V ÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

1. VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

4. BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS

6. 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.

7. 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)?

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

10. VÍZ KERETIRÁNYELV (WATER FRAMEWORK DIRECTIVE) • Cél: • Felszíni és felszín alatti vizek jó ökológiai állapotának elérése, • romlás megakadályozása. • Vízterek  részvízgyűjtők vízgyűjtők • Minősítés: • hidromorfológiai, • fizikai-kémiai és • ökológiai jellemzők alapján. • Referencia paraméterek meghatározása: • Torzulások az ökoszisztémában a zavartalan állapothoz képest • Határidők, ellenőrző rendszer (monitoring), beszámolási kötelezettség, cselekvési programok kidolgozása (vízgyűjtő gazdálkodási terv)

11. 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)

12. 1 nm 200 nm Oldott és lebegőanyag tartalom (a víz komplex keverék) 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.)

13. 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

14. 1.6 Szín • Vízben oldott anyagok (huminsavak, szennyvizekkel bekerülő festékanyagok, mikroorganizmusok anyagcsere termékei) • Mérés: fényelnyeléssel - TCU („True Colour 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

15. 1.8 Vezetőképesség • Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos • Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm)

16. pH 4.5 pH 8.3 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)

17. 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: 0.0000001 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)

18. BOI 100% 0% nap BOI5 Elméleti oxigénigény BOI20 TOC KOI • 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) • Kémiai oxigénigény (KOIp  KOIcr) • Összes szerves szén 20 5

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

20. 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 Deszorpció Oldódás Csapadék-képződés Foszfát ásványok Foszfát ásványok Adszorb. P Orto- foszfát Oldódás Adszorpció Csapadék-képződés Asszimiláció Mineralizáció Hidrolízis Szerves P (biomassza) Szerves P (detritusz)

21. 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

22. 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)

23. 3. BAKTERIOLÓGIAI JELLEMZŐK (vízzel terjedő, járványt/fertőzést okozó betegségek - kolera, tífusz, vérhas, hepatitisz) USA (1960-1980): évi 10-20 járvány. Fejlődő világ?? • Kiváltó okok: • Kommunális szennyvíz • Lefolyás burkolt felületekről • Állattartó telepek, háztáji állattartás • Fertőzés lehetősége: • Ivóvíz • Fürdés (közvetlen kontaktus) • Közvetett kontaktus (horgászat, csónakázás, vízi sportok) • Halfogyasztás • Kórokozók (patogén élőlények) • Baktériumok, vírusok, protozoák, gombák

24. 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

25. Vírusok • Gazdaszervezet nélkül nem képesek szaporodni, azt fertőzik • Környezeti hatásoknak (pH, hőmérséklet, stb.) elég jól ellenállnak • Vízben előfordulók: • Enterális vírusok (spirális alakú paraziták, méretük 20-80 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

26. 4. BIOLÓGIAI VÍZMINŐSÍTÉS • 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!

27. FELFÖLDY FÉLE MÓDSZER • Halobitás: a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainakvez.kép, ionok • Trofitás: az elsődleges szervesanyagtermelés 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.

28. 5. „RECEPT” • Mi a „természtes víz” összetétele? Eredeti állapot? • Mi a probléma? Egy vagy több? • Kölcsönhatások? Melléktermékek? • Terhelés(ek) dinamikája? Vízminőség idő és térbeli változása? • Gyors változások és/vagy kumulatív hatások? • Van ok-okozati kapcsolat? Tudomány vs döntéshozás; • Mi a célunk? • Melyek a vízminőségi indikátorok? • Állnak rendelkezésre adatok vagy mérni is kell? Hiba? Célmérés? • Rendelkezésre álló pénz és idő? Kockázatok? • Mérés, értékelés és utóbbi módszerei