A Fővárosi Vízművek Rt. Legjobb a vízben. vetélkedősorozatának középiskolai tanulóknak készült előadása

Átírás

1 A Fővárosi Vízművek Rt. Legjobb a vízben vetélkedősorozatának középiskolai tanulóknak készült előadása (segédlet az előadást bemutató pedagógusok számára) 1/34

2 1. A víz fizikai és kémiai tulajdonságai A víz különböző formákat felvéve alkotja a földet, az eget, a hegyeket, az isteneket és az emberi állatot és a madarakat, a füvet és a fákat, az állatokat egészen a férgekkel, legyekkel és a hangyákkal bezárólag. Mindezek nem mások, mint a víz különböző formái. Gondolkodjunk a vízről! / milétoszi Thales Kr.e körül / 1.1. A víz jelentősége A víz vitathatatlanul a legelterjedtebb, legkönnyebben hozzáférhető, és a leginkább tanulmányozott vegyület. Az hogy mindenütt jelen van, hogy az emberi élethez elengedhetetlen, már a korai időben megkülönböztetett szerepet biztosított. A víz kiemelkedő szerepet játszik a legtöbb teremtésmítoszban, tisztító, vagy megújító szerepet biztosít neki a legtöbb világvallás. Kr. e ből származó sumér vallásban Nammu az őstenger istennője az anya, aki életet adott a mennyországnak és a földnek is. Enki-nek, a víz istenének az anyja. Keresztény hagyomány szerint teremté tehát Isten a mennyezetet, és elválasztá a mennyezet alatt való vizeket, a mennyezet feletti vizektől, elkülönítve ezzel a mennyországot, és a földet. Az özönvíz legendája igen sok nép hitvilágában megtalálható. A filozófusok is különleges szerepet tulajdonítottak ennek a mindennapi életünkben elengedhetetlenül fontos vegyületnek. A bevezetőben szereplő idézet szerzője Thales a természet egyetlen lényeges építőelemének arché-jának tekintette. A kezdősorokban foglalt gondolatok ma kissé furcsának tűnhetnek, de tény: egyes gerinctelen állatkák teste akár 97%-ban, a humán embrió súlyának 93%-a, de egyes emberi szervek például: szemlencse 99,9%-a víz. Arisztotelész a föld, levegő, és a tűz mellett, a vizet a négy őselem egyikének vallotta. Ez a nézet egészen a 18. század második feléig maradt fenn, ekkor 1781-ben Cavendish kimutatta, hogy a víz az oxigén és a hidrogén vegyülete. 2/34

3 1.2. A víz előfordulása a Földön A víz egyenetlenül fordul elő a Földön, és a tisztasága is nagyon különböző. Sivatagos vidékeken kevés az eső, nincs állandó felszíni víz. Földünk vízkészlete összesen km 3 víztömeget jelent. Megoszlása a következő: óceánok és tengerek: 97,4 %; magashegységi és sarkvidéki jégkészletek: 2 %; (A Föld édesvízkészletének 90%-a a hó- és jégtakarókban van.) a felszín alatt előforduló szabad vizek (talajvíz, rétegvíz stb.): 0,58 %; folyók, tavak, légkör: 0,02 %. sós víz jég felszín alatti víz folyók, tavak, légkör Évente hozzávetőleg 5000 jéghegy válik le a Déli-sark gleccsereiről, jégtábláiról, egyegy jéghegy átlagosan 200 millió tonna édesvízből áll. Ha ezeket 2 km/h sebességgel Ausztráliáig vontatnák, akkor a jéghegy 30%-a megmaradna, és felhasználható lenne. Mindez kifizetődőbb, mint a jelenlegi sótalanítási eljárás költségeinek 1 tizede. A felszíni folyók és tavak 0,091%-át (!) adják a teljes földi vízkészletnek. Ehhez adódik a 0,58% rétegvíz (a felszín alatti vizek). Az édesvizű tavak 1, km 3 vizet tartalmaznak. Ez főként négy nagy tóban, Bajkál-, Tanganyika-, Nyassza-, és Felsőtóban van. Szerencsére az elszórt tavak és folyók vízkészletei messzemenően meghaladják az emberiség, valamint a növény- és állatvilág szükségleteit, mégis hatalmas gondot jelent ezen vízkészletek folyamatos szennyezése, az aszály. 3/34

