Frissítés: 2016. 05. 06. 22:54
Méréstechnikus szóbeli tételek Megvan: 1-10, 12-18. Hiányzik: 11, 19a, 20 (11, 19a és 20 ppt-ként fent van)
Tartalomjegyzék 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Légszennyezés, anyagok, hatások....................................................................................... 1 Légszennyező anyagok, leválasztása .................................................................................. 3 Természetes vizek tulajdonságai, szennyezői ..................................................................... 4 Lakossági vízfelhasználás, ivóvíz ....................................................................................... 5 Települési szennyvizek keletkezése, jellemzői ................................................................... 6 Talajszennyező, anyagok, származásuk, talajtisztítás ......................................................... 8 Zaj és rezgés ...................................................................................................................... 10 Hulladékok keletkezése, kezelése, környezeti hatásai ...................................................... 12 Fizikai jellemzők meghatározása ...................................................................................... 14 Kémiai jellemzők meghatározása.................................................................................. 15 Környezeti elemek mintavétele ..................................................................................... 17 Mérési alapfogalmak és módszerek .............................................................................. 18 Környezeti elemek helyszíni mérése ............................................................................. 20 Minta tárolás, előkészítés .............................................................................................. 22 Klasszikus vizsgálatok .................................................................................................. 24 Elektro-analitikai és optikai vizsgálatok ....................................................................... 26 Kromatográfia ............................................................................................................... 28 Zaj és sugárzás mérése .................................................................................................. 30 Alapvető technológiai mérőeszközök ........................................................................... 31 Minőség-biztosítás ........................................................................................................ 33
1. Légszennyezés, anyagok, hatások A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a leggyakoribb légszennyező A légkör, összetétele, a mai összetétel anyagokat és azok környezetre gyakorolt kialakulása hatásait! A légkör felépítése (homoszféra, Ismertesse a légkör szerkezetét, természetes heteroszféra) összetételét! Légszennyező anyagok (SO2, CO, NOx, Mutassa be a leggyakoribb légszennyező szerves szennyezők, kénhidrogén, ammónia) anyagokat, természetes és mesterséges Természetes eredetű légszennyezés forrásaikat és hatásukat a környezetre és az A légszennyezés mesterséges forrásai emberi szervezetre! (közlekedés, ipar, mezőgazdaság) A Föld őslégköre más összetételű volt, mint a mai, oxigén csak nyomokban volt benne, a szén-dioxid tartalom magas volt. A mai összetétel az élőlények – működésének eredménye, a növények hozták létre a mai oxigéntartalmat. A mai összetétel oxigén O2 21 v/v% nitrogén N2 78 v/v%
argon Ar 0,9 v/v%) szén-dioxid CO2 0,04 v/v% vízgőz H2O változó Nyomgázok szennyezők: SO2, NOx, CO, NH3, H2S, stb. A Föld légkörének nincs éles határa, 1500 km vastagságú. Rétegei: homoszféra 0..85 km – közel állandó összetétel troposzféra 0..11 km – pára, időjárás; sztratoszféra 11..50 km – ózon; mezoszféra 50..85 km heteroszféra 85 km felett – erősen változó összetétel ionoszféra magnetoszféra (északi fény) A légnyomás felfelé haladva csökken, a hőmérséklet változása összetettebb. Természetes eredetű légszennyezés A légkörbe kerülő természetes szennyeződések: só (tengerből – esetleg béka is), vulkáni hamu, sivatagi homok, porló talaj, illetve kőzet, virágpor (pollen), gomba spórák, stb. Légszennyező technológiák (a teljesség igénye nélkül) bányászat – külszíni (porok), olajipar és forgalmazás – szénhidrogének, energiaipar – nagy mennyiség, kohászat – fémek „füstje” (fém, fém-oxid), építőipar – nagy területű kibocsátás, vegyipar – sokféle, veszélyes, erősen mérgező anyag, élelmiszeripar – bűzök, növénytermesztés – növényvédőszerek (por, permet), állattenyésztés – bűzök, közlekedés – nagy mennyiség, alacsony kibocsátás. Légszennyező anyagok környezeti hatásai (a teljesség igénye nélkül) porok – ülepedő „csak” befed (tető, növény, haj), – szálló a tüdőbe bejut (szúr, mérgez), folyékony anyagok cseppjei: – vizes fázisú – főként savas → korrózió – „olajos” fázisú – főként szénhidrogének. légneműek – szén-dioxid → üvegházhatás, – szén-monoxid → mérgező, – kén-dioxid – nitrogén-oxidok – ózon → mérgező – szénhidrogének → metán: üvegházhatás, benzol: mérgező, – freonok → üvegházhatás, ózonbontás.
2. Légszennyező anyagok, leválasztása A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a légszennyező anyagok leválasztó Porleválasztók (porkamra, ciklon, berendezéseit! elektrosztatikus leválasztó, porszűrők) Mutassa be a porelválasztó berendezések Adszorpciós gázleválasztó működési elvét (porkamra, ciklon, elektrosztatikus berendezések leválasztó, porszűrő)! Abszorpciós gázleválasztó Mutassa be a gázleválasztó berendezések berendezések (töltetes, tányéros, működési elvét (adszorpciós, abszorpciós, permetezős, Venturi mosók) oxidációs eljárások)! Oxidációs módszerek (katalitikus A tételhez használható segédeszköz: levegőtisztító utóégetés, fáklyázás) berendezés ábrája Porleválasztó berendezések működési elve - Száraz • ülepedéses – gravitációs (10 m) – centrifugális: ciklon (néhány m) – elektrosztatikus (villamos töltés 0,1 m) • ütközéses – irányváltásos • rácshatás elve: szűrés (1..0,01 m; szövet vagy filc, sokféle anyag; tisztítás penumatikus vagy mechanikus) - Nedves • mosóberendezések (1 m; töltetes, tányéros, permetezős, Venturi mosók) Gázleválasztó berendezések működési elve – adszorpció (felületi megkötődés, hasonlót köt meg: pl. aktívszén – apoláris, szilikagél – poláris; hőfelszabadulás, fajlagos felület, deszorpció hővel) – abszorpció (folyadékban való oldódás, hasonlót old; hőfelszabadulás, fajlagos felület, eltávolítás hővel) – oxidációs eljárások • fáklyázás: néhány % éghető (pl. szénhidrogén), • katalitikus: kis koncentráció (pl. CO, NOx, autók) Töltetes mosó (ellenáram: gáz felfelé, folyadék lefelé)
3. Természetes vizek tulajdonságai, szennyezői A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a természetes vizek Természetes vizek fajtái (felszíni és felszín legfontosabb tulajdonságait, alatti vizek) szennyező anyagait! Víztulajdonságok: hőmérséklet, átlátszóság, Mutassa be a természetes vizek zavarosság, pH, oldott gázok, oldott szilárd fizikai, kémiai, biológiai és és folyékony anyagok, keménység, BOI, bakteriológiai tulajdonságait! KOI, TOC Melyek a leggyakoribb vízszennyező Vízszennyező anyagok és eredetük anyagok, melyek azok forrásai és (szervetlen, szerves, kommunális, ipari, milyen hatásuk van a környezetre és mezőgazdasági) az emberi szervezetre? Vízminősítés (vízminőségi osztályok, Mutassa be a vízminősítés halobitás, trofitás, szaprobitás, toxicitás, rendszerét (fizikai, kémiai, biológiai, bakteriológiai bakteriológiai)! jellemzők – coli szám, coli titer) Fizikai jellemzők optikai: zavarosság – átlátszóság, szín; érzékszervi: szag, íz; hőmérséklet – sok tulajdonság függ tőle; sugárzás – természetes: H-3, C-14, K-40, Rn, a többi szennyező Kémiai jellemzők – szennyezők, hatások sók – szűk sótűrésű élőlények; keménység (Ca és Mg ionok → vízkő) tápanyagok (N, P, K) – műtrágya, mosószer – eutrofizáció → oxigénhiány, rothadási folyamatok; szerves anyagok (KOI, BOI, TOC) → oxigénhiány, savak, lúgok – ipar → kémhatás, összetétel változás → élőlények pusztulása; mérgek – ipar → felhalmozódás → élőlények pusztulása. Biológiai „összetevők” az ártalmatlan élőlényeken (pl. lebontók) kívül: fertőző mikroorganizmusok → betegség, élőlények pusztulása egysejtűek, férgek, féregpeték, stb. → betegség, élőlények pusztulása az élő rendszerek felborulása. Biológiai jellemzés: BISEL (az élőlényfajok számából számolt index). A vízminősítés biológiai tényezői (mindegyikben 9 fokozat): halobitás (sótartalom), trofitás (szerves anyag termelő képesség), szaprobitás (szerves anyag lebontó képesség), toxicitás (mérgező hatás). Bakteriológiai minőségi vizsgálat – milyen mikroorganizmusok vannak; mennyiségi – hány db (pl. coli szám db/100 cm3). Felszíni vizek minőségi jellemzői A) oxigénháztartás jellemzői (dO2, KOI, BOI, TOC) B) a nitrogén és foszforháztartás jellemzői C) mikrobiológiai jellemzők D) mikroszennyezők és toxicitás E) egyéb jellemzők
