEG MONOMIKTIKUS (télen rétegzett, nyáron átkeveredő sarkvidéki tavak)  DIMIKTIKUS (tavasszal és ősszel keveredik, nyáron és télen rétegzett mérséklet égövi tavak)  MELEG MONOMIKTIKUS (télen keveredik,, nyáron rétegzett szubtrópusi tavak)  OLIGOMIKTIKUS (kevés cirkulációs periódus szabálytalan időközönként, trópusi tavak)  POLIMIKTIKUS (állandóan, vagy gyakran van átkeveredés, hideg- vagy melegégövi tavak)  MEROMIKTIKUS (állandó rétegzettség, pl. sós tavak)

61 A HIPOLIMNION ANAERÓBIÁJÁNAK KÖVETKEZMÉNYEI (1) 1. Kémiai következmények  Vas redukciója, Fe(OH) 3  Fe 2+  Mangán redukciója, MnO 2  Mn 2+  Vashoz kötött foszfor oldódása

62 A HIPOLIMNION ANAERÓBIÁJÁNAK KÖVETKEZMÉNYEI (2) 2. Biológiai következmények  Lebontási folyamat túlsúlya  Szén-dioxid felszabadulása  pH csökkenése  Denitrifikáció, NO 3 -  N 2  Ammónia képződés  Szulfát redukció, SO 4 2-  H 2 S  Metán fermentáció, CO 2  CH 4  Anaerób lebontás során íz és szaganyagok keletkezése

63 TÁPANYAG (1)  Növények – Szervetlenből szerves anyagot állítanak elő (fotoszintézis) – Bruttó fotoszintézis = nettó + légzés – Legfontosabb tápanyagok: C, N, P – Liebig törvény – C : N : P = 106 : 16 : 1

64 TÁPANYAG (2)  Állatok – Növényevők – Húsevők – Mindenevők  Szaprofág szervezetek (pl. baktériumok, gombák)

65 Minőség Dolgok, jelenségek, folyamatok belső lényegi tulajdonságainak összessége, melyek révén azok egymástól elkülönülnek Alkalmasság, jóság  A minőség emberközpontú alkalmazása.  Felhasználástól függ a kedvező vagy rossz minőség (Pl. halászat, fürdés, ivóvíz, ipari víz, öntözővíz, stb.)

66 Vízminőség Régi megfogalmazás: A természetben előforduló víz tulajdonságainak összessége. Új megfogalmazás: A víztest állapota, amely az „n” dimenziós topológiai térben egy ponttal jellemezhető, ahol n = a víztest tulajdonságainak összességével. A valóságban az „n” számú jellemző nem határozható meg, kevesebbel kell beérni (idő, anyagi korlát, stb.)

67 SZENNYEZŐANYAGOK TÍPUSAI  OXIGÉNELVONÓ ANYAGOK (főként szervesanyagok)  NÖVÉNYI TÁPANYAGOK (N és P)  SZERVES MIKROSZENNYEZŐK (Peszticidek, gyomirtó szerek, szerves vegyipari hulladékok, stb.)  LEBEGŐ ANYAGOK  NEHÉZFÉMEK (Cd, Cu, Cr, Ag, Hg, Fe, Mn, stb.)  FETŐZŐ ÁGENSEK (baktériumok, vírusok, stb.)  RADIOAKTÍV ANYAGOK  HŐ

68 A SZENNYEZŐ ANYAGOK HATÁSAI  A VÍZI OXIGÉNFORRÁS CSÖKKENÉSE  EUTROFIZÁLÓDÁS  A TÁPLÁLKOZÁSI KAPCSOLATOK SÉRÜLÉSE  POTENCIÁLIS TOXIKUSSÁG  JÁRVÁNYOK  ESZTÉTIKAI ÉRTÉK CSÖKKENÉSE  KORRÓZIÓ  BIOKORRÓZIÓ

69 ÖSSZES SZENNYEZŐANYAG TERHELÉS  HÁTTÉRTERHELÉS (TERMÉSZETES EREDET)  IPARI/KERESKEDELMI TERHELÉS  HÁZTARTÁSOKBÓL SZÁRMAZÓ TERHELÉS  MEZŐGAZDASÁGI TERHELÉS  MÚLTBELI SZENNYEZÉSEKBŐL SZÁRMAZÓ MARADVÁNY TERHELÉS

70 VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK  ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK  SZERVETLEN KOMPONENSEK  SZERVESANYAGOK  NÖVÉNYI TÁPANYAGOK  FÉMEK  SZERVES MIKROSZENNYEZŐK  BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK  RADIOAKTIVITÁS

71 1. ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK  Vízhozam, m 3 /s  Vízhőfok, °C  Oldott oxigén, mg/L  pH  Vezetőképesség,  S/cm, 20 °C-on

72 2. SZERVETLEN KOMPONENSEK (mg/L)  Anionok : klorid, szulfát, karbonát, hidrokarbonát, fluorid,  Kationo k: kálium, nátrium, kalcium, magnézium, vas, mangán

73 3. SZERVESANYAGOK (mg/L)  TOC, DOC, BOI 5, KOI Mn, KOI Cr

74 4. NÖVÉNYI TÁPANYAGOK  Összes P, PO 4 -P  Összes N, NH 4 -N, NO 2 -N, NO 3 -N  SiO 2 -Si

75 5. Szervetlen mikroszennyezők  Összes Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As  Oldott Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As  Szilárd Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As

76 6. SZERVES MIKROSZENNYEZŐK  Fenolok és homológjai (C 6 H 5 OH)  Klórozott szénhidrogének

77 7. BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK  Vírusok  Baktériumok (összes baktériumszám 37 és 20 °C-on, Coliszám, Enterális coliszám, Streptococcus szám, Salmonella, Shigella)  Féreg kitartóképletek (pl. ciszták)

78 8. RADIOAKTIVITÁS (Bq/L)  Összes alfa aktivitás  Összes béta aktivitás  40 K 3H3H  90 Sr

79 A vízminősítés szerepe a vízminőség-szabályozásban Szennyezőanyag terhelés Vízminőségi problémákVízhasználati igények Rendszeres vízminőség ellenőrzés Követelményeknek megfeleltetés Osztályozás, trendek Ok-okozati Összefüggések feltárása Alternatív szabályozási javaslatok kidolgozása Döntéshozás Ellenőrzés