4 Megjegyzésként: az első, a vizek szennyezését korlátozó rendelet 1847-ben született Nagy-Britanniában. A tiszta, fogyasztható, mindennapi életben felhasználható víz az emberiség létkérdése. Ezért a víz tisztítása, újra hasznosítása mára komoly iparággá fejlődött. Az alkalmazott víztisztítási módszer a felhasználás, a kívánt mennyiség és a rendelkezésre álló természetes víz tisztaságtól függ. Az emberi szervezet jól tűri az ivóvíz, összetevőinek változásait. Az ivóvíz minősége a nagynyomású kazánok működtetéséhez szükséges kazántápvíz, az atomreaktorok más és más mennyiségű megengedett szennyezést tartalmazhatnak. Az ENSZ egészségügyi világszervezete által előírása szerint legfeljebb 1500 mg/dm 3 egészségre nem káros oldott anyagot tartalmazhat. (kívánatos legmagasabb mennyiség 500 mg/dm 3 alkáli fém- és alkáli földfém vegyület. A nagynyomású kazántápvíz legalább 99, %-os tisztaságú, tehát 0,02 ppm szennyeződést tartalmazhat.(1 ppm = 1 part per million, azaz 1 milliomod tömegrész.) Ez nagyobb tisztaságú, mint a legtisztább arany, vagy a legjobb minőségű analitikai reagens A víz molekulaszerkezete A víz összegképlete H 2 O. Az oxigén atomhoz két hidrogén atom kapcsolódik. Az oxigén a periódusos rendszer VI. főcsoportjának tagja, tehát a legkülső, vegyérték elektronhéján 6 elektron van. A vízmolekulában lévő oxigén atom a két darab hidrogén atommal létrehozott kovalens kötéshez egy egy elektronnal járul hozzá, négy vegyérték elektronja pedig két, nemkötő elektronpárrá rendeződik. Az oxigén atom körüli két kötő és két nem kötő elektronpár a taszítás folytán egymástól legtávolabb törekszik. Az így kialakuló közel tetraéderes szerkezetben a tetraéder középpontjában az oxigén atom található. Egyegy csúcsában pedig két darab hidrogén atom van. A másik két csúcs felé irányul a két nemkötő elektronpár. A molekulát alkotó három atom így körülbelül 104,5 o -ot határoz meg. (A szabályos tetraéderes kötésszög 109,5 o, a nemkötő elektronpárok nagyobb helyigényük folytán ehhez képest 5 o -os torzulást eredményeznek.) 4/34

5 Az O-H kötések a nagy elektronegativitásnak köszönhetően jelentősen polárisak. A molekula alakja és a kötések polaritása azt eredményezi, hogy a víz molekula jelentősen dipólusos. (oldal: 5 Kísérlet: Megdörzsölt ebonitrudat közelítünk vízcsapból kifolyó vízhez. A vízsugár elhajlik.) (A dipólusos jelleg makroszkopikus jellemzője az úgynevezett dielektromos állandó igen nagy. ε = 74, 9 ). A molekula nemkötő elektronpárjainak, alakjának és a pozitívan polározott hidrogén atomnak köszönhetően a molekulák között jellemzően igen erős kölcsönhatás alakulhat ki Aminek mindent köszönhetünk: A hidrogénkötés (Kísérlet: 2 db üvegcső 1. víz 2. széntetraklorid) A vízmolekulák között kialakuló másodrendű (intermolekuláris) kölcsönhatás a hidrogénkötés. Létrejöttének oka: az oxigénatom nemkötő elektronpárjai és egy másik molekula pozitívan polározott hidrogénatomja közötti elektrosztatikus kölcsönhatás kialakulása. Egy vízmolekula két hidrogénatomja és két nem kötő elektronpárja segítségével legfeljebb négy másik vízmolekulával képes ilyen módon kölcsönhatásba lépni. Ez a nagyon erős másodrendű kémiai kötést, a vízmolekulák halmazában is megmutatkozó tulajdonságot eredményez. A légköri nyomáson 0 o C-on olvad, és 100 o C-on forr. Összevetve a periódusos rendszer VI. főcsoportjában található többi elemnek a hidrogén atommal alkotott azonos összetételű molekulájával, elmondható, hogy az egyetlen olyan molekula, amelyik halmazában hidrogénkötésre képes. Az említett VI. főcsoportbeli hidrogénvegyületek közül a hidrogénkötésnek köszönhetően messze a legmagasabb olvadási és forrási hőmérséklettel a víz rendelkezik. 5/34

6 Forráspont (Kelvin) K (100 o C) 230 K (-143 o C) Víz (H 2 O) Kénhidrogén (H 2 S) Ha vízben a molekulák között nem lenne hidrogénkötés, csupán dipólus-dipólus, és diszperziós kölcsönhatás tartaná össze a halmazt, becslések szerint a víz forráspontja legfeljebb 100 o C lenne. A Földünkön tehát a kezdetektől fogva gőzállapotban fordulhatna elő a víz. A földi élet kialakulásának bizonyítottan alapvető feltétele a cseppfolyós halmazállapotú víz megjelenése volt. A bolygónkon adott feltételek mellett cseppfolyós halmazállapotú víz léte tehát a földi élet kialakulásának ténye a vízben található hidrogénkötésnek köszönhető A jég szerkezete Szilárd halmazállapotú víz szerkezetében meghatározó szerepet játszik a hidrogénkötés. Mindegyik molekulát tetraéderesen négy másik vízmolekula vesz körül. A kialakuló kristály szerkezete fedezhető fel a hópehely valamint a jégvirág formáiban. A jégkristály olvadása közben a vízmolekulák hidrogénkötései sorra megszűnnek.(80 o C hőmérsékletű vízben már a nyoma sem fedezhető fel, 5 o C-on átlagosan 3 hidrogénkötést létesít egy vízmolekula.) A hidrogénkötések megszűnésével, egy sokkal szorosabb illeszkedésű elrendeződés alakulhat ki. Ebben egy kiszemelt vízmolekulának 12 másik molekula szomszédja van. Az ilyen elrendezésű halmaz becsült sűrűsége hozzávetőleg 2,8 g/cm 3 érték adódik. Az óceánok mélyén olyan több ezer méter vastagságú vízréteg alatt, a gleccserek talapzatán mérhető víz sűrűség lényegesen nagyobb az 1 g/cm 3 értéknél. 6/34