4. Lakossági vízfelhasználás, ivóvíz A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a lakosság vízfelhasználását és az Vízbeszerzés felszíni és felszín ivóvíz előállítását! alatti vizekből Ismertesse az ivóvíz főbb minőségi Ivóvíz minőségi elvárások, követelményeit! követelmény-rendszer Mutassa be a felszín alatti vizek kezelését Mechanikai kezelési módok (gáztalanítás, vas- és mangántalanítás, (gáztalanítás, levegőztetés, arzénmentesítés, fertőtlenítés)! ülepítés, szűrés) Ismertesse a felszíni vizek kezelését (ülepítés, Kémiai kezelési módok (vas- és szűrés, derítés, levegőztetés, fertőtlenítés, mangántalanítás, arzénmentesítés, iszapvíz-kezelés)! derítés, fertőtlenítés) A tételhez használható segédeszköz: víztisztító berendezés ábrája Vízbeszerzés Forrás – foglalás (szűrőréteg, kavics) Felszínhez közeli réteg – ásott kút d≈1 m, víz min. 3 m – aknakút d≈2…5 m – csőkút d<1 m – csáposkút (csövek = „csápok” több irányban) – galéria (hosszú cső kavicsolva) Rétegvíz (mélyebben) fúrt kút (több száz m mély is lehet) Karsztvíz: akna, vízszintes vagy ferde táró Talajvízdúsítás: felszíni vizet szivárogtatnak be, így a talajvízszint megnő. Felszíni vízkivétel vízszint alatt, fenék felett Ivóvíz minőségi elvárások, követelmény-rendszer Nem lehet mérgező, ártalmas, fertőző: határértékek (kémiai, bakteriológiai). A kezelések fizikai, kémiai és biológiai elveken történnek – felszín alatti vizek o gáztalanítás: kilevegőztetés vagy CO2 esetén meszezés; o vas- és mangántalanítás: oxidáció (levegőztetéssel, illetve ózonnal); o arzénmentesítés: vas(III)-hidroxidot csapnak le, az megköti; o fertőtlenítés: fizikai (UV sugárzás), kémiai (klórozás: utólagos hatás). – felszíni vizek o ülepítés, szűrés: homok, iszap, uszadék (télen jég) eltávolítás; o derítés: zavarosság (kolloid) megszüntetése vas- vagy alumínium vegyületek, illetve polielektrolit hozzáadása, majd ülepítés, szűrés; o levegőztetés: szerves anyagok oxidációja; o fertőtlenítés: fizikai (UV sugárzás), kémiai (klórozás: utólagos hatás). o iszapvíz-kezelés: az iszapvíz a nem tökéletes iszap elválasztás eredménye, a szárazanyag tartalom kb. 5 %-ával; vagy az ülepítő elé visszavezetik vagy szikkasztják.
5. Települési szennyvizek keletkezése, jellemzői A tétel megfogalmazása Mutassa be a települési és ipari szennyvizek keletkezését és jellemzőit! Ismertesse a települési és ipari szennyvíz fogalmát, minőségi jellemzőit! Mutassa be a települési szennyvizek természetes és mesterséges tisztítási eljárásait! Mutassa be az ipari szennyvíztisztítás főbb eljárásait! Ismertesse a szennyvíziszap-kezelés és elhelyezés lehetőségeit!
Kulcsszavak, fogalmak Kommunális szennyvíz keletkezése, összetétele, időszakos változásai Ipari szennyvizek eredete, jellegzetességeik Mezőgazdasági szennyvizek jellemzése Elsődleges (mechanikai) szennyvíztisztítási módszerek (ülepítés, szűrés, levegőztetés, stripping, adszorpció, extrakció, membrántechnikák stb.) Másodlagos (biológiai) szennyvíztisztítási módszerek: - természetes (tavas, gyökérzónás) - mesterséges (eleveniszapos, csepegőtestes) - aerob és anaerob megoldások Harmadlagos (kémiai) szennyvíztisztítási módszerek (kicsapatás, oxidáció) Szennyvíziszap kezelése (rothasztás, hőkezelés) Hasznosítási lehetőségek Települési (kommunális) szennyvizek Háztartásokból és intézményekből származó, nem termelő emberi tevékenységekkel összefüggő szennyvíz (mosás, mosogatás, fürdés, WC használat, stb.). Összetétele: főként szerves; vannak mikroorganizmusok, lehet fertőző is. Ipari (technológiai) szennyvizek Ipari üzemekből, termelési tevékenységekből származó szennyvíz. Összetétele: lehet erősen savas, lúgos, tartalmazhat erősen mérgező anyagokat is. Mezőgazdasági (technológiai) szennyvizek Mezőgazdasági termelésből származó szennyvíz (növénytermesztés, állattartás). Összetétele: főként szerves, lehet erősen mérgező is. Települési szennyvizek tisztításának főbb eljárásai 1. fokozat: mechanikai rács → darabos: rácsszemét; homok- és zsírfogó → homok és zsír; ülepítő → iszap (kezelés!) 2. fokozat: biológiai tisztító, utána ismét ülepítés szerves anyagok eltávolítása aerob: eleveniszapos medence (levegőztetés) → iszap (kezelés!) vagy csepegtetőtestes tisztító; anaerob: biogáz termelés, iszap (kezelés!). 3. fokozat: tápanyag (N és P) eltávolítás o N – denitrifikálás (baktériumok, N2 távozik) o P – kicsapás (Fe, Al vegyületekkel) fertőtlenítés (klórral). Természetes víztisztítás: tavas (sekély: aerob, mély: anaerob) mikroorganizmusok;
gyökérzónás: a vízi növények gyökere tisztít, vonja ki a szennyező anyagokat, a vízben lévő algák, baktériumok és egyéb élőlények közreműködésével. Élő gépek technológia: a durva részek kiszűrése (rács) után a szennyező anyagokat megfelelően összeállított növények és a vízben, a gyökereken lévő baktériumok, algák, gombák vonják ki a vízből. Az egész egy üvegház látszatát kelti, és igen hatékonyan, nem drágán működik. Iszapkezelés: sűrítés, kondicionálás (vegyszer), szűrés vagy centrifugálás. Az iszap hőkezelés után alkalmas lehet talajjavításra, de sokszor hulladékként lerakják vagy égetik. Ipari szennyvizek tisztításának főbb eljárásai közömbösítés, semlegesítés savat lúggal, rendszerint mésszel, lúgot savval, rendszerint kénsavval; nehézfém – csapadékképzés lúggal, karbonáttal utána ülepítés vagy szűrés, nehézfém – ioncsere a töményebb regeneráló folyadékkal csapadékképzés. oxidáció pl. cianidok esetén (hipoklorittal)
6. Talajszennyező, anyagok, származásuk, talajtisztítás A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a talajt szennyező A talaj fizikai jellemzői (szemcseösszetétel, anyagokat, származásukat! mechanikai tulajdonságok, szerkezet) Ismertesse a talaj fizikai, kémiai és A talaj kémiai jellemzői (szín, kémhatás, biológiai jellemzőit! mésztartalom, savanyúság stb.) Jellemezze a főbb talajszennyező A talaj biológiai jellemzői (szerves anyag anyagokat! tartalom, termőképesség, talajlakó élőlények) Mutassa be a szennyezett talajok Talajszennyezés szerves és szervetlen tisztítási lehetőségeit (in situ, ex anyagokkal (ipar, mezőgazdaság, közlekedés) situ eljárások)! Talajtisztítás (in situ, ex situ módszerek) A talaj fizikai jellemzői (szemcseösszetétel, mechanikai tulajdonságok, szerkezet) hézag- vagy pórustérfogat (%), pórusméret (m); térfogattömeg, sűrűség, talajlevegő, nedvességtartalom, szemcseméret és szemcse-összetétel (szitaelemzéssel határozható meg), Arany-féle kötöttség: 100 g talaj hány cm3 vizet vesz fel a képlékenység felső határáig, kapilláris vízemelés (öt órás, mm-ben), szerkezet: diós, morzsás – rögös, leveles – réteges A talaj kémiai jellemzői (szín, kémhatás, mésztartalom, savanyúság stb.) szín (fehér pl. mészkő, vörös: vas, lila: mangán, barna – fekete: humusz) kémhatás, pH (talajpépben vagy kivonatban mérik); vízoldható savasság (ioncserélt vizes kivonatból, mmol H3O+/kg talaj) rejtett savasság = hidrolitos savasság = kicserélődési savasság mész (CaCO3) tartalom adszorpciós (ioncsere) kapacitás, telítettség, telítetlenség vízben oldható összes sótartalom (ioncserélt vizes kivonatból) szódalúgosság (nátrium-karbonát tartalom). A talaj biológiai jellemzői (szerves anyag tartalom, termőképesség, talajlakó élőlények) szerves anyag (humusz) tartalom: tárolja a tápanyagot, vizet, tápanyagtartalom, termőképesség: a humusztartalom, a kémhatás és a tápanyag-utánpótlás (trágya, komposzt, műtrágya) határozza meg, talajlakó élőlények = edafon: a talaj nélkülük holt lenne; az elpusztult élőlényeket feldarabolják, lebontják, humuszt képeznek. Talajszennyezés szerves és szervetlen anyagokkal (ipar, mezőgazdaság, közlekedés) mezőgazdaság: túlzott műtrágyázás (savanyodás, kilúgozódás, tápanyag csökkenés, edafon változás, szerkezet romlás); ipar: olaj (pórusok elzáródása), nehézfémek (méreg, felhalmozódik); közlekedés: olaj Talajtisztítás (in situ, ex situ módszerek) megelőzés: elkülönítés függőleges falakkal;
in situ módszerek: o tovább terjedés gátlása: talaj stabilizálás, talaj szilárdítás, o talajmosás és extrakció, o talajszellőztetés, o fito-remediáció; ex situ módszerek: o talajégetés, o talaj-üvegesítés, o bio-remediáció
7. Zaj és rezgés A tétel megfogalmazása Ismertesse a zaj és rezgés hatásait és az ellenük való védekezés lehetőségeit! Mutassa be a zajjal kapcsolatos alapfogalmakat! Ismertesse a leggyakoribb zajforrásokat! Ismertesse a zaj és rezgés hatásait az élő szervezetre, az épített környezetre! Mutassa be a zaj és rezgés csökkentésének lehetőségeit!
