Környezetvédelem. 7. Vízvédelem. 2015/2016. tanév I. félév Dr. Buruzs Adrienn egyetemi adjunktus SZE AHJK Környezetmérnöki Tanszék

Átírás

1 Környezetvédelem 7. Vízvédelem 2015/2016. tanév I. félév Dr. Buruzs Adrienn egyetemi adjunktus SZE AHJK Környezetmérnöki Tanszék 1

2 Víz Enélkül nem létezhet élet Élővilág életjelenségei Élettelen környezet Gazdasági folyamatok 2

3 Víz Élet kialakulása, fontos szabályozó funkció Csapadék Erózió Folyók vízszállítása Szennyezőanyagok közvetítése Éghajlat kialakítása Az élettelen természet folyamatok Ásvány- és kőzetképződést Felszínen zajló anyagforgalom és éghajlati folyamatok 3

4 A víz fizikai állapotai Természetes körülmények között mindhárom halmazállapotban Vízmolekulák közötti kölcsönhatás eredménye Hidrogénkötés Kinetikus energia Felületi feszültség 4

5 A Föld vízkészlete Földfelszín 71 %: tengerek 2 %: felszíni vizek (~2700 m vastag vízburok) Föld vízkészlete: ~1,6 milliárd km 3 82 %: óceánokban 15,5 %: kötött víz 5

6 A Föld vízkészlete Tároló mennyiség 1000 km 3 -ben % litoszféra (kötött víz) ,5 litoszféra (szabad víz a felszín alatt) ,5 világóceán ,3 sarkvidéki és magashegységi jég ,69 édesvizű tavak 125 0,01 sós tavak 100 0,01 légkör 12,3 0,0008 vízfolyások 1,25 0,00006 élőlények 1,13 0,00006 Összesen (a Föld vize) ~ ~ 100 6

7 7

8 Tavak Forrás tó forrásból, talajvízből táplálkozik (pl.: Hévízi-tó) Átfolyásos tó folyóvíz táplálja, és vizét folyóvíz viszi tovább (pl.: Genfi-tó, Bóden-tó) Végtó lefolyástalan tó (pl.: Aral-tó, Csád-tó) 8

9 A kontinensek vízkészlete Kis- és édesvizű tavak: >1 millió Világ legidősebb és legmélyebb tava: Bajkál-tó a Föld folyékony édesvízkészletének kb. 20 %-a Kaszpi-tenger: területileg és térfogatilag a világ legnagyobb tava 9

10 10

11 A víz körforgása Természetes körforgás Motorja: napsugárzás és gravitáció Összetett folyamat 11

12 A víz körforgása Párolgás (desztilláció) Kicsapódás (kondenzáció) Csapadékképződés Három fő körforgási út Óceán légkör óceán Óceán légkör szárazföld óceán Szárazföld légkör szárazföld 12

13 A víz természetes körforgása Po = óceáni párolgás, Co = óceáni csapadék, Ck = szárazföldi csapadék, Pk = a szárazföldek teljes párolgása (Pk = Pv + Pe + Pt), Pv = szabad vízfelszín (tavak, folyók) párolgása, Pe = talajpárolgás (evaporáció), Pt = a növényzet párolgása (transpiráció), L1 = felszíni lefolyás, L2 = felszín alatti lefolyás 13

14 14

15 A víz társadalmi-gazdasági körforgása Talajból kitermelt víz: használat tisztítás felszíni vizek fokozatos szennyeződés csökken a megfelelő minőségű felszíni víz 15

16 16

17 A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Légköri vizek Csapadék Párolgás Felszíni vizek Vízfolyások Állóvizek Óceánok, tengerek Felszín alatti vizek Parti szűrésű vizek Talajnedvesség, talajvíz, rétegvíz, nem karsztosodott kőzetek hasadékvizei, karsztos kőzetek hasadékvizei: karsztvíz 17

18 A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Csapadékvíz Levegő páratartalma és fizikai tényezők megváltozása Felszíni vízkészletek Keletkezése pillanatában gázokat old ki a levegőből Útjai: beszivárgás, elpárolgás, felszín vízfolyás 18

19 Folyóvíz A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Vízfolyások minden előforduló formája Közvetlenül a csapadék, közvetve a talajból feltörő források táplálják Jellemzői Kialakult mederben folyik A víz a magasabb pontról az alacsonyabb felé áramlik A vízhozam kisebb-nagyobb ingadozása Zárja a víz körforgalmát Oldott és lebegő szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz Fehér szén 19

20 A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Állóvíz Szárazföldi mélyedésekben elhelyezkedő, oldalról zárt, álló víztömeg Jellemzői A víz tartózkodási ideje hosszabb, mint a folyókban Időszakos 20

21 A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Állóvíz Tó olyan állóvíz, amelyben a nyílt vízfelület dominál Fertő a part menti növénytársulások szélesek Mocsár Láp nyílt víz csak foltokban van jelen csak kis tocsogókban van jelen a víz Tengervíz tengerekből vagy óceánokból származó víz; magas sótartalom; a felszín közeli réteg O2-ben túltelített 21

