Szennyezőanyagok. Vízminőség, vízvédelem tavasz

Átírás

1 Szennyezőanyagok Vízminőség, vízvédelem tavasz

2 Vízszennyezés: minden olyan emberi tevékenység, illetőleg anyag, mely a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságait (természetes minőségét) károsan megváltoztatja. A vízszennyezés következtében a víz emberi használatra részben, vagy teljesen alkalmatlanná válik, ill. a természetes vízi életfolyamatok kárt szenvednek. Vízszennyeződés a mérgező, fertőző, sugárzó, egyéb ártalmas anyagok, például a kommunális szennyvíz és ipari szennyvíz stb. vízbe vezetése. A vízminőségrontó hatás származhat a vízgyűjtő természetes forrásaiból is (természetes vízszennyezés), sőt magában a vízben is keletkezhet. (Környezetvédelmi Lexikon)

3 Szennyező csoport Nyomelemek Fém-szerves kombináció Szervetlen tényezők Azbeszt Algák tápanyagai Radionuklidek Savasság, lúgosság Szennyvíz Nyomokban előforduló szerves anyagok Peszticidek PCB Karcinogen kémiai anyagok Kőolaj származékok Patogén Detergensek Hordalékok Íz, szag, víz Káros hatás Egészségügyi, vízi lények Fém transzport Toxicitás, vízi lények Emberi egészség Eutrofizálódás Toxicitás Vízminőség, vízi élet Vízminőség, oxigén szintek Toxicitás Toxicitás, vízi élet Lehetséges biológiai hatás Rákos daganatok Hatás ** Egészségügyi hatás Eutrofizálódás, vadélet, esztétikai Vízminőség Esztétika

4 OXIGÉNELVONÓ ANYAGOK (főként szervesanyagok) VÍZOLDHATÓ SZERVETLEN ANYAGOK NÖVÉNYI TÁPANYAGOK (N és P) MIKROSZENNYEZŐK (Szerves: Peszticidek, gyomirtó szerek, szerves vegyipari hulladékok, stb., szervetlen: Cd, Cu, Cr, Ag, Hg, stb.) LEBEGŐANYAG FERTŐZŐ ÁGENSEK (baktériumok, vírusok, stb.) RADIOAKTÍV ANYAGOK HŐ

5 Vízszennyezők csoportosítása 1. a) Élőlények b) Anyagok c) Energiák (baktériumok, vírusok) (pl. hőszennyezés) 1. Mikroszennyezők Szerves Fenolok és származékaik Detergensek Kőolaj és származékai PAH vegyületek PCB vegyületek Növényvédőszerek Klórozott szerves vegyületek Komplexképző szerves vegyületek Szervetlen fémek: Al, As, B, Zn, Hg, Cd, Cr, Ni, Pb, Cu cianid (CN - ) Radioaktív szennyezők Cs, Sr, U stb. izotópjai 2. Egyéb ( Makroszennyezők ) pl. nitrát, foszfát, savak, lúgok 2. a) oldott b) szilárd c) mikrobiális

6 Szennyezők szerinti megoszlás, felszín alatti víz Cianidok 0% Fenolok 1% Nehézfémek 12% Egyéb 9% Klórozott szénhidrogének 14% Policiklikus aromás szénhidrogének PAH 7% Aromás - szénhidrogének BTEX 28% Ásványi olaj 29% László ÁDÁM VITUKI Kht.

7 Mikroszennyezők: azok a vízben µg/l koncentrációban jelenlévő anyagok, amelyek a vízi életfolyamatok feltételeit és a víznek ember számára való felhasználhatóságát csökkentik/megszüntetik. -Károsító hatás oldott formában; az oldott és szilárd frakció közti megoszlást több tényező befolyásolja: ph < 7 oldott frakció túlsúlya pufferkapacitás (azaz a nagyobb hidrogén-karbonát koncentráció) kicsapódás növekvő Eh kicsapódás lebegőanyag adszorpció -Ált. antropogén úton, de lehet természetes módon is pl. Cu érceiből

8 Szervetlen szennyezők Ivóvízre vonatkozó

9

10 Földkéreg: 95% oxigén, szilícium, vas, alumínium, kalcium, nátrium többi 5%, de ércekben feldúsulhatnak, talajban, vízben, növényzetben a határértéket túlléphetik!