80 A MAGYAR VÍZMINŐSÍTÉSI RENDSZER Felszíni vízre (folyókra, tavakra, tározókra)  250 mintavételi hely volt, ma 150  Komponensek koncentráció értékei szerint  Heti, kétheti, havi gyakoriságú mérés  Mintegy vízminőségi komponens

81

82

83 MSZ SZABVÁNY (1) A szabvány a komponenseket az alábbi mutatócsoportokba sorolja:  Oxigénháztartás  Nitrogén és foszforháztartás  Mikrobiológiai jellemzők  Szervetlen mikroszennyezők  Szerves mikroszennyezők  Toxicitás  Radioaktív anyagok  Egyéb jellemzők

84 MSZ SZABVÁNY (2)  Amennyiben a vizsgálatok száma több min 12, a 90 %- os összegzett relatív gyakoriságú (tartósságú) érték.  Amennyiben a vizsgálatok száma kevesebb mint 12, a legnagyobb vizsgálati eredmény (az oldott oxigént és az oxigéntelítettséget kivéve).  Egy-egy csoporton belül a legrosszabb osztály besorolású komponenst kell mértékadónak tekinteni. Minden egyes vízminőségi komponens éves adatsorát a szabvány előírásainak megfelelően külön-külön kell értékelni. A mértékadó érték a vizsgálat gyakoriságától függően:

85 A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ szabványból) (1) OXIGÉNHÁZTARTÁS Komponens I.II.III.IV.V. osztály Oldott O 2, mg/L7643<3 Oxigéntelítettség, % < 20 > 200 BOI 5, mg/L451015> 15 KOI ps, mg/L581520> 20 KOI k, mg/L > 60 Pantle-Buck index1,82,32,83,3> 3,3

86 A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ szabványból) (2) TÁPANYAG HÁZTARTÁS Komponens I.II.III.IV.V. osztály Ammónium-ion, mg/L0,260,641,292,57> 2,57 Nitrit-ion, mg/L0,0330,1000,3290,986> 0,986 Nitrát-ion, mg/L4,4322,1444,28110,7> 110,7 Összes foszfor 1 mg/L > 1000 Összes foszfor 2 mg/L > 500 PO 4 -P 1 mg/m > 500 PO 4 -P 2 mg/m > 250 A-klorofill, mg/m > Nem állóvízbe engedés esetén, 2 egyéb

87 A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ szabványból) (3) MIKROSZENNYEZŐK, TOXICITÁS Komponens I.II.III.IV.V. osztály Fenolok, mg/m > 20 ANA-detergensek, mg/m Kúolaj és termékei, mg/m > 250 EGYÉB JELLEMZŐK pH-6,5-8,0 6,0-6,5 8,5-9,0 5,5-6,0 9,0-9,5 < 5,5 > 9,5 Vezetőképesség 20 °C-on  S/cm > 2000

88 Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (1) I. osztály : kiváló víz: Mesterséges szennyező anyagoktól mentes, tiszta, természetes állapotú víz, az oldott anyaga tartalom kevés, közel teljes az oxigén telítettség, a tápanyagterhelés csekély és szennyvíz baktérium gyakorlatilag nincs.

89 Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (2) II. osztály: jó víz: Külső szennyező anyagokkal és biológiailag hasznosítható tápanyagokkal kismértékben terhelt, mezotróf jellegű víz. A vízben oldott és lebegő, szerves és szervetlen anyagok mennyisége, valamint az oxigén háztartás jellemzőinek évszakos és napszakos változása az életfeltételeket nem rontja. A vízi szervezetek fajgazdasága nagy, egyedszámuk kicsi, beleértve a mikroorganizmusokat is. A víz természetes szagú és színű. Szennyvíz baktérium kevés.

90 Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3) III. osztály: tűrhető víz: Mérsékleten szennyezett víz, amelyben biológiailag hasznosítható tápanyagterhelés eutrofozálódást eredményezhet. Szennyvíz baktériumok következetesen kimutathatók. Az oxigénháztartás évszakos és napszakos ingadozása és az esetenként előforduló káros vegyületek átmenetileg kedvezőtlen életfeltételeket teremthetnek. Az életközösségekben a fajok számának csökkenése és egyes fajok tömeges elszaporodása vízszíneződést is előidézhet. Esetenként szennyeződésre utaló szag és szín is előfordul.

91 Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3) IV. osztály: szennyezett víz: Külső eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, illetve szennyvizekkel terhelt, tápanyagokban gazdag víz. Az oxigénháztartás tág határok között változik, előfordul az anaerob állapot is. A nagy mennyiségű szerves anyag biológiai lebontása, a baktériumok nagy, valamint az egysejtűek tömeges előfordulása jellemző. A víz zavaros, esetenként színe változó, előfordulhat vízvirágzás is. A biológiailag káros anyagok koncentrációja esetenként a krónikus toxicitásnak megfelelő értéket is elérheti. Ez a vízminőség kedvezőtlenül hat a magasabb rendű vízi növényekre és a soksejtű állatokra.

92 Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3) V. osztály: erősen szennyezett víz: Különféle eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, szennyvizekkel erősen terhelt, esetenként toxikus víz. Szennyvíz baktérium tartalma közelít a nyers szennyvizekéhez. A biológiailag káros anyagok és az oxigénhiány korlátozzák az életfeltételeket. A víz átlátszósága általában kicsi, zavaros, bűzös, színe jellemző és változó. A bomlástermékek és a káros anyagok koncentrációja igen nagy, a vízi élet számára krónikus, esetenként akut toxikus szintet jelent.

93

94 Szennyvíz kibocsátók  Vizsgált komponensek – Szervesanyag mutatók (KOI, BOI, CCl 4 -extrakt) – Tápanyag formák (ÖP, PO 4 -P, ÖN, NO 3 -N, NO 2 -N, NH 4 -N) – Nehézfémek  Mérési gyakoriság: legalább évi négy (+ önkontroll mérések)  Környezetvédelmi területi hatóság végzi a mérést  Hat területi kategória (érzékenység szerint)  Újabb határértékrendszer alapelvei – Nem a koncentráció, hanem terhelés az irányadó – Befogadó terhelhetősége szerinti határértékek – Érzékeny vízbázisok figyelembe vétele

95 EU SZABÁLYOZÁS (91/271/EEC), KÉT FOKOZATÚ TISZTÍTÁSRA •Határértékek VAGY eltávolítási hatásfokok •BOI 5 (25 mg/l; 70-90%) •KOI (125 mg/l; 75%) •Lebegőanyag (35 mg/l; 90%) •Összes foszfor (2 mg/l, 80 %) ( eLE) •Összes nitrogén (15 mg/l; %) ( eLE)