Kulcsszavak, fogalmak Zaj fogalma Hangsebesség, frekvencia, hullámhossz Hangnyomás, intenzitás, teljesítmény Hangnyomásszint, intenzitásszint, teljesítményszint Zajforrások (közlekedés, ipar, mezőgazdaság, lakossági zajok) Rezgések Zaj és rezgés hatásai Zaj és rezgéscsökkentés (aktív és passzív módszerek) Zaj fogalma: minden olyan hang, ami káros, kellemetlen vagy zavar. Hangsebesség, frekvencia, hullámhossz Frekvencia, rezgésszám: a másodpercenkénti rezgések száma. Jele f, mértékegysége 1/s (= s–1 =c/s = cps) vagy Hz (Hertz). Független a közegtől, hőmérséklettől, nyomástól. A hallható hangok tartománya f = 20 .. 20000 Hz. Terjedési sebesség: a másodpercenként megtett út, az út és az idő hányadosa. Jele v, mértékegysége m/s, km/h. Függ a közegtől, hőmérséklettől, nyomástól. Levegőben 20 °C-on v = 340 m/s. Hullámhossz: egy hullám hossza, egy rezgés alatt megtett út. Jele , mértékegysége m. Szintén függ a közegtől, hőmérséklettől, nyomástól. A jellemzők összefüggése: v = f · Hangnyomás, intenzitás, teljesítmény Hangnyomás: a légnyomás pillanatnyi legnagyobb eltérése a nyugalmi (illetve átlagos) értéktől (más szóval az amplitúdó). Jele p, mértékegysége Pa. Az emberi fül számára hallható legkisebb hangnyomás, a hallásküszöb p0 = 2·10–5 Pa = 20 Pa. Hangteljesítmény: a hangforrást körülvevő zárt felületen egységnyi idő alatt átmenő hangenergia. Jele P, mértékegysége W. Az emberi fül számára hallható leggyengébb hang, a hallásküszöb P0 = 10–12 W = 1 pW Hangintenzitás: a hangforrást körülvevő egységnyi nagyságú zárt felületen egységnyi idő alatt átmenő hangenergia. Jele I, mértékegysége W/m2. A hallásküszöb I0 = 10–12 W/m2 = 1 pW/m2 Hangnyomásszint, intenzitásszint, teljesítményszint Ezek logaritmikus mennyiségek, decibelben (dB) adják meg. 2
p p Hangnyomásszint: Lp 10 lg 20 lg p0 p0 I Hangintenzitásszint: LI 10 lg I0
P Hangteljesítményszint: LP 10 lg P0 Zajforrások (közlekedés, ipar, mezőgazdaság, lakossági zajok) Közlekedés
főként a közúti, légi; a vasúti kevésbé zavaró. Ipar, bányászat, energia-ipar; nehézipar (kohászat, gépgyártás), Mezőgazdaság, erdőgazdálkodás talajművelés, favágás, szállítás. Lakossági zajok háztartási gépek, barkácsolás, szórakozás (tv, zene). Rezgések A zaj hatásai élő szervezetre (emberre): hallási problémák (átmeneti, végleges) pszichikai hatások: pl. ijedtség, ingerültség, zavarás; alvászavar → felszínes alvás vegetatív idegrendszer működés változása (stressz) A rezgés hatásai az emberre bizonyos erősség felett: fejfájás, szédülés, izmok, inak, csontok károsodása, emésztési panaszok; az épített környezetre, talajra a rezgés károsodást okozhat (repedések, törések), a talaj szerkezete változik (tömörödés → épület süllyedés). Zaj és rezgéscsökkentés (aktív és passzív módszerek) Aktív csökkentés Mechanikai zajoknál jobb kiegyensúlyozás, kenés; más megoldás alkalmazása (pl. fogaskerék helyett dörzshajtás, bütykös mechanizmus mellőzése, stb.) Áramlási zajoknál más megoldás alkalmazása (pl. sűrített levegő helyett villamos működtetés, dugattyús szivattyú helyett fogaskerék-szivattyú), nyomáscsökkentés fokozatosan, folyamatosan, kisebb sebesség (de nagyobb átmérő), kevésbé rezonáló építőelemek. Passzív csökkentés Zajárnyékoló fal (elnyelő anyag) Hanggátló szerkezetek, tokozás, zajvédő fülke Egyéni védelem (fül-, fejvédő).
8. Hulladékok keletkezése, kezelése, környezeti hatásai A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a hulladékok keletkezését, Hulladék fogalma kezelését és környezeti hatásait! Hulladékok csoportosítása Ismertesse a hulladék fogalmát, a hulladékok keletkezési hely alapján csoportosítását (keletkezési hely, (kommunális, ipari, mezőgazdasági) halmazállapot és környezeti hatás alapján)! Hulladékok csoportosítása Mutassa be a hulladékok főbb fizikai, kémiai halmazállapot szerint (szilárd, és biológiai jellemzőit! folyékony, pasztaszerű) Ismertesse a hulladék káros környezeti Hulladékok csoportosítása hatásait (talaj, levegő, víz, esztétikai környezeti hatás szerint (veszélyes, problémák)! nem veszélyes, inert) Mutassa be a hulladékok keletkezésének Hulladékok környezeti hatásai megelőzését, mennyiségének csökkentési Hulladékokkal kapcsolatos lehetőségeit! prioritások Hulladék fogalma: az ember mindennapi élete, munkája, gazdasági tevékenysége során keletkező, a keletkezés helyén feleslegessé vált, anyag, amelynek kezeléséről gondoskodni kell (a kulcsszavak aláhúzva) Hulladékok csoportosítása keletkezési hely alapján o kommunális, o ipari, o mezőgazdasági halmazállapot szerint o szilárd, o folyékony, o pasztaszerű környezeti hatás szerint o veszélyes, o nem veszélyes, o inert Hulladékok főbb fizikai, kémiai és biológiai jellemzői fizikai: mechanikai összetétel, nedvesség tartalom, térfogattömeg, méret (frakció); kémiai: pH, tápanyag tartalom, szerves C%, szerves N%, C/N arány; biológiai: kórokozók, fertőzésveszély, rovarok, rágcsálók elszaporodása. Hulladékok környezeti hatásai talaj, víz, levegő szennyezése, mérgező anyagok hatása az élőlényekre (akkumuláció), fertőzések, betegségek terjedése (baktériumok, férgek, féregpeték), rovarok, rágcsálók elszaporodása (betegséget terjeszthetnek), esztétikai hatás („Nem bántja a szemét a szemét?”) Hulladékokkal kapcsolatos prioritások 1. Megelőzés 2. Újrahasználat 3. Hasznosítás 4. Energetikai hasznosítás
5. Lerakás (deponálás) A hulladékok sorsa Gyűjtés o szelektíven, ami hasznosítható (papír, műanyag, fém, üveg) vagy veszélyes (festék, oldószer, elemek, gyógyszer, stb.) o a hagyományos kukába csak a többi kerüljön, így ez biológiailag kezelhető. Szállítás: lehetőleg pormentesen, közeli kezelő helyre (pl. újrahasznosító, válogató, komposztáló, égető, lerakó) Kezelés o a szelektíven gyűjtött anyagok válogatása, majd újrahasznosítása, o a nem szelektíven gyűjtött hulladékból készülhet komposzt, biogáz, égethetik vagy rendezett módon lerakhatják.
