Környezetvédelem 2013 VII. Előadás Vizek Védelme Pintér Péter Mihály Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Környezetvédelem 2013 VII. Előadás Vizek Védelme Pintér Péter Mihály Email : pinter.peterm@bgk.uni-obuda.hu Szoba : A28

Hidroszféra (vízburok)‏ Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Hidroszféra (vízburok)‏ A vízburok döntő tömege az óceáni medencékben található. A körforgás révén azonban a Föld vízkészlete állandó mozgásban van, s így az összes geoszférát összekapcsolja. A hatalmas tömegű "vándorláshoz" az energiát a napsugárzás biztosítja. A földfelszín 71 %-át, mintegy 362 millió km2˛ felületet borít tengervíz. A vízkészlet: - (kb. 1300 millió km3) 97 %-a a sós víz - 3 %-a (kb. 36 millió km3) az édesvíz, - 2,2 % jégtakaró (Déli-sarkvidék Északi-sarkvidék)‏ Az emberiség rendelkezésére - elsősorban a folyókban és tavakban – az édesvízkészlet 1%-a, a teljes földi vízkészlet 0,03 %-a áll, ebből kell gazdálkodnunk ! Légkör Összetétele

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz körforgása

A víz társadalmi-gazdasági körforgása Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz társadalmi-gazdasági körforgása

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Víz mindenütt Ha vizekről beszélünk, elsősorban az óceánokra, tengerekre, folyókra, tavakra gondolunk, holott víz szinte mindenütt van: a kőzetek ásványaiban kristályvízként (pl. Gipsz - gipszanhidrit); a kőzetrészekben és repedésekben (rétegvízként, karsztvízként, hasadékvízként...); a talajban (talajvízként, kapilláris vízként, kolloid hártyaként); a légkörben (mint páratartalom, mint csapadék); az élőlényekben (felépítő anyagként).

A Föld vízkészletének megoszlása Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A Föld vízkészletének megoszlása

A Kontinensek vízkészletének megoszlása Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A Kontinensek vízkészletének megoszlása

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz jelentősége A víz az élet bölcsője volt, ma is az élet egyik feltétele. Az élőlény elsősorban vízzel "táplálkoznak”. Az élőlények testtömegének döntő része vízből épül fel. Egy ember szervezetének kétharmad része víz, a medúzáknál ez az érték elérheti a 98 %-ot. Az élővilág az élet kialakulása óta eltelt 3,5 milliárd év alatt jól alkalmazkodott a vízi környezethez (víznyomás, fényviszonyok, közegellenállás, felhajtóerő, áramlási sebesség....) A vízben is a Nap sugárzása az élet alapja. Hasznosítását növények végzik, oldott tápanyagot és CO2 építenek be magukba (moszatok, algák). A növényeket apró állatkák kebelezik be (parányi férgek, rákok, rovarlárvák). Az állatkákat halak és a halakat ragadozó halak eszik meg. Majd ezek is lebomlanak pusztulásuk után baktériumok segítségével.

A Víz gázanyagcsere folyamata Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A Víz gázanyagcsere folyamata A növényi fotoszintézis biztosítja a vízben is az oxigént. A oxigént élőlények és növények hasznosítják. A gázcsere folyamatok során keletkezik oldott CO2 a zöld növények újra beépítik A légkör CO2 tartalmának szabályozásában jelentős szerepe van az Óceánoknak A tengeri növények felhasználják a CO2 majd egy részükből kőolaj, földgáz, mészkő, dolomit, szén… keletkezik. Az emberiség viszont ezekből az anyagokból túl gyorsan jutatja vissza a CO2

Vizek éghajlat-módosító hatása Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Vizek éghajlat-módosító hatása A levegőtől eltérően a víznek a fajhője okozza ezt a hatást A tengerpartokon és azok körzetében az éghajlat kiegyenlítettebb, szélsőséges hőmérsékletektől mentes A víztömeg nyáron lassabban melegszik fel, ezért nyáron hűvösebb van, télen a jobb hőtároló képessége miatt enyhébb a hőmérséklet a tengerpartokon, mint a környezetüké A környezettől való eltérést hőmérsékleti anomáliának nevezzük (nyáron a hűtőhatás miatt negatív /-/, télen a "fűtő" jelleg következtében /+/ értékű) Az állandóan magas páratartalom szintén befolyásolja a partvidék éghajlatát, azáltal, hogy rendszeres, egyenletes csapadékot biztosít.

