1 / 80

Tavak vízminőségi problémái EUTROFIZÁLÓDÁS

Tavak vízminőségi problémái EUTROFIZÁLÓDÁS. LIMNOLÓGIA (tótudomány) Tavak kialakulása Természetes Mesterséges (duzzasztógátak, (ivóvíz)tározók, halastavak, üdülőtavak, hűtőtavak stb.) Tavak jellemzői Morfológia Vízháztartás Vízmozgás, áramlások Hőmérséklet és fényviszonyok,

abrial
Download Presentation

Tavak vízminőségi problémái EUTROFIZÁLÓDÁS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Tavak vízminőségi problémái EUTROFIZÁLÓDÁS

  2. LIMNOLÓGIA (tótudomány) • Tavak kialakulása • Természetes • Mesterséges (duzzasztógátak, (ivóvíz)tározók, halastavak, üdülőtavak, hűtőtavak stb.) • Tavak jellemzői • Morfológia • Vízháztartás • Vízmozgás, áramlások • Hőmérséklet és fényviszonyok, • Tápanyag ellátottság • Kémiai jellemzők, sótartalom

  3. Tavak hidrológiája és morfológiája Alaktan és jellemző méretek Q víztükörfelület (A) víztérfogat (V) vízmélység (H) L szélesség hosszúság Tartózkodási idő (feltöltődési, vízkicserélődési idő): Hígulás, megújulási sebesség: Partvonal hosszúság (L) Partvonal tagoltság:

  4. Tavak vízmérlege Befolyó – elfolyó + csapadék – párolgás  talajvíz Szabályozott tavak: • Vízmérleg szerepe: • Tartózkodási idő • Sótartalom (lefolyástalan tavak) • Tápanyag visszatartás (oldott és partikulált formák, szezonális változások)

  5. Vízmozgások • Aperiodikus áramlások: • Szél ill. nyomáskülönbség hatására kialakuló áramlások • Periodikus vízmozgások: • Szél keltette hullámzás (függ: szélsebesség, meghajtási hossz, vízmélység) • Tólengés (seiche): a szél hatására a víztömeg feltorlódik, majd a szél leálltával visszalendül (Balaton: hossz- és keresztirány) • Üledék felkeveredés (áramlásból és a hullámmozgásból • származó csúsztató feszültség idézi elő)  fény  biomassza

  6. Szélsebesség és hullámmozgás kapcsolata

  7. Lebegőanyag koncentráció (Balaton)

  8. I T z z  T (C) HŐMÉRSÉKLET ÉS FÉNY Fényintenzitás vertikális eloszlása: Lambert törvény I0 Extinkciós tényező (ke) 1%: fotikus zóna Hőmérséklet vertikális eloszlása 0 5 10 15 20 (C) Hőrétegzettség (mély tavak) Tél Max. termikus gradiens Nyár 4 C Termikus ellenállás

  9. Tavak rétegződése: Mély tavak Epilimnion Metalimnion Hipolimnion Jellemzők: hőrétegzettség, időszakos cirkuláció (átfordulás), Függ: szél kinetikai energiája és a sűrűség különbségből adódó termális ellenállás (számítható!) Sekély tavak Fenékig átkevert Nincs hőrétegzettség!

  10. Oligotróf Mezotróf Eutróf Mocsár • IDŐBELI VÁLTOZÁSOK (szukcesszió): • Természetes: termőképesség (trofitás) növekedése (tápanyag dúsulás), feltöltődés, sótartalom növekedése (lefolyástalan tavak) • Mesterséges: eutrofizálódás, savasodás, vízháztartás változása (kiszáradás) – antropogén hatások! Időlépték!

  11. ALAPFOGALMAK • Eutrofizálódás: tápanyagfeldúsulás • Természetes vs mesterséges • Kronológia • Kiváltó okok (főként P és N terhelések): vízgyűjtő • Szennyvíz (közvetlen, közvetett) - pontszerű • Városi lefolyás • Mezőgazdaság - nem-pontszerű (csapadék) • Ipar • Légköri kihullás • Több nagyságrendnyi növekedés (elmúlt fél évszázad) • Fontos természeti tényező: hőmérséklet, összes sugárzás

  12. ALAPFOGALMAK (folyt.) • Okozatok (következmények) • „Algásodás”: esztétika (rekreáció), vízhasználatok • Vízkezelés (pl. szűrők eltömődése) • Íz és szag • Toxikus hatások • Szervesanyag felhalmozódás  O2 • O2 napszakos ingadozás • Makrofiták (bentikus eutrofizáció)

  13. TÁPANYAG ELÁTOTTSÁG • Források: • - Természetes (vízgyűjtő – kőzetek, légköri kiülepedés) • - Antropogén (komunális szennyvíz, mezőgazdaság – • műtrágyák, ipari emissziók).