7 Tiszta víz sűrűségének hőmérsékletfüggése sűrűség (g*cm -3 ) 1, ,999 0,998 0, hőmérséklet ( o C) Ha a jég olvad, megszűnik a szabályos rend, a vízmolekulák 4-es koordinációja elrendeződése- kezd felbomlani, kialakulófélben van egy jóval szorosabb illeszkedésű 12-es koordinációjú állapot. A víz sűrűsége jégénél nagyobbá válik az olvadás során. A vízzel telt üveget szétrepeszti a megfagyó víz, miként a Gellérthegy szikláinak repedéseibe beszivárgó víz a fagyásával hasonló hatásra képes. A tengerben úszó jéghegy térfogatának egy tizede, tehát csak a jéghegy csúcsa látható a vízfelszín felett, mert a sűrűsége kisebb a víz sűrűségénél. (Kísérlet: kriofor kísérlet) A nyomás növelésére a 0 o C hőmérsékletű víz-jég rendszer csak úgy képes kisebb térfogatot betölteni, hogy a jég megolvad. A korcsolya vékony éle nagy nyomást fejt ki a jégpálya jegére. A jég olvadása jelentősen csökkenti a súrlódást, a korcsolyázó csak hosszú úton képes megállni. Ahogyan a nagy tömegű gleccserek alján is megolvad a jég. Ha a 0 o C hőmérsékletű víz melegszik, az egyre szorosabb illeszkedés miatt nő a sűrűsége. A melegedés más következtében az atomok rezgésének hevessége is nő, a molekulák távolodnak egymástól, ez pedig a sűrűség csökkenését eredményezi. Ennek a két, ellentétes hatásnak köszönhetően a víz 4 o C-on a legnagyobb sűrűségű. Télen a tavak nem fagyhatnak be teljes mélységükben, legalul a víz hőmérséklete 4 o C. A halak így átvészelhetik a legkeményebb telet is. 7/34

8 1.6. A víz mint oldószer Ismert, hogy a víz kiváló oldószer. Az ionkristályos és a dipólusos kovalens vegyületeket de az oxigént is kitűnően oldja. (Kísérlet: kék lombik ). Ételeink, italaink ezáltal ízesíthetők, a növények ezért képesek a táplálék felvételére, ennek köszönhető, hogy a halak a vízből is felvehetnek oxigént. A természetes vizeink a számunkra kedvezőtlen anyagokat is oldanak. Ezek a szennyezők szinte kivétel nélkül az emberi tevékenység következtében kerül a folyókba, patakokba és a felszín alatti vízrétegbe. Ha ezeket újra fel kívánjuk használni, akkor alapos tisztításnak kell alávetni Karsztjelenség, keménység (Kísérlet: oldal: 8 meszes víz,szappanos víz) A természetes vizek egyik fő jellemzője a keménység. Az oldott kalcium- és magnéziumionok a szappanok és a mosószerek tisztító hatását csökkentik azáltal, hogy azokkal reakcióba lépnek. Ezekből a vizekből forralás hatására jelentős mennyiségű oldott anyag válhat ki. Ezt az anyagot nevezzük vízkőnek. Minél nagyobb az oldott Ca 2+ és Mg 2+ koncentráció a vízben, annál keményebbnek mondjuk a vizet. A víz keménységet hazánkban általában a német keménységi fokkal (NK o ) jellemzik. 1 NK o annak a víznek a keménysége, amelyben dm 3 -enként 10 mg CaO-dal egyenértékű oldott Ca és Mg só van. Földrajzi helytől függően bizonyos vizek keménysége jelentős a vizet körülvevő mészkő és dolomit nevű kőzetnek köszönhetően. A mészkőhegységek kőzetét az alábbi egyenletnek megfelelően oldja a felszíni széndioxidot tartalmazó víz. (Kísérlet: A víz keménységét bemutató kísérlet) CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3 ) 2 kalcium-karbonát víz szén-dioxid kalcium-hidrogénkarbonát Az oldott kalcium-hidrogénkarbonát forralás hatására visszaalakul kalciumkarbonáttá. A nagyon kemény vizek forralása az edények vízkövesedését eredményezi. 8/34