Mit nevezünk vízkészletnek Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Mit nevezünk vízkészletnek A vízkészlet a társadalom számára hozzáférhető és igénybe vehető víz mennyisége. A vízkészletek fajtái : - felszín alatti vizek - felszíni vizek A felszín alatti víz a föld felszíne alatt elhelyezkedő víz, amely közvetlen érintkezésben van a földtani közeggel. A felszín alatti vizek fajtái: - talajvíz - rétegvíz - parti szűrésű víz - karsztvíz

Vízgazdálkodás Vízhasznosítás Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Vízgazdálkodás A vízgazdálkodás az ember tudatos tevékenysége, melynek célja a vízkészletek és vízigények összehangolása, a vízigény hosszú távú kielégítése érdekében Vízhasznosítás A vízhasznosítás a víz hasznosítható tulajdonságaival kapcsolatos igények kielégítése, a víz lakossági, ipari, mezőgazdasági, kereskedelmi célokra való felhasználása, de ide soroljuk a víz hőenergiájának (hévíz) hasznosítását is. A vízgazdálkodásról szóló 1995. évi LVII. törvény hat vízhasználatot különböztet meg: létfenntartási ivó- és közegészségügyi, katasztrófa elhárítási gyógyászati, valamint a lakosság ellátását közvetlenül szolgáló termelő- és szolgáltató tevékenységgel járó állattartási, haltenyésztési természetvédelmi gazdasági egyéb (sport, üdülés, fürdés, stb.)‏

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszín alatti vizek A talajvíz az első vízzáró réteg felett, a felszín közelében lévő legfelső porózus vízadó képződményben tárolt víz. Mivel közvetlen kapcsolatban van a csapadékkal, a felszínnel és a levegővel, a felszíni szennyezések hatnak a minőségére. A rétegvíz az első vízzáró réteg alatt, általában két vízzáró réteg között helyezkedik el. Nincs közvetlen kapcsolatban a meteorológiai tényezőkkel és a talajvízzel, ezért kevésbé érzékeny a felszíni szennyező hatásokra. A parti szűrésű víz a folyók melletti ún. kavicsteraszból nyerhető víz, melynek állapotát a folyóvíz minősége és a talaj szűrőképessége határozza meg (ez adja a főváros ivóvizét). A karsztvíz a mészkő- és dolomithegységek repedéshálózatában található, igen jó minőségű vízkészlet (kiváló ivóvíz). A mélyben hosszabb utat megtevő víz felmelegedhet: a 20 0C-nál melegebb rétegvizet hévíznek nevezzük. A kőzetekből sok ásványi anyagot is oldhat magába a víz, ezek az ásványvizek. Hazánk mind hévizekben, mind ásványvizekben gazdag ország.

Mészkőhegységek jellegzetes formakincsei, karsztjelenségek Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Mészkőhegységek jellegzetes formakincsei, karsztjelenségek

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

A felszíni vizek - állóvizek - folyóvizek Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszíni vizek - állóvizek - folyóvizek Eredetük szerint lehetnek: természetes vizek és mesterséges vizek. Az állóvizek a Föld felszínének mélyedéseit állandóan kitöltő felszíni vizek, amelyek nincsenek kapcsolatban a tengerrel. Az állóvizek csoportosítása : Természetes állóvizek: mocsár, fertő, tó Mesterséges állóvizek: holtág, halastó, tározó, bányató A folyó a földfelszíni vízfolyások összefoglaló neve. A folyóvizek csoportosítása : Természetes folyóvizek: ér, csermely, patak, folyó, folyam Mesterséges folyóvizek: csatornák (belvíz-, csapadékvíz-, szennyvíz-, öntözővíz- csatornák, stb.)‏