  14. FOTOSZINTÉZIS ÉS SZTÖCHIOMETRIA • 106 CO2 + 16 NO3 + HPO4 + 122 H2O + 18 H  C106H263O110N16P1+ 138 O2 • CO2 és szervetlen tápelemek  növényi protoplazma (fény, termelés vs légzés) • C106H263O110N16P1:elemek aránya a sejtben • Liebig: 106 : 16 : 1 (moláris arány) • Redfield: felvétel és leadás aránya a fenti az óceánokban • Édesvizek hasonlóan viselkednek (tó specifikus) • A limitálás elve: • - természeti körülmények • - szabályozás

  15. 1 év 1 év Folyamatok R, T Természeti tényezők: Sugárzás, hőmérséklet N,P Chl Felvehető tápanyagok, Biomassza (eredő hatás)

  16. N [mg/l] N [mg/l] idő idő a P [mg/l] P [mg/l] b idő idő Chl-a [g/l] Chl-a [g/l] idő idő N/P ARÁNY SZEREPE Max N Max P

  17. N/P ARÁNY: EGYSZERŰ BECSLÉS • Alga sejt: 0.5 - 2.0 gP/gChl-a  aP • 7 - 10 gN/gChl-a  aN • Példa: (a) N = 5 mg/l, aN = 10 Chl-a = 500 g/l • (b) P = 1 mg/l, aP = 1  Chl-a = 1000 g/l • Szabályozás: Chl-a = 50 g/l (célállapot) • P = 50 g/l = 0.05 mg/l • Általában, ha N/P < 10  N limitál • N/P > 10  P limitál • N/P  10  ??? • Mi limitál? Szennyvíz (nyers és tisztított)? • Mezőgazdasági diffúz? • Vegyes? • Mi tehető limitálóvá? • Fényviszonyok, átlátszóság (pl. Secchi mélység) • Fitoplankton összetétele

  18. INDIKÁTOROK • Elsődleges termelés • Algaszám • Biomassza • Chl-a • ÖP, ÖN • Fényviszonyok, átlátszóság (pl. Secchi mélység) • Fitoplankton összetétele

  19. TAVAK OSZTÁLYOZÁSA (OECD; Chl-a - átlag/max)

  20. EGYSZERŰ ÖP MODELL: ÖP anyagmérleg Qbe , Lbe Qki , P P vs V, A P – összes P koncentráció (teljes elkeveredés) Lbe – külső P terhelés vs – látszólagos (eredő) ülepedési sebesség (m/év) Feltevések: - csak összes P - teljes elkeveredés (szegmentálás) - évi átlag

  21. Egy év alatt (évi átlag):  0 Normalizált terhelés (évi átlagos összes P koncentráció) l – fajlagos ÖP terhelés (g/m2/év) - éves átlag q – fajlagos hidraulikai terhelés (m3/m2/év = m/év) P – éves átlagos P koncentráció (g/m3)

  22. A Vollenweider-féle statisztikus formula (1980) Tartózkodási idő (év) Sekély tavakra:

  23. l P P Chl S Chl Tervezés empirikus összefüggések alapján ÖP terhelés Anyagmérleg számítás ÖP koncentráció Max/átlag klorofill koncentráció Secchi mélység

  24. EGYSZERŰ ÖP MODELL: előnyök, hátrányok • EGYSZERŰ, GYORS, EGY PARAMÉTER • ADATOK BECSÜLHETŐK • CSAK ÉVI ÁTLAG – „NAGY” TAVAK • KÖZEL LINEÁRIS „VÁLASZ”. BELSŐ TERHELÉS 0. • DINAMIKA?LIMITÁLÁS?FÉNY? • MINDIG A KEZDETI LÉPÉS!

  25. BIOMASSZA Telítési szakasz P TERHELÉS Lineáris szakasz „TÓ VÁLASZ” BELSŐ TERHELÉS NÉLKÜL

  26. LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ AZ ÜLEDÉK SZEREPE: BELSŐ TERHELÉS (A TÁPANYAGOK (ELSŐSORBAN A FOSZFOR) AZ ÜLEDÉKBŐL VISSZAJUT A TÓBA) KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS BELSŐ TERHELÉS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  27. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS BELSŐ TERHELÉS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  28. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS BELSŐ TERHELÉS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  29. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS BELSŐ TERHELÉS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  30. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS BELSŐ TERHELÉS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  31. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  32. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  33. SZENNYVÍZVÍZTISZTÍTÁS A SZABÁLYOZÁS HATÁSA: KÉSLELTETETT VÁLASZ (A KÜLSŐ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE UTÁN A BELSŐ TERHELÉS NÖVEKSZIK) LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS NEM-PONTSZERŰ KÜLSŐ TERHELÉS KIFOLYÁS KIÜLEPEDÉS ÜLEDÉK

  34. BELSŐ TERHELÉS • L = LK + LB(KÜLSŐ + BELSŐ P TERHELÉS) • MÓDOSÍTOTT VOLLENWEIDER • HA LK  ÖP (vs-ből)  VÉGES ÉRTÉK (LB), NEM ZÉRUS (RÖVID TÁV) • ÜLEDÉK FELÚJULÁS (HOSSZÚ TÁV)

  35. AZ ÖP MODELL ALKALMAZÁS LÉPÉSEI • ALKALMAZÁSI FELTÉTELEK? • ALAPPARAMÉTEREK (vízháztartás stb.) • TERHELÉS BECSLÉSE (lásd később) • FAJLAGOS ÉRTÉKEK • JELEN ÁLLAPOT • CÉLÁLLAPOT (ÖP VAGY CHL-A) • MEGENGEDETT ÖP TERHELÉS • HOGYAN ÉRJÜK EL ÉS MENNYIÉRT?

