A felszíni vizek fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai, a benne lezajló folyamatok, a víz mint élőhely jellemzése

A víz körforgása a Földön ezer km3 % újratermelődési idő óceánok és tengerek 1 380 000 97,61 37 000 év sarki és hegyvidéki jég 29 000 2,08 16 000 év és hó felszín alatti vizek 4 000 0,29 300 év édesvizű tavak 125 0,009 1-100 év sós vizű tavak 104 0,008 1-1000 év talajnedvesség 67 0,005 280 nap folyóvizek 1,2 0,00009 10-20 nap vízpára az atmoszférában 14 0,0009 9 nap

A víz fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai

1. Sűrűség: vázrendszer helyváltoztatás súrlódás, aljzat nélküli élet A víz általános hatású tulajdonságai http://library.thinkquest.org/03oct/01539/ magyar/halak/amur.htm http://www.3bscientific.hu/hal-csontvaz-ponty- Cyprinus-carpio- T30001,p_1208_194_198_221_222_571.html http://www.horgasz.hu/page/200/art/492 /akt/492/html/harcsa.html

A víz általános hatású tulajdonságai 2. az édesvizek kis összesionkoncentrációja kiválasztás 3. A víz nagyfokú és általános oldóképessége CO 2, O 2 oldódása, növ-i tápanyagok

4. Mélyebb vizek függőleges tagoltsága Dimiktikus tavak

5. A víz magas fajhője

Fizikai tulajdonságok

Kémiailag tiszta víz tulajdonságai Fényviszonyok - átlátszóság - rétegek: fotikus, kompenzációs, afotikus - Secchi átlátszóság

Mozgás Nehézségi erő, szél, hőmérséklet különbség hozza létre Két fajtája: - aperiodikus (áramlások) nyugalmi állapot irányába törekszik szél keltette sűrűségi áramlások

Langmuir áramás A víz egymással párhuzamos spirálisok mentén halad, melyeknek hossztengelye párhuzamos a szél irányával, forgásiránya pedig felváltva megegyező vagy ellenkező irányú az óramutató járásával.

Mozgás II. Periodikus: határozott időközönként ismétlődik tólengés hullámzás ár-apály jelenségek A felszíni vizek mindenfajta mozgására jellemző a turbulencia (különböző irányú és erősségű áramlások változó sebességgel)

Hőmérséklet - vízi élőlények poikilotermek - meghatározó az élőlények elterjedésében - a víz fajhője magas: 1 (cal* -1 * o C -1 ) - víz sűrűségi viszonyainak kialakítása - halak a nagy hőmérséklet különbségre érzékenyek (szállítás) - hőmérsékleti anomália

Folyóvizek hőforgalma Az Amazonas és a Rio Negro találkozása

Mongólia, Fekete-tó Jegesedés

Kémiai tulajdonságok

ph Definíció: a ph a folyadékokban lévő hidrogén ionok (H+) koncentrációjának 10-es alapú negatív logaritmusa. CaCO 3 +CO 2 +H 2 O Ca(HCO 3 ) 2

Összes oldott szervetlen anyag halobitás édesvíz: <500 mg/l oldott szervetlen anyag átmeneti (brack) víz: 500-3000 mg/l sós víz: 3000 mg/l < tengervíz: 35.000 mg/l Minőségi összetétel: uralkodó ionok meghatározása (Ca, Mg, K, Na, CO 3, HCO 3, Cl, SO 4 ) Mérése: vezetőképesség (μs/cm) átszámítás: 1 ms/cm = 500 mg/l oldott szervetlen anyag

Összes oldott szervetlen anyag minőségi összetétele Maucha csillagdiagram

Szerves anyagok Mérőszámai: KOI TOC, IC BOI szaprobitás Humuszanyagok: nehezen hozzáférhető, stabil vegyületek Elsősorban a mikroorganizmusok hasznosítják, melyek termelik, átalakítják, lebontják őket.

