AZ IVÓVÍZ VEZETKÉPESSÉGÉNEK ÉS KEMÉNYSÉGÉNEK ÖSSZEFÜGGÉSE. Dr. Szilágyi Ferenc PhD egyetemi docens, BME Vízi Közm és Környezetmérnöki Tanszék

Átírás

1 AZ IVÓVÍZ VEZETKÉPESSÉGÉNEK ÉS KEMÉNYSÉGÉNEK ÖSSZEFÜGGÉSE Dr. Szilágyi Ferenc PhD egyetemi docens, BME Vízi Közm és Környezetmérnöki Tanszék Bevezetés Az akvarisztikai gyakorlatban gyakran van szükség a víz keménységének meghatározására. Az akvaristák általában csapvizet használnak a munkájuk során. A csapvíz keménysége azonban a víznyer hely jellegétl függen széles tartományban változhat. A keménység mérése viszonylag drága és bonyolult, némi analitikai szaktudás is szükséges hozzá. Az akvaristák ezért a víz keménységét a víz elektromos vezetképességének mérése révén próbálják becsülni, mivel a vezetképesség mérésére relatíve olcsó és, egyszer, könnyen kezelhet mszerrel gyorsan mérhet. A vezetképesség adatokból azután egy arányszám segítségével becsülik a víz keménységét. A kérdés az, hogy ez a módszer megfelel-e a vízkeménység becslésére, vagyis létezik-e általános és szoros összefüggés a két vízminségi jellemz között. Amennyiben ilyen összefüggés létezne, a dolog rendkívül egyszer volna. Ha a két jellemz között nincs általános és szoros összefüggés, akkor érdemes megvizsgálni, hogy a víznyer hely jellegétl (illetve területtl) függen lehetséges-e kevésbé általános összefüggést találni. E tanulmányban ezekre a kérdésekre keressük a választ a hozzáférhet vízmves adatok elemzésével. Mieltt az adatelemzésre térnénk rá, röviden tekintsük át az elméleti hátteret! A víz keménysége A víz keménységét a benne oldott kalcium és magnézium sók okozzák. A keménységet általában keménységi fokban adjuk meg. Magyarországon jellemzen a német keménységi fokot használják (nk ). 1 nk keménység az a víz, mely 10 mg/l kalcium-oxiddal (CaO) egyenérték kalcium, vagy magnézium vegyületet tartalmaz. A változó keménységet (karbonát keménységet) a kalcium-hidrogénkarbonát [Ca(HCO 3 ) 2 ], illetve a magnéziumhidrogénkarbonát [Mg(HCO 3 ) 2 ] okozza. E sók oldhatósága a hmérséklet növekedésével csökken, ezért a változó keménység a víz forralásával csökkenthet, mert a vízben rosszul oldódó karbonátok egy része csapadék formájában kiválhat (pl. CaCO 3, vagyis a kalcit, más néven mészk). A víz állandó keménységét olyan kalcium és magnézium sók okozzák, melyek h hatására nem válnak ki (pl. kalcium-szulfát, kalcium-klorid, magnézium-szulfát, stb.). A két keménység együttesen mutatja a víz összes keménységét (Felföldy 1987). A kalcium és a magnézium ionok töménységének meghatározása a vízben komplexometriás titrálással történhet murexid indikátor jelenlétében etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) méroldattal. Ez a titrálás megfelel laboratóriumi eszközöket és nem kevés gyakorlatot igényel, legpontosabban jól felszerelt vízanalitikai laboratóriumban végezhet el. Ugyancsak használatos, de nem egyszerbb mérés a lángfotometriás kalcium és magnézium töménység meghatározás, ehhez azonban drága és speciális mszer kell, jobb a titrálás. Ilyen feltételek az akvaristák többsége esetében többnyire nem állnak rendelkezésre, a vízminták megfelelen felszerelt laboratóriumi meghatározása pedig idigényes és költséges lehet, ezért joggal merül fel az igény más, egyszerbb, módszerre. Léteznek különböz gyorstesztek a keménység mérésére, ezek pontossága azonban nem minden esetben elegend. Más, egyszerbb lehetség a víz vezetképességének mérése, és abból a víz keménységének becslése. A víz vezetképessége A víz vezetképességét az elektromos ellenállása (R) alapján, mszerrel mérik. Az ellenállás mértékegysége az ohm. Valamely anyagnak a fajlagos ellenállása a belle készült egy cm 1