96 ÚJ SZABÁLYOZÓ RENDSZER •203/2001 Kormányrendelet •9/2002 KöM/KöVim rendelet tervezet •Technológiai határértékek •Területi kibocsátási határértékek •Egyedi vízgyűjtő területi határértékek •Gondok: Szigorú határértékek, a kibocsátás területi hatósági elbírálási lehetősége

97 Felszín alatti víz  Ivóvíz-kivétel követelményei irányadók  Határértékek – Megfelelő – Tűrhető  Víznyerőhely jellegétől (talajvíz, rétegvíz) függő és attól független határértékek

98 A 3/1984 (II.7.) OVH számú rendelet határértékei a hat területi kategóriában KomponensI.II.III.IV.V.VI. pH 6,5 8,5 6, KOI Cr g/m NH 4 -N g/m 3 1,563,8923,337,7823,337,78 NO 3 -N g/m 3 9,0311,2918,06 - TP g/m 3 1, ANA det. g/m CCl 4 extr. g/m Lebegőanyag, g/m

99 A VÍZ KERETIRÁNYELV (VKI) ELŐZMÉNYEK:  EEC irányelvek a vízhasználatokra  Országonként erősen változó rendszer  Ökológiai szempontok háttérben

100 SPECIÁLISAN MAGYAR VISZONYOK  Csatlakozási szándék az EU-hoz.  A VKI bevezetéséről döntés.  Magyarország a Duna-medence része.  A vizek 95 %-a külföldről jön.  Alföldi és középhegységi területek.  Tradíciók a vízgazdálkodásban.  Fejlett árvízvédelem és monitoring rendszer.  Jelentős vízi ökológiai tapasztalatok.

101 Nitrát irányelv Országos akcióterv 3 fázisban (2002) 20 % / % / 2012 Felszín alatti vizek védelme irányelv Országos kármentesítési program (1996) 60 % / 2003 Ivóvíz irányelv Vízbázisvédelem (1997) Program az ivóvíz- minőség javítására (2001) 70 % / % / 2009 ELŐREHALADÁS A GYAKORLATI MEGVALÓSÍTÁSBAN EK Irányelvek Országos programok (indítás dátuma) készenlét/határidő Települési szennyvíz irányelv Országos csatornázási és szennyvíztisztítási program (1996) 25 %/ 2015 Országos programok kormánydöntések alapján a Keretirányelv által megkövetelt intézkedési program alapja

102 • a vizekkel kapcsolatban lévő ökoszisztémák védelméhez ökoszisztémák védelméhez • a fenntartható vízhasználatokhoz • az emisszió csökkentésével a vízminőség javításához a vízminőség javításához • az árvizek és aszályok környezeti hatásának mérsékléséhez hatásának mérsékléséhez Egyéb kiemelt szempontok: • költségmegtérülés, • a “szennyező fizet” elv, • társadalmi kapcsolatok • a felszín alatti vizek védelméhez A VKI CÉLJA, HOGY KERETET BIZTOSÍTSON:

103 VÍZÜGYI KERETIRÁNYELV (WATER FRAMEWORK DIRECTIVE)  Integráló szemlélet  Vízgyűjtő elv  Fogalmi meghatározások (vízgyűjtő, részvízgyűjtő, vízgyűjtő kerület, víztér, „jó állapot”)  Célok (állapot romlás megakadályozása, jó állapot elérése)  Feladatok (monitoring, vízgyűjtő-gazdálkodási terv, intézkedési terv)  Határidők  Felelős hatóság  Jelentési kötelezettség

104 FOGALMAK  Vízgyűjtő  Tó, folyó, átmeneti, partmenti, erősen módosított és mesterséges vizek  Referencia állapot és potenciál  Jó állapot és potenciál  Felelős hatóság  Tipológia  Víztest lehatárolás  Víztest jellemzés  Monitoring (háromszintű)  Vízgyűjtő gazdálkodási terv

105 ÖKOLÓGIAI HÁTTÉR  Komplementaritás elve (miliőspektrum és tolerancia spektrum összehangoltsága Zavartalan környezet Emberi hatások Eredeti társulások Módosított környezet Módosított társulások Környezet Típusok Társulások Referencia indikátorok

106 A KERETIRÁNYELV TEHÁT AZOKAT A TÖRVÉNYEREJŰ SZEMPONTOKAT FOGLALJA ÖSSZE, AMELYEKET FIGYELEMBE KELL VENNI: • A vízhasználatok tervezésekor és engedélyezésekor, és engedélyezésekor, • A potenciális szennyezési tevékenységek engedélyezésekor, engedélyezésekor, • A vízrendezési munkákban, Közvetve tehát befolyással van az egész vízgazdálkodásra • Az árvíz és belvízvédekezés során

107 A lényeg: VÍZGYŰJTŐ-GAZDÁLKODÁSITERVEZÉS a Duna vízgyűjtőjének egészére esetleg Duna, Tisza, Dráva bontásban, esetleg Duna, Tisza, Dráva bontásban, A vízgyűjtő szintű vízgazdálkodási tervezés és a vízgyűjtő gazdálkodási tervezés párhuzamosan futó, egymást átfedő tevékenységek de az “aprómunka” szintjét a típus szerint lehatárolható felszíni és felszín alatti vízterek jelentik A célkitűzés: a vízterek ökológiai és vízminőségi állapota nem romolhat, illetve el kell érni a “jó állapotot” 15 év alatt, közgazdaságilag alátámasztható módon

108 Ökológiai és vízminőségi szemlélet, de kivételek lehetségesek. Csak mindent indokolni, igazolni és dokumentálni kell! A víztér mesterséges vagy erősen módosított jellege elfogadható, ha a jó ökológiai állapot elérése • jelentős!? káros hatással lenne a szélesebb környezetre, hajózásra, rekreációra, jelentős!? vízhasználatokra, folyószabályozásra, rekreációra, jelentős!? vízhasználatokra, folyószabályozásra, árvízvédelemre, drénezésre, stb... árvízvédelemre, drénezésre, stb... • technikailag nem lehetséges környezeti szempontból jelentősen!? kedvezőbb módon, vagy nagyon drága lenne. kedvezőbb módon, vagy nagyon drága lenne. fenntartható vízgazdálkodás A határidő kitolható • váratlan árviz, • tartós aszály, • haváriák esetén.

