Vízvédelem KM011_1 2014/2015-ös tanév II. félév 2. rész: A vizek minőségi paraméterei és a vizek szennyezése Dr. Zseni Anikó egyetemi docens Széchenyi István Egyetem AHJK, Környezetmérnöki Tanszék A víz fizikai és kémiai paraméterei 1. Általános fizikai, kémiai paraméterek: vízhőmérséklet ph lúgosság fajlagos elektromos vezetőképesség összes keménység kalcium, magnézium, nátrium, kálium klorid, szulfát oldott oxigén összes lebegőanyag KOI p, KOI k, BOI 5, TOC összes oldott anyag oldott vas, oldott mangán Hőmérséklet hőmérsékleti rétegződés: tavak, vízfolyások hőszennyezés hatásai: sűrűségkülönbség stabil rétegződés életközösségek egyensúlya felborul élőlények anyagcseréje felgyorsul oxigén oldhatósága csökken ld. további hatások fokozott párolgás sótartalom nő növekvő oldóképesség Kémhatás légszennyezők száraz, nedves ülepedése savasodás hatásai: életközösség változása gerinctelen haltáplálékok kipusztulása fonalas algák, moszatok elszaporodása élőlények mineralizációs képessége csökken szerves anyag lebontása csökken vízfolyások: hígító hatásuk miatt kevésbé jelentős kőzet jelentősége: pl. mészkő: nagy savsemlegesítő képesség (nagy lúgosság) savasodás nem jellemző Lúgosság Fajlagos elektromos vezetőképesség a víznek az a tulajdonsága, hogy mennyi sósavat fogyaszt literenként ( mekkora a savsemlegesítő képessége) ph=4,5-ig (metilnarancs) ph=8,3-ig (fenolftalein) lúgossági fok: mg egyenérték HCl 1 liter vízmintára számolva összefüggésben az ionok koncentrációjával változása sótartalom változása Sótartalom felhasználástól függő vízigények ipari víz: lágyítás öntözés: Na < 45 egyenérték% összes sótartalom, keménység, Ca 2+, Mg 2+, K +, Na +, CO 3 2-, HCO 3-, SO 4 2-, Cl - 1
Oldott oxigéntartalom Az oxigénhiány kialakulása légzés: fajfüggő igények vízben oldott biodegradálható szerves anyagok mennyiségétől függ (heterotróf baktériumok lebontják a szerves anyagokat) forrásai: diffúzió a légkörből, befolyó vizek O 2 -tartalma, fotoszintézis elhasználódása: légzés, szerves anyagok bomlása, túltelítődéskor kiszellőzés, távozás elfolyó vízzel oxigéntelítettség: a vízben oldott oxigén legnagyobb mennyisége, amely a T, p, oldott anyagok, légkör O 2 - tartalma függvényében a vízben odva lehet nyáron: túlzott mértékben elburjánzott vízinövényzet 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 az oxigénhiány kialakulása egyéb jelenségekkel is együtt járhat: a növényzet hirtelen rothadása, az iszap anaerob bomlása folytán kénhidrogén és ammónia keletkezik baktériumok, algák: mérgező anyagcsere termékeik keletkeznek Lebegőanyag-tartalom Szervesanyag-tartalom a természetes vízmozgás által a vízben lebegésben maradó, nem oldódó, ülepíthető vagy szűrhető, a kolloidméretnél nagyobb szilárd részecskék összessége szervetlen, szerves anyagok (élő is lehet) BOI 5 (biokémiai/biológiai oxigénigény): az az oxigénmennyiség, amely a vízben lévő szerves anyagok 5 nap alatt, 20 C-on, aerob úton történő biokémiai lebontása (mikroorganizmusok által) közben elfogy (mg/l) KOI (kémiai oxigénigény): a vízminta kálium-permanganáttal (KOI ps ) vagy kálium-dikromáttal (KOI k ) történő egy órás forralása során elhasználódott vegyszerrel