Természeti erőforrások védelme

Az előadások a következő témára: "Természeti erőforrások védelme"— Előadás másolata:

1 Természeti erőforrások védelme
Vízszennyezés - vízminőségvédelem

2 Víztározó megnevezése 1000 km3 %
óceánok és tengerek 1 380  ,61 sarki és hegyvidéki   ,08 jég és hó felszín alatti vizek   ,29 édesvizű tavak ,009 sósvizű tavak ,008 talajnedvesség ,005 folyóvizek , ,000 09 vízpára az ,000 9 atmoszférában Összesen:  413 

3 A víz körforgása

4 Felszín alatti vizek Forrás: Thyll, 2000

5 A természetes vizek minőségi összetevői
A természetes víz mindig oldat, legtöbbször szuszpenzió is. gázok: N2, O2, CO2, NH3 folyadékok: folyékony szénhidrogének, szerves oldószerek szilárd anyagok: kationok – Ca2+, Mg2+, Na+, K+ anionok – CO32-, HCO3-, SO42-, Cl- A szerves anyagok oldott vagy lebegőanyag formában vannak jelen

6 Oldhatósági görbék Forrás: Thyll, 2000

7 A víz organoleptikus (érzékszervi) tulajdonságai
Szín Ha kevés az oldott, illetve szuszpendált anyag kék Ha felhős az ég szürke Ha közepes mennyiségű az oldott anyag és kevés a fitoplankton zöldes Ha sok a fitoplankton sötétzöld Ha sok az oldott anyag sárga (vagy barna) Ha kevés az oldott szerves vegyület, vagy sok a színes komponens, azok adják az uralkodó színt: Fe3+ sárgás színt ad

8

9 Magyarország felszíni vizei

10 Magyarország a „legek” országa
Az Alföldön a lefolyástalan vagy elöntésnek kitett területek aránya nagy. Vízjárását a szélsőségek jellemzik A fajlagos felszíni vízkészlet az egyik legnagyobb Európában, de túlnyomóan külföldi eredetű. Több országhoz tartozó vízgyűjtők Magyarország a „legek” országa: a Föld egyik legzártabb medencéje legmélyén helyezkedik el. Az Alföldön a lefolyástalan vagy elöntésnek kitett területek aránya nagy. Vízjárását a szélsőségek jellemzik: az árvíz, belvíz és aszály egyaránt kulcskérdés. A fajlagos felszíni vízkészlet az egyik legnagyobb Európában, de túlnyomóan külföldi eredetű. Az országon belüli lefolyás hozzájárulása ehhez messze a legkisebb a kontinensen. Az ivóvízellátás döntően a felszín alatti vizekre épül. A közműolló az egyik legnagyobb a kontinensen (és a kistelepülések helyzete lényegesen rosszabb, mint a városoké). az ország területe szinte kizárólag osztott, több országhoz tartozó vízgyűjtőkből áll. A lefolyási viszonyok döntően a környező országok területhasználati viszonyainak a függvénye. Kitettségük és a kockázat nagy, a meglévő egyezmények pedig gyengék. Az országot a települések környezetében elszennyeződött felső vízadó réteg, a sérülékeny partiszűrésű vízbázisok, a védett rétegvizek és a talajvízfogalom tisztázatlansága jellemzi. Felszíni vizeink közül a kis hígítóképességűek minősége rossz. Sekély tavaink az eutrofizálódás különböző mértékű jeleit mutatják.