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszín alatti vizek a hegylábaknál, a lejtők aljában forrásként jutnak ki a felszínre (talajvízforrás, rétegvízforrás, karsztforrás). A forrásokból ér, csermely, patak, folyó, majd folyam növekszik. Túráinkon az ér, csermely még nem jelent akadályt, egy patak már okozhat gondot, a folyó és a folyam már csak híddal "győzhető" le. A folyók csak az ember létezéséhez képest állandóak, az állóvizek még gyorsabban változnak. "Öregedésüket" feltöltődésük okozza, így lesz a tóból fertő   mocsár   láp   láprét   rét és végül erdő. A tavak vízcseréje igen sok időt igényel, így öntisztulásuk is lassabb folyamat, ezért fokozottan érzékenyek a szennyezésekre. A vizek minőségi állapotáról jól tájékoztat a benne élő élővilág és a vízparti környezet.

A vízminőségi osztályok Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízminőségi osztályok A felszíni vizek általános vízminősítési rendszere az alábbi szennyezőanyag-csoportokat veszi figyelembe: (MSZ 12479)‏ A - oxigénháztartás B - tápanyag (nitrogén és foszfor) háztartás C - mikrobiológiai jellemzők D - mikroszennyezők és toxicitás D1 szervetlen mikroszennyezők D2 szerves mikroszennyezők D3 toxicitás D4 radioaktív anyagok A felszíni vizek vízminőségi osztályai: I. osztály: kiváló víz II. osztály: jó víz III osztály: tűrhető víz IV. osztály: szennyezett víz V. osztály: erősen szennyezett víz.

Az egyes vízminőségi osztályokat az alábbi színekkel jelöljük: Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Az egyes vízminőségi osztályokat az alábbi színekkel jelöljük: Fekete Erősen szennyezett víz V. osztály Piros Szennyezett víz IV. osztály Sárga Tűrhető víz III. osztály Zöld Jó víz II. osztály Kék Kiváló víz I. osztály Szín Megnevezés Vízminőségi osztály Vízminőségi osztályok A minősítési rendszer alapján a vízfolyás szelvény mellett négy számjeggyel tüntetik fel a minőségi osztályt. Az első számjegy az oxigénháztartást, a második a nitrogén- és foszforháztartást, a harmadik a szerves mikroszennyezők, a negyedik a pH és az egyéb jellemzők szerinti minőségi osztályt jelenti.

Magyarország vízminőség megoszlása Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Magyarország vízminőség megoszlása

Vizek jellemzői Érzékszervi (organoleptikus) jellemzők: a víz színe Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Vizek jellemzői Érzékszervi (organoleptikus) jellemzők: a víz színe a víz szaga a víz íze a víz átlátszósága, zavarossága A víz színét, szagát, ízét a benne oldott gázok, oldott sók befolyásolják. A zavarosságot a nagy lebegőanyag-tartalom okozza. A víz átlátszósága, zavarossága befolyásolja a fotoszintézist.

A vízben oldott gázok A víz oldott oxigén-tartalma Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott gázok A víz oldott oxigén-tartalma Az oldott oxigén a vízben lévő, fizikailag oldott oxigén gáz (O2) mennyisége, mg/dm3 egységben. Az oldott oxigén forrásai: fotoszintézis levegőből történő beoldódás Mennyiségét befolyásoló tényezők: a hőmérséklet a nyomás a vízben oldott só Hordozható oldott oxigénmérő A vízben oldott CO2 A vízben oldott szén-dioxid forrásai: az élőlények légzése a szerves anyagok bakteriális lebontása a légkör

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott gázok A szén-dioxid a vízben jól oldódik és a vízzel részben szénsavvá egyesül: CO2+H2O = H2CO3 A természetes vizekben többféle formában fordul elő a széndioxid: CO32-, kötött széndioxid (karbonát ion)‏ HCO3-, félig kötött széndioxid (hidrokarbonát ion)‏ CO2, szabad széndioxid, ez lehet egyensúlyi (a kálcium-, magnézium-hidrokarbonátokkal egyensúlyt tartó széndioxid)‏ agresszív széndioxid (kálcium- karbonát oldására képes)‏ A vízben 4> pH alatt csak szabad széndioxid található pH=8,4 esetén mindhárom forma egyidejűleg is előfordulhat, 11< pH fölött elsősorban CO32- található.