9. Fizikai jellemzők meghatározása A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Mutassa be a hulladékok, levegő, Fizikai jellemzők fogalma véggázok, talaj, víz, ivóvíz, szennyvíz, zaj (hőmérséklet, nyomás, sűrűség, fizikai jellemzőinek meghatározását! szemcseméret eloszlás, Ismertesse a fizikai jellemzőket nedvességtartalom, szárazanyag (hőmérséklet, nyomás, sűrűség, tartalom) szemcseméret eloszlás, Sűrűségmérés nedvességtartalom, szárazanyag tartalom Közvetlen gravimetriás mérések stb.)! (nedvességtartalom, szárazanyag Mutassa be a különböző környezeti elemek, tartalom meghatározása) ill. hulladékok egyes fizikai jellemzőinek Szemcseméret eloszlás meghatározási módjait! meghatározása Fizikai jellemzők fogalma Hőmérséklet: hőmérővel (digitális) mérjük, levegő esetén 2 m magasságban, víz esetén a sodrásban, illetve a főtömegben, talajban a célnak megfelelő kisebb vagy nagyobb mélységben. Szín, szag, íz: a víz érzékszervi tulajdonságai, szennyezést jelezhetnek. Nyomás: egységnyi felületre ható nyomóerő, azaz a nyomóerő és a felület hányadosa; főként gázok esetében fontos (pl. légnyomás). Sűrűség: egységnyi térfogatú tömör anyag tömege, azaz a tömeg és a térfogat hányadosa. Szemcseméret eloszlás: megadja, hogy a különböző szemcseméretű részek milyen arányba alkotják az anyagot (pl. talaj, hulladék). Nedvességtartalom: főként légnemű vagy szilárd anyagok jellemzésére szolgál. Szárazanyag tartalom: víz oldott és levegő anyagainak meghatározása. Sűrűségmérés: Folyadékok esetén mérhető a felhajtóerő elvén működő areométerekkel vagy a Mohr – Westphal mérleggel, bármilyen halmazállapotú anyag esetén tömegmérés alapján piknométerrel. Közvetlen gravimetriás mérések Nedvességtartalom: szilárd anyag esetén szárítással határozható meg o levegőn szobahőmérsékleten tömegállandóságig → légszáraz állapot (durva nedvesség), o szárítószekrényben pl. 105 °C-on tömegállandóságig → teljesen száraz állapot (higroszkópos nedvesség). Szárazanyag tartalom meghatározása: szárazra párlással történik o szűretlen minta → az összes szárazanyag, o szűrt minta → az oldott anyag lesz az eredmény Szemcseméret eloszlás meghatározása Szitaelemzéssel határozható meg: az anyagot a felső legnagyobb lyukméretű szitára öntjük, lefelé haladva a lyukméret csökken. A rázógépen a szemcsék a méretüknek megfelelően fennmaradnak vagy áthullnak az egyes szitákon. A mennyiségeket mérve azokat a méret függvényében ábrázoljuk (gyakorisági és áthullási diagram).
10. Kémiai jellemzők meghatározása A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a hulladékok, levegő, véggázok, talaj, Kémiai jellemzők: pH, víz, ivóvíz, szennyvíz kémiai jellemzőinek összetétel, szervetlen és meghatározását! szerves alkotók Mutassa be a hulladékok, levegő, véggázok, Klasszikus analitikai módszerek: talaj, víz, ivóvíz, szennyvíz legfontosabb kémia gravimetria, titrimetria jellemzőit! Műszeres analitikai módszerek, Ismertesse az alkalmazható meghatározási folyamatos mérési módszerek módszereket (klasszikus, műszeres, helyszíni, (monitoring) laboratóriumi stb.) Kémiai jellemzők: pH, összetétel, szervetlen és szerves alkotók Levegő: összetétel, főként a szennyező gázok (CO, SO 2, NOx, O3, szénhidrogének, porok) aránya fontos. Véggázok: a fő alkotók (pl. CO2, CO, vízgőz, SO2, NOx) és a kis mennyiségű, de veszélyes szennyezők (HF, PAH, dioxinok) is fontosak. Ivóvíz: pH, oldott sótartalom és ion összetétel, oldott oxigén, nehézfémek, összes szerves anyag (mutatók: TOC, KOI, BOI), bizonyos szerves anyagok. Szennyvíz: pH, nehézfémek, összes szerves anyag (mutatók: TOC, KOI, BOI) Talaj: pH, humusz tartalom, sótartalom és ion összetétel (pl. mész és szóda tartalom). Hulladék: pH, szerves szén tartalom, C/N arány, éghető anyag és hamu tartalom. Klasszikus analitikai módszerek Gravimetria o Fizikai ‒ víz lebegőanyag (szűrés, szárítás), mg/dm3, ‒ víz oldott anyag tartalom (szárazra párlás), mg/dm3, ‒ talaj és hulladék nedvesség tartalom (tömegállandóságig szárítás), w%. o Kémiai ‒ Elv: a mérendő anyagból mennyiségileg (≈ 100 %) sztöchiometrikus, mérhető vegyületet képezünk. A mért tömeg arányos a meghatározandó anyag mennyiségével. ‒ Műveletek: lecsapás, a csapadék „érlelése” (melegen gyorsabb), szűrés, mosás, hamvasztás, izzítás. Titrimetria o Fogalma: ismert koncentrációjú mérőoldatot adagolunk a meghatározandó / mérendő anyag oldatához mindaddig, amíg egy indikátornak nevezett jelzőfolyadék, vagy egy mérőberendezés az egyenértékpontot el nem érjük. A felhasznált mérőoldat mennyisége a fogyás. Az egyenértékpont jelzésére indikátort vagy műszeres módszert használunk. o Sav – bázis: savak lúg mérőoldattal, bázisok sav mérőoldattal titrálhatók. Pl. vizek lúgossága, talajok savassága. o Komplexometriás: megfelelő komplexképző anyag (pl. EDTA) oldatával 2, 3, 4 vegyérték fémek oldatai titrálhatók. A titrálás során sav keletkezik, ezért az oldatot pufferelni kell. Pl. víz vagy talajkivonat Caés Mg-tartalma.
o Csapadékos: megfelelő mérőoldattal egyes ionok csapadékot adnak (pl. klorid-ion az ezüst-ionnal), így mérhetők. Indikátorként többféle megoldás is létezik: másik csapadékképző ion (kromát) vagy adszorpciós indiktor (pl. fluoreszcein). o Redoxi titrálás: oxidálható és redukálható anyagok mérése (pl. változó vegyértékű fémek) lehetséges a megfelelő mérőoldattal. Oxidáló a permanganát mérőoldat, indikátor nem kell, az oldat feleslegének színe jelez. A jodometria redukáló és oxidáló anyagok mérésére is alkalmas, mérőoldata a tioszulfát, indikátora a keményítő. Műszeres analitikai módszerek, folyamatos mérési módszerek (monitoring) Alapelv: a mérendő mennyiséggel egyértelmű összefüggésben lévő elektromos jelt kapunk, amiből a mérendő mennyiség (általában koncentráció) számolható. Módszerek o Elektro-analitika: potenciometria (ionszelektív elektródok), konduktometria, voltammetria. o Optikai mérések: törésmutató, optikai forgatás, fénykibocsátás, fényáteresztés, -visszaverés, -szórás mérése. o Kromatográfia: szorpciós elveken történő elválasztási módszerek. Korszerű módszerei a gázkromatográfia (GC) és a nagyhatékonyságú folyadék-kromatográfia, ritkábban használatos a vékonyréteg kromatográfia. Folyamatos mérési módszerek: feltétel a megfelelő gyorsaság, a mérés kezdetétől max. 1..5 percen belüli mérési eredmény. Legelterjedtebbek az elektro-analitikai elvű, az optikai módszerek, ritkábbak a kromatográfiásak.