9 Gutta cavat lapidem non vi, sic saepe cadendo. (magyarul: A csepp kivájja a követ, nem erővel, hanem gyakori esésével.) 2. A víz kémiai minőségvizsgálata Csapvíz mikroszkópikus képe 150x nagyításban 2.1. A víz organoleptikus tulajdonságai Az organoleptikus tulajdonságok alatt a víz érzékszervileg észlelhető tulajdonságainak összefoglaló nevét értjük. Ide soroljuk a víz színét, ízét, szagát. A szín a felszíni és felszín alatti vizek tisztaságának indikátora. Az elszíneződést az oldható és oldhatatlan (az utóbbi a víz zavarosságát eredményezi) anyagok okozzák. A tiszta víz rendszerint színtelen vagy vastagabb rétegben azúrkék. A kék szín erőssége a vízben lévő szuszpendált részecskék jelenlétével függ össze. A finom részecskék, melyek a vízben egyenletesen oszlanak el a kék helyett zöld színeződést eredményeznek. Ugyancsak zöld elszíneződést okoznak a vízben a kalcium sók. Sárgás-barna elszíneződést okozhatnak a felszíni vízekben a humusz és a Fe 3+ vegyületek. Bizonyos mikroorganizmusok jellegzetes elszíneződést okozhatnak, és a szennyvizek ugyancsak okozhatják a víz elszíneződését, a forrástól függő árnyalatokkal. 9/34

10 A víz zavarosságát oldhatatlan és kolloidális szervetlen (anyagásványok, szilíciumoxidok, vashidroxidok, magnézium-hidroxidok) és szerves eredetű anyagok (szerves kolloidok, baktériumok, planktonok) okozhatják. A talajvizek zavarosságát főleg szervetlen vegyületek okozzák. A zavarosság az ivó és egyéb célra használt vizek nem kívánatos megjelenését okozhatják. A víz ízét természetes módon, vagy szennyezéssel bekerülő anyagok befolyásolják. Az ízt a kationok közül a vas, mangán, a magnézium, a kalcium, a cink, réz, az anionok közül a klorid, a szulfát, a hidrokarbonát, illetve a gázok közül a széndioxid befolyásolják jelentősen. A sók megfelelő mennyisége és a szabad széndioxid jelenléte üdítő jelleget kölcsönöz a víznek. Bizonyos sók nagyobb mennyisége kedvezőtlenül befolyásolja a víz ízét. Így pl. a vas és a mangán vegyületek nagyobb mennyisége kedvezőtlenül befolyásolja a víz ízét, a magnézium-szulfát nagyobb koncentrációja a vizet keserűvé teszi. Általában szerves anyagok mellékízt okozó koncentrációja sok esetben kisebb mint a toxicitás szempontjából megengedhető határérték. A víz szagát a vízben lévő illékony anyagok okozzák, melyek szagérzés észlelését váltják ki. A elsődleges források a következők: természetes folyamatokból a vízbe kerülő anyag (kénhidrogén), biológiai eredetű (növények, algák, baktériumok, gombák, paraziták élettevékenységéből vagy ürülékéből származó) anyagok és szennyvizek (kommunális, ipari). A másodlagos források a víz kezeléséből származó, a víz szagát okozó anyagok (pl. a víz klórozása). Néhány szennyezőanyag szaghatása Vegyületek Képletek Jellegzetes szaghatás Aminok Ammónia Diaminok Kénhidrogén Merkaptánok Szerves szulfidok Szkatol CH 3 (CH 2 ) n NH 2 NH 3 NH 2 (CH 2 ) 4 NH 2 H 2 S CH 3 SH; CH 3 (CH 2 ) n SH (CH 3 ) 2 S; CH 3 SS CH 3 C 8 H 5 NHCH 3 hal vizelet (ammónia) romlott hús romlott tojás borz ürülék rothadó káposzta emberi ürülék 10/34