Oldott oxigén Oldódását a vízben elsősorban a hőmérséklet befolyásolja A vízbe a levegőből beoldódással, valamint a növények fotoszintetizációjának következtében kerül Fotoszintézis: A víz hőmérséklete és a maximálisan oldható oxigén (Antalfi-Tölg, 1971) Vízhőmérséklet oc-ban Telítettség mg/liter 0 14,5 2 13,5 4 13 8 11,5 10 11 12 10,5 15 10 17 9,5 20 9 25 8,5 27 8 30 7,5 6CO 2 + 12H 2 O + fényenergia = C 6 H 12 O 6 (szénhidrát) + 6O 2 + 6H 2 O

Oldott oxigén napi ritmusa Az oxigénkoncentráció napszakos ingadozást mutat

Szén (C) és körforgása

Szén (C) és körforgása Metán (CH 4 ) Anaerob fázisban keletkezhet erjesztő, redukáló baktériumok hatására Lebontásuk végterméke a metán, légnemű buborékok formájában az üledékben kumulálódhat a légnyomás függvényében Légnyomás csökkenés hatására kipezseghet a vízből, oxigént elvonva, miközben szén-dioxiddá oxidálódik Ezért a tóboronálást a napfényes órákban végezzük, amikor az elvont oxigén a növényi asszimiláció következtében gyorsan pótlódik.

Nitrogén Vízben jelen levő nitrogénformák: elemi nitrogén (N 2 ) nitrit (NO 2- ) ammónia (NH 3 ) nitrát (NO 3- ) ammóniumion (NH 4+ ) szerves nitrogén-vegyületek fehérjék bomlástermékei oldott vagy alakos állapotban

Nitrogén körforgás Nitrogén-kötéssel indul a folyamat. Erre mikroorganizmusok képesek- Azotobacter, Clostridium, illetve a virágos növényekkel szimbiózisban élő gyökérgümőbaktériumok, cianobaktériumok (kékalgák). Az élő szervezetek pusztulása után a lebontó mikroorganizmusok az aminosavak deaminálása után a vegyületek N-tartalmát ammóniává alakítják.

Nagy gyakoriságú, rendszeresen vizsgált vízminőségi komponensek kívánatos határérték tűrhető határérték fajlagos vezetés (20 o C) µs/cm 800 1600 ph 6,5-8,0 6,5-8,0 oldott oxigén mg/l 6 4 ammóniumion mg/l 1 2,5 KOI mg/l 8 15 nitrition mg/l 0,1 0,3 nitrátion mg/l 20 40 ortofoszfátion mg/l 0,3 2 MI-10-172/3-85

Foszfor Tavak eutrofizálódásáért leginkább felelős Halastavakban növeli a természetes hozamot, de nagyobb mennyisége vízvirágzást idézhet elő Mérni az ortofoszfátot lehet, ami a foszfor oxidált vegyülete Egyensúlyban lévő tápanyag ellátás mellett az algák számára a C 106 : N 16: P1 arányok a megfelelőek.

Nagy gyakoriságú, rendszeresen vizsgált vízminőségi komponensek kívánatos határérték tűrhető határérték fajlagos vezetés (20 o C) µs/cm 800 1600 ph 6,5-8,0 6,5-8,0 oldott oxigén mg/l 6 4 ammóniumion mg/l 1 2,5 KOI mg/l 8 15 nitrition mg/l 0,1 0,3 nitrátion mg/l 20 40 ortofoszfátion mg/l 0,3 2 MI-10-172/3-85

Foszforciklus Kiinduló elem: ortofoszfát, elsősorban külső forrásból kerül a rendszerbe a lebontók ásványosító tevékenysége mellett A foszfort a növények beépítik saját szervezetükbe, így kerül a felszálló ágba A tavak üledéke gyakran foszforcsapdaként működik, vas-, és kalcium-karbonát vegyületekhez kötődik a foszfor. Fontos szerepe van a pontynak, Tubifexnek

Kén (S) Felszíni vizeinkben a második-harmadik legfontosabb ion a szulfát (SO 4 ) Ezt hasznosítják a növényi szervezetek, aminosavakat, fehérjéket hozva létre Anaerob lebontáskor nagy mennyiségű kénhidrogén keletkezhet, üledékben felhalmozódik

Biológiai vízminősítés

Magyarországon használt biológiai minősítő rendszerek 1. Négy tulajdonságcsoportra (halobitás, trofitás, szaprobitás, toxicitás) épülő módszer, 10 fokozatú skála (Felföldy, 1987) 2. MSZ 12749 (1996) oxigén, nitrogén és foszfortartalom jellemzői, mikrobiológiai és toxikológiai tulajdonságokon alapszik, 5 fokozatú skála 3. Ökológiai sokváltozós vízminősítő rendszer (Dévai és mtsai, 1992) 4. Magyar Makrozoobenton Család Pontrendszer (Csányi, 1997)