11. Környezeti elemek mintavétele A tétel megfogalmazása Ismertesse a környezeti elemek mintavételének szabályait! Mutassa be a gázok mintavételi módjait (emissziós és immissziós mintavétel, térfogati és dúsításos mintavételi módszerek)! Mutassa be a víz mintavételi módszereket (ivóvíz, felszíni víz és szennyvíz esetén)! Ismertesse a talajminta-vételi módszereket, eszközöket! Mutassa be a települési és a veszélyes hulladékok mintavételének módszereit, szabályait! Mintavétel fogalma, fontossága
Kulcsszavak, fogalmak Mintavétel fogalma, fontossága Pontminták, átlagminták Mintavétel gázokból: térfogati, dúsításos (adszorpciós, abszorpciós, kifagyasztásos) Mintavétel folyadékokból. Szabályok, eszközök Talajmintavétel tervezése, kivitelezése (eszközök) Mintavétel hulladékokból A veszélyes hulladékokkal kapcsolatos különleges szabályok
Pontminta: Átlagminta: Mintavétel gázokból Térfogati: Dúsításos o adszorpciós: o abszorpciós: o kifagyasztásos: Mintavétel folyadékokból. Szabályok, eszközök Talajmintavétel tervezése, kivitelezése (eszközök) Mintavétel hulladékokból A veszélyes hulladékokkal kapcsolatos különleges szabályok
12. Mérési alapfogalmak és módszerek A tétel megfogalmazása Mutassa be a mérési alapfogalmakat és módszereket! Ismertesse a mérés fogalmát és folyamatait! Mutassa be a mérőműszereket és metrológiai jellemzőiket! Ismertesse a mérési módszerek fajtáit és hibáit! Milyen teljesítményjellemzőit ismeri a mérési módszereknek?
Kulcsszavak, fogalmak Mérés fogalma A mérési folyamat lépései a mintavételtől az eredmény megadásáig Mérőeszközök: mértékek, mérőműszerek Metrológiai jellemzők: méréshatár, mérési tartomány, érzékenység, pontosság, fogyasztás (mérőerő), túlterhelhetőség, csillapítottság Hibák fajtái (rendszeres, véletlenszerű, abszolút, relatív, linearitási, dinamikus) Teljesítményjellemzők: szelektivitás, helyesség, precizitás, megbízhatóság, kimutatási határ, meghatározási határ, mérési tartomány, zavartűrés Mérés fogalma: valamilyen jellemző mennyiségét határozzuk meg, úgy, hogy azt valamihez (mértékegység) hasonlítjuk. A mérési folyamat lépései a mintavételtől az eredmény megadásáig: Vizsgálandó objektum mintavétel Elsődleges minta mintacsökkentés, mintaelőkészítés Másodlagos (laboratóriumi) minta mérés Mérési adatok feldolgozás Mérési eredmény (zöld: anyag, piros: művelet, kék: a mérés „terméke”) Mérőeszközök mértékek: a közvetlen összehasonlítás eszközei. Ilyenek vannak a hosszúságra, az űrmértékre (folyadék térfogat) mérőműszerek: a közvetlenül nem összehasonlítható mennyiségek mérésére szolgálnak (pl. tömeg – mérleg, áramerősség – ampermérő, idő – óra). Metrológiai jellemzők Méréshatár: a legnagyobb érték, amit az eszközzel mérni lehet (amit ki tud jelezni). Mérési tartomány: az a tartomány (alsó határ – felső határ), amelyen belül az eszköz megfelelő pontossággal mér. Érzékenység: a mért jellemző legkisebb változása, amit az eszköz meg tud különböztetni Pontosság: a valós (tényleges) érték és a mért érték különbsége. Megadható abszolút és relatív értékként (%-ban). Fogyasztás (mérőerő): a méréshez felhasznált teljesítmény, ami befolyásolhatja a mérés pontosságát. Az a jó, ha a mérőműszer kis fogyasztású Túlterhelhetőség: a méréshatáron felül meddig terhelhető a műszer károsodás nélkül. Csillapítottság: azt mutatja meg, hogy a műszer mennyire követi a mérendő mennyiség változását. Csillapítatlan: követi a változást (pl. oszcilloszkóp). Erősen csillapított: az ingadozásokat kisimítja. Hibák fajtái rendszeres: minden mérésnél azonos nagyságú és előjelű hiba. véletlenszerű: a körülmények kismértékű és ellenőrizhetetlen ingadozásaiból adódik. abszolút: a mért érték és a pontos érték különbsége relatív: az abszolút hiba és a pontos érték százalékos aránya
linearitási: eltérés a lineáristól (pl. pH – EME). Két pontos illesztés esetén középen nagy lehet. dinamikus: az eszköz által mutatott érték késve követi a valóságos értéket (csillapítás). Pl. a mérleg beállása. Teljesítményjellemzők Szelektivitás: azt jellemzi, hogy a módszer, ami több alkotót is mér, mennyire képes azok között különbséget tenni. A zavaró összetevő növelheti, csökkentheti, vagy torzíthatja a jelet. Helyesség: A mért és a névleges érték %-os eltérése. Precizitás: az azonos, homogén minták mérése közti különbséget fejezi ki; mértékeként a szórást használják. Megbízhatóság, Kimutatási határ: az a legalacsonyabb mennyiség vagy koncentráció, amit az analitikai eljárás érzékelni képes (tehát meg tud különböztetni a vakmintától), de mennyiségileg meghatározni már nem. Meghatározási határ: az a legalacsonyabb koncentráció vagy mennyiség, amit az analitikai eljárás mennyiségileg meghatározni képes. Mérési tartomány: az a tartomány, amelyen belül a módszer vagy eszköz megfelelő pontosságú eredményt ad. Zavartűrés: Azt mutatja meg, hogy a módszer mennyire tűri a zavaró hatásokat; a mérési paraméterek (pl. pH, ionerősség, hőmérséklet, stb.) megváltoztatása mennyire befolyásolja a kapott jel nagyságát.
13. Környezeti elemek helyszíni mérése A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Mutassa be az egyes környezeti elemek Helyszíni mérések hőmérséklet, helyszíni méréseit! pH Milyen paramétereket kell minden esetben a Mérőbőröndök és hordozható helyszínen meghatározni? műszerek alkalmazása Ismertesse a tájékoztató jellegű mérésekhez Bisel módszer használt eszközöket (mérőbőröndök, Levegőtisztaság-védelmi mérések hordozható műszerek)! – folyamatos mérési módszerek Mutassa be az immissziós és emissziós Emissziós mérések izokinetikus levegőtisztasági mérésekhez használt mintavétellel, helyszíni eszközöket! mérésekkel Helyszíni mérések Hőmérséklet (a mintázandó objektumé) Vízminta esetén fajlagos vezetés, pH oldott O2, CO2 Meteorológiai viszonyok környezeti hőmérséklet (nem a mintáé), szél iránya, sebessége; A levegő jellemzőit 2 m magasságban kell mérni. A víz jellemzőit áramló víz esetén a sodrásban, álló víz esetén esetleg több mélységben (rétegzettség). Talaj felszínhez közel 2..20 cm mélységben vagy nagyobb mélységben (50..200 cm). Mérőbőröndök és hordozható műszerek alkalmazása Víz mérőbőrönd szokásos tartalma fajlagos vezetés mérő, pH mérő, oldott O2 mérő, fénymérő (megvilágítás mérő), LED fotométer (3 vagy 4 LED) vegyszerek, eszközök a fotometriás mérésekhez. A fotometriásan mérhető paraméterek: ammónia, nitrit, nitrát, szulfid, szulfát, foszfát, klorid; vas, réz, stb. Bisel módszer BISEL = Biotic Index at Secondary Education Level A vízben található élőlényeket vizsgálják: azok fajszáma, egyedszáma alapján egy táblázat segítségével történik a besorolás 0..10 értékű biotikus indexbe, ami megfelel a vízminőségi osztályoknak (I..V). Levegőtisztaság-védelmi mérések – folyamatos mérési módszerek Mérőállomások: különböző elveken mérnek o nitrogén-oxidokat (kemolumineszcencia, MSZ EN 14211:2013), o kén-dioxidot (UV fluoreszcencia MSZ EN 14212:2013), o szén-monoxidot (IR fényelnyelés MSZ EN 14626:2013), o ózont (UV fényelnyelés MSZ EN 14625:2013),
o szállóport (PM10, gravimetria, MSZ EN 12341:2014), o benzolt (Automatikus szivattyús mintavétel és azt követő helyszíni gázkromatográfia, MSZ EN 14662-3:2016). Mérőkocsik: ezekbe ugyanolyan vagy hasonló műszerek vannak beépítve, mint a mérőállomásokon. Hordozható műszerek: kis méretű, más elven (fotoakusztikus) működő eszközök, egymás után lehet velük mérni az egyes anyagokat. Emissziós mérések izokinetikus mintavétellel, helyszíni mérésekkel előre kiépített helyek a kéményen kürtőn, izokinetikus mintavétel: kémény, kürtő esetén a beszívás sebessége meg kell egyezzen az áramlási sebességgel, hogy a minta portartalma azonos legyen az objektuméval; munkahelyi levegő esetén 2 m magasságban való mintavétel, illetve mérés, a műszerek hasonlóak, mint az immisszió vizsgálat (mérőkocsi) esetén, illetve lehetnek hordozható műszerek is.