109 „jó állapot” a felszíni vizek esetén: a víztér ökológiai és kémiai állapota is legalább jó A felszíni vizek jó ökológiai állapota azt jelenti, hogy a víztér közel azonos hidrológiai, morfológiai, biológiai és kémiai jellemzőkkel rendelkezik, mint egy vele azonos típusba sorolt zavartalan víztér (ez a referencia állapot) A felszíni víztérnek akkor jó a kémiai állapota, ha megfelel a környezeti határértékeknek „jó állapot” a felszíni vizek esetén: a víztér mennyiségi és kémiai állapota is jó A felszín alatti víztér jó mennyiségi állapota esetén a vízkivételek nem haladják meg a sokévi utánpótlódás mértékét, és a depresszió nem rontja a kapcsolatban lévő felszíni vízterek és szárazföldi ökoszisztémák ökológiai állapotát A felszíni alatti víztér jó kémiai állapota szintén a környezeti határértékek teljesítését jelenti

110 FELSZÍNI VÍZTEREK TÍPUSAINAK MEGHATÁROZÁSA A tipológia felállításához két változat között lehet választani: a részletesebb B-változat tartalmazza a A-változatot V í z f o l y á s o k  Földrajzi szélesség és hosszúság  Tengerszint feletti magasság szerint:  > 800 m  200 – 800 m  <200 m  Geológiai felépítés:  meszes  szilikátos  szerves (?)  A víztérhez tartozó vízgyűjtőterület szerint:  1 – 100 km 2  100 – 1000 km 2  1000 – km 2  > km 2  A folyótorkolattól mért távolság  Meteorológiai jellemzők (léghőmérsékleti tartomány, csapadék)  Medermorfológiai jellemzők ((víztükörszélesség és vízmélység, a főmeder és a völgy alakja)  Hozam-kategória  Hordaléktranszport  Esés (az előzővel együtt: energiakészlet!)  Természetes vízminőségi jellemzők (klorid, a savasságot semlegesítő (puffer)kapacitás)

111 Felszíni vízterek típusainak meghatározása T a v a k  Földrajzi szélesség és hosszúság  Tengerszint feletti magasság szerint:  > 800 m  200 – 800 m  <200 m  A tó átlagos mélysége szerint:  < 3 m  m  > 15 m  A vízfelület nagysága szerint:  0,5 - 1 km 2  1 – 10 km 2  10 – 100 km 2  > 100 km 2  Geológiai felépítés:  meszes  szilikátos  szerves (?)  Meteorológiai jellemzők (léghőmérsékleti tartomány, csapadék)  Vízszintingadozás  A tó alakja  Meder- (üledék) összetétel  Tartózkodási idő  Keveredési jellemzők  Savasságot semlegesítő (puffer) kapacitás  Tápanyag-terhelés

112 Felszín alatti vízterek javasolt tipológiája A kőzet szerinti osztályok mindegyikére (általános, de a kőzetek típusai szerint vannak különbségek)  a domborzat jellege  síkvidék  hátság, peremvidék  dombvidék  hegyvidék  a víztér tetejének mélysége:  < felszínközeli (talajvíz)  < 50 m  > 50 m  hőfok:  < 25 o C, hideg vizek  > 25 o C termálvizek  a felszíni szennyezéssel szembeni sérülékenység:  fokozottan sérülékeny (karszt, vagy homokos fedő)  sérülékeny (féligáteresztő fedő)  nem sérülékeny (kötött fedőréteg)  regionális áramlási jelleg (50 m-nél mélyebb réteg esetén):  feláramlási terület  átmeneti terület  leáramlási terület  vízminőségi jelleg: a jelenlegi genetikai osztályozás alapján, de max. 4-5 kategória • átlagos évszakos talajvízszint ingadozás:  három kategória  az éves maximális vízállások átlaga terep alatt (talajvíztér esetén):  három-négy kategória  ökológiai jelentősége (csak talajvíztér esetén)  nincs hatással vízfolyásokra és/vagy szárazföldi ökoszisztémára  a befolyásolt szárazföldi ökoszisztéma jellege szerint

113 VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE VÍZFOLYÁSOKÁLLÓVIZEK BIOLÓGIAI JELLEMZŐK Makrofitonok Makrogerinctelenek HalakFitoplanktonMakrofitonok Halak

114 VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE VÍZFOLYÁSOKÁLLÓVIZEK BIOLÓGIAI JELLEMZŐK MakrofitonokFitobenton Makrogerinctelenek HalakFitoplanktonMakrofitonok Halak HIDRO- MORFOLÓ- GIAI JELLEMZŐK Vízhozam jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Mélység, szélesség Mederjellemzők Vízparti zóna Vízállás jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Tartózkodási idő Mélység Tómeder jellemzők Vízparti zóna

115 VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE VÍZFOLYÁSOKÁLLÓVIZEK BIOLÓGIAI JELLEMZŐK Makrofitonok Makrogerinctelenek HalakFitoplanktonMakrofitonok Halak HIDRO- MORFOLÓ- GIAI JELLEMZŐK Vízhozam jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Mélység, szélesség Mederjellemzők Vízparti zóna Vízállás jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Tartózkodási idő Mélység Tómeder jellemzők Vízparti zóna FIZIKAI- KÉMIAI JELLEMZŐK Hőmérsékleti viszonyok Oxigén háztartás Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok Kiemelten veszélyes anyagok Átlátszóság Hőmérsékleti viszonyok Oxigén háztartás Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok Kiemelten veszélyes anyagok

116 VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE VÍZFOLYÁSOKÁLLÓVIZEK BIOLÓGIAI JELLEMZŐK Makrofitonok Makrogerinctelenek HalakFitoplanktonMakrofitonok Halak HIDRO- MORFOLÓ- GIAI JELLEMZŐK Vízhozam jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Mélység, szélesség Mederjellemzők Vízparti zóna Vízállás jellemzők Kapcsolat a vízadókkal Tartózkodási idő Mélység Tómeder jellemzők Vízparti zóna FIZIKAI- KÉMIAI JELLEMZŐK Hőmérsékleti viszonyok Oxigén háztartás Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok Kiemelten veszélyes anyagok Átlátszóság Hőmérsékleti viszonyok Oxigén háztartás Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok Kiemelten veszélyes anyagok