A biológiai vízminősítés A minősítés és a kategorizálás a vízi élőlények szempontjából fontos paraméterek alapján történik. Azoknak a tényezőknek az összessége, amik a vízi ökoszisztémák életét meghatározzák, létrehozzák, és fenntartják azokat, másrészt a víz felhasználásakor biológiai jelenségekhez kapcsolódnak. A biológiai vízminőséget négy tulajdonságcsoport alapján határozzuk meg: 1. HALOBITÁS 2. TROFITÁS 3. SZAPROBITÁS 4. TOXICITÁS

Halobitás A víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége (sótartalom és ionösszetétel) - halobitási-fok meghatározás: víz elektromos vezetőképessége (µs/cm) - Az élővilág alkalmazkodik hozzá, alakítani csak ritkán tudja A halobitás fokozatai Dévai I. szerint összes ion g/m 3 vezetőképesség μs/cm 0 ahalóbikus desztillált víz, esővíz 0 0 1 béta-oligohalóbikus híg esővíz 150 250 2 béta-alfa-oligohalóbikus közepes édesvíz 150-350 250-550 3 alfa-oligohalóbikus tömény édesvíz 350-600 550-1000 4 oligo-mezohalóbikus édes-sós átmeneti víz 600-900 1000-1500 5 béta-mezohalóbikus híg sós víz 900-1200 1500-2000 6 béta-alfa-mezohalóbikus közepes sós víz 1200-1700 2000-2700 7 alfa-mezohalóbikus tömény sós víz 1700-2500 2700-4000 8 mezo-polihalóbikus sós-nagyon sós átmenet 2500-4000 4000-6000 9 polihalóbikus nagyon sós víz 4000< 6000<

Trofitás A víz szervesanyag termelő képességének kifejezője A fény, a szervetlen növényi tápanyagok és az autotróf növények jelenléte A vízi növények tevékenységét lehet közvetlenül (biomassza, klorofill-a) illetve közvetve (oldott oxigénszint emelkedés) mérni Hazai sekély vizekben a szervetlen növényi tápanyagok közül a P és N vegyületek a legfontosabbak.

TROFITÁSI TÁBLÁZAT

Szaprobitás A víz szervesanyag-bontó képessége Fő szerepet a vízi baktériumok és gombák játsszák DE: ide sorolhatók még a törmelékevő, és állati hullákkal táplálkozó fejlettebb vízi élőlények is (az üledéklakó rovarlárvák, a csigák, a fenéklakó halak közül a harcsa) Fő kategóriái: Oligoszaprób: baktériumszám 100 egyed/ml alatti ß-mezoszaprób: 10.000 egyed/ml alatt α-mezoszaprób: 100.000 egyed/ml alatt Poliszaprób: 100.000 egyed/ml felett

KOI, a kémiai oxigén igény meghatározása során a szerves anyagok kémiai oxidációjához felhasznált oldott oxigén mennyiségének változását mérjük (1 liter vízben lévő oldott vagy szuszpendált szervesanyag kémiai oxidációjához szükséges) A KOI mérését leggyakrabban kétféle oxidáló vegyülettel szokták végezni: kálium-permanganáttal, és káliumdikromáttal. BOI, vagy biokémiai oxigén igény mérésekor az asszimilációmentes közegben a mikróbák oxigén fogyasztását, valamint a mikroalgák disszimilációjával kivont oldott oxigén mennyiségét összevontan határozzuk meg TOC: a szerves anyagokban lévő szén mennyisége

A víz mérgezőképessége A vízben oldott anyagok ártó vagy pusztulást okozó hatása. Két típus: autochton toxicitás: természetes mérgezőképesség allochton toxicitás: mesterséges mérgezőképesség Toxicitás

AMMÓNIA MÉRGEZÉS - szabad ammónia (NH 3 ) okozza - ammónium-ion (NH 4+ ) mindig jelen van (tűrhető határérték 2,5 mg/l) mérgezővé akkor válik, ha szabad ammóniává alakul - ph növekedése miatt ammónia - ammónium-ion átalakulás következik be (8,4 felett) -toxikus hatása 0,3-0,4 mg/l (pontynál 24 órán belül az 1 mg/l koncentráció letális) -vízszennyezésekkel, mű-,hígtrágya bemosódással kerülhet a vízbe vagy ha sok az alga, keményszárú növények elhalása következményeként - halaknál fehérje anyagcsere végtermékeként szabad ammónia keletkezik