2 élhosszúságú kocka két szemben lev oldala között mérhet elektromos ellenállása, egysége az ohm/cm). A vezetképesség az elektromos ellenállás reciproka, egysége tehát 1/ohm, amely az SI rendszerben a Siemensnek (S) felel meg. Ennek megfelelen a víz elektromos vezetképességének mértékegysége a S, fajlagos vezetképessége pedig a S/cm lenne. Azonban ez túl nagy fajlagos vezetképességet jelent, ezért a természetes vizekben a ms/cmt, illetve a S/cm-t használjuk (Felföldy 1987). A desztillált vízben gyakorlatilag csak a víz disszociációjából származó H + és OH - ionok fordulnak el. A víz disszociációja nagyon kismérték: 180 t vízben csak 18 g disszociált vízmolekula fordul el szobahmérsékleten. Mivel a vízben ionok vezetik az elektromos áramot, a desztillált víz ilyen szempontból nagy ellenállású, ezért rossz elektromos vezetképesség (Licskó 2006). A természetes vizekben sokféle ion található, ezek töménysége a víz típusától függen különböz lehet. A gyakorlatban a nyolc fiont szokták elssorban mérni, ezek töménysége határozza meg elssorban a víz elektromos vezetképességét. A nyolc fion a következ: kálium, nátrium, kalcium, magnézium, klorid, szulfát, karbonát, hidrokarbonát (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, SO 4 2-, CO 3 2-, HCO 3 - ) (Felföldy 1987). A többi ion általában kevésbé játszik szerepet a vezetképesség alakításában. A nagyobb folyóink vize általában közepes ion töménység, S/cm vezetképesség. Lágy vizek a vulkanikus kzeteinken található tározóink (pl. a mátrai Csórréti-tározó). Kemény viz a Balaton, S/cm vezetképességgel, és Ca-, Mg-hidrokarbonátos jelleggel. A szikes vizeink Nahidrokarbonátos és szulfátos vizek, nagy vezetképességgel ( S/cm). Mivel a különböz ionok méretüknél és töltésüknél fogva eltér mértékben vezetik az elektromosságot, valamint a vizeink jellege, ionösszetétele ersen különbözhet, ezért feltételezhet, hogy általános összefüggést a vezetképesség és a vízkeménység között nehéz találni. Nézzük meg tehát, hogy mit mutatnak az adatok. A víz keménysége és vezetképessége közötti összefüggés A víz keménysége és vezetképessége közötti összefüggést a különböz hazai vízmvek által szolgáltatott ivóvíz interneten hozzáférhet adatai alapján elemeztük. A vízmvek nyersvíz bázisa nagymértékben eltér egymástól. Parti szrés dunai víz, karsztvíz, felszín alatti víz és felszíni víz egyaránt szolgálhat az ivóvíz alapanyagául. A vízmvek adatszolgáltatása eltér: egyikük éves átlagértékeket ad meg, mások idsorba mutatják be a változásokat, megint mások települések, vagy vízm telepek szerint részletezik adataikat. Tehát a rendelkezésre álló adatsor meglehetsen inhomogén, ennek ellenére az adatbázis alkalmas bizonyos következtetések levonására. Az adatbázis adatainak vízmvenkénti jellemzit az 1. táblázatban mutatjuk be. A hivatkozásokat az irodalomjegyzék tartalmazza, ezeken az internet címeken tekinthetk meg az alapadatok. Természetesen az értékeléshez nem álltak rendelkezésre minden magyar vízmbl adatok. Az akvaristák körében elterjedt az a gyakorlat, hogy a vezetképesség (µs/cm) és a német keménységi fok arányát 35-nek veszik. Az 1. táblázat összesített adatain az látható, hogy például a Fvárosi Vízmvek mködési területén ez a gyakorlat átlagosan megfelel. A területenkénti lebontás viszont már azt mutatja, hogy az arány 29 is (XXII. kerület) és 45 is (XXIII. kerület) lehet attól függen, hogy melyik kút(sor) szolgáltatja a vizet az adott területen (Budapesten a vízellátás parti szrés kutakra épül). Az eltérés a legnagyobb és legkisebb érték között jelents, ennek ellenére az átlag szórása kicsi (igazából csak két kerület lóg ki a sorból ). A területenkénti eltéréseket a Fvárosi Vízmvek esetében jól mutatja az 1. ábra is. 2