117 A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI Feltárási és felügyeleti monitoring Mérendő paraméterek: • hidrológiai, hidromorfológiai jellemzők • biológiai jellemzők (fitoplankton, típus-specifikus flóra, gerinctelenek, halak) • kémiai paraméterek (alapparaméterek, kibocsátott kiemelt szennyezőanyagok vagy nagy mennyiségben kibocsátott egyéb anyagok Célja: • vízterek kijelölésének véglegesítése • vízterek kiindulási állapotának jellemzése • a környezeti szempontból kritikus vízterek kiválasztása • információk egyéb monitoring tervezéséhez • a vízminőségi állapot átfogó bemutatása • az emberi hatások és az állapotjellemzők közötti összefüggések bemutatása, hosszútávú trendek kimutatása

118 A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI Vizsgálati monitoring Mérendő paraméterek: A céltól függően. Célja: • a határértéket meghaladó koncentráció ismeretlen okának feltárása • a biológiai állapot nem megfelelő és ennek oka ismeretlen • havária jellegű szennyezések feltárása

119 A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI Üzemelési monitoring Mérendő paraméterek: • a vizsgált terhelésre érzékeny hidrológiai, hidromorfológiai vagy biológiai elem • az adott víztérbe bevezetett kiemelt szennyezőanyagot, vagy nagy mennyiségben bevezetett szennyezőanyagot Célja: • a célkitűzések szempontjából kockázatos vízterek állapotának folyamatos megfigyelése • a beavatkozások hatásának nyomon követése • ahová kiemelt szennyezőanyagot, vagy nagy mennyiségű szennyezőanyagot vezetnek • védett vízfolyás-szakaszok monitoringja

120 VÍZTEREKRE VONATKOZÓ KÖRNYEZETI CÉLKITŰZÉSEK Általános szabályok • a vízterek állapota nem rosszabbodhat (időszakosan váratlan események miatt) • a természetközeli, ún. “jó állapot” elérése 15 év alatt • megfelelő indokok esetén a határidő kitolható 12 évvel • erősen befolyásolt vízterek esetén enyhébb célkitűzések Csak felszíni vizek esetén • mesterséges és erősen módosított vízterek esetén a meg- változott állapotnak megfelelő referencia az érvényes, a cél a jó ökológiai potenciál elérése 15 év alatt • a prioritási listán lévő anyagok okozta szennyezéseket folyamatosan csökkenteni kell • a veszélyes anyagok emisszióját meg kell szüntetni Csak felszín alatti vizek esetén • a bevezetett szennyezések megszüntetése vagy korlátozása • a szennyezési trendeket vissza kell fordítani

121 VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK 1. Általános ismertetés: • A vízgyűjtő kerület jellemzőinek általános leírása. • A felszíni víztestek elhelyezkedésének és határainak térképen történő bemutatása, a vízgyűjtőn belüli ökorégiók és felszíni víztest típusok térképen történő bemutatása, a felszíni víztest típusok referencia viszonyainak meghatározása. • A felszín alatti víztestek elhelyezkedésének és határainak térképen történő bemutatása. 2. Emberi hatások • Pontszerű szennyezőforrások. • Diffúz szennyezőforrások, földhasználat. • A víz mennyiségi állapotára ható terhelések számbavétele a vízkivételekkel együtt. • Az egyéb hatások elemzése.

122 VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK 3. A védett területek azonosítása és térképi ábrázolása. 4. Monitoring • A megfigyelő hálózatok térképe. • A felszíni vizek állapota (ökológiai és kémiai). • A felszín alatti vizek állapota (kémiai és mennyiségi). • A védett területek állapota. 5. Környezeti célkitűzések 6. A víz használatának közgazdasági elemzése

123 VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK 7. A célkitűzések megvalósulása érdekében elfogadott intézkedések programja • A közösségi joganyag alkalmazása. • A költség visszatérülés elvének érvényesülése. • A vízkivételek és a tározások szabályozásának összefoglalása. • A pontszerű bevezetésekre és a vizek állapotára hatással levő egyéb tevékenységekre elfogadott szabályozások. • A balesetszerű szennyezési események hatásainak megelőzése. 8. Jegyzék a vízgyűjtő kerületre készített bármely egyéb, részletesebb programokról és gazdálkodási tervekről. 9. A közvélemény tájékoztatására és konzultációkra tett intézkedések összefoglalása. 10. Az illetékes hatóságok listája. 11. Információ elérés csatornáinak megjelölése.

124 VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK FELÚJÍTÁSA 1.Az előző változatának közreadása óta végzett minden változtatás vagy korszerűsítés összefoglalása. 2.A környezeti célkitűzések elérése irányában tett előrehaladás számbavétele. 3.Minden olyan intézkedés összefoglalása és magyarázata, amelyet előirányoztak a korábbi vízgyűjtő gazdálkodási tervben, de nem tettek meg. 4.A vízgyűjtő gazdálkodási terv korábbi változatának közreadása óta elfogadott minden közbenső intézkedés összefoglalása

125 VÍZMINŐSÉG  A víz mint közeg tulajdonságainak összessége  Ökoszisztémák életét befolyásoló, létrehozó, fenntartó tényezők összessége  Négy tulajdonság csoport jellemzi Halobitás (ion tartalom) Trofitás (szervesanyag termelő képesség) Szaprobitás (szervesanyag lebontó képesség) Toxicitás (mérgező képesség)  Vízminőség: antropocentrikus fogalom (mire használható a víz)  Vízszennyezés: Olyan anyagok természetes vízbe juttatása, amelyek károsítják a vízi ökoszisztémát

126 Ökológiai szemlélet lényege  Az ember igényli az egészséges környezetet  Az emberiség túljutott az extenzív fejlődési szakaszon  A mérnöki és az ökológiai egyensúly létrehozása az intenzív fejlődés feltétele

127 A halobitás fokozatai DÉVAI I. szerint összes ion mg/L vezetőképesség  S/cm 0ahalóbikus0< béta-oligohalóbikus < 150< 250 2béta alfa-oligohalobikus alfa-oligohalóbikus oligo-mezohalóbikus béta-mezohalóbikus béta-alfa-mezohalóbikus alfa-mezohalobikus mezo-polihalóbikus polihalóbikus> 4000> 6000

128 TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZES SÓ TARTALMA VíztípusSótartalom, mg/L Édesvizek Alpesi Tavak Északnémet síksági tavak Skandináv tavak50 Sós tavak ig Tengervíz ig Balaton500 Velencei-tó Szelidi-tó Duna Tisza350 Dráva250

129 A TENGERVÍZ ÖSSZETÉTELE ELEMmg/L klór nátrium szulfát-S2 560 magnézium1 270 kén885 kalcium400 kálium380 bróm65 szén28 stroncium13 bór5 szilicium3 fluor1

130 A trófitás fokozatai összes algaszám a-klorofillelsőleges termelés 10 6 ·liter -1 mg · m -3 mgC · m -2 · nap -1 gC · m -2 · év -1 0atrófikus0000 1ultra-oligotrófikus< 0,01< 1< 50< 10 2oligotrófikus0,01-0, oligo-mezotrófikus0,05-0, mezotrófikus0,1-0, mezo-eutrófikus0,5-1, eutrófikus eu-politrófikus politrófikus > 2500> 500 9hipertrófikus> 500> 800??