11 -Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As; CN- - 2 csoport: esszenciális elemek (pl. Cr, Fe, Zn) élő szervezetnek idegen fémek (Tl, Hg, Pb) - milyen? -mennyi? - kis koncentráció de!: akkumuláció és bioakkumuláció - könnyen átalakulhatnak - ua. elem vízoldható és nem vízoldható módosulatban is (pl. Cr) - szinergizmus antagonizmus Pl. a cink túladagolása vérszegénységet okoz, amely rézadagolással ellensúlyozható; a mangán a vérképzésben gátolja a vasat.

12

13 As légykő, mireny Minden dolog méreg, ha önmagában nem is az; csupán a mennyiség teszi hogy egy anyag nem méreg. (Paracelsus) - méreg vagy ultranyomelem?: 0,01-0,03 mg/nap - termésarzén szulfidok: arzenopirit (FeAsS) realgár (As 2 S 2, auripigmentum (As 2 S 3 ); oxidok: (As 2 O 3, As 2 O 5 ). -AsO 4 3- arzenát (+5) AsO 3 3- arzenit (+3) nehéz eltávolítani Az arzenát eltávolítás sokkal nagyobb hatásfokkal oldható meg, ezért a reduktív környezetből származó As 3+ komponenseket oxidálni kell!

14

15 Hg (hydrargyrum, mercury, híg anyag ) - Reakcióképessége alacsony - ötvözete az amalgám - HgS cinnabarit hőmérők, barométerek tükrök fogászati tömések Hg-gőz lámpák klór előállítása : Minamata-kór: HgSO 4 HgS szerves Hg-vegyületek [ CH 3 Hg] + ; [ CH 3 Hg CH 3 ] es: Kazincbarcika: NaCl elektrolízise Hg-katódon NaOH Mellette sósavüzem vízben jól oldódó HgCl

16 Cd (kadany) - ásványai ritkák; greenockit CdS ötvöző Ni-Cd elemek (környezetvédelem) atommag-hasadás szabályozása -Növények elviselik a magas Cd-tartalmat táplálékláncba kerülhet - dohányzás -Zn helyére épül be; erősen toxikus -Fehérjék S-atomcsoportjához kapcsolódva denaturálja azokat

17 Itai-itai betegség: Japán, Shinzu folyó Szilárd nehézfém-vegyületeket lemosta, a rizsföldeken anaerob körülmények között oldódtak. Csontokban: Ca Cd

18 Pb - galenit - PbS (plumbum) Lúgokban nem oldódik, csak híg savakban. akkumulátorok vezetékek ólomkristály festékek benzinadalék (volt) védőpajzs (radioaktív-, rtg-sugárzás) rovarirtó -kiszorít egyéb létfontosságú fémeket (vasat, cinket, kalciumot), sejtméregként viselkedik -ólommérgezés -ólom-acetátot édesítőszerként és kozmetikumok alkotórészeként használták köszvény -vízvezetékek, étkező eszközök; mázas kerámiák előállításához

19 Cr (chroma) -krómvaskő krómbevonatok korrózióálló, kopásálló, saválló ötvözetek dikromátokat analitikai kémiában +2, +3 nem jól oldódik - szennyvíztisztítási módszerekkel tisztítható +6 kiválóan oldódik (felületvédelemre, cserzésre) Zn, Cu, Ni emberre kevéssé veszélyes, halakra igen

20 Fe, Mn (cseleny) - több oxidációs állapot (2 és 3 ill. 2 és 4) - színesek - levegőn könnyen oxidálódnak - élő szervezetben fontosak: oxigénszállítás; enzimműködés - természetes vizek alkotója - oldhatósága a ph, Eh és komplexképző sajátságok (pl. humuszanyagok jelenlétének) függvénye - csak nagy mennyiségben mérgező, de esztétikailag rontja a vizet - csővezetékeket eltömhetik - ivóvízben max. 1 ill. 0,5 mg/l

21 CN - -ércből anyagkinyerésre -hemoglobinhoz kötődik Nagybánya környéki Au-lelőhely: ércekből cianiddal komplexképzéssel Au-kinyerés A cianidoldatot földmedencékben tárolták, de a gát átszakadt! Szamos 30, Tisza f.sz. 10, Szeged alatt is >1ug/l -Vízben jól oldódik -Ártalmatlanítás: NaOCl-dal oxidálni v. Fe(II)-sóval berlini kék - Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3