11 2.2. A víz minőségi jellemzői A víz minőségét statikus illetve dinamikus megközelítésben vizsgálhatjuk. Statikus megközelítésben a vízminőséget a fizikai, kémiai, biológiai, mikrobiológiai (bakteriológiai) és radiológiai tulajdonságok összessége határozza meg. E tulajdonságokat részben a víz természetes körforgása keretében lejátszódó folyamatok, részben a társadalom termelő, fogyasztó tevékenysége keretében kialakuló társadalmi körforgás befolyásolhatja.a természetben lezajló különböző fizikai, kémiai, fizikai-kémiai, biológiai folyamatok hatására kialakul a víznek egy adott összetétele. A víz összetétele a kőzetalkotó ásványok és a légköri széndioxid kölcsönhatásának eredményeként alakul ki. Miután mind a felszíni, mind a felszín alatti vizek örökös mozgásban vannak egy-egy újabb pl. kémiai folyamat hatására, egy újabb egyensúlyi állapot alakulhat ki. Ez a vízminőség dinamikus megközelítése. A vízminőség meghatározását a szakszerű mintavétel előzi meg, és azt követik a helyszíni, illetve laboratóriumi vizsgálatok, melyek eredményei képezik a minősítés alapját. A vizeket gyakorlati felhasználásuk szerinti minőségi követelmények alapján célszerű osztályozni. Így megkülönböztetünk: ivóvízellátásra, ipari vízellátásra, öntözésre, halászati vízhasznosításra, egyéb célra alkalmas vizeket. A vízminőség a vízhasználat célja szerint (és ezen túlmenően a vízellátás műszaki berendezéseinek szempontjából is) minden esetben vizsgálandó. Például sok agresszív szénsavat tartalmazó víz kifogástalanul megfelelhet ásott kútból, vödörrel kitermelt ivóvízként, de ugyanez a víz fúrt kútból termelve és csőhálózatban vezetve tönkreteheti a csővezetékeket. A vizsgálatokat fizikai, kémiai, biológiai, bakteriológiai és radiológiai szempontból kell elvégezni. A 201/2001. (X.25.) Kormány Rendelet az ivóvíz határértékekről Paraméterek és határértékek Paraméterek Mértékegység Határérték Megjegyz./MÉRÉSIMÓDSZER Szín Pt mg/dm 3 A fogyasztók számára elfogadható és nincs szokatlan változás TURBIDIMETRIA, MSZ EN ISO Zavarosság NTU 7027:2000 Szag 20 o A fogyasztó számára elfogadható és C-on nincs szokatlan változás Szag 60 o A fogyasztó számára elfogadható és C-on nincs szokatlan változás 11/34

12 Íz 20 o A fogyasztó számára elfogadható és C-on nincs szokatlan változás Íz 40 o A fogyasztó számára elfogadható és C-on nincs szokatlan változás ph 6,5 9,5 POTENCIOMETRIA, MSZ :1985 Fajl. el. KONDUKTOMETRIA, µs/cm 2500 Vezetőképesség MSZ :1977 Metán gáz norm. dm 3 /m 3 Nem szabályozott Foszfát mg P /dm 3 SPEKTROFOTOMETRIA, MSZ EN 1189:1998 Szilikát mg Si /dm 3 Nem szabályozott Klorid mg/dm Hidrogén-karbonát mg/dm 3 Nem szabályozott Szulfát mg/dm Nátrium mg/dm Kálium mg/dm 3 Nem szabályozott Kalcium mg/dm 3 Nem szabályozott Magnézium mg/dm 3 Nem szabályozott Alumínium µg/dm Szilicium-dioxid mg/dm 3 Nem szabályozott Lúgosság mmol/dm 3 TITRIMETRIA, MSZ EN ISO :1998 Összes keménység CaO mg/dm 3 Min. 50 Max. 350 Nitrát mg/dm 3 50 Nitrit mg/dm 3 0,5 Ammónium (NH 3 - NH 4 ) mg/dm 3 0,50 Kémiai oxigén-igény (KOI) mg/dm 3 O 2 5,0 Bór B mg/dm 3 1,0 Bromát µg/dm 3 10 Vas (összes) mg/dm Mangán mg/dm 3 50 Réz µg/dm Fluorid mg/dm 3 1,5 Aktív klór mg/dm 3 3 Arzén µg/dm 3 10 Kadmium µg/dm 3 5,0 Cianid mg/dm 3 0,05 Króm µg/dm 3 50 FOLYAMATOS ÁRAMLÁSOS ANALÍZIS PEKTROFOTOMETRIÁS DETEKTÁLÁS TITRIMETRIA MSZ :1991 ELEKTROTERMIKUS ATOM- ABSZORPCIÓS SPEKTROMETRIA 12/34

13 Higany µg/dm 3 1,0 Nikkel µg/dm 3 20 Ólom µg/dm 3 10 Akrilamid µg/dm 3 0,10 Antimon µg/dm 3 5,0 Szelén µg/dm 3 10 Összes szárazanyag tartalom mg/dm 3 Összes szerves szén (TOC) mg/dm 3 Olajok (UV) mg/dm 3 50 Fenol index mg/dm 3 20 Peszticidek µg/dm 3 0,10 Policiklikus aromás szénhidrogének µg/dm 3 0,10 Tetraklór-etilén +triklór-etilén µg/dm 3 10 Összes trihalo-metán µg/dm 3 50 Vinil klorid µg/dm 3 0,50 Cisz-1,2-diklór-etilén µg/dm 3 50 Klorit mg/dm 3 0,20 Kötött aktív klór mg/dm 3 3,0 1,2-diklór-etán µg/dm 3 3,0 Epiklórhidrin µg/dm 3 0,10 Benzol µg/dm 3 1,0 PAH összes µg/dm 3 0,10 Benzpirén µg/dm 3 0,010 Coliformszám 100 cm 3 -ben 0 E. coli 250 cm 3 -ben 0 Fekális Enterococcus 250 cm 3 -ben 0 Nem szabályozott Nem szabályozott KIMUTATÁSA ÉS SZÁMLÁLÁSA MEMBRÁNSZŰRÉSSEL Clostridium 100 cm 3 -ben 0 Telepszám 37 o C-on 1 cm 3 -ben 20 TENYÉSZTÉS LEMEZÖNTÉSSEL Telepszám 22 o C-on 1 cm 3 -ben 100 Pseudomonas aeruginosa 100 cm 3 -ben 0 Trícium Bq/l 100 Összes indikatív dózis msv/év 0,10 13/34