131 Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (1) OligotrófiaEutrófia Plankton mennyiségeszegényesgazdag változatosságaváltozatos, sok fajegyhangú, kevés faj elterjedésemély vízben iscsak a trofogén zóna napi vándorlásélénkkorlátozott Alga tömegvegetáció igen ritkagyakori

132 Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (2) OligotrófiaEutrófia Jellemző algacsoportok Zöldalgák Desmidiaceae Kékalgák Anabaena Aphanizomenon Microcystis Oscillatoria Kovamoszatok Tabellaria Cyclotella Melosira islandica Kovamoszatok Melosira )kiv.: islandica) Fragillaria Stephanodiscus Asterionella Aranybarna moszatok Dinobryon

133 Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (3) OligotrófiaEutrófia Jellemző állatok Bosmina obtusirostris Diaptomus gracilis B. longirostris Daphnia cucullata Cyclops vicinus Fenékfauna TanytarsusChironomus fajok Halak Mély, hűvös vizet kívánó fajok: pisztráng, maréna Felületi melegvíz kedvelők: ponty, csuka, sügér, keszeg

134 AZ EUTROFIZÁCIÓ KÖVETKEZMÉNYEI MÉRSÉKELT ÉGÖVI ÁLLÓVIZEK  ELSŐSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kovaalgák, zöldalgák, kékalgák)  MÁSODSORBAN: MAKROFITON ELBURJÁNZÁS TRÓPUSI ÁLLÓVIZEK  ELSŐSORBAN: VÍZI MAKROFITON túlszaporodás (vízililiom, piscia)  MÁSODSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS (kékalgák, kovaalgák)

135 A TROFITÁS ÉS A VÍZHASZNÁLAT ÖSSZEFÜGGÉSE TrofitásVízhasználat Oligotróf Vízellátás fürdőzés, rekreáció Mezotróf vízellátás fürdőzés, rekreáció Eutróf Öntözés haltenyésztés Hipertróf Haltenyésztés hajózás

136 AZ ALGÁK VÍZMINŐSÉGI HATÁSAI Instabil oxigén viszonyok Szervesanyag termelés Szín, szag és ízproblémák Esztétikailag kedvezőtlen víz Toxintermelő képesség

137 PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÁSNÁL  Növekvő koaguláns igény  Az ülepítés során flokkok felúszása  Szűrök eltömődése  Az algák átmehetnek a szűrőn  Baktériumok elszaporodása az algák szervesanyagán a vízelosztó rendszerben

138 MAKROFITON ELBURJÁNZÁSBÓL EREDŐ GONDOK  A VÍZKIVÉTELI MŰVEK eltömése (vízellátás, energiatermelés)  MAGAS EVAPORTRANSPIRÁCIÓ  VÍZI SZÁLLÍTÁS AKADÁLYOZÁSA  FÜRDŐZÉS AKADÁLYOZÁSA  HALÁSZAT AKADÁLYOZÁSA

139 MAKROFITON SZABÁLYOZÁS  Aratás  Üledék lefedése  Kotrás  Foszfor inaktiválás  Növényevők betelepítése  Növényi patogének bevitele  Vízmélység szabályozás  Növényirtó szerek alkalmazása

140 EUTROFIZÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA  Alapja: limitáció  Módszerek mély tavakra sekély tavakra különbözőek  Tó és vízgyűjtője egységként kezelése

141 Beavatkozások a vízgyűjtőn (1) Pontszerű források  Lakossági szennyvíz terhelés csökkentése (szennyvíz elvezetés, harmadlagos tisztítás, csatornázási paradoxon)  Ipari szennyvíz kezelés  Nagyüzemi állattartó telepek hígtrágya kezelése

142 Beavatkozások a vízgyűjtőn (2) Nem-pontszerű források  Mezőgazdasági termelés csökkentése  Művelési ág váltás  Művelési mód váltás  Szerves- és műtrágya felhasználás csökkentése  Erózióból származó terhelés csökkentés előtározókkal, nádastóval

143 Beavatkozások a tóban (1) Mechanikai módszerek  Hínárirtás  Iszap eltávolítás  Levegőztetés  Mélységi vízelvezetés  Rétegzettség megszüntetése (kényszercirkuláció)  Árnyékolás

144 Beavatkozások a tóban (2) Kémiai módszerek  Üledék oxidációja (nitrát, oldott oxigén, hidrogén-peroxid)  Meszezés  Üledék mobil P inaktiválás (alumínium-szulfát, vas(III)-klorid, stb.)  Algicidek alkalmazása

145 Beavatkozások a tóban (3) Biológiai eljárások  Táplálék láncba beavatkozás  Betelepítés Növényzet eltávolítás (amúr) Fito és zooplankton gyérítés (busa) Halállomány gyérítés (angolna, csuka, fogas, stb.)  Óvatosságot és az ökoszisztéma ismeretét igényli  Növénytelepítés

146 A szaprobitás fokozatai (részben Dr.Gulyás Pál után) Pantle-Buck index KOI ps SO 2 mg · aszapróbikus00 1kataróbikus< 0,05< 1 2oligoszapróbikus0,51-1,301,0-1,5 3oligó-béta mezoszapróbikus1,31-1,801,5-2,5 4béta mezoszapróbikus1,81-2,302,5-5,0 5alfa-béta mezoszapróbikus2,31-2, alfa mezoszapróbikus2,81-3, alfa-mezo-poliszapróbikus3,31-3, poliszapróbikus3,81-4,00> 60 9euszapróbikusértékelhetetlen, nyers- szennyvíz