egyenértékű oxigénfogyasztást jelenti összes szerves szén (TOC): a vízben szuszpendált és oldott szerves anyagok széntartalma A víz kémiai és fizikai paraméterei 2. Tápanyagmutatók ammónium nitrát összes nitrogén orto-foszfát összes foszfor klorofill-a Eutrofizáció ~: a vizek növényi tápanyagdúsulása által kiváltott biológiai reakció: a felszíni vizek elnövényesedése (algásodás, hinárasodás), azaz a víz trofitásfokának megnövekedése természetes és mesterséges hatásokra következik be jelzi: egyes planktonalgák időszakos, hirtelen elszaporodása (vízvirágzások) a tavi elöregedés jellemzője, feltöltődéshez vezet erózióval, deflációval a felszíni vizekbe jutó tápanyag (főként a N- és P-tartalmú műtrágyák) és a szennyvizek elősegítik a folyamatot 2
A víz fizikai és kémiai paraméterei 3. Mikroszennyezők íz-, szagrontás, mérgező, rákkeltő anyagok A, Szervetlen mikroszennyezők Fe, Mn: ízrontók; Hg, Cd, Pb, As: mérgezők szinorganikus hatások B, Szerves mikroszennyezők kőolajszármazékok (aromás szénhidrogének: rákkeltők) szintetikus mosószerek (detergensek) fenolvegyületek peszticidek (inszekticidek, herbicidek, fungicidek) stb. 3
A víz fizikai és kémiai paraméterei A víz biológiai mutatói 4. Radioaktív anyagok érzékszerveinkkel nem észleljük biológiailag irreverzibilis változások természetes radioaktivitás (pl. 40 K) izotópokat felhasználó laborok atomerőművek fitoplankton: vízben lévő növényi planktonok fitobenton: bevonatlakó algák makrofita: vízi- és mocsári növényzet makrozoobentosz: makroszkópikus gerinctelenek halak Biológiai vízminősítés: fogalmak Biológiai vízminősítés: fogalmak 1. Halobitás: a víz azon szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége, amelyek biológiai szempontból fontosak (pl. összes sótartalom, ionösszetétel) Szaprobitás: a vízben lévő holt anyagok lebontásának a mértéke KOI, BOI, Pantle-Buck index (az indikátor szervezetek relatív gyakoriságából számítható) 2. Trofitás: a vízi ökoszisztéma elsődleges szervesanyagtermelésének mértéke a trofitás fokának meghatározására a vízben élő algák számát ill. azok klorofill-tartalmát mérik: klorofill-a tartalom Toxicitás: a víz mérgező képessége olyan mérgek jelenléte, amelyek zavarják, veszélyeztetik a vízi élőlények életműködését, csökkentik a víz öntisztuló képességét, korlátozzák ivóvízként történő felhasználását mérése: biológiai tesztmódszerek mértékét azzal a hígítással jellemzik, amilyen hígítású vízben a kísérleti élőlények fele életben marad Bakteriológiai vízminősítés Vízszennyezések típusai háztartási szennyvizek kórokozó (patogén) baktériumok a vízfolyásokba kerülnek steril táptalajon történő tenyésztés: időigényes, kis baktériumszám esetén sok víz kell hozzá kólibaktériumok (pl. Escherichia coli): fekáliás szennyeződést jelez, jól kimutatható coliformszám (i/ml): 1 ml vízmintából kitenyésztett baktériumtelepek száma kóliliter: az a legkisebb vízmennyiség ml-ben, amelyből a kólibaktérium kitenyészthető mérések: ÁNTSZ rendszeres (folyamatos) ipari üzemek kommunális és ipari szennyvíztisztítók települések mezőgazdaság rendkívüli (havaria szerű) természeti katasztrófák ipari katasztrófák műszaki hibák szabotázs akciók emberi felelőtlenség 4