22 Fertő Mocsár Láp 22

23 Világtengerek - Korallzátonyok Felszíni vízhőmérséklet emelkedése változások az élővilágban Esőerdők után a 2., világtengerekben a leggazdagabb ökológiai rendszer Nagyon érzékenyek (2 C hőmérsékletváltozás) >28 C a korallzátony kifehéredik Légkör CO 2 -tartalma vizek hőmérséklete Halászat Halászterületek kimerülés 23

24 24

25 Édesvizek Összes vízkészlet 2,5 %-a Sokáig nem tartották számottevő erőforrásnak Gyors népességnövekedés + környezetszennyezés óriási minőségromlás vízfelhasználás iránti gyorsan növekvő igények stratégiai jelentőségű nyersanyag ENSZ: 1980-as évek az ivóvíz és a csatornázás évtizede 25

26 Édesvizek Mennyiségi korlátozás Minőségi korlátozás Föld 50 legnagyobb folyójának fele nagyon szennyezett, kiszáradás fenyegeti Sárga-folyó, Colorado, Nílus, Ganges : ~25 millió környezeti menekült Johannesburgi Konferencia csökkenteni kell azok számát, akik nem jutnak ivóvízhez ENSZ tiszta víz éve 26

27 Az emberi vízbiztonság fenyegetettsége 27 Tiszta, egészséges víz biztosítása a termelési ponttól a megcsapolási pontig

28 Vízszegénység Fizikai vízszegénység ha a folyók és a talajvíz legalább 75 százalékát mezőgazdasági célokra használják fel alakul ki a régióban vízhiány (pl. India és Kína bizonyos régiói) Gazdasági vízszegénység amikor a folyók vize, valamint a talajban található víz a környezetben élők vízszükségletét alapvetően ki tudná elégíteni, ám gazdasági elmaradottságánál fogva az ország vagy a régió nem tud olyan technológiákba beruházni, amellyel kinyerhető lenne a megélhetéshez szükségez víz mennyisége (pl. a Szaharától délre található összes afrikai ország) 28

29 A világ vízszegény területeinek térképe 29

30 A világ vízfelhasználásának szerkezete Vízfogyasztás a 20. század folyamán: Mezőgazdasági 5x Ipari 25x Városi 19x Európa Afrika Mezőgazdaság 33 % 88 % Ipar 54 % 5 % Kommunális 13 % 7 % 30

31 A vízfelhasználás szerkezete Mezőgazdaság a használt vizet elhasználja Ipar és kommunális szektor a használt vizet visszaszolgáltatja Vízigény: 1 kg rizs: 1-3 m 3, 1 kg búza: 1 m kg gabona / fő / év min. 300 m 3 víz / fő / év évente 90 millióval szaporodó emberiség 27 milliárd m 3 új vízigény (856 m 3 /sec folyó vízhozama) 31

32 Felhasználás országonkénti szerkezete Mezőgazdaság Ipar Kommunális India Mexikó Ausztrália FÁK országai Japán USA Kanada Nagy-Britannia Németország < Éghajlati adottságok + gazdasági szerkezet + fejlettség hatalmas különbségek 32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 Vízhasználatok környezetvédelmi Mezőgazdasági vízhasználat szikesedés, mocsarasodás a felszín alatti vízkészlet nem megújuló lecsökken a folyók vízhozama Ipari vízhasználat problémái mennyiségben nem okoz jelentős problémát, de minőségben igen Kommunális vízhasználat fejlett és fejlődő országok közti különbségek angol WC elterjedése tisztálkodási kultúra megváltozása WC-öblítés, autómosás, kertöntözés valós vízárak alkalmazása 38

39 A vízfelhasználás összetétele a háztartásokban 39

40 40

41 41

42 42

43 Magyarország felszíni vizeinek állapota Magyarország vízben szegény ország < 1000 m 3 /fő/év csapadék tranzit-ország teljes vízgyűjtő hazánkban: Zala, Kapos, Zagyva Duna települési szennyvíz, cukor-, papír- és cellulózipar szén- és olajtüzelésű erőművek Budapest erőteljes hatása besorolás oxigén- és tápanyagháztartás, mikroszennyezők: III. o. bakterológiai szempont: Bp. alatt IV., o., Bp. felett III. o. 43

44 Tisza Magyarország felszíni vizeinek állapota külföldről érkező mellékfolyások mellékvízfolyások: széles tartományban ingadozik a vízminőség 44

45 Balaton Magyarország felszíni vizeinek állapota mikrobiológiai szempontból nem szennyezett (I. osztályú) 1970-es évek: eutróffá vált (P- és N-terhelés) vízgyűjtőkre kiterjedő szennyvíztisztítási program tisztított szennyvizek más gyűjtőbe történő elvezetése Kis-Balaton védőmű szakaszos üzembe helyezése műtrágya-felhasználás csökkentése hígtrágya-telepek bezárása szűrőrendszerek építése a vízfolyások torkollatásba 45