22

23

24

25 A tiszai üledék szennyezettsége nemzetközi összehasonlításban Nehézfém (mg/kg) Rajna kiülepedési zóna (1945) Rajna kiülepedési zóna (1965) Rajna kiülepedési zóna (1985) Tisza (2000) (átlagérték az üledékben) Cd ,5 Pb Cu Ni Cr Zn As Hg ,1

26 A technológia Aurul SA: modern, környezetbarát technológia, a régi nagybányai szennyezett bányatavakat is megszüntette volna. Terv: 2,5 millió tonna érc/év, ebből 1,6 tonna/év arany és 9 tonna/év ezüst Technológia: kivonás nagyon koncentrált cianidoldattal. A baleset január 30, 22:00 Az Aurul bányató gátja átszakad, m3 hordalék kerül a vízbe, ebben tonna cián és nehézfémek (réz) vannak. Zazar-Lápos-Szamos-Tisza-Duna útvonalon a Fekete tengerbe Magyarország: ~1240 tonna halpusztulás (a halak x1000 érzékenyebbek a ciánra az embernél). Hosszútávú hatás: nehézfémmel szennyezett folyami üledék. Gátszakadás oka: heves eső + gyorsan olvadó hó gyorsabban emelte a bányató vízszintjét, mint ahogyan azt a meddő érccel magasítani tudták volna. Tervezési hiba: nem volt sem terv, sem beépített technológia a vízszintemelkedés ill. a túlfolyás kezelésére.

27 Szerves szennyezők - mennyiségi jellemzés: lebontáshoz szükséges oxigén mennyiségével - egyesével való minőségi kimutatás drága - eltávolításuk speciális technológiákkal - adott komponens jellemzően jól/rosszul oldódik Fenolok és származékaik Detergensek Kőolaj és származékai PAH vegyületek PCB vegyületek Növényvédőszerek Halogénezett (klórozott) szerves vegyületek Komplexképző szerves vegyületek

28 Kőolaj és származékai CH + O, N, S apoláros, vízzel nem elegyedik kis sűrűség - víz felszínén monomolekuláris réteget képezve (d=0,2 mm) kis mennyiség óriási vízfelületet szennyezhet elzárja az oxigén-, fényfelvétel lehetőségét mikroszervezeteken bevonatok autooxidáció elhárítása: pl. perlit, olajbontó mikroorganizmusok Tankhajó balesetek 1 m m Anglia 60 ezer t ezer t 1989 Exxon Valdez Alaszka 40 ezer t

29 BTEX vegyületek, PAH (policiklikus aromás szénhidrogének) tized µg/l is komoly szennyezés! benzol: a legegyszerűbb aromás (+toluol, etil-benzol, xilol) naftalin: a legegyszerűbb PAH ipari termék kőszénkátrány (gyógyszergyártásra), vízben rosszul oldódik, fenéküledékben halmozódik fel

30 Fenolok és származékaik: hidroxibenzol büdös (klórozott származékok), mérgező fenéküledékben fertőtlenítésre használták (karbol) Klórozott szerves vegyületek: Trihalometánok, pl. kloroform CHCl 3 Ivóvíz klórozásakor! többszénatomosak: mutagén hatás (DNS-módosító) PCB (poliklórozott bifenilek): 2 fenil-gyök és Cl Cl Cl Cl vasúti talpfák védelmére (rovarölő), transzformátorolajokhoz Cl Cl Cl

31 Növényvédőszerek (Előzmény: Hozamnövelés műtrágyák N, P, K (Liebig 19. sz.) eutrofizáció) másik megoldás: kártevők minimalizálása DDT (diklór-difenil-triklór-metán-etán) 1930-as USA, colorado-bogár ellen, kontakt idegméreg 1960-asban antarktiszi fókák zsírszöveteiben megtalálták Mo ban betiltotta az alkalmazását, de gyártás