A vízszennyező anyagok csoportosítása Klasszikus vízkomponensek (természetesen is jelen vannak, feltétlenül szükségesek, mennyiségüktől függ, hogy szennyeznek, károsítanak-e vagy sem) sók, oldott oxigén, szervesanyag-tartalom, nitrogén- és foszforvegyületek Fertőzést okozó mikroorganizmusok vírusok, baktériumok Mikroszennyezők szerves és szervetlen Hőszennyezés A vízszennyező anyagok csoportosítása (folyt.) eredet szerint pontszerű diffúz megjelenési forma szerint felszínen úszó (mosószer-hab, festék, oldószer, alga-békalencse tömeg, szilárd hulladék, szemét, állattetem stb.) vízben lebegő oldott a, a víz elszíneződése, szaga, lebegőanyagtartalma utal rá b, észrevehető elváltozást nem okoz, csak a bekövetkezett vízminőségi kár észlelhető (eutrofizáció, halpusztulás stb.) Radioaktív szennyezés kiömlő olajszennyezés lokalizálása A vízszennyező anyagok csoportosítása (folyt.) gazdasági ágazatok szerint települési: házi szennyvíz + csapadékvíz + települési csatornahálózatba bekötött ipari üzemek ipari: hűtővizek, technológiai használt vizek, üzemi szociális szennyvizek, az üzem területéről elvezetendő csapadékvizek mezőgazdasági: műtrágyák, növényvédő szerek, állattartó telepek szennyvizei (hígtrágya) közlekedési: tankhajó-katasztrófák, utakról lemosódó szennyező anyagok, szervízhálózatok olajtartalmú szennyvizei Házi (háztartási) szennyvíz szerves anyagok (fehérjék, zsírok, cukrok, mosószerek, papír stb.), szervetlen anyagok (különféle sók, foszfátok, ammónia stb.) oldott vagy lebegő állapotban mikroorganizmusok, féregpeték járványügyi szempontból a házi szennyvíz a legveszélyesebb tisztítatlanul jellegzetesen bűzösek, színük sárgás-barna darabos, sárga, szürke vagy fekete lebegőanyag-tartalmukról könnyen felismerhetők, megjelenésüket a mosószertől származó erős habzás kíséri gyakori kísérőjelenség a felszín bőrösödése és a felszínen úszó szilárd hulladék, szemét Ipari technológiai szennyvizek vegyipar: igen változatos szennyvizek: savas v. lúgos, olajszármazékok, szénhidrogének, zsírok stb. kohászat, gépipar: már a gyártás során ki kell vonni a veszélyes anyagokat élelmiszeripar: legszennyezettebb víz: a szesz- és takarmányélesztő ipar húsipar, tejipar: melléktermékek hasznosítása könnyűipar: legszennyezettebb víz: cellulóz-, bőr- és textilkészítő ipar bőrgyártás: magas üledék, zsír- és szulfidtartalom cellulózgyártás: barna szennyvíz (biológiai tisztítás kell) papírgyártás: fehér szennyvíz (elég a mechanikai tisztítás) textilkészítő üzemek: vegyi anyagok, színezékek, mosószerek stb. 5
Vízminőségromlás A vízszennyezés elleni védekezés lehetőségei ~: nem egy közvetlen szennyezés hatására kialakuló kedvezőtlen vízminőségi változás pl. oxigénhiány, eutrofizáció a szennyezést csökkentő vagy megszüntető technológiai módosítás technológiai módosítás a víztakarékosság érdekében a víz többszörös (soros: az egyik lépcsőben kismértékben elszennyezett vizet egy következő technológiai lépésben felhasználnak) vagy ismételt (recirkulációs: pl. recirkulációs hűtővízrendszerek) felhasználása a szennyvizekben található értékes anyagok visszanyerése szennyvíztisztítás (szennyvizek összegyűjtése és tisztítása) 6