KÉNHIDRODÉN MÉRGEZÉS -eredete : fehérjebomlás közben, anaerob körülmények között - lebontó folyamatok során a légnyomás-csökkenés hatására nagy mennyiségben törhet fel - gyorsan lezajló folyamat, lokális hatású méreg ALGA-TOXIN MÉRGEZÉS -bizonyos algafajok (Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon) tömeges elszaporodása következtében termelt toxikus anyagok -emberre is veszélyes lehet toxint akkumuláló hal elfogyasztása

Toxikológiai tesztek Baktériumtenyészetek (P. fluorescens) Algatenyészetek Csíranövények Nagy vízibolha (Daphnia magna) Hal (különböző faj: szivárványos pisztráng, fogassüllő, ezüstkárász, zebradánió)

Belga Biotikus Index - BISEL Biotic Index at Secondary Education Level Alapelvei: - a vízmin. vált. hatással van a flórára és a faunára -minél érzékenyebb egy élőlény, annál tisztább vízben tud csak életben maradni -minél tisztább a víz, annál többféle élőlény található benne Indikátorszervezetek azonosítása család vagy nem szintig történik

I. II. III. IV. összes taxon száma Indikátorcsoportok érzékenység taxonszám 0-1 2-5 6-10 11-15 >16 Biotikus Index 1 2-7 8 9 10 Álkérészek (Plecoptera) Erezett kérészek (Heptageniidae) 1 5 6 7 8 9 Házas tegzesek (Trichoptera) 2 2-6 7 8 9 1 5 5 6 7 8 3 2-5 6 7 8 Sapkacsigák (Ancylidae) Kérészek (Ephemeroptera) kivétel a Heptageniidae 1 3 4 5 6 7 4 1 3 4 5 6 7 ékjáró poloska Szitakötők Bolharák Puhatestűek phelocherius) (Odonata) (Gammaridae) (Mollusca) kivétel Sphaeridae és Ancylidae 5 1 2 3 4 5 - Víziászka Piócák Gömbkagylók Poloskák (Asellus) (Hirudinea) (Sphaeridae) (Hemiptera) (kivétel az Aphelocheirus) 6 1 1 2 3 - - ővájó féreg (Tubificidae) Árvaszúnyogok (Chironomus thummi plumosus) 7 1 0 1 1 - - Herelégy / pocikféreg (Syrphidae)

Vízminőség meghatározása BISEL-ből Osztály Biotikus index Szín Megnevezés I. 10-9 kék nem szennyezett II. 8-7 zöld enyhén szennyezett III. 6-5 sárga mérsékelten szennyezett kritikus helyzet IV. 4-3 narancs erősen szennyezett V. 2-1 vörös nagyon erősen szennyezett

A vízminőség magában foglalja a víz fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait is.

A vízi anyagforgalom

A biológiai produkció

Termelői szint

Cianobaktériumok morfológiailag a baktériumokhoz hasonlóak (prokarióták) N-kötésre alkalmasak toxin-, kellemetlen ízés szaganyagok termelése védekezni kell ellenük

Mikroalgák eukarióta szervezetek 3 nagy csoport: kovamoszatok, ostoros moszatok, zöldmoszatok

Makrofiton Fontos szerepük van De: jelenlétük általában nem kívánatos Víz fölé emelkedő Víz felszínén úszó Víz alatt élő, legyökerező

Fogyasztó szervezetek

Elsődleges fogyasztók Zooplankton: 3 nagy csoport: 1. Kerekesférgek 2. Ágascsápú rákok 3. Evezőlábú rákok Nekton szervezetek közül: fehér busa, paduc

Másodlagos fogyasztói szint Mindenevés Tipikus példa: ponty

A táplálékpiramis élén áll, nincs további ragadozója Csúcsragadozók

Lebontó szervezetek A szerves anyag lebontása vízi környezetben gyorsan bekövetkezik Autolízis bakteriális, gombás közreműködéssel Baktérium zooplankton felszálló ág Leggyakoribb gombák: Chytridiales és Saprolegniales rend, elhalt szerves anyagot fogyasztanak, vagy élősködők

Mikrobiális hurok

Köszönöm a figyelmet!