11 Magyarország vízháztartása
Az ország folyóinak vízminőségét a külföldről belépő vizek állapota nagymértékben befolyásolja. A vízminőséget általában a II.-III. osztály jellemzi. A nagy folyók minősége a nagy hígulás következtében elfogadható. Állóvizeink és tározóink többsége esetében az eutrofizáció okoz problémákat. Az ország folyóinak vízminőségét a külföldről belépő vizek állapota nagymértékben befolyásolja. A vízminőséget általában a javuló trend és az ötosztályos minősítési rendszerben (ahol I. a legjobb és V. a leggyengébb minőségi kategória) általánosságban a II.-III. osztály jellemzi. A Tisza vízrendszere valamivel rosszabb állapotban van, mint a Dunáé. A nagy folyók minősége a nagy hígulás következtében elfogadható. V. osztályú minőség kizárólag olyan kisebb vízfolyásokon jelentkezik, amelyek nagyobb városok tisztítatlan, vagy csak részben tisztított szennyvizeinek befogadói. Állóvizeink és tározóink többsége esetében (Balaton, Velencei-tó, Fertő-tó, Tatai-tó, Tisza-tó) az eutrofizáció okoz problémákat.

12 Magyarország vízháztartása
A felszín alatti vizek minőségét a pontszerű és diffúz terhelések, továbbá a káros hatású, természetes eredetű elemek jelenléte határozza meg. A talajvizek elszennyeződése alapvetően a települések környezetére, és az elnitrátosodott hegyperemű völgyekre vonatkozik. A parti szűrésű vízbázisok és karsztvizek állapota általában jó, de ez utóbbi készletek igen sérülékenyek. A Duna - hasonlóan az európai nagy folyókhoz - szintén erősen algásodik, de a gondok kevésbé súlyosan jelentkeznek, mint tavak esetében. A felszín alatti vizek minőségét a pontszerű és diffúz terhelések, továbbá a káros hatású, természetes eredetű elemek jelenléte (például arzén) határozza meg. A leggyakoribb gondot a vas, mangán, nitrát, ammónia, oldott szerves anyag okozza, elsősorban az Alföldön. A talajvizek elszennyeződése alapvetően a települések környezetére, a korábbi mocsarak nagy sótartalmú területeire és az elnitrátosodott hegyperemű völgyekre vonatkozik. A parti szűrésű vízbázisok és karsztvizek állapota általában jó, de ez utóbbi készletek igen sérülékenyek.

13 Magyarország vízháztartása
58 km km3 = 52 km km3 AZ ORSZÁGBÓL KILÉPŐ VIZFOLYÁSOK VÍZHOZAMA 120 km3/év A BELÉPŐ VÍZFOLYÁSOK VÍZHOZAMA km3/év PÁROLGÁS 52 km3/év CSAPADÉK 58 km3/év

14

15

16

17 Alapfogalmak Vízszennyezés: minden olyan emberi tevékenység, illetve anyag, amely a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságait (természetes minőségét) károsan megváltoztatja.

18 Alapfogalmak Használt víz: fizikai, kémiai, biológiai szempontból lényegesen nem különbözik a befogadó vizétől. Szennyezett víz: a befogadó vízhez viszonyítva jelentős mennyiségű idegen anyagot tartalmaz. Szennyvíz: minden olyan víz, amelynek fizikai, kémiai, és biológiai tulajdonságait háztartási, mezőgazdasági, kézműipari és ipari használat következtében megváltoztatták.

19

20

21 Szennyezők csoportosítása
származási hely szerint: háztartási szennyvíz települési szennyvíz ipari szennyvíz

22 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok szerint főként szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek főként szervetlen szennyező anyagokat tartalmazó szennyvizek szerves és szervetlen anyagokat azonos nagyságrendben tartalmazó szennyvizek

23 Szennyezők csoportosítása
a szennyvíztisztításra gyakorolt hatás szerint kommunális szennyvizek ~-től kismértékben eltérő szennyvizek ~-nél lényegesen nagyobb organikus szennyezőanyag tartalmú vizek közüzemi tisztítótelepre történő bevezetés előtt előkezelést igénylő szennyvizek közüzemi szennyvíztisztító telepre nem vezethető szennyvizek