A természetes vizekben többféle formában fordul elő a széndioxid: Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A természetes vizekben többféle formában fordul elő a széndioxid: CO32-, kötött széndioxid (karbonát ion)‏ HCO3-, félig kötött széndioxid (hidrokarbonát ion)‏ CO2, szabad széndioxid, ez lehet egyensúlyi (a kálcium-, magnézium-hidrokarbonátokkal egyensúlyt tartó széndioxid)‏ agresszív széndioxid (kálcium- karbonát oldására képes)‏ A vízben 4> pH alatt csak szabad széndioxid található pH=8,4 esetén mindhárom forma egyidejűleg is előfordulhat, 11< pH fölött elsősorban CO32- található. Vezetékekben robbanást okozhat Szerves anyagok anaerob bomlása Robbanás- veszélyes CH4 Vízben oldódva növeli a pH-t Szúrós szagú, toxikus NH3 Toxikus, szagrontó Záptojás szagú, toxikus H2S Hatása a környezetre Vízbe kerülés módja Jellemzői Gáz

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott sók A víz kiváló oldószer, a természetes vizek tulajdonképpen nagyon híg sóoldatok. Jellegüket elsősorban a bennük mindig előforduló nyolc makro- ion határozza meg, melyek a következők: Kationok: Ca2+, Mg2+, Na+, K+ Anionok: CO3-, HCO3-, Cl-, SO4- A mikroelemek (nyomelemek), ugyan kis mennyiségekben fordulnak elő, azonban nélkülözhetetlenek a zavartalan életműködésekhez: Al, B, Ba, Co, Cu, F, J, Li, Mn, Mo, Ni, Zn, stb. Mérése: Hordozható vezetőképesség-mérő Az összes oldott sótartalom mérőszáma a fajlagos vezetőképesség. Meghatározása vezetőképesség-mérő műszerrel, konduktométerrel történik.

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vizek keménysége A víz keménységét a benne oldott Ca- és Mg ionok okozzák A víz változó keménységét a benne oldott Ca(HCO3)2, és Mg(HCO3)2 okozza. A változó keménység forralással eltávolítható: Ca(HCO3)2 = CO2 + CaCO3+ H2O Az állandó keménységet az összes többi oldott só okozza (SO4, Cl-, SO42-, stb.). Az összes keménység = állandó keménység + változó keménység A keménység mérőszámai: mg CaO/dm3 víz német keménységi fok SI egység: mmol CaO/dm3 víz 1nko = 10mgCaO/dm3 víz (30,18-30,8-18,0-8)‏ Vízkeménység-mérő tesztcsík

A vízben lévő nitrogénformák Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben lévő nitrogénformák Az eutrofizáció a vizekben bekövetkező természetes vagy mesterséges eredetű növényi tápanyagdúsulás (nitrogén-, foszforvegyületek), amelyet követ a felszíni vizek elnövényesedése, (algásodás, hínárasodás)‏ A vizeket nitrogén-vegyületekkel szennyező források: műtrágyák bemosódása csatornázatlan településeken szennyvíz talajba jutása szennyvíz élővízbe vezetése eutrofizáció Szerves nitrogén pH-növelés, eutrofizáció NH4+ Ammónium pH-növelés, szagromlás, eutrofizáció NH3 Ammónia Toxikus, eutrofizáció NO2- Nitrit csecsemőhalál, eutrofizáció NO3 Nitrát - N2 Elemi nitrogén Káros Hatása Vegyjele Nitrogénforma

A vízben lévő foszforformák Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben lévő foszforformák Dihidrogén- foszfát (H2PO4-),hidrogénfoszfát (HPO42-), ortofoszfát,(PO43-), polifoszfátok, szerves foszfor-vegyületek Káros hatásuk: eutrofizáció, habzás A vizeket foszfor-vegyületekkel szennyező források: műtrágyák bemosódása foszfát-tartalmú mosóporok

Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz pH-ja A pH a víz kémhatását jelző szám. A pH=7 semleges, a pH<7 savas, a pH> 7 lúgos kémhatást jelent. A hazai természetes vizeink pH-értéke általában 6,5- 8,5 értékek közé esik, de pl. a szikes tavak lúgosak (a pH 10 körüli érték), ill. a tőzeglápos tavak, mocsarak, felhagyott tőzegbányák vizek enyhén savasak (6-7 pH közötti érték). A víz pH-ja befolyásolja a szennyezőanyagok oldódását, ill. a mikroorganizmusok tevékenységét. Mérése : Hordozható pH-mérővel történik

A víz fém- ion-tartalma Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz fém- ion-tartalma A vas és a mangán előfordul a természetes vizekben. Nem káros az emberi egészségre, de íz és szagrontó, a víz színét vöröses-barnára festik. A nehézfémek toxikusak, rákkeltők.Japánban tömeges tragédiát okozott egy higany- vegyület, (Minamata-kór) és a kadmium okozta (Itai-itai betegség) mérgezés. A Minamata kór tünetei (Hg-mérgezés)

A víz szervesanyag-tartalma Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz szervesanyag-tartalma A víz szervesanyag tartalmát azzal az oxigénmennyiséggel jellemezzük, amely adott körülmények között az oxidálásukra elfogy. Mérőszámai: Biológiai oxigénigény BOI Kémiai oxigénigény KOI Összes szerves szén TOC A biológiai oxigénigény a víz szervesanyag- tartalmának mikroorganizmusok által történő lebomlásához szükséges oxigén mennyisége, mg/dm3 egységben. Öt napra vonatkoztatják, 20 oC-on. (BOI5)‏ A kémiai oxigénigény meghatározásakor a víz szervesanyag- tartalmát oxidálószerrel roncsolják, s mérik az ehhez szükséges oxigén mennyiségét. A roncsolás történhet: kálium-permanganáttal (KMnO4), ekkor a KOIp,s értéket kapjuk kálium-dikromáttal (K2Cr2O7), ekkor a KOIk értéket kapjuk KOLk>KOLp mert a kálium-dikromát jobb oxidálószer Az összes szerves szén a vízben lévő összes oldott és szuszpendált szerves anyagok mennyisége Meghatározása: oxigénáramban történő elégetéskor mérik a felszabaduló CO2 mennyiségét.

A felszíni vizek minősítése Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszíni vizek minősítése A vizek minősítése a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságain alapul. Fizikai-kémiai : Hőmérséklet; szín; szag; zavarosság; pH; vezetőképesség; KOI; BOI; oldott oxigén; N; P; nehézfém- ionok; stb. Biológiai Halobitás Trofitás Szaprobitás Toxicitás Bakteriológiai kóli-szám; kóli- titer

A biológiai vízminősítés A bakteriológiai vízminősítés Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Mechatronikai és Autótechnikai Intézet A biológiai vízminősítés Halobitás: a vizek biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak (összes sótartalom, ionösszetétel) összessége Trofitás: a víz elsődleges szervesanyag- termelésének mértéke Szaprobitás: a vízben lévő nem élő, biokémiailag lebontható szerves anyag mennyisége Toxicitás: a víz mérgező hatása A bakteriológiai vízminősítés A bakteorológiai vízminősítés mérőszámai: A kóliszám A kóli-titer Kóliszám: 100 cm3 vízből kitenyészthető baktériumtelepek száma. Kóli-titer: az a legkisebb vízmennyiség cm3-ben, amelyből a kólibaktérium kitenyészthető. Víz Kóliszám klórozott vezetékes víz 0,4 fúrt kút 4,0 ásott kút 20 Egyes vizek kóliszám értékei: Ha 1 kolibaktérium található 100ml vízben : a víz tiszta; 10 ml vízben: a víz elég tiszta 1 ml vízben: a víz gyanús; 0,1 ml vízben: a víz szennyezett

Az emberi tevékenység világtengerre gyakorolt hatásainak összesített térképe. A hatás erőssége a kéktől a vörös szín felé haladva nő (számszerűen a kutatók által felállított skálán)‏