32 Lipidgazdag szövetekben (csontvelő, emlő, gonádok, zsírszövet) akkumulálódik A különböző országok lakosságának testében felhalmozódott átlagos DDT-mennyiség (mg/kg zsírszövet) a) Anglia b) NSzK, c) Franciaország, d) USA, e) Izrael, f) India ember.pdf ha 2000-ben a felhasználás 0 lett volna

33 lindán (gamma-hexa-cl-ciklohexán) halpusztulások Cl-tartalmú, ezért stabil foszforsav-észterek: 1970-es; 1-2 hét alatt lebomlik atrazin új növényvédőszer; lassabban bomlik, ezért nagyobb veszélyforrás Sandoz-baleset: Basel vegyi üzem, 1986 szennyezőanyagok (növényvédőszerek) jutottak a Rajnába -hosszmenti diszperzió - késleltetés a tározókban - mellékfolyók, csapadék hígító hatása - vízkorlátozás - kavicsszűrő rétegek - tisztítás - laborellenőrzés -aktív szén adszorberek

34 Baleset: nov. 01., 1 óra Info a baleset bekövetkeztéről: 12 h Info a szennyezőkről: 72 h Basel Karlsruhe: 200 km, 86 h Karlsruhe Wiesbaden: 140 km, 34 h, 50 μg/l Wiesbaden Düsseldorf: 236 km, 42 h, 10 μg/l -hosszmenti diszperzió - késleltetés a tározókban - mellékfolyók, csapadék hígító hatása - vízkorlátozás (felszíni vízkivétel, parti szűrésű kutak) - kavicsszűrő rétegek - tisztítás - laborellenőrzés -aktív szén adszorberek

35 Detergensek felületaktív anyagok víztaszító vízkedvelő pl. szappan hosszú apoláros C-lánc, rövid vízkedvelő poláros rész (ionos) /zsírsav+ásványi lúg sója/ Az élő szervezetek számára veszélyes hidrofób anyagok ezáltal hidrofillé válnak és bejuthatnak az élő szervezetbe. madarak testéről zsírt old le a kemény detergensek (habképzők) biológiailag nem bonthatók

36 Lebegőanyagok: -Fenékiszapban feltöltődés - szuszpendálva zavarosság - adszorbeálják, koncentrálják a veszélyes anyagokat - vízi állatok pusztulása Hőszennyezés: - korlátozza a vízhasználatot - megzavarja a vízben végbemenő életfolyamatokat - oldott oxigéntartalmat csökkenti

37 Radioaktív anyagok: 226 Ra, 228 Ra, 228 Sr, 238 U, - ionizáló sugárzás (α-, β-, γ-sugárzás) kibocsátói - az életfontosságú biológiai molekulák egyes kötéseit felhasítják - mutációt, öröklődési hibát vagy karcinogén megbetegedést váltanak ki - hatása élő szervezetekre nagymértékben függ a fajtájától és az energiájától -geotermikus kutakból, atomerőművekből, egészségügyi intézményekből, ipari és kutatólaboratóriumokból - pl. Csernobil után: Balaton 3-4 Bq/l, Duna 50 Bq/l, parti szűrésű vizek ~ 1 Bq/l (határérték: 1 Bq/l) α: atommag He-atommag (erősen kötött 2 proton és 2 neutron) válik ki. Erősen ionizáló, hatótávolsága levegőben 1 cm alatti. β: az atommagban neutronból lesz proton, elektron kibocsátása közben. Közepesen ionizáló hatású, hatótávolsága levegőben pár 10 cm. γ: energia távozik nagy energiájú fotonként. Az előbbiek kísérőjelensége. Hatótávolsága légüres térben praktikusan végtelen, a nagy tömegszámú elemek (pl. Pb) gyöngítik hatékonyan.

38 Dihidrogén-monoxid (DHMO), a színtelen, szagtalan gyilkos A savas esők fő komponense Belélegezve halált okozhat Gázállapotában súlyos égési sérüléseket okozhat Megtalálható minden rákos daganatban Csökkenti a gépjármű fékek hatásfokát A lelketlen ipar mégis számtalan helyen használja a DHMO-t: - Nukleáris erőművekben - Biológiai és vegyi fegyverek gyártásához - Haláltáborokban és börtönökben Kínában, Vietnámban, Líbiában és Irakban - Növényvédőszerek és mosószerek gyártásához - Állatkísérletekben és génmanipulált élelmiszerek előállításához