VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

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 „alkalmasságot” veszi alapul.

A VÍZ KÖRFORGÁSA  HIDROLÓGIAI CIKLUS VÍZKÉSZLETEK A VÍZ KÖRFORGÁSA  HIDROLÓGIAI CIKLUS KÖLCSÖNHATÁS A BIOSZFÉRA TÖBBI ELEMÉVEL A VÍZMOLEKULA - KÉMIAI ÉRTELEMBEN A LEGEGYSZERŰBB ÉS LEGKISEBB ASZIMMETRIKUS MOLEKULA (16-os TÖMEGSZÁMÚ OXIGÉN ATOM + 2 db. 105º-os SZÖGET BEZÁRÓ, 1-ES TÖMEGSZÁMÚ HIDROGÉN ATOM) - ERŐSEN POLARIZÁLT: O – , H + TÖLTÉSŰ  H-HÍD - KRISTÁLYSZERKEZET SAJÁTOSSÁGA: = JÉG TÁGUL  FIZIKAI MÁLLÁS TALAJKÉPZŐDÉS = SŰRŰSÉGI ANOMÁLIA

- SŰRŰSÉG g/cm3 1 0.9170 4 20 0.9982 ºc - SEKÉLY/ MÉLY TÓ: TAVAK HŐMÉRSÉKLETI RÉTEGZŐDÉSE

- DIPÓLUS TULAJDONSÁG  JÓ OLDÓSZER VÍZGYŰJTŐ KŐZETEIBŐL KIMOSÓDÓ ÁSVÁNYI ANYAGOK PL. Ca, Mg  KEMÉNYSÉG AS (GEOLÓGIAI EREDETŰ, MÉRGEZŐ!) ANTROPOGÉN EREDETŰ SZENNYEZŐANYAGOK PL. NITRÁT (VASTAGBÉLBEN NITRIT KÉPZŐDIK, AMELYIK A HEMOGLOBINNAL METHEMOGLOBINT KÉPEZ  KIS O2 SZÁLLÍTÁS FULLADÁS) FOSZFÁT (EUTROFIZÁLÓDÁST (ALGÁSODÁST) OKOZ) FONTOS SZÁLLÍTÓ KÖZEG TÁPANYAGOK: NÖVÉNYEK, VÉR (TESTÜNK 80%-A VÍZ!) SZENNYEZŐANYAGOK - NAGY VISZKOZITÁS, FELÜLETI FESZÜLTSÉG, KAPILLARITÁS: NÖVÉNYEK VÍZ FELVÉTELE MAGAS FAJHŐ HŐTÁROLÓ KÉPESSÉG, HŐHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSA

DEFINÍCIÓK Vízminőség Vízminősítés A víz tulajdonságainak összessége Sokféle, egyidejűleg lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamat alakítja Meghatározása fizikai, kémiai, biológiai, bakteriológiai jellemzők alapján Vízminősítés A vízminőség meghatározása Megfeleltetés az adott vízhasználati célnak

VÍZHASZNÁLATOK IVÓVÍZELLÁTÁS IPARI VÍZIGÉNYEK ÖNTÖZÉS REKREÁCIÓ: ÜDÜLÉS, FÜRDÉS ÖKOLÓGIAI VÍZIGÉNY HALÁSZAT VÍZIENERGIA HAJÓZÁS

FIZIKAI JELLEMZŐK Hőmérséklet Oldhatóságot befolyásolja Biológiai folyamatok meghatározója Felszíni vizek: szezonális ingadozás Hőrétegzettség (mély tavak) Felszín alatti vizek: viszonylag állandó hőmérséklet Termálvizek (állandóan 20 C felett)

Oldott és lebegőanyag tartalom FIZIKAI JELLEMZŐK Oldott és lebegőanyag tartalom Valódi oldat Kolloid r. Durva diszperz r. 1 nm 200 nm Nem ülepedő Ülepedő Összes oldott (szilárd) anyag 0.45 µm szűrőpapíron átszűrt mintából bepárlás, majd 105 ºC-on súlyállandóságig szárítva Lebegőanyag Szűrőn fennmaradt rész Szervetlen anyagok (hordalék), élő szervezetek (plankton)

Zavarosság Átlátszóság FIZIKAI JELLEMZŐK Zavarosság Szerves és szervetlen lebegőanyagok, kolloid részecskék okozzák Meghatározás: a lebegõ részecskék által szórt fény mérésével (nefelométerrel, NTU-egységben ” Nephelometric Turbidity Unit”) Átlátszóság Fény elnyelése Szín és zavarosság határozza meg Fotikus zóna Mérés: fotocella, Secchi-korong

FIZIKAI JELLEMZŐK Szín Vízben oldott anyagok (huminsavak, szennyvizekkel bekerülő festékanyagok, mikroorganizmusok anyagcsere termékei) Látszólagos szín: lebegőanyag, fito- és zooplankton Mérés: valódi színt TCU (True Colour Unit) egységben fényelnyeléssel határozzák meg Íz és szag Szennyvíz, szerves anyagok bomlástermékei, (kénhidrogén) Ipari (fenol, merkaptán, kátrány, acetilén) Mikroorganizmusok (vasbaktériumok, szulfátredukáló kénbaktérium, egyes algák) Szervetlen oldott anyagok

FIZIKAI JELLEMZŐK Vezetőképesség Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm)