  36. Terhelés és a nem-pontszerű szennyezés folyamatai

  37. SZENNYEZŐ FORRÁSOK • Pontszerű szennyezők: • A szennyező hatás koncentráltan éri a befogadót • Mérhető, ellenőrizhető • Legtöbbször időben állandó • „Csővégi” eljárások alkalmazhatók • Nem pontszerű (megoszló, diffúz): • A szennyezés helye nem lokalizálható, vonal mentén, víz felszínén • Kis koncentrációban, nagy területről • Erősen függ a hidrológiai viszonyoktól (csapadék, lefolyás) • Folyamata: forrás – transzport valamely közvetítő közeg útján (légköri kiülepedés, felszíni lefolyás, felszín alatti lefolyás, talajerózió) • Beavatkozás: elsősorban a keletkezés helyén

  38. NEM-PONTSZERŰ MODELLEZÉS FEJLŐDÉSE • FEJLŐDÉSI STÁCIÓK • ”Őskorszak” és hidrológiai modellezés kora • Új generációs modellek és ”számítógép” korszak • Ma: kevés új modell, térinformatikai fejlesztések, kiértékelés • MEGKÖZELÍTÉS MÓDJA • Empirikus (regressziós) • Fizikai alapú (teoretikus) • Konceptuális (ötvözet)

  39. EGYSZERŰ VÍZGYŰJTŐMODELLEK (SCREENING MODELS) • Egyszerű módszerek a kritikus területek kiszűrésére • Éves átlagos terhelések számítása • Felszíni lefolyás és erózió empirikus összefüggésekkel • Becsült konstans koncentrációértékek • Egyes területhasználati kategóriák szerint • Fajlagos területi terhelések megadása

  40. EGYSZERŰ VÍZGYŰJTŐMODELLEK • ELŐNYÖK • Egyszerű alkalmazhatóság • Kismértékű adatigény • Költséghatékony • HÁTRÁNYOK • Bizonytalansági problémák • Szabályozás hatása csak egy konstans visszatartási arányban jelentkezik • Komplex vízgyűjtőknél hosszadalmas • A folyamatokat figyelmen kívül hagyja • Kiterjeszthetőségi problémák ALKALMAZÁS: ÁLTALÁNOS VIZSGÁLATOK, PROBLÉMAFELTÁRÁS

  41. HIDROLÓGIAI ALAPÚ MODELLEK (SIMULATION MODELS) • Vízgyűjtő-hidrológia modellezésén alapszik • Üledék- és szennyezőanyag-transzport modellezése is • Térbeli és időbeli felbontás lehetősége • A meghatározó folyamatok részletesebb elemzése • Több részmodellből álló integrált eljárások • Megnövekedett paramétermennyiség és adatigény • Számítógépes háttér

  42. MODELLEK LÉPTÉK SZERINTI CSOPORTOSÍTÁSA • TÉRBELI • Összevont paraméterű (teljesen homogén) • Osztott paraméterű (cella alapú) • Részterületen összevont paraméterű (átmenet) • IDŐBELI • Folytonos időlépésű (nap) • Esemény-alapú, dinamikus (óra) • Hosszútávú (hónap, év)

  43. FAJLAGOS TERHELÉSEK (kg/ha/év): ÖP • MEZŐGAZDASÁG: 0.5 (0.1 – 5) • VÁROSI LEFOLYÁS: 1.0 (0.1 / 10) • ATMOSZFÉRA: 0.5 (0.1 – 1.0) • ERDŐ: 0.4 (0.01 – 1.0) • ÖN: HASONLÓAN • BIZONYTALANSÁGOK

  44. Fajlagos területi terhelés jellemző értékei (kg/ha/y) 1. VITUKI, 1996, 2. Jolánkai, 1984, 3. JICA, 1998

  45. Haszonállatok fajlagos emissziói (kg/egyed/év)

  46. Duna vízgyűjtőre készített becslés (MONERIS, Behrendt et al, 2003)

  47. Duna vízgyűjtőre készített becslés (MONERIS, Behrendt et al, 2003)

  48. 2% 1% 8% 13% 9% Felszíni oldott 13% 6% Felszíni partikulált Felszín alatti oldott Települési felszíni oldott 4% TP: 3 kt/év Települési 14% TN: 20 kt/év partikulált Települési felszín 13% alatti oldott 57% 60% Országos terhelés becslés eredménye (Összes N, Összes P)

More Related