14. Minta tárolás, előkészítés A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a minták tárolását és Mintatárolási szabályok (illékony előkészítését! Mutassa be a komponensek, hő- és fényérzékeny mintatárolás szabályait (edényzet, komponensek) hőmérséklet, eltarthatóság)! Mintatartósítás (hűtés, kémiai módszerek) Ismertesse a különböző mintaMinta-előkészítés szerepe, módszerei előkészítési módszereket (tartósítás, Extrakciós módszerek (folyadék-folyadék, szűrés, homogenizálás, kivonat szilárd-folyadék, folyadék-szilárd készítés, extrakció, feltárás)! extrakció) Mintatárolási szabályok A tároló eszköz (üveg, doboz, zsák, stb.) o megfelelő méretű és erősségű, o jól záródik, o a mintával kölcsönhatásba nem lép. A mintában lévő komponensek lehetnek o hőre érzékenyek → hűtés; o illékonyak → hűtés; o fényre érzékenyek → sötét tároló eszköz. A mikroorganizmusok általi változás elkerülésére steril minta vétele vagy a mikroorganizmusok elpusztítása lehet megfelelő. Mintatartósítás (hűtés, kémiai módszerek) A minta változás nélkül csak korlátozott ideig tárolható. Ha a vizsgálat megkezdése ezen túl várható tartósítás szükséges. Ez megóvja a mintát a változástól. Tartósítás hűtés: lelassítja a folyamatokat, a minta tovább tárolható. Szokásos módjai: hűtőszekrény (<5 °C) vagy fagyasztás. szűrés megfelelő (pórus < 0,45 m) szűrőn, kémiai o savas vagy lúgos közeg, o mérgező anyag, o oxidáló közeg. Minta-előkészítés szerepe, módszerei A nyers, terepen begyűjtött minta sok esetben nem alkalmas a közvetlen vizsgálatra: túl nagy mennyiségű, nem megfelelő állapotú (pl. folyadék kell, a minta pedig szilárd), nem megfelelő összetételű (kicsi vagy nagy a koncentrációja, zavaró anyagok vannak jelen). A leggyakoribb műveletek: mennyiség csökkentése (szükség szerint aprítás is), oldatkészítés, hígítás, töményítés, kivonatok készítése Extrakciós módszerek: koncentráció növelése, zavaró anyagok csökkentése a cél. Folyadék-folyadék: folyadék – folyadék extrakció (LLE) Szilárd-folyadék: szilárd anyag folyadékkal (S–F extrakció, SLE)
Folyadék-szilárd extrakció: folyadék megkötődése szilárd anyagon (adszorpció, SPE) Feltárás: sok esetben nincs megfelelő oldószer, illetve a szokásos enyhébb oldási módszerek (híg savak, lúgok) nem vezetnek eredményre. Ilyenkor töményebb vegyszerek, erélyesebb körülmények kellenek, ez a feltárás. rendszerint zárt térben gyakran nyomás alatt történik, lehet savas feltárás pl. nehézfémekhez, lúgos feltárás pl. szilikátokhoz, gyakran végzik mikrohullám segítségével.
15. Klasszikus vizsgálatok A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a környezeti elemek és hulladékok Koncentráció fogalma, kifejezési klasszikus vizsgálati módszereit! módjai Mutassa be a tömeg szerinti vizsgálati Gravimetria fogalma, módszerei módszereket, alkalmazási lehetőségeiket, a (közvetlen, közvetett) használatos eszközöket (közvetlen és közvetett Titrimetria fogalma gravimetriás mérések)! Közvetlen titrálás, visszatitrálás, Ismertesse a térfogatos elemzési eljárások közvetett titrálás alapfogalmait, eszközeit és anyagait Sav-bázis titrálás (oldatkoncentráció, mérőoldat, titer-alapanyag, Komplexometriás titrálás indikátorok)! Ismertesse a térfogatos elemzési Redoxi titrálás (fajtái: eljárások csoportosítását a kivitelezés módja permanganometria, jodometria szerint (közvetlen titrálás, visszatitrálás, közvetett stb.) titrálás)! Csapadékos titrálás Ismertesse a térfogatos elemzési eljárásokat a Mérőoldatok készítése, pontos lejátszódó kémiai reakciók alapján (sav-bázis, koncentrációjuk meghatározása komplexometriás, redoxi és csapadékos Indikátorok titrálás)! Koncentráció fogalma: az összetétel kifejezése. A koncentráció kifejezési módjai törtek: tömegtört, térfogattört, moltört százalékok: tömeg % (w%), térfogat % (v/v%), mol % koncentrációk o anyagmennyiség koncentráció: az oldott anyag mennyiségének (mol) és az oldat térfogatának hányadosa, mol/dm 3. o tömeg-koncentráció: az oldott anyag tömegének (g, mg) és az oldat térfogatának hányadosa, g/dm3, mg/dm3. Gravimetria fogalma: az anyag összetevőjének mérését tömegmérésre vezetjük vissza. A gravimetria módszerei Közvetlen: a mérendő összetevő tömegét közvetlenül mérhetővé tudjuk tenni, pl. szárítás, bepárlás. Közvetett: a mérendő összetevő tömegét közvetlenül nem tudjuk mérhetővé tenni, (pl. szulfát ionok), megfelelő vegyületté alakítva (pl. BaSO4), majd mérhető formába hozva, annak a tömegéből számítható a keresett összetevő. Titrimetria Fogalma: ismert koncentrációjú mérőoldatot adagolunk a meghatározandó / mérendő anyag oldatához mindaddig, amíg egy indikátornak nevezett jelzőfolyadék, vagy egy mérőberendezés az egyenértékpontot el nem érjük. A felhasznált mérőoldat mennyisége a fogyás. Az egyenértékpont jelzésére indikátort vagy műszeres módszert használunk. Indikátorok: anyagok, amik színváltozással jelzik valamilyen jellemző pl. pH megváltozását. Vannak o sav – bázis indikátorok, pl. metilnarancs, fenolftalein; o komplexometriás vagy fémindikátorok, pl. Eriokrómfekete T, murexid; o redoxi indikátorok, pl. ferroin, o adszorpciós indikátorok, pl. fluoreszcein.
Közvetlen titrálás: a mérendő anyag gyorsan reagál a mérőoldat anyagával, a mérőoldatot adagoljuk a mérendő anyag oldatához. Fordított titrálás: ha a titrálás alatt a vizsgálandó anyag könnyen elbomlik más reakcióban (pl. KNO2 sav hatására), a vizsgálandó anyag oldatát töltjük a bürettába, és ezt adagoljuk a pontosan kimért mérőoldathoz (pl. KMnO4 mérőoldat). Visszatitrálás: a mérőoldatot a vizsgálandó anyag oldatához feleslegben adjuk. A reakció lejátszódása után az el nem reagált mennyiséget alkalmas mérőoldattal meghatározzuk (visszatitráljuk). Közvetett titrálás: olyan ionok mérésére, amelyek a mérőoldat hatóanyagával nem reagálnak, vagy a keletkezett vegyület nem elég állandó. A mérendő iont vízben rosszul oldódó csapadékká alakítjuk. A lecsapásra használt reagens, vagy az ismert összetételű csapadék oldás utáni titrálására fogyott mérőoldat mennyiségéből számítással a mérendő anyag mennyisége meghatározható (pl. NaCl + AgNO3 mérőoldat feleslegben, visszatitrálás NH4SCN mérőoldattal Fe3+ indikátorral). Sav – bázis: savak lúg mérőoldattal, bázisok sav mérőoldattal titrálhatók. Pl. vizek lúgossága, talajok savassága. Komplexometriás: megfelelő komplexképző anyag (pl. EDTA) oldatával 2, 3, 4 vegyérték fémek oldatai titrálhatók. A titrálás során sav keletkezik, ezért az oldatot pufferelni kell. Pl. víz vagy talajkivonat Ca- és Mg-tartalma. Csapadékos: megfelelő mérőoldattal egyes ionok csapadékot adnak (pl. klorid-ion az ezüst-ionnal), így mérhetők. Indikátorként többféle megoldás is létezik: másik csapadékképző ion (kromát) vagy adszorpciós indiktor (pl. fluoreszcein). Redoxi titrálás: oxidálható és redukálható anyagok mérése (pl. változó vegyértékű fémek) lehetséges a megfelelő mérőoldattal. o Permanganometria: oxidálható anyagok mérésére. Mérőoldat (kálium-) permanganát mérőoldat, indikátor nem kell, az oldat feleslegének színe jelez. Pl. KOI mérése. o Jodometria: redukáló és oxidáló anyagok mérésére is alkalmas. Redukáló anyagok a jóddal reagálhatnak, oxidáló anyagok a káliumjodidból szabadíthatnak fel jódot. Mérőoldata a (nátrium-)tioszulfát, indikátora a keményítő. Pl. víz oldott oxigén tartalmának mérése. Mérőoldatok készítése: az adott anyagból, ha az pontos összetételű, nem illékony, megfelelő tisztaságú, és az oldatban nem változik gyorsan, közvetlen beméréssel pontos koncentrációjú oldat készíthető. Az oldat koncentrációja a bemért anyag tömegéből, moláris tömegéből és az oldat térfogatából számítható. Egyéb esetekben a pontos koncentrációt titrálással kell meghatározni. Mérőoldat pontos koncentrációjának meghatározása: olyan anyagot mérünk be, ami a mérőoldattal gyors, sztöchiometrikus reakcióba lép, és belőle közvetlen beméréssel pontos koncentrációjú oldat készíthető. Ennek az oldatnak ismert térfogatú mennyiségét titráljuk, és a fogyásból számítható a mérőoldat pontos koncentrációja.