14 Szabványok rögzítik e vizsgálatok szükségességét, a vizsgálandó komponenseket és a meghatározás módját. A vízmintavétel módja is szabályozott, mert felhasználásra alkalmas adatokat még üzemelő vízellátó hálózat ellenőrzésekor is csak szakszerűen vett vízminták analíziséből kaphatunk. Különösen a bakteriológiai vízminősítéshez és a víz oldott gáztartalmának (O 2, CO 2 stb.) meghatározásához szükséges a speciális mintavétel. Cren. baktériumok Gombák Crenothrix Vasbaktériumok Galionella Az ivóvízben nem lehetnek egészségre káros anyagok, tartalmaznia kell azonban azokat az ásványi anyagokat, nyomelemeket, melyekre az emberi szervezetnek szüksége van. 14/34

15 A Fővárosi Vízműveknél a szolgáltatott ivóvíz vizsgálat és -elemzés több mint százéves múltra tekint vissza. A nemzetközi szakmai minősítéssel is rendelkező laboratóriumunkban évente mintegy szerves- és szervetlen kémiai, mikrobiológiai, mikroszkópos biológiai, toxikológiai minta vízminőségi vizsgálatát végezzük el, több mint paraméter meghatározásával. A vízminőségellenőrzés folyamata kiterjed az ivóvíz minőségét befolyásoló valamennyi tényezőre, a kutaktól egészen a fogyasztókig követve az ivóvíz útját. A további vízminőségellenőrzést két on-line toxikológiai mérőállomás is segíti. A vízminőséget havonta a vízhálózatunk 345 fogyasztói mintavételi pontján ugyancsak rendszeresen ellenőrzzük, ez évente 4140 fogyasztói minta vizsgálatát jelenti. Az ÁNTSZ ugyancsak rendszeres vízminőség ellenőrzést végez és az adatokat a két szervezet folyamatosan egyezteti. Naponta ellenőrzik a Duna vizének állapotát is, valamint az északi, illetve déli gépházakból vett mintákat. Negyedévente kerül sor a kutak és a fogyasztói hálózaton kijelölt ellenőrzési pontok vízmintáinak analizálására. Budapest legnagyobb részén közepesen kemény az ivóvíz, ami azt jelenti, hogy fogyasztásra a legalkalmasabb, jó ízű. 15/34

16 3. Vízellátás Magyarországon 3.1. Közüzemi vízellátó rendszerek A vízellátásnak kitüntetett, elsőrendű szerepe van a közművek között, mert a víz semmiféle más anyaggal nem helyettesíthető és nem is pótolható. A vízellátásra igénybe vehető vízkészletek felszíni (folyó, tó) és felszín alatti (talajvíz, rétegvíz, forrás, karsztvíz, mélységi víz) eredetűek lehetnek. Vízellátás céljára csak azok a készletek jöhetnek számításba, amelyek minősége vagy közvetlenül kielégíti az adott felhasználás igényeit, vagy gazdaságosan tisztítóható a kívánt mértékig, és a mennyisége is megfelelő. Ha lehetőség van választásra, előnyben részesítendő a felszín alatti vizek felhasználása, rendszerint nagyobb védettségük, az állandóbb vízminőség és az egyszerűbb, olcsóbb víztisztítás lehetősége miatt. Hazai viszonyaink között különös jelentősége van a parti szűrésű vízszerzésnek, amely több szempontból határesetnek tekinthető a felszíni és felszín alatti víz igénybevétele között. Ekkor ugyanis a termelt víz zöme folyóvíz, de a parti talajrétegeken átszivárgott víz szennyezéseinek nagy részét kiszűri a talaj. E szűrés általában lehetővé teszi, hogy a vizet ivóvízként további tisztítás nélkül, vagy csupán biztonsági fertőtlenítéssel használják fel. Parti szűrésű víztermelő telepek kútjainak környezetében gyakran beszivárogtatással, talajvízdúsítással is növelik a vízmennyiséget. A szervezett közüzemi vízellátás múltja több ezer éves és jelentősége azóta sem csökkent. A ma is működő vízellátó rendszerek hazánkban az 1800-as évek közepétől kezdve épültek ki. Kezdetben főként a nagyobb településeken és ott, ahol a jó minőségű ivóvíz közvetlen beszerzése nehézségekbe ütközött. Ma már világviszonylatban jellemző, hogy a kitermelés után, víztisztítás nélkül felhasználható, jó minőségű ivóvíz mennyiség kevesebb, mint a fogyasztók szükséglete Vízmű-kutak Az első, végleges, ma is üzemelő Vízmű-kutakat a XIX-XX. század fordulója körül építették a káposztásmegyeri partszakaszon, majd a Szentendre sziget déli végén. Ezek a kutak ún. aknakutak voltak, ahol a kellő mélységig lesüllyesztett öntöttvas, oldalán perforált harang gyűjtötte össze a vizet. 16/34