147 A „teljes” szaprobiológiai beosztás CsoportZónaJellemzés KATARÓB nem szennyezett kkataróbigen tiszta vizek szegényes élővilággal LIMNOSZAPRÓB Szennyezett felszíni és felszín alatti vizek x(xenoszaprób) ooligoszaprób bmbéta-mezoszaprób amalfa-mezoszaprób ppolimezoszaprób A KOLKWITZ-MARSSON – féle zónák (lásd később) EUSZAPRÓB Bakteriális bontásra alkalmas szennyvizek iizoszaprób mmetaszaprób hhiperszaprób uultraszaprób nyers szennyvíz szeptikus szennvizek tömény ipari szennyvizek élet nélküli, tömény szennyvizek, de nem mérgezők TRANSZ-SZAPRÓB Bakteriális bontásra alkalmatlan szennyvizek aantiszaprób rradioszaprób ckriptoszaprób mérgező szennyvizek radioaktív szennyvizek szervesanyag nélküli szennyvizek, élettelenek

148 Szapróbiológiai beosztás Oligoszaprób Tiszta, emberi behatástól nem érintett vizek. A mineralizáció teljes. Az üledék oxidált. A víz átlátszó és oxigénben gazdag Béta- mezoszaprób Kémiailag előrehaladott oxidáció zajlik. Oxigén tartalom 50 % feletti, határozott napi ritmussal. Változatos flóra és fauna. Aerob lebontás jellemző Alfa- mezoszaprób Kémiailag előrehaladott oxidáció zajlik. A víz még tartalmaz oxigént, éles napszakos változású az oxigén tartalom. Sok aminosav és fehérje a vízben. Redukált állapot előfordul. BOI = mg/L, KOI = mg/L Poliszaprób Nagy mennyiségű, energiadús, biológiai bontásra alkalmas változatos szervesanyag. A víz oxigén mentes, redukált állapotú anyagok jelenléte (H 2 S, MeS). BOI = mg/L, KOI = mg/L

149 Toxikológia (1)  Toxicitás = mérgező képesség  Természetes (bakteriális endo- és exotoxinok, anyagcsere termékek)  Mesterséges (emberi tevékenység által okozott mérgezőképesség) Nehézfémek Szerves mikroszennyezők Oxigén elvonás Ammónia  A toxicitás dózistól függő  Akut toxicitás (egyszeri nagyobb dózis)

150 Toxikológia (2)  Idült toxicitás (hosszú idejű kisebb dózis)  A fajok és egyedek érzékenysége különböző  Értékelés LD 50 és LC 50 alapján  Mérés célja: hígítási igény megállapítása  Tesztek fajtái: Gyorstesztek Hosszú idejű tesztek Különleges tesztek Ökotoxikológia

151 A toxicitás fokozatai 0Nem mérgező 1 2Gyengén mérgező 3 4 Közepesen mérgező 5 6 7Erősen mérgező 8 9Igen erősen mérgező % TL m nincs válasz > 100 (válasz < 10 %) > 100 (válasz %) ,1 0,1-0,05 0,05-0,01 < 0,01

152 Toxikológiai tesztek Peremfeltételek (1)  Több faj esetében kell a toxikusságot mérni  Nagy mennyiségben előforduló szervezetek kiválasztása előnyös  A szervezetek jól tűrjék a laboratóriumi körülményeket  Érzékeny élőlények szükségesek a toxikus anyagokkal szemben  Lehetőleg fiatal egyedeket válogassunk  Az élőlények érzékenysége évszakosan is változhat  Több toxikus anyag egyidejű jelenlétében változhat a toxikus hatás Egymást erősítő hatás Egymást csökkentő hatás Semleges hatás

153 Toxikológiai tesztek Peremfeltételek (2)  Lehetőleg gyorsan szaporodó élőlényeket válasszunk  Jól felszerelt laboratórium szükséges  Bakteriális tenyésztések steril körülmények között  Tesztelés közben a környezeti feltételek változatlanok  Hígítási sort készítenek a toxikus anyagból  Kontrol minta szükséges  Több párhuzamos mérés szükséges  Környezet ne limitálja a szaporodást Statisztikai kiértékelhetőség

154 A PCB-k felhalmozódása vízi ökoszisztémákban

155

156

157

158

159

160 Oxidáltsági fok: Nitrátammonifikáció (nitrátredukció) Nitrogén molekula dinitrogén- oxid nitrogénkötésdenitrifikáció Ammónium- ion Amino csoport hiposalét- romsav NitritNitrát nitrifikáció -III-II-IO+I+II+III+IV+V

161  Az elemi nitrogén molekula (N 2 ), diffúziója gyorsabb, de nagy mértékben ellenáll a kémiai reakcióknak.  A kombinált nitrogén viszont, szinte minden életjelenségben részt vesz nagy reakcióképessége révén, miközben oxidáltsági foka a legredukáltabbtól (-III pl. NH 3 ), a legoxidálttatabbig (pl. NO 3 - ) terjed. (A Balaton erősen eutrofizálódott részén, a Keszthelyi-öbölben 1977 június és november között 35,8 kg/ha, az összes N-terhelés 45 %-a volt az elemi nitrogénkötés eredménye.)

162 Oldott N 2 Szerves N NO 3 -N Oldott N 2 NO 2 -NNO 3 -N NO 2 -N NH 4 -N Szerves N nem lebomló szerves N víz üledék NO 3 -N, NO 2 -N, NH 4 -N szerves N NO 3 -N, NO 2 -N, NH 4 -N szerves N diffúzió kiülepedés felkeveredés diffúzió szorpció ammónia képződés ammónia felvétel anaerob nitrogénkötés denitrifikáció nitrát redukció diffúzió denitrifikáció ammónia képződés ammónia felvétel levegő aerob nitrogénkötés nitrát felvétel nitrifikáció denitrifikáció

163

164 Tó - víz Lebegő anyag Pórus - víz Üledék A víz- üledék kölcsönhatást befolyásoló fő folyamatok Szorpció Precipitáció Szorpció Oldódás Felkeveredés ÜlepedésKonvekció Diffúzió Határ- réteg VÍZ ÜLEDÉK réteg

165

166 Biokémiai folyamatok: (1)  Nitrogénkötés  Mesterséges ammóniaszintézissel  Fotókémiai úton (NH 3 ), (NO x )  Kékalgák, baktériumok által N 2  2 N(  H = KJ) 2 N + 3 H 2  2 NH 3 (  H = - 54 KJ)