16. Elektro-analitikai és optikai vizsgálatok A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a legfontosabb Elektroanalitika fogalma elektroanalitikai és optikai vizsgálati Potenciometria fogalma, mérőcella módszereket! Mutassa felépítése, mérő- és összehasonlító be a potenciometriát és a elektródok konduktometriát (alapfogalmak, direkt és Közvetlen és közvetett potenciometria indirekt Konduktometria fogalma, az elektromos módszerek)! Ismertesse a molekulavezetés jellemzői, ionmozgékonyság, spektroszkópiai módszereket hőmérsékletfüggés (alapfogalmak, Konduktometriás mérések kivitelezése Lambert-Beer törvény, fotométerek és Közvetlen és közvetett konduktometria spektrofotométerek)! Ismertesse a Az anyag és az elektromágneses legfontosabb atomspektroszkópiai sugárzás kölcsönhatása módszereket (emissziós és abszorpciós Molekula-spektroszkópiai módszerek módszerek, Lambert-Beer törvény és érvényessége lángfotometria, AAS, ICP-OES)! Mutassa Atomspektroszkópiai módszerek: be a min�ségi és mennyiségi emissziós, abszorpciós meghatározási lehet�ségeket egy konkrét, környezeti analitikai példán keresztül! Elektro-analitika fogalma: elektrokémiai elvű mérőmódszerek gyűjtőneve, elvük galvánelem, illetve elektrolízis elve. Potenciometria fogalma: Mérőcella felépítése: edény, amiben a mérendő anyag (oldat) van, az ebbe merülő mérő- és összehasonlító elektród, valamint mérőműszer, amihez az elektródok csatlakoznak. Mérőelektród: potenciálja a mérendő anyag koncentrációjától függ. Összehasonlító elektród: potenciálja a mérendő anyag koncentrációjától nem függ. Közvetlen potenciometria: a bemerülő elektródok közt mért potenciálkülönbség a mérendő összetevő koncentrációjának egyértelmű függvénye. Ilyen módon szinte minden ion mérhető ionszelektív elektródokkal. Közvetett potenciometria (potenciometriás titrálás): a potenciál-változást a folyamat egyenértékpontjának jelzésére használjuk, pl. sav – bázis titrálás. Konduktometria fogalma: az elektromos vezetés mérésének elvén alapuló módszer Az elektromos vezetés jellemzői o Elsőfajú vezetők: fémek és grafit; bennük az elektronok vezetik az elektromosságot; fajlagos ellenállásuk nő, vezetésük csökken a hőmérséklet emelkedésével. o Másodfajú vezetők, ionvezetők vagy elektrolitok: ionos vegyületek olvadékai ionos és erősen poláris vegyületek (pl. savak) vizes oldatai; bennük az ionok vezetik az elektromosságot; fajlagos ellenállásuk csökken, vezetésük nő a hőmérséklet emelkedésével. Ionmozgékonyság: az egyes ionok nem egyforma mértékben vezetik az elektromosságot, kisebb méret, nagyobb töltésű ionok jobban vezetnek. Közvetlen konduktometria: az oldat fajlagos vezetéséből következtetünk az oldott anyag koncentrációjára (pl. sótartalom, oldatsorozatos módszer).
Közvetett konduktometria (konduktometriás titrálás): a fajlagos vezetés változást a folyamat egyenértékpontjának jelzésére használjuk, pl. sav – bázis titrálás. Az anyag és az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása: visszaverődés (fázishatárról), fénytörés (fázishatáron áthaladva), elnyelődés (abszorpció), fényáteresztés, szóródás (zavaros anyagok apró szemcséin, cseppjein), fénykibocsátás (= emisszió: más energia gerjeszti az anyagot), fluoreszcencia (fényelnyelés, majd fénykibocsátás igen rövid időn belül). Molekula-spektroszkópiai módszerek: rendszerint a megvilágító (I0) és az áteresztett I fény intenzitását (I) mérik, ebből számítható T a transzmittancia (T) és I0 I 1 100 A lg 0 lg lg az abszorbancia (A) I T T% Lambert-Beer törvény és érvényessége A = ε·c·ℓ, ahol A az abszorbancia, ε (epsylon) a fajlagos abszorbancia, c a koncentráció és ℓ pedig a fény úthossza az anyagban. A Lambert-Beer törvény csak híg oldatban és egyszínű (monokromatikus) fény esetén érvényes, ha az anyag nem disszociál, nem asszociál, nem reagál az oldószerrel. Használható mind a három tartományban: UV, VIS (látható), IR. Atomspektroszkópiai módszerek: az anyagból szabad atomokat hozunk létre (pl. láng, elektromos ív, szikra, plazma (ICP), amik pontosan meghatározott energiákkal gerjeszthetőek. Így a gerjesztő fény hullámhossza jellemző az anyagra (anyagi minőség), a kibocsátott vagy az elnyelt fény intenzitása pedig a koncentrációtól függ. Emissziós (AES): könnyen gerjeszthető atomok (alkáli- és alkáliföldfémek) a láng hője hatására gerjesztett állapotba kerülnek, majd az alapállapotba visszatérve a rájuk jellemző fényt bocsátják ki (lángfestés). Ha az anyagot egyenletesen porlasztjuk a lángba, a kibocsátott fény mérése mennyiségi mérésre (is) alkalmas. Abszorpciós (AAS): nehezebben gerjeszthető atomok (pl. nehézfémek) lánggal nem gerjeszthetők, de a rájuk jellemző hullámhosszúságú fénnyel igen. Ezt vájtkatódlámpával állítják elő. Ha az anyagot egyenletesen porlasztjuk a lángba, az elnyelt fény közel arányos a koncentrációval.
17. Kromatográfia A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Mutassa be az elválasztáson alapuló Kromatográfia fogalma műszeres analitikai módszereket! A kromatográfiás módszerek Ismertesse a kromatográfia elméleti osztályozása alapjait! Frontális, kiszorításos és elúciós Mutassa be a kromatográfiás módszerek módszer csoportosítását a halmazállapot, az álló Kromatográfiás jellemzők (retenciós idő, és mozgó fázis közötti folyamat és a retenciós térfogat, retenciós tényező, végrehajtás módja szerint! szelektivitás, csúcsfelbontás, elméleti Ismertesse a klasszikus tányérszám) oszlopkromatográfiás, a HPLC-s és Folyadék-kromatográfiás módszerek: a gázkromatográfiás módszereket és a klasszikus oszlop-kromatográfia, HPLC felhasznált készülékeket! Mutassa be a HPLC-s módszerek (normál fázisú, minőségi és mennyiségi meghatározási fordított fázisú), berendezések lehetőségeket egy konkrét, környezeti Gázkromatográfiás módszerek, analitikai példán keresztül! berendezések Kromatográfia fogalma: többfokozatú, nagyhatékonyságú, dinamikus elválasztási módszerek gyűjtőneve, melyek szorpciós – deszorpciós folyamatokon alapulnak. A kromatográfiás módszerek osztályozása Frontális: Kiszorításos: a mozgó fázis leszorítja az előzetesen álló fázisra vitt mintát. Elúciós módszer: a mozgó fázis folyamatosan viszi előre az álló fázison a minta összetevőit. Kromatográfiás jellemzők Retenciós idő: késleltetési idő, az injektálástól a mérendő összetevő detektoron való megjelenéséig eltelt idő (s, min). Holtidő: az injektálástól az eluens detektoron való megjelenéséig eltelt idő (s, min). Redukált retenciós idő: a retenciós idő és a holtidő különbsége; az az időtartam (s, min), amennyivel később érkezik a mérendő összetevő a detektorra, mint az eluens. Retenciós térfogat: az a térfogat (ℓ, mℓ), amennyi eluens az oszlopon átáramlik a retenciós idő alatt. Retenciós tényező: az adott komponens állófázisban (nS) és mozgófázisban (nM) levő anyagmennyiségének aránya, illetve a komponens két fázisban eltöltött idejének hányadosa; a redukált retenciós idő és a holtidő hányadosa. Mérték nélküli, 1-nél nagyobb szám. Folyadék-kromatográfiás módszerek Klasszikus oszlop-kromatográfia: szemcsés anyaggal pl. kalcium-karbonáttal töltött függőleges cső (oszlop, kolonna) tetejére színes anyagok keverékét (minta) visszük, majd oldószerrel (pl. petroléter), gravitációs úton, folyamatosan eluáljuk a mintát, aminek alkotói színes gyűrűkként egymástól elkülönülnek (Cvet kísérlete 1906-ból). HPLC (nagyhatékonyságú folyadék-kromatográfia): kisebb átmérőjű csőben, nagyon apró, egyenletes méretű és alakú töltet, nagyobb folyadéknyomás, jobb elválasztás. HPLC-s módszerek Normál fázisú: poláris álló fázis (oszlop), apoláris mozgó fázis.