3 A Fvárosi Vízmvekéhez hasonló arány adódott az ÉRV és a Soproni Vízm mködési területén is, bár az utóbbi esetében a szórás lényegesen nagyobb volt. 27 és 54 közötti arányok fordultak el Sopron körzetében. Ebben az esetben már lényegesebb, hogy melyik kútból kapja az adott település a vizét. Jellemzen nagyobb átlag adódott a Salgótarjáni Vízm esetében (40), és az értéktartomány is szélesedett (31-79). Ezen a területen tehát már nem használható általánosan a 35-ös arány az átszámításhoz, hanem ismerni kell a településeket ellátó vízm telep konkrét adatait is. Makón és a Nyírségvíz egyes ellátott területén voltak a legnagyobbak az arányok (92 és 100). Az els esetben az alacsony keménység, a másodikban pedig a magas keménység, és ezzel együtt a még nagyobb vezetképesség okozta a nagy arányt. E területeken tehát már nem alkalmazható a 35-ös átszámítási tényez. 1. ábra: A vezetképesség és a vezetképesség/vízkeménység arány közötti összefüggés a Fvárosi Vízmvek területenkénti éves átlag adatai esetében 2. ábra: A vezetképesség és a vízkeménység közötti összefüggés a teljes adatbázis esetében. 3

4 Vízm Vezetképesség, S/cm 4 Keménység, nk o Vezetképesség/keménység arány Fvárosi Vízmvek Átlag ,3 35 szórás 43 1,5 3 Minimum ,6 29 Maximum ,5 45 ÉRV Átlag ,8 33 szórás 98 3,5 3 Minimum ,2 27 Maximum ,3 38 Soproni Vízm Átlag ,9 33 szórás 140 4,6 6 Minimum 293 8,5 27 Maximum ,4 54 Salgótarjáni Vízm Átlag ,0 40 szórás 246 8,8 12 Minimum 249 5,0 31 Maximum ,4 79 Szegedi Vízm ,5 42 MIVÍZ ,7 40 Makó 499 5,4 92 Észak Zalai Víz és Csatornam Nyugat 318 5,7 56 Kelet Pannonvíz Átlag ,0 37 szórás 87 3,1 8 Minimum 146 4,8 29 Maximum ,5 66 Nyírségvíz Átlag ,7 41 szórás 123 3,3 12 Minimum 341 6,2 31 Maximum , táblázat: Az adatbázis fbb jellemzi A 2. ábrán a vízkeménység és a vezetképesség közötti összefüggés látható a teljes vizsgált adatbázis esetében. Az ábrán világosan látszik, hogy a két jellemz közötti összefüggés

5 valóban létezik, szignifikáns az összefüggés, azonban a korrelációs együttható nem mutat függvénykapcsolatot. Ennek az oka az, hogy a különböz vizek ionösszetétele eltér, és ezek az ionok a vezetképességhez más-más mértékben járulnak hozzá. 3. ábra: A vezetképesség és a vezetképesség/vízkeménység arány közötti összefüggés a teljes adatbázis esetében. Ha a teljes adatbázis esetében megvizsgáljuk a vezetképesség/keménység arány alakulását (3. ábra), azt tapasztaljuk, hogy a pontok nagyobb hányada a 40-es érték alá esik, azonban meglehetsen sok település, vagy vízm telep található az 50-nél nagyobb értékek tartományában. E területeken tehát már jelents hibához vezethet, ha a vezetképességbl becsüljük a keménységet a 35-ös arány segítségével. Hangsúlyoznunk kell, hogy adatbázisunk nem fedi le az ország területét, és nem is homogén a felhasznált adatok tekintetében, azonban az eredmények felhívják a figyelmet arra, hogy óvatosan kell eljárni, amikor a vezetképességbl próbálunk vízkeménységet becsülni. Egyegy településen idben is változhat a vezetképesség/keménység arány attól függen, hogy mely kutak milyen kombinációja szolgáltatja éppen a nyersvizet a vízmben. Ha tehát pontos arányra van szükségünk, az adott területet ellátó vízmhöz kell fordulnunk információért, vagy pedig vízmintából keménységet kell méretnünk. Irodalomjegyzék ÉRV Rt. (2011): (2009. évi átlagok) Észak Zalai Víz és Csatornam (2011): (jellemz értékek) Felföldy L. (1987): A biológiai vízminsítés. VÍZDOK 16, Budapest, pp. 257 Fvárosi Vízmvek (2011): (2010 éves átlagok kerületenként) Licskó I. (2006): Vízkémia. BME egyetemi jegyzet, kézirat Makó (2011): (jellemz értékek) MIVÍZ (2011): (átlag értékek) Nyírségvíz (2011): (2010, negyedéves adatok) Pannonvíz (2011): (jellemz értékek) Salgótarjáni Vízm (2011): (2010. évi értékek) 5

6 Soproni Vízm (2011): m, (2003. évi átlagok) Szegedi Vízm (2011): (jellemz adat) 6