24 Szennyezők csoportosítása
további hasznosítás szempontjából a technológiai körfolyamatban újrafelhasználható vizek értékes kivonható anyagokat tartalmazó szennyvizek öntözéssel hasznosítható szennyvizek tovább nem hasznosítható szennyvizek

25 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok csoportja szerint betegségeket okozó (fertőző szennyezők): baktériumok vírusok protozoák paraziták

26 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok csoportja szerint oxigénigényes (biodegradálható) hulladék házi szennyvíz állati ürülék biodegradálható szerves hulladék

27 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok csoportja szerint vízoldható szervetlen vegyületek savak bázisok sók toxikus fémek és vegyületeik

28 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok csoportja szerint szervetlen növényi tápanyagok szerves anyagok olaj, benzin műanyagok peszticidek detergensek

29 Szennyezők csoportosítása
szennyező anyagok csoportja szerint hordalékok, szuszpendált anyagok radioaktív anyagok hő

30 A víz organoleptikus (érzékszervi) tulajdonságai
Jellegzetes szaghatást kiváltó anyagok vegyület képlet jellegzetes szaghatás aminok -NH2 hal ammónia NH3 vizelet diaminok NH2-(CH2)n-NH2 romlott hús kénhidrogén H2S záptojás merkaptánok -SH görény szerves szulfidok -S- rothadt káposzta szkatol -NH- emberi ürülék

31 A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere
Szerves anyagok Biológiai úton könnyen bonthatók Biológiai úton nehezen bonthatók

32 Az oxigénegyensúly a természetes rendszerekben
Oxigéntelítettség = aktuális koncentráció (mg/l) telítettségi koncentráció (mg/l) x 100

33 Vízben oldott oxigéntelítettség értékei a hőmérséklet függvényében

34 Forrás: Barótfi, 2000

35 A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere
Biokémiai oxigénigény (BOI): A szennyvíz biokémiai úton történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség (mg O2/l szennyvíz). A szennyvíz szennyezettségének, erősségének kifejezője. TBOI : teljes biológiai oxigénigény BOI5: 5 nap alatt 20 °C-on történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség

36 A felszíni víztestek minősége a biokémiai oxigénigény (BOI5) alapján

37 A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere
Kémiai oxigénigény (KOI): A szerves anyag kémiai úton (erőteljesebb oxidációval) történő oxidálódásához szükséges oxigén mennyiség (mg O2/l szennyvíz). KOIk :kálium-bikromátos kémiai oxigénigény K2Cr2O7 + 4 H2SO4 =K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4 H2O + 3 O KOIp: kálium-permanganátos kémiai oxigénigény 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 3 H2O + 5 O

38 A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere
TOC: összes szerves széntartalom A szerves anyag nem specifikus jellemzésére szolgál, alapja, hogy a szerves anyagban lévő C CO2-dá alakul, és ennek alapján számítható a szén mennyisége, és ebből arányosan a szervesanyag-tartalom mértéke.

39 A szervesanyag szennyezettség és a vizek oldott oxigénrendszere
Szerves anyagok Biológiai úton könnyen bonthatók Biológiai úton nehezen bonthatók

40 Néhány víztípus szervesanyag-értéke (mg/l)
Forrás: Barótfi, 2000

41

42 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
Oldott oxigén: 0,7 mg O2/l Vízhőmérséklet : 16 °C

43 Forrás: Barótfi, 2000

44 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
Oxigéntelítettség = 0 % BOI5 = 126 mg O2/l

45 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
BOI5 = 62 mg O2/l KOIp = 58 mg O2/l KOIk = 316 mg O2/l

46 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
BOI5 = 17 mg O2/l BOI5 = 160 mg O2/l KOI = 325 mg O2/l BOI5 = 4 mg O2/l BOI5 = 2867 mg O2/l KOI = 6594 mg O2/l