Fordított fázisú: apoláris álló fázis (oszlop), poláris (pl. vizes) mozgó fázis. Berendezés részei: eluens tároló, szűrő, eluens pumpa, injektor, oszlop, detektor, jelfeldolgozó, adatgyűjtő és értékelő (számítógép, szoftver).
Gázkromatográfia Módszerek: töltetes (L = 1..1,5 m) és kapilláris kolonna (L = 10..45 m az ábrán az van). Berendezés részei: 1. gázpalack (vagy generátor), 2. gáztisztító, 3. nyomásés áramlás-szabályozó, 4. injektor, 5. oszlop, 6. detektor, 7. jelfeldolgozó, 8. adatgyűjtő, kijelző, (számítógép, szoftver).
18. Zaj és sugárzás mérése A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Ismertesse a zaj és a radioaktív Hangjelenségek felosztása frekvencia sugárzás mérését! alapján (infrahang, hallható hang, Mutassa be a hangnyomás és ultrahang) frekvencia összefüggését, a zajszint Hangnyomás, frekvencia, hangszintek kiszámítását! Ismertesse a zajmérés Zajmérő berendezés felépítése, szűrők elvét, a mérőműszer felépítését és szerepe működését! Radioaktív sugárzás fajtái (, , Ismertesse a radioaktív sugárzás sugárzás) fajtáit és mérési módjait! Dozimetria, dózismérők Hangjelenségek felosztása frekvencia alapján infrahang f < 20 Hz, hallható hang, f = 20..20000 Hz, ultrahang f > 20000 Hz Hangnyomás, frekvencia, hangszintek Hangnyomás: a légnyomás pillanatnyi legnagyobb eltérése a nyugalmi (illetve átlagos) értéktől (más szóval az amplitúdó). Jele p, mértékegysége Pa. Frekvencia, rezgésszám: a másodpercenkénti rezgések száma. Jele f, mértékegysége 1/s (= s–1 =c/s = cps) vagy Hz (Hertz). Hangszintek: logaritmikus mennyiségek, decibelben (dB) adják meg. Számolása: a mért mennyiséget osztjuk a hallásküszöb értékével, a hányados logaritmusát 10-zel szorozzuk. Zajmérő berendezés felépítése, szűrők szerepe Érzékelő (detektor): mikrofon – kondenzátor-mikrofon. Jelformáló: pl. „A” szűrő Erősítő (lehet több fokozatú is) Jelfeldolgozó Kijelző: analóg, digitális Szűrők szerepe: az „A” szűrő az emberi hallást utánozza, a mély és a magas hangokat gyengíti. Más szűrők (B, C, D) is vannak egyéb célokra. Radioaktív sugárzás fajtái (, , sugárzás) (alfa)-sugárzás o részecske: He-atommag, nagy tömeg, pozitív töltés, o kis sebesség, kis áthatoló képesség o pl. Rn-222 → Po-218 + He-4 (béta)-sugárzás o részecske: elektron, kis tömeg, negatív töltés, o közepes – nagy sebesség, közepes áthatoló képesség; o pl. C-14 → N-14 + e– (gamma)-sugárzás o részecske: foton, 0 tömeg, nincs töltés, o fénysebesség, nagy áthatoló képesség. Dozimetria, dózismérők Aktív: bármikor leolvasható. Ilyen a töltőtoll doziméter. Passzív: utólagos kiértékelésű eszközök o a film-doziméter és o a termolumineszcens dózismérő (TLD).
19. Alapvető technológiai mérőeszközök A tétel megfogalmazása Kulcsszavak, fogalmak Mutassa be az alapvető Hőmérsékletmérő eszközök (hőmérők típusai a technológiai mérőeszközöket! hőmérséklet-változással kapcsolatos Ismertesse a hőmérsékletmérés jelenségek alapján) elveit és műszereit! Nyomásmérők a jelátalakítás módja alapján Ismertesse a nyomásmérés elveit csoportosítva és műszereit! Szintmérés eszközei (hidrosztatikus, Mutassa be a szint- és mennyiultrahangos, radaros stb.) ségmérés elveit és műszereit! Mennyiségmérés eszközei (laboratóriumban és Ismertesse az abszolút és relatív iparban) nedvességtartalom fogalmát, Abszolút és relatív nedvességtartalom fogalma mérőeszközeit! Légnedvességmérő eszközök (abszorpciós, Mutassa be a villamos ellenállás hajszálas higrométerek, pszichrométerek, mérésének műszereit! kondenzációs légnedvesség mérők) Hőmérsékletmérő eszközök (hőmérők típusai a hőmérséklet-változással kapcsolatos jelenségek alapján) Hőtágulás elvén működő o folyadékos hőmérők, pl. Hg vagy alkohol töltéssel; a folyadék szintjét olvassuk le egy skáláról; o bimetall hőmérők: egymáshoz rögzített, különböző hőtágulású vékony fémlapok elhajolnak és egy skálán mutatják a hőmérsékletet. Termoelem: kétféle fém (pl. vas – konstantán) érintkezési felületén potenciál jön léter, ami a hőmérséklettől függ. Ha a kétféle érintkezési felület (A→B és B→A) hőmérséklete eltér, a különbséggel arányos feszültséget mérhetünk. Ellenállás változás elvén működő o ellenállás hőmérők: nemesfém huzal, az ellenállása a hőmérséklet növekedéssel arányban növekszik; több száz fokon át jó; o termisztor: a félvezető ellenállása a hőmérséklet növekedésével csökken; csak néhányszor 10 fokon keresztül használható, de nagy az érzékenysége. Nyomásmérők a jelátalakítás módja alapján csoportosítva az érzékelő rendszerint membrán (sík- vagy cső-), a jel-átalakítás lehet elektromos vagy elektro-mechanikus. Szintmérés eszközei (hidrosztatikus, ultrahangos, radaros stb.) ld. Strausz úr műve Mennyiségmérés eszközei (laboratóriumban és iparban) ld. Strausz úr műve Abszolút nedvességtartalom: egységnyi mennyiségű (pl. 1 kg vagy 1 m3) levegőben lévő nedvesség (vízgőz) mennyisége; mértékegysége kg/kg vagy kg/m 3. Relatív nedvességtartalom: a telítési érték (telített vízgőz, tenzió) százalékában megadott nedvesség tartalom. Légnedvességmérő eszközök Abszorpciós légnedvességmérő: nedvszívó anyagon vezetik át a levegőt, az anyag tömegnövekedése a megkötött nedvesség. Hajszálas higrométer: a hajszál hossza a levegő relatív nedvességétől függ, (nedves levegőn megnyúlik), ez mutatót mozgat megfelelő skála előtt. Pszichrométerek: két egyforma hőmérő, a „száraz” a levegő hőmérsékletét méri, a „nedves” (egy vizes textil van rajta) a párolgás miatt alacsonyabb
hőmérsékletű. Minél szárazabb a levegő, annál több víz párolog el, annál nagyobb a hőmérséklet különbség. Diagramról leolvasható a levegő nedvesség tartalma. Kondenzációs légnedvesség mérő: a levegő harmatpontját méri. Harmatpont az a hőmérséklet, amelyen a levegő éppen telítetté válik a nedvességre. Hűtik a levegőt és a tükör bepárásodása jelzi a harmatpontot. A harmatpontból számolható a nedvesség tartalom.
20. Minőség-biztosítás A tétel megfogalmazása Mutassa be a minőségbiztosítás szerepét a laboratóriumi munkában! Ismertesse a szabványok fajtáit, jelentőségét, használatát a laboratóriumi munkában! Mutassa be a minőségbiztosítási szabványokat, a laboratóriumi minőség-biztosítási módszereket, a „Jó Laboratóriumi Gyakorlat”-ot (GLP)! Mutassa be a jegyzőkönyvvezetés szabályait, ismertesse a számítógép alkalmazását a laboratóriumi jegyzőkönyvek készítésében!
Kulcsszavak, fogalmak Min�őség fogalma Minőségbiztosítás fogalma Minőségbiztosítási módszerek Szabványok fogalma, fajtái Vizsgálati szabványok Minőségbiztosítási szabványok GLP Laboratóriumi jegyzőkönyvek