46 Velencei-tó vízháztartása a 90-es évek elejére deficitessé vált pótlás: karsztvízzel eutrofizáció: előrehaladott állapotban Hazánkban az egy főre jutó vízfogyasztás 600 m 3 /év (OECD: 580 m 3 /fő/év) 70 %: ipar + energetika (kohászat, élelmiszeripar, vegyipar) 18 %: mezőgazdaság 12 %: ivóvíz Magyarország felszíni vizeinek állapota 46

47 Kommunális vízhasználat 47

48 A vízszennyezők csoportosítása Szennyezés jellege Fizikai Érzékszervi hatás Kémiai Biológiai A szennyezőanyag jellemző káros hatása Szín, zavarosság, magas hőmérséklet, Lebegő anyag, hab, radioaktivitás Íz, szag Szerves és szervetlen vegyületek Patogén baktériumok, vírusok, egyéb mikroorganizmusok (állatok, növények) 48

49 Vízszennyezések Minden olyan, rendszerint mesterséges külső hatás, amely a felszíni és a felszín alatti vizek minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és a benne végbemenő természetes folyamatok biztosítására csökken vagy megszűnik Időben rendszeres ipari üzemek, szennyvíztisztítók, mezőgazdaság rendkívüli természetes és rendkívüli ipari katasztrófák, szabotázs akciók 49

50 Anyaga szerint Vízszennyezések klasszikus komponensek (sók, oldott oxigén, szerves anyagok, N-, P-vegyületek) mikroszennyezők (szervetlen, szerves) hőszennyezés a víz hőmérsékletének mesterséges megváltoztatásával okozott kár radioaktív anyagok érzékszerveinkkel nem érzékelhető, biológiailag irreverzibilis változások fertőzést okozó mikroorganizmusok (patogén baktériumok, vírusok) 50

51 Eredete szerint pontszerű Vízszennyezések diffúz Megjelenési forma szerint felszínen úszó vízben lebegő és oldott Ágazatok szerint települési ipari mezőgazdasági közlekedési szennyvíz 51

52 Vízszennyezés a légkörből Szmogjelenség Savas esők Vizek hőszennyezése Nagyon veszélyes felszíni vízszennyezés megzavarja a vízben végbemenő életfolyamatokat A hőhatás nem szennyeződés, hanem hatásaiban válik azzá O 2 oldhatósága a víz hőmérsékletével fordítottan arányos Legkritikusabb vízszennyező hatás 52

53 Egy folyó hőszennyezése 53

54 Mikroszennyezők Abban a formában, ahogy az ember a környezetbe juttatja, még nem szennyező, de átalakul, helyet változtat és szennyezővé válik Szerves (kőolaj és származékai, PAH-vegyületek, PCB-származékok) Szervetlen (arzén, cianidok, nehézfémek: higany, kadmium, ólom, króm, nikkel, réz, cink) Mikrobiológiai szennyezők 54

55 Vízminőségromlás oxigénhiány Nyáron túlzott mértékben elburjánzott vízi növényzet nagyfokú bomlási/rothadási folyamatok Télen jégréteg akadályozza az oxigén víztérbe jutását jégrétegre hullott hó árnyékoló hatása Egyéb okok szerves és szervetlen szennyező anyagok vízbe jutása kedvezőtlen hidrometeorológiai helyzet növényzet hirtelen rothadása 55

56 Vízminőségromlás eutrofizáció A vizek növényi tápanyagdúsulása által kiváltott biológiai reakció a felszíni vizek elnövényesedése A tavi elöregedés jellemzője természetes és mesterséges hatásokra következik be erózióval, deflációval a felszíni vizekbe jutó tápanyagok és szennyvizek 56

57 Eutrofizáció 57

58 Szennyvíztisztítás Aktív védelem Emissziót csökkenti Újrafelhasználás Passzív módszerek Immissziót csökkenti A szennyvizek szétszórása, a befogadóktól való távoltartása és hígítás a A kibocsátott szennyezőanyag mennyiségét nem csökkentik, csak a befogadók viszonylagos tehermentesítését szolgálják Háztartások lehetőségei Takarékoskodás Folyamatosan emelkedő víz- és szennyvízdíjak 58

59 Kommunális szennyvíztisztítás Célja Mechanikai Célja: a durva szennyezések eltávolítása Biológiai Célja: a szervesanyag-eltávolítás Csoportosítás: teljes és részleges tisztítás Kémiai A befogadó előírásaihoz igazodó speciális tisztítás 59

60 A szennyvíztisztítás lehetőségei Biokémiai oxigénigény (BOI) A vízben lévő szerves anyagoknak baktériumok általi lebontásához szükséges oxigénmennyiség adott idő és hőmérséklet alatt Kémiai oxigénigény (KOI) A vízben lévő szerves anyagok kémiai lebontásához, oxidálásához szükséges O 2 mennyiségét jelenti (a víz szennyezettségének mérőszáma) Lakosegyenérték (LEÉ) A szennyvízkezelő berendezések méretezésére használatos egység, melyet egy lakos által egy nap termelt szennyvíz szervesanyag-tartalmából eredeztetnek, illetve ennek lebontásához szükséges 5 napos biokémiai oxigénigényből BOI 5 = 60 g / nap x lakos 60

61 Biológiai szennyvíztisztítás 61

62 62

63 Köszönöm a figyelmet! 63