47 Biológiai nitrogénciklus
szerves nitrogén ammonifikáció ammónia (0–40%) – ammónium ion (60–100%) növények nitrifikáció a nitritképzők nem tűrik a hideget Nitrosomonas nitrit Nitrobakter nitrát

48 A szabad ammónia és ammónium-ion aránya (%) a pH és a hőmérséklet függvényében
Forrás: Barótfi, 2000

49 Biológiai nitrogénciklus
szerves nitrogén ammonifikáció ammónia (0–40%) – ammónium ion (60–100%) növények nitrifikáció a nitritképzők nem tűrik a hideget Nitrosomonas nitrit Nitrobakter nitrát

50 Biológiai nitrogénciklus
A nitrogénvegyületek koncentrációtartománya a kommunális szennyvizek esetén mg/l nyers tisztított szennyvíz szerves-N 12 – NH4-N 20 – NO2-N NO3-N

51 Biológiai nitrogénciklus
nitrogén (gáz) NO2- Nitrit denitrifikáció NO3- nitrát

52 (koncentrációk mg N/l-ben és a befolyó szennyvíz BOI5 értéke 160 mg/l)
A nitrogén-összetevők alakulása egy korszerű kétlépcsős szennyvíztisztító-telepen (koncentrációk mg N/l-ben és a befolyó szennyvíz BOI5 értéke 160 mg/l)

53 Forrás: Barótfi, 2000

54 Számítás 6 mg/l NO2 x mg/l N 42 mg/l NO3 x mg/l N

55 Foszforformák reaktív foszfátok = orto foszfátok (a növény csak ezt képes felvenni)  H2PO4- HPO42-  PO43- nyers tisztított szennyvíz összes foszfor 5 – 20 mg/l P mg/l P orto-foszfátok 15-20% %

56

57 Eutrofizáció Forrás: Thyll, 2000

58 Eutrofizáció Forrás: Thyll, 2000

59 Input szabályozási rendszerek
Fejlett szennyvíztisztítási technológiák alkalmazásával Megtiltatni vagy hatósági úton limitálni a mosószerek és más tisztítószerek foszfáttartalmát, A tápanyagok kimosódásának megakadályozása a talajból és a pontszerű forrásokból. Átvezetni a szennyvizeket a gyors folyású patakok irányába, ahol ez lehetséges.

60 Output szabályozási rendszerek
Fenékkotrással eltávolítani a felesleges tápanyagot a mederfenékről. Eltávolítani a túlburjánzott növényzetet. Herbicidekkel (gyomirtó szerek) és algicidekkel (algairtó szerek) szabályozni a nemkívánatos flórát. Levegőztetés a tavak és tározók oldott oxigéntartalmának növelése céljából.

61 Számítás 58 mg/l PO4 x mg/l P 2,6 mg/l P x mg/l PO4

62 Biológiai szénciklus A levegő széndioxidja oldódik a vízben:
CO2 + H2O = H2CO3 H2CO3 disszociációja CO2 + HCO3- HCO3- disszociációja H+ + CO32- A természetes kémhatás környezetében (6,2 – 10,3 pH) mindhárom forma jelen lehet, de döntően HCO3- forma van jelen.

63 Forrás: Barótfi, 2000

64 Biológiai szénciklus CO2 fotoszintézis respiráció élő szerves szén

65 Biológiai szénciklus élő szerves szén holt szerves szén
aerob lebontás: CO2 anaerob lebontás: zsírsavak CH CO2

66 Természetes vizek öntisztulása
Forrás: Thyll, 2000

67 Folyási idő ill. folyamhosszúság Szennyvíz bevezetése
koncentráció Folyási idő ill. folyamhosszúság Szennyvíz bevezetése Forrás: Thyll, 2000

68 A befogadó természetes öntisztulásának feltétele
biológiailag lebontható szerves anyag aerob mikroorganizmusok oxigén a mikroorganizmusok oxigénigényének fedezésére

69 Természetes vizek oxigénegyensúlyának elemei
+ az oxigén beoldódása a vízbe a levegőből (diffúzió) vízi növények oxigéntermelése (fotoszintézis) - szerves anyag oxidálásához felhasznált oxigén a vízi élőlények légzéséhez felhasznált oxigén

70 Forrás: Thyll, 2000

71

72

73

74 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
Oxigéntelítettség = 42 % BOI5 = 56 mg O2/l Szerves N = 15,9 mg N / l PO4 – P = 17,2 mg P / l NO3-N = 3,2 mg N / l

75 Értelmezze a következőket, jellemezze az adott vizet!
Oxigéntelítettség = 78 % BOI5 = 16 mg O2/l Szerves N = 5,6 mg N / l NH4 – N = 0,6 mg N / l NO3-N = 8,4 mg N / l NH4 – N = 1,7 mg N / l NO3-N = 1,2 mg N / l

76 Nehezen bontható szerves szennyezők
Növényvédőszerek Kőolaj és származékaik Szintetikus mosószerek Huminanyagok Poliklórozott bifenilek Fenolok

77 Növényvédőszerek vízminőségi megítélése
Perzisztencia – természetes lebomlással szembeni ellenállóképesség Toxikusság – minél jobban oldódik annál toxikusabb Biológiai magnifikáció - az élőszervezetekben való feldúsulás

78 A peszticidek feldúsulása a táplálékláncban
Közeg Koncentráció víz 0,001mg/l plankton 0,01mg/l haltáplálék 0,1 mg/l rabló halak 1 mg/l sirály 10 mg/l

79 A szénhidrogének oldhatósága vízben (mg/l)
Szénhidrogén-típus Oldhatóság Dízelolaj 17 Autóbenzin 100–500 Toluol 511 n-hexán 60 Benzol 1680

80 A felszíni vízbe került olaj átalakulásának folyamata
párolgás olajos szennyvíz szétterjedés vastag olaj olaj – film víz –olajban vízfelszín emulzió olaj vízben oldódás visszaol dódás emulzió kémiai átalakulás kevered és diszpergált olaj biológiai lebomlás adszorpció a asszimiláció a vízi felúszá s lebegő anyagból élőlényekben lesűllyedés üledék

81

82 Olajszennyezés Queensland strandjain - 2009 március 12
Forrás:

83 Nagyméretű olajfolt Bahrein közelében

84 1996 február 15-én a Sea Empress szupertanker zátonyra futott a walesi Milfor Haven város mellett. A baleset következtében tonna nyersolaj ömlött a tengerbe. (Radarsat felvétel)

85 Olajfolt Franciaország partjainál

86 A felszíni vizek esetén kialakuló olajréteg jellemzői
Az olajréteg Térfogata (l/km2) Vastagsága 10-5 m Láthatósága 40 0,04 Éppen látható 150 0,15 Gyengén szivárványos 300 0,30 Erősen szivárványos 1000 1,00 Sötétebb foltok 2000 2,00 Erősen sötét, összefüggő folt

87 Huminanyagok Bomló növényi részekből származó szerves anyagok
Biológiailag nehezen bonthatók A tisztított szennyvíz szervesanyag tartalmának ~ 50 %-a Más anyagokkal való kölcsönhatás során toxikussá válhatnak

88 Poliklórozott bifenilek
Nem természetes eredetű aromás vegyületek 10 – 60 % klórt tartalmaznak Vízben oldhatatlanok, de jól oldódnak zsírban Rákkeltőek, akkumulálódnak a táplálékláncban Lebontási idejük hosszabb, mint a DDT-é Megengedett határérték ivóvízre 0,1 µg/l

89 Szintetikus mosószerek
kizárólag emberi tevékenységből származnak kommunális szennyvizek állandó összetevői kemény detergensek lágy detergensek Habot képeznek a víz felszínén Foszfáttartalmúak Oldatban tartják a kőolajat és származékaikat Szinergikus hatás Megengedett határérték tisztítatlan szennyvízben 2 – 5 mg/l

90 A dioxin transzportja a táplálékláncban
Forrás: Barótfi, 2000

91 Toxikus fémek, szervetlen mikroszennyezők
Szennyvizeink általában alacsony koncentrációban tartalmaznak fémszennyezőket ám a biológiai folyamatok során ezek megkötődnek és a termelődött biomasszában lényegesen nagyobb koncentrációban vannak jelen. Bioakkumuláció A toxikus nehézfémek közül a higany-, az ólom- és a kadmium vegyületek az emberi szervezetre különösen veszélyesek, melyek a táplálékláncban feldúsulnak.

92

93 Fém Szennyezőforrás Arzén fémötvözés, üveg-, és kerámia-,vegyipar, gyógyászat Bór fémötvözés, üveg-, porcelán-, bőr-, fotokémiai ipar Higany papír-, gyógyszer-, festék-, vegyipar, mg Kadmium fémkohászat, galván-, kerámia-, festék-, vegyipar Nikkel galván-, kerámia-, és színezékipar Ólom színezék-, papír-, festék-, textíl-, nyomdaipar Vas kohászat., acélipar

94 Mikroorganizmusok és a vízminőség
A vízben előforduló legfontosabb mikroorganizmusok: algák (fitoplankton), protozoák (zooplankton), gombák, kékalgák, baktérimok, vírusok.

95 A víz biológiai minősítése
A biológiai vízminőség a víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, illetve ezeket létrehozzák és fenntartják. halobitás trofitás szaprobitás toxicitás

96 A víz biológiai minősítése
A halobitás a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége, amely az összes sótartalommal, a szervetlen ionok mennyiségével, vagy az elektromos vezetőképességgel megadható mennyiség .

97 A víz biológiai minősítése
A trofitás a vízi ökoszisztémában végbemenő elsődleges szervesanyag termelés mértéke. Nagysága klorofill-tartalmú növényzettől (pl. alga), a szervetlen növényi tápanyagoktól (foszfor, nitrogén), továbbá a fénytől függ. A trofitás növekedése növeli a vízi ökoszisztéma energia befogadó képességét és eutrofizálódáshoz vezet. Jellemzésére a klorofill tartalom, az összes alga szám, a foszfor és nitrogénformák alkalmasak.

98 A víz biológiai minősítése
A szaprobitás a vízi ökoszisztéma lebontó képessége, amely a trofitással szemben hat, ezért energia veszteséggel jár. Jellemzői a lebomlásra illetve rothadásra képes szervesanyag és heterotrof élőlények. Növekedése a vízszennyezés eredménye. A szaprobitás két formája ismert autoszaprobitás, allószaprobitás

99 A víz biológiai minősítése
A toxicitás a vízbe kerülő, vagy a vízben képződő, a különböző folyamatokból származó szennyezőanyagok hatására a víz toxikussá válását jelöli. Ez a vízben élő lények károsodását, illetve pusztulását okozhatja. A mérgezés a koncentrációtól illetve az expozíciótól függ, és lehet végleges (irreverzibilis) és átmeneti (reverzibilis).

100 Felszíni vizek bakteriológiai vízminősítése
A coliform baktériumok jelenléte a vízben fekáliás szennyezettségre utal. A vízminősítés a kolititer vagy a koli szám alapján történik. A kolititer az a ml-ben kifejezett legkisebb vízmennyiség, amelyből koli baktérium kitenyészthető. A koliform szám a 100 ml vízben lévő Coli baktériumok száma.

101 Felszíni vizek bakteriológiai vízminősítése
Ha 1 kolibaktérium található 100 ml vízben, akkor a víz tiszta, 10 ml vízben, akkor elég tiszta 1 ml vízben, akkor gyanús, 0,1 ml vízben, akkor szennyezett, használtra alkalmatlan