Leggyakoribb anionok és kationok KÉMIAI JELLEMZŐK Leggyakoribb anionok és kationok Na+, K+, Ca2+, Mg2+ HCO3-, CO32-, SO42-, Cl- Keménység Ca és Mg ionok okozzák Változó keménység: forralással eltávolítható, HCO3- mennyiségével egyenértékű Állandó keménység: összes – változó Oldott CO2 – szervetlen C formák CO2, H2CO3, HCO3-, CO32- pH 4.5 pH 8.3

pH, savasság, lúgosság Kloridok pH = -lg[H+] KÉMIAI JELLEMZŐK pH, savasság, lúgosság pH = -lg[H+] Természetes vizek: pH 6.5 – 8.5 (csapadékvíz pH 5.5) Befolyásolja: mész-szénsav egyensúly, humin- és fulvinsavak, biológiai aktivitás Biokémiai folymatok lejátszódása pH érzékeny Puffer kapacitás (semlegesítő képesség) a savas, lúgos behatással szemben Természetes védelem: hidrokarbonát ionok Kloridok Természetes előfordulás: NaCl, KCl, CaCl2 sók formájában Mesterséges források: utak sózása, ipar (pl. Cl2 előállítás), sóbányákból

KÉMIAI JELLEMZŐK Oxigénháztartás Oldott oxigén, oxigén telítettség (hőmérséklet, nyomás) Befolyásoló tényezők (források és nyelők): diffúzió, aerob lebontás, légzés, fotoszintézis) Szervesanyag tartalom Biokémiai oxigénigény: baktériumok általi oxidációhoz szükséges oxigén mennyisége Kémiai oxigénigény (KOIp, KOIcr) Összes szerves szén 5 20 nap BOI BOI5 BOI20 KOI TOC Elméleti oxigénigény 100% 0%

KÉMIAI JELLEMZŐK Nitrogénvegyületek Növényi tápanyag: szervetlen N formák (NH4+, NO2-, NO3-) Oxigén fogyasztás: Kjeldahl N 5 20 nap BOI BOIC BOIN Kémiai, biokémiai folymatok: Hidrolízis, ammonifikáció N-kötés Atmoszf. N Szerves N Ammónium Nitrit Nitrát Nitrifikáció (Nitrobacter) Denitrifikáció Nitrifikáció (Nitrosomonas) Nitrát redukció Oxidált állapotok Redukált állapotok Asszimiláció

Foszforvegyületek Minimum faktor (Liebig-elv) KÉMIAI JELLEMZŐK Foszforvegyületek Minimum faktor (Liebig-elv) Oldott formák: ortofoszfát, polifoszfát, szerves foszfát Növények által felvehető: PO43- (ortofoszfát ion) Bioszférában oxidált formában van jelen Természetbeli előfordulás: kőzetek (foszfát ásványok), adszorbeált foszfát Mérés: ÖP (Összes foszfor), PO4-P Nincs gáz halmazállapot Foszfát ásványok Poli- foszfát Orto- Adszorbeált Szerves Oldódás Csapadék-képződés Deszorpció Adszorpció Asszimiláció Hidrolízis, mineralizáció Hidrolízis

Vas- és mangánvegyületek KÉMIAI JELLEMZŐK Kénvegyületek Szulfidok (redukált forma): H2S, szerves szulfidok, fémszulfidok (Fe, Zn, Cu stb.) Szulfát (SO42-) Anaerob biokémiai folyamatok: SO42-  H2S Biokémiai oxidáció: H2S  H2SO4 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

Mikroszennyezők Kis koncentrációk KÉMIAI JELLEMZŐK Mikroszennyezők Kis koncentrációk Íz és szagrontó hatás, gyakran mérgezőek (önmagukban vagy más anyagokkal képzett komplexeikben) Bioakkumuláció Szervetlen mikroszennyezők: nehézfémek, cianid Szerves mikroszennyezők: olajszármazékok, detergensek, növényvédőszerek, fenol, kloroform, klórozott szénhidrogének, trihalometán prekurzorok, ... stb.) EU direktívák, WHO: veszélyes anyagok listája Természetes eredetűek is lehetnek (pl. humin- és fulvinsavak az elhalt növények lebomlásából, fenol a korhadó falevelekből, As és más fémionok a kőzetek oldódásából, algatoxinok)

BAKTEROLÓGIAI JELLEMZŐK Fertőzést okozó (patogén) mikroorganizmusok: vírusok, baktériumok, gombák, protozoák Mérés: patogének vagy indikátorok Baktériumok: Coliform baktériumok (TC, FC) – emberek és állatok bélrendszerében található Fekál streptococcus (FS) – emberi és állati zsigerekben Patogének: Escherichia-coli, Salmonella, Vibrio cholerae, Shigella, Staphylococcus, Pseudomonas stb. Gardia lamblia, Cryptosporidium Mérés: csíratesztek (TC, FC, FS, salmonella, telepszám 37 ºC-on stb.)

Biológiai vízminősítés A víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, létrehozzák és fenntartják azokat (Felföldy)

Fizikai jellemzők Biológiai minőség Hidro- morfológiai jellemzők Kémiai jellemzők

Biológiai vízminősítés A víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, létrehozzák és fenntartják azokat (Felföldy) Halobitás: a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak (összes sótartalom, ionösszetétel) összessége. Függ: vízgyűjtő, meder stb. Trofitás: a vízi ökoszisztéma elsõdleges szervesanyag-termelésének mértéke, alapja a fotoszintézis biokémiai folyamata, amelyhez fény, szervetlen növényi tápanyagok, megfelelõ hõmérséklet és klorofiltartalmú növényzet (alga, hínár) szükséges. A szaprobitás a vízben lévõ holt szerves anyagok lebontásának mértéke, ez a heterotróf vízi szervezetek számára táplálékul alkalmas nem mérgezõ, hozzáférhetõ (biokémiailag lebontható) szerves anyagok mennyiségétõl függ. Toxicitás: a víz mérgezõképessége, a vízi élővilág életműködését zavaró mérgező anyagok jelenléte. Endotoxinok (élővilág által termelt), exotoxinok.