17 A kutakat szifoncső segítségével szívták le. A hosszú használat során e kutak körül a talaj elcementálódott, kapacitásuk erősen lecsökkent. A felújításuk úgy történt, hogy az öntöttvas harangból utólag csápokat hajtottak ki, ezzel átszúrták az elcementálódott réteget és a távolabbi, ép rétegekből lehetett vizet termelni. Általában maradt a szifonos termelés. Ahol a kavicsréteg túl vékony, ott nem lehet csápozni, mert hamar kibújik a cső a kavicsrétegből. Így a Szentendrei szigetmonostori és horányi partszakaszain kiépített termelő telepek csőkutakkal rendelkeznek, ahol a szűrőcső függőleges. 17/34

18 A csőkutak kapacitása természetesen kisebb, ezért 50 70, sűrűbben telepített kútból álló sorok épültek, melyeket szifonálással termelnek. Az igazi csáposkút építésére a 40-es évek végén történtek kísérletek, bár az Újpestet ellátó Ister vízművek már a 30-as évek végén épített két kutat a Palotai szigeten. Végül is a Palotai szigeten és Csepelen épültek kutak 1948-ban. Az első csáposkutak 5 m átmérőjű vasbeton aknával épültek, melyekből sugár irányban 7 db, 216 mm átmérőjű szűrőcsövet hajtottak ki. A csápok hossza változó, általában m. Mindig páratlan számú csáp készül, hogy szemben meg lehessen támasztani a hidraulikus sajtót. A kút, illetve a csápok mélysége a kavicsfekü mélységétől függően m. A csáposkút tehát nagy területről gyűjti a vizet, kapacitása több ezer m³ is lehet, így ezekbe a beépített gépfödémre egy, vagy két szivattyú került, melyek a kútsorral párhuzamos gyűjtő csatornába emelik a vizet. A kisebb költségek és a gyors építési módszer miatt a legutolsó fejlesztéseket jelentő Szentendrei sziget északi területein és a Csepel sziget déli részein kizárólag törpe csáposkutakat építettek, összesen mintegy 160 db-ot. 18/34

19 3.3. A vízellátó rendszerek elemei A vízellátó rendszereket a következő létesítmények, létesítménycsoportok alkotják: vízbeszerzés, vízkezelés, vízemelés, vízszállítás és elosztás, víztárolás, irányítástechnika és energiaellátás. A vízemelés helyett a vízszállítás kifejezést is használják, de mindkettő a szivattyútelepek nyomást előállító (vízemelő) és vizet továbbító (szállító) tevékenységet jelenti. Az alkotóelemeket a rendszerben sorba kapcsolva, a feltüntetett séma szerint helyezik el. Kivétel a víztároló medence, amely rendeltetéséből következőleg "párhuzamosan" is elhelyezhető (elrendezhető). 19/34

20 3.4. A hálózati nyomás A hálózati nyomás minimális értékét szintén műszaki irányelv rögzíti, az ellátandó épületek magasságának függvényében. A nyomómagasság a terep fölött egyszintes épületnél 15 m, kétszintes épületnél 20 m, minden további szintenként +4 m legyen. A víztornyok A főváros területén több olyan víztorony van, amelyik szerepet játszik, vagy játszott a vízellátásban. A korábbi peremvárosok és falvak önálló vízművekkel, így víztornyokkal rendelkeztek. Az 1950-es egyesítéskor a Fővárosi Vízművek e berendezéseket átvette, a hálózatot egységesítette, fejlesztette, ennek következtében néhány víztorony feleslegessé vált. Bontásra kerültek a rákoscsabai, a két mátyásföldi Corvin torony, a budafoki Kereszt-hegyi torony. Építkezés miatt bontották le a Stefánia úti és a kőbányai tornyot. 20/34