167 Biokémiai folyamatok: (2)  Ammonifikáció:  Az élőlények elpusztult testét baktériumok bontják aminocsoport eltávolításával, ammónia (NH 3 ) előállításával. (pl. Pszeudomonas): 2CH 2 NH 2 COOH + 3O 2  4CO 2 + 2H 2 O + 2NH 3 (H = 737 KJ/mol glicin)  Égés  Állatok ammóniaürítése

168 Delwiche (1977) szerint millió tonna

169 Ammónia-ammónium egyensúly: (1) Az ammónia %-os aránya a pH és hőmérséklet függvényében ammónia [%] T [  C] pH

170 Ammónia-ammónium egyensúly: (2) NH 3 + H 2 O  OH - + NH 4 + NH H 2 O = H 3 O + + NH 3 °C pKa9,809,739,569,409,259,09

171 Ammónia-ammónium egyensúly: (3)  Mikor az ammónia-molekula vízben oldódik, lúgként viselkedik (protont tud felvenni); az ammónium-ion viszont savtermészetű (protont tud leadni).  Az ammónium-ion számára az élő sejthártya áthatolhatatlan, a szabad ammónia viszont a sejtmembránon áthatol, veszélyeztetve az élőlényeket.  A víz ammónia – ammónium tartalmáért algák, vízinövények, baktériumok versengenek.  Az ammónia – nitrit – nitrát átalakítást végző baktériumok hőigénye különböző

172  Nitrifikáció:  A különböző folyamatokkal keletkező ammóniát (NH 3 ) a nitrifikáló baktériumok először nitritté (NO 2 - ), majd nitráttá (NO 3 - ) oxidálják és szervetlen szénből szerves anyagot szintetizálnak. (pl. Nitrosomonas): 2NH 3 + 3O 2  2H + + 2NO H 2 O (H = KJ) (pl. Nitrobacter): 2NO O 2  2NO 3 - (H = KJ)

173  Nitrátammonifikáció (nitrátredukció):  anaerob körülmények  a baktériumok a nitrát (NO 3 - ) ionokat oxigénforrásként, illetve hidrogénion (H + ) akceptorként hasznosítják  A folyamat nitriten (NO 2 - ) keresztül az ammónia (NH 3 ), ill. ammónium-ionig (NH 4 + ) fut. (pl. Pseudomonas): 2C 6 H 12 O 6 + 6NO 3 -  12CO 2 + 6OH - + 6NH 3

174  Denitrifikáció:  Ez a folyamat is a nitrátért (NO 3 - ) versenyez. Itt a redukció csak dinitrogén-oxid (N 2 O) vagy dinitrogén-gázokig (N 2 ), történik. (pl. Nitrococcus denitrificans): C 6 H 12 O 6 + 6NO 3 -  6CO 2 + 3H 2 O + OH - + 3N 2 O (  H = KJ / mol glükóz) 5C 6 H 12 O NO 3 -  30CO H 2 O + 24OH - + 3N 2 (  H = KJ / mol glükóz) (pl. Thiobacillus denitrificans): 5S + 6NO CaCO 3  3SO CaSO 4 + 2CO 2 +3N 2 (  H = KJ / mol kén)

175  Nitrátlégzés (disszimilációs nitrogénredukció):  Oxigén hiányában sok baktérium a szerves anyag bontásakor keletkező elektronokat a nitrát redukálására használja. A nitráttól (NO 3 - ) az ammóniáig (NH 3 ) történő redukálással 8 elektron átadásra van lehetőség.  Nem biokémiai folyamatok

176

177 VÍZMINTAVÉTEL (1) Célok  Átlagos vízminőségi állapot felvétele  A vízterület osztályozása  Terhelés becslése  Megfelelő szabályozási stratégiák kiválasztása  Vízminőségi állapot előrejelzése

178 VÍZMINTAVÉTEL (2) Mérések feltételei  Megfelelő komponensek kiválasztása  Analízis gyorsasága  Megfelelő érzékenység és kimutatási határ  Mérések megfelelő reprodukálhatósága  A mérések reprezentatívak legyenek a vízterületre (tér- és időbeni reprezentativitás)  Szükséges mintaszám meghatározás

179 MINTAVÉTELI MÓDSZEREK (1) Kémiai komponensekre  Mayer-palack  Rutter-palack  Szempontok: – elegendő minta a meghatározandó komponensekre, – tiszta mintavevő – Különböző koncentráció tartományok figyelembe vétele (szennyvizes palackba felszíni vizet nem szabad gyűjteni)  Pontminták  Folyamatos mintavétel (monitor)

180 MINTAVÉTELI MÓDSZEREK (2) Biológiai komponensekre  Planktonháló (fito-, zooplankton)  Szűrő (szilárd részecskékre)  Sűrítés (szűrés, centrifugálás, ülepítés)  Bakteriológiai mintavétel steril üvegbe  Helyszíni tartósítás: zooplankton: formaldehid, fitoplankton: Lugol oldat

181 Egyszerű vízmintavevő készülék

182 Ruttner-féle palack

183 Zsigmondy-szűrő

184 Plankton-háló

185 MINTAVÉTELI HELYEK MEGHATÁROZÁSA (1) Vízgyűjtő  Fontosabb befolyók meghatározása  Szennyező források feltárása eredet szerinti bontásban  Szennyezőanyag emissziók mérése  Koncentráció és anyaghozam mérése a vízfolyásokban  Transzmissziós tényezők meghatározása

186 MINTAVÉTELI HELYEK MEGHATÁROZÁSA (2) Víztest  Területi változások reprezentálása (horizontális, vertikális) – mély rétegzett tavak – sekély tavak  Időbeni változások reprezentálása (szezonális, napi, napon belüli)  Rétegzett mintavételi stratégia  Fontos elem a költség

187 Mintavételi gyakoriság meghatározása  Cél: Jellemző vízminőségi állapot meghatározása  Szükséges gyakoriság komponens-függő is  Gyakoriság és változékonyság fordítottan arányos  Összefüggő komponensek esetében elég egyiket mérni (vezetőképesség vagy összes oldott anyag)  Pontminta mérések  Időbeni átlagminták  Monitorozás

188 MÉRÉSI MÓDSZEREK KRITÉRIUMAI  Szelektivitás  Megfelelő méréshatár  Kimutatási határ  Pontosság  Érzékenység


Letölteni ppt "VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA ELŐADÓK: DR. LICSKÓ ISTVÁN (VÍZKÉMIA) DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések