VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

Az előadások a következő témára: "VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS"— Előadás másolata:

1 VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

2 Milyen a ”jó” vízminőség?

3 BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS

4 VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK

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

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

7 1.4 Zavarosság Szerves és szervetlen lebegőanyagok, kolloid részecskék okozzák Meghatározás: a lebegõ részecskék által szórt fény mérésével (nefelométerrel, NTU – ”Nephelometric Turbidity Unit”) 1.5 Átlátszóság Fény elnyelése Szín és zavarosság határozza meg Fotikus zóna (eutrofizálódás) Mérés: fotocella, Secchi korong

8 1.6 Szín Vízben oldott anyagok (huminsavak, szennyvizekkel bekerülő festékanyagok, mikroorganizmusok anyagcsere termékei) Mérés: fényelnyeléssel - TCU („True Color Unit”) 1.7 Íz és szag Szennyvíz, szerves anyagok bomlástermékei, (pl. kénhidrogén) Ipari (fenol, merkaptán, kátrány, acetilén stb.) Mikroorganizmusok (vasbaktériumok, szulfátredukáló kénbaktérium, bizonyos algák) Szervetlen oldott anyagok

9 1.8 Vezetőképesség Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm) Előnyök: automatizálható, vízminőség (ionösszetétel) változását, szennyezést jelzi

10 2. KÉMIAI JELLEMZŐK 2.1 Leggyakoribb anionok és kationok („természetes” állapot) Na+, K+, Ca2+, Mg2+ HCO3-, CO32-, SO42-, Cl- 2.2 Keménység Ca és Mg ionok okozzák (pl. Ca(HCO3)2; (nk – CaO eé) Változó keménység: forralással eltávolítható HCO3- mennyiségével egyenértékű Állandó keménység: összes – változó 2.3 Oldott CO2 – szervetlen C formák CO2, H2CO3, HCO3-, CO32- (pH függésük) pH pH 8.3

11 2.4 Kloridok Természetes előfordulás: NaCl, KCl, CaCl2 sók formájában Mesterséges források: utak sózása, ipar (pl. Cl előállítás), sóbányákból 2.5 pH pH = - log(H+), semleges víz: mol H proton/l  7 Természetes vizek: pH 6.5 – 8.5 (csapadékvíz pH 5.5) Befolyásolja: mész-szénsav egyensúly, humin- és fulvinsavak, biológiai aktivitás Biokémiai folyamatok lejátszódása pH érzékeny 2.6 Savasság, lúgosság Puffer kapacitás (semlegesítő képesség) a savas, lúgos behatással szemben Természetes védelem: hidrokarbonát ionok (hazai adottságok) – (2)

12 Oldott oxigén, oxigén telítettség (hőmérséklet, nyomás függő)
2.7 Oxigén háztartás Oldott oxigén, oxigén telítettség (hőmérséklet, nyomás függő) Befolyásoló tényezők (források és nyelők): diffúzió, lebontás, fotoszintézis, légzés stb. 2.8 Szervesanyag tartalom Biokémiai oxigénigény: baktériumok általi oxidációhoz szükséges oxigén mennyisége (mérése) nap BOI Kémiai oxigénigény (KOIp  KOIcr) Összes szerves szén 100% 0% Elméleti oxigénigény TOC KOI BOI20 5 20 BOI5

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

14 Eutrofizálódás: minimum tényező (Liebig elv)
2.10 Foszforvegyületek Eutrofizálódás: minimum tényező (Liebig elv) Oldott formák: főként ortofoszfát (PO43-) - növények által felvehető (DIP) Partikulált P: szervetlen, szerves (alga, detritusz) Biológiailag hozzáférhető P Mérés: ÖP (összes foszfor), PO4-P, frakcionálás (hibák?) Nincs gáz halmazállapot P ciklus Oldódás Deszorpció Csapadék-képződés Foszfát ásványok Adszorb. P Orto- foszfát Foszfát ásványok Oldódás Csapadék-képződés Adszorpció Asszimiláció Mineralizáció Szerves P (biomassza) Hidrolízis Szerves P (detritusz)

15 2.11 Kénvegyületek Szulfidok (redukált forma): H2S, szerves szulfidok, fémszulfidok (Fe, Zn, Cu stb.) Szulfát (SO42-) Anaerob biokémiai folyamatok: SO42-  H2S Biokémiai oxidáció: H2S  H2SO4 Bűzhatás 2.12 Vas- és mangánvegyületek Oldott állapotban (Fe2+): felszín alatti vizekben tározók fenékiszapjában (hidrogén-karbonátos, szulfátos, huminsavas kötésben) Oxigén jelenlétében: Fe(OH)3 (vashidroxid, oldhatatlan) A vas és a mangán közegészségügyi szempontból nem ártalmas, de esztétikailag kifogásolható

16 2.13 Mikroszennyezők Kis koncentrációk (μg/l, ng/l) – analitika! Íz és szagrontó hatás, gyakran mérgezőek (önmagukban vagy más anyagokkal képzett komplexeikben) Bioakkumulációs hajlam, karcinogén hatás és mutagenitás Szervetlen mikroszennyezők: nehézfémek (Hg, Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, Zn), As, cianid, Al Oldhatóságtól függ a veszélyesség (pH, redox) esszenciális elemek is! Szerves mikroszennyezők: Ásványolaj, olajszármazékok, PAH vegyületek, klórozott szénhidrogének, PCB-k (benzol, fenol, kloroform, ...) növényvédőszerek (DDT, lindán, atrazin...) Felületaktív detergensek,, oldószerek Trihalometán prekurzorok- fertőtlenítés mellékterméke) EU direktívák, WHO: veszélyes anyagok listája Természetes eredetűek is lehetnek (humin- és fulvinsavak az elhalt növények lebomlásából, fenol a korhadó falevelekből, As és más fémionok a kőzetek oldódásából, algatoxinok)

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

18 Vírusok Gazdaszervezet nélkül nem képesek szaporodni, azt fertőzik Környezeti hatásoknak (pH, hőmérséklet, stb.) elég jól ellenállnak Vízben előfordulók: Enterális vírusok (spirális alakú paraziták, méretük nm), Hepatitis A Patogén protozoák: „új” patogének (vízellátó rendszerekből származó járványok leggyakoribb okozói, véglények) Cryptosporidium (USA, 1987) Giardia lambdia (ostoros protozoa) Klasszikus víztisztításnak ellenállnak (vírusok is) Indikátorok hiányosságai Kockázat-szemlélet

19 4. BIOLÓGIAI VÍZMINŐSÍTÉS: FELFÖLDY (régi)
A víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében „fontosak” Egységes minősítési módszer nem ismert Élőlénytársulások, fajlistákon alapuló meghatározás Világszerte kutatják, az EU VKI kulcskérdése Problémák megoldásának sorrendiség Több információ: akut és kumulatív hatások Számszerűsítés ??? Felföldy féle eljárás: kémiai vízminősítés alapján!

20 FELFÖLDY FÉLE MÓDSZER Halobitás: a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak vez.kép, ionok Trofitás: az elsődleges szervesanyag termelés mértéke. Alapja a fotoszintézis, amelyhez fény, szervetlen növényi tápanyagok, megfelelõ hőmérséklet és klorofilltartalmú növényzet (alga, hínár) szükséges. Biomassza, Chl-a, P formák, elsődleges termelés, fitoplankton összetétel stb. A szaprobitás a vízben lévő holt szerves anyagok lebontásának mértéke. Ez a heterotróf vízi szervezetek számára táplálékul alkalmas nem mérgezõ, biokémiailag lebontható szerves anyagok mennyiségétõl függ. O2, BOI5, KOI, baktérium szám, Pantle-Buck index stb. Toxicitás: a víz mérgezőképessége, a vízi élővilág életműködését zavaró mérgező anyagok jelenléte. Exotoxinok és endotoxinok (élővilág által termelt). Mikroszennyező koncentrációk, ökotoxikológiai tesztek stb.

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

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

23 VÍZMINŐSÉG A víz tulajdonságainak összessége Sokféle, egyidejűleg lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamat alakítja Meghatározás: fizikai, kémiai, biológiai, bakteriológiai jellemzők alapján VÍZMINŐSÍTÉS A vízminőség meghatározása Megfelel az adott vízhasználati célnak (ember központú)?

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

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

26 MSZ 12749 (1993): Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés
Vizsgálandó jellemzők: Oxigén háztartás (Old O2, O2%, BOI, KOI, TOC, Szapr.index) Tápanyag háztartás (N- P formák, Chl-a) Mikrobiológiai jellemzők (CF, FCF, FS, Salm.) Mikroszennyezők és toxicitás (szervetlen és szerves mikroszennyezők, toxicitás, radioaktív anyagok) Egyéb jellemzők (pH, vez.kép., T, LA, OA, Fe, Mn, keménység, an- és kationok) Vízminőségi osztályozás: 5 vízminőségi osztály (I - V) Besorolás 90 %-os tartósság alapján

27 Felszíni vizek minősítése: határértékek (MSZ 12749)
Komponens I.o. II.o. III.o. IV.o. V.o. Oldott oxigén (mg/l) 7 6 4 3 <3 Oxigén telítettség (%) 80-100 70-80, 50-70, 20-50, <20, >200 BOI5 (mg/l) 10 15 >15 KOIps (mg/l) 5 8 20 >20 KOIcr (mg/l) 12 22 40 60 >60 TOC (mg/l) NH4-N (mg/l) 0.2 0.5 1 2 >2 NO2-N (mg/l) 0.01 0.03 0.1 0.3 >0.3 NO3-N (mg/l) 25 >25 PO4-P (μg/l) 50 100 200 500 >500 ÖP (μg/l) 400 1000 >1000 Chl-a (μg/l) 75 250 >250 TC (e/ml) FCF (e/ml) >100 Ásványolaj (μg/l) Fenol (μg/l) Hg (μg/l) >1 Cd (μg/l) >5 Vezetőképesség (μs/cm) 700 2000 >2000

28 Felszíni vizek minősítése: határértékek összehasonlítása

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

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

31 VIZSGÁLANDÓ JELLEMZŐK
VKI monitoring: VIZSGÁLANDÓ JELLEMZŐK FIZIKAI-KÉMIAI Termikus viszonyok: hőmérséklet Oxigénháztartási viszonyok: oldott oxigén Sótartalom: vezetőképesség Savasodási állapot: pH, lúgosság Tápanyag-tartalom: össz. P, ORP, össz. N, nitrát és nitrit, ammónium Egyéb: lebegőanyag, zavarosság (folyók) Átlátszóság: Secchi mélység, zavarosság, szín (tavak) SPECIFIKUS SZINTETIKUS SZENNYEZŐK A VKI elsőbbségi listáján szereplő valamennyi anyag A vízgyűjtőterületen előforduló terhelésektől függő egyéb anyagok SPECIFIKUS NEM SZINTETIKUS ANYAGOK

32 Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok
(VKI VII. Melléklet) Szerves halogén vegyületek Szerves foszforvegyületek Szerves ónvegyületek Karcinogén (rákkeltő) vagy mutagén tulajdonságú anyagok, hormonháztartást zavaró anyagok Perzisztens szénhidrogének, Perzisztens és felhalmozódásra képes szerves toxikus anyagok Cianidok Fémek és vegyületeik Arzén és vegyületei Biocidek és növényvédő szerek Szuszpenzióban lévő anyagok Az eutrofizációt elősegítő anyagok (elsősorban nitrátok és foszfátok) Az oxigénháztartást kedvezőtlenül befolyásoló anyagok, illetve jellemzőik, mint BOI, KOI stb.).

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

34 Elsőbbségi anyagok Az elsőbbségi anyagokra az EU tagországokra egységesen érvényes vízminőségi határértékek lesznek érvényesek; A minősítéshez évi átlag értékekhez viszonyított határértékeket és egyedi méréseknél megengedhető legnagyobb koncentrációkat adnak meg; A vizekre vonatkozó határértékek szerves szennyezők esetén a lebegőanyagot is tartalmazó vízre, fémek esetén a szűrt vízre érvényesek; A Cd határértékek vízkeménységtől függőek; Biológiai mintákra (halak, kagylók) határértéket csak néhány szennyezőanyagra állapítottak meg.

35

36

37 „Passport”-ok

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

39 EU Felszín alatti vizek védelméről (VKI, leányirányelv)
A VKI és leányirányelve szerint a felszín alatti víztest jó állapotban van, ha a határértéket meghaladó koncentrációt mutató szennyezés nem veszélyeztet receptort (ivóvízkivétel, vízi ökoszisztéma, szárazföldi ökoszisztéma) a víztesten belül a szennyezettség aránya nem éri el a 20 %-ot (ez kivételes esetben lehet 50 %) nem mutatható ki romló vízminőségi tendencia A leányirányelv jelenlegi változata két környezetminőségi határértéket tartalmaz: nitrátra 50 mg/l, peszticidre 0,1 μg/l A többi elemre a szabályozás a tagországok feladata, 2008 decemberig

40 Szennyvíz kibocsátók ellenőrzése
Vizsgált komponensek Szervesanyag mutatók (KOI, BOI, CCl4-extrakt) Tápanyag formák (ÖP, PO4-P, ÖN, NO3-N, NO2-N, NH4-N) Nehézfémek Mérési gyakoriság: legalább évi négy (+ önkontroll mérések) Környezetvédelmi területi hatóság végzi a mérést Csak a „gyanús” komponenseket vizsgálják Újabb határértékrendszer alapelvei Nem a koncentráció, hanem terhelés az irányadó Befogadó terhelhetősége szerinti határértékek Sérülékeny vízbázisok figyelembe vétele

41 Jelenleg érvényes: A 28/2004. (XII. 25
Jelenleg érvényes: A 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet határértékei a három+1 kategóriában Komponens Kiemelt (régi I.) Érzékeny (régi II.) Időszakos vízfolyás Normál (régi III-VI.) pH 6,5-8,5 6,5-9 KOICr g/m3 50 100 75 150 BOI5 g/m3 15 30 25 NH4-N g/m3 2 10 5 20 Összes N g/m3 35 55 Összes P g/m3 0.7 Oldószer extr. g/m3 Lebegőanyag, g/m3 200

42 „Bírság rendelet” A 3/1984 (II. 7
„Bírság rendelet” A 3/1984 (II.7.) OVH számú rendelet határértékei a hat területi kategóriában Komponens I. II. III. IV. V. VI. pH 6,5 8,5 9 6-9 5-10 KOICr g/m3 50 75 100 150 NH4-N g/m3 1,56 3,89 23,33 7,78 NO3-N g/m3 9,03 11,29 18,06 - TP g/m3 1,8 2 ANA det. g/m3 5 CCl4 extr. g/m3 10 Lebegőanyag, g/m3 200 500

43 Területi kategóriák (érzékeny és sérülékeny területek)