21 A margitszigeti víztorony alaprajza nyolcszögű, szimmetrikus szerkezet, magassága 55 m. Vasbeton pillérek alkotják a fő tartószerkezetet, amelyre a 40 méter magasságban elhelyezett, 600 m³-es vasbeton tartály súlya nehezedik. A torony egy bordás vasbeton síklapon áll. A vízellátó rendszer a várositól függetlenül működött, 1950-ben ezt is átvette a Vízművek. Felismerve a sziget kitűnő adottságait, további kutakat építettek, a többletvizet a Margit hídon át a hálózatba juttatták. Ezzel megpecsételődött a torony sorsa, mert a megemelkedett hálózati nyomás meghaladta a toronymedence 40 m-es magasságát. A torony ma ipari műemlék, szerves része Budapest városképének, jelképe a Fővárosi Vízművek Rt-nek Az ivóvíz minősége Az ivóvíz nem tartalmazhat nem megengedhető koncentrációban egészségre káros anyagokat, azonban tartalmaznia kell mindazon anyagokat (ásványi anyagokat, nyomelemeket), amelyekre az emberi szervezetnek szüksége van és amelyeknek a felvétele az ivóvízzel biztosítható. A vízcsőhálózatból kikerülő ivóvíznek esztétikai szempontból is kifogástalannak kell lennie, színtelen, szagtalan, friss és jóízű legyen. Az ivóvíz lehetőleg nem okozzon korróziót, csapadékképződést. A vízszolgáltató feladata, hogy mindenkor megfelelő mennyiségű és minőségű ivóvíz álljon rendelkezésre kellő hálózati nyomáson. Általános érvényű, hatályos nemzetközi előírás az ivóvíz minőségére nincs. Az országos szabványok a mérgező anyagokra és az egészségre közvetlenül káros anyagokra nézve általában követik a WHO ajánlásait. Az Európai Gazdasági Közösség (EEC) 80/778/EWG ivóvízminősítési szabályzata direktívája 1985 óta kötelező lenne a tagországokra. 21/34

22 Magyarországon az ivóvíz minőségét az MSZ450/1-78 számú szabvány rögzíti. Adott komponens határértékét a kockázatbecslés alapelvei szerint állapítják meg. Toxikus anyagok esetén a toxikológiai adatbázis a napi megengedhető dózisértéket veszi alapul [anyag tömege, mg vagy µg mennyiségben 1kg testtömegre vonatkoztatva, amely naponta a szervezetbe jutva még semmilyen káros hatást nem fejt ki]. Ez az érték sok esetben csak állatkísérletek adatai alapján becsülhető, ezért a napi megengedhető dózist egy 70 kg-os átlagos testtömegű emberre vonatkoztatva, több nagyságrenddel csökkentve ún. biztonsági tényezők figyelembevételével állapítják meg. Karcinogén, mutagén és teratogén anyagok esetén a megengedhető napi dózis megállapításakor olyan anyagmennyiséget vesznek figyelembe, amely mellett a kóros elváltozás kockázata 10-5 (10 mikrorizikó) nagyságrendű. A megengedhető napi dózisnak, figyelembevéve az egyéb expozíciós utakon a szervezetbe kerülő anyagmennyiségeket is, a vízzel csak ~20%-a kerülhet a szervezetbe. 2liter/fő,nap vízfogyasztással számolva ez eredményezi a kérdéses anyag határértékként megjelenő koncentráció adatát az ivóvíz minőségi követelményeket feltüntető adatbázisban A víz fertőtlenítése Klórozás - Az oldott szerves anyagot oxidálja - Mikroorganizmusokra az enzimek roncsolásával hat. - Reakciók: (A szükséges klór mennyiséget előzetesen analitikai módszerekkel meghatározzák. A felesleges klór kioldódik a vízből.) Ózonozás UV-besugárzás Katadyn eljárás Klórdioxid alkalmazása Hidrogén-peroxid Kombinált módszerek 22/34

23 4. A vizek szennyezése A vízszennyezés fogalma többféle megközelítésben definiálható. A legegyszerűbb megfogalmazás szerint a vízszennyezés alatt az emberi tevékenység hatására kialakuló olyan körülményeket értjük, amelyek közvetlenül befolyásolják a felszíni, illetve a felszín alatti vizek minőségét. Más megközelítésben a különböző veszélyes és egyéb anyagoknak a természetes vizek koncentrációját meghaladó értéke a vízszennyezés. Egy harmadik definíció szerint vízszennyezést okoz minden olyan anyag megjelenése a vízben, amely károsan befolyásolja a természetes víz emberi fogyasztásra alkalmasságát, illetve korlátozza vagy lehetetlenné teszi a vízi élet számára. A vízminőség fogalmára visszautalva a vízszennyezés minden olyan a víz fizikai, kémiai, biológiai, bakterológiai, illetve radiológiai tulajdonságában - elsősorban emberi tevékenység hatására - bekövetkező változás, melynek következtében emberi használatra, illetve a természetes vízi élet számára való alkalmassága csökken, vagy megszűnik, illetve alkalmassá tétele költséges vagy szélsőséges esetben nem gazdaságos. A vízminőség kedvezőtlen megváltozása mind a felszíni (vízfolyások, állóvizek), mind a felszín alatti vizek esetében bekövetkezhet. A levegővel való eltérő kapcsolat, a térbeli helyzet, a vízmozgás jellege miatt a két fő előfordulási forma szennyeződése, illetve a bekövetkező változások (pl. öntisztulás) jellege eltérő. 23/34