Környezetvédelem
7. Vízvédelem
2015/2016. tanév I. félév Dr. Buruzs Adrienn egyetemi adjunktus
[email protected] SZE AHJK Környezetmérnöki Tanszék 1
Víz • Enélkül nem létezhet élet – Élővilág életjelenségei – Élettelen környezet – Gazdasági folyamatok
2
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
A víz fizikai állapotai • Természetes körülmények között – mindhárom halmazállapotban – Vízmolekulák közötti kölcsönhatás eredménye • Hidrogénkötés • Kinetikus energia • Felületi feszültség
4
A Föld vízkészlete • Földfelszín – 71 %: tengerek – 2 %: felszíni vizek (~2700 m vastag vízburok)
• Föld vízkészlete: ~1,6 milliárd km3 – 82 %: óceánokban – 15,5 %: kötött víz
5
A Föld vízkészlete Tároló litoszféra (kötött víz) litoszféra (szabad víz a felszín alatt) világóceán sarkvidéki és magashegységi jég édesvizű tavak sós tavak légkör vízfolyások élőlények Összesen (a Föld vize)
mennyiség 1000 km3-ben
%
253 900 8 060 1 348 000 27 820 125 100 12,3 1,25 1,13 ~1 638 020
15,5 0,5 82,3 1,69 0,01 0,01 0,0008 0,00006 0,00006 ~ 100 6
7
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
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
A víz körforgása • Természetes körforgás – Motorja: napsugárzás és gravitáció – Összetett folyamat
11
A víz körforgása • • • •
Párolgás (desztilláció) Kicsapódás (kondenzáció) Csapadékképződés Három fő körforgási út – Óceán – légkör – óceán – Óceán – légkör – szárazföld – óceán – Szárazföld – légkör – szárazföld
12
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
A víz társadalmi-gazdasági körforgása Talajból kitermelt víz: használat tisztítás felszíni vizek fokozatos szennyeződés csökken a megfelelő minőségű felszíni víz 15
16
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
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
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása • Folyóvíz • 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
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
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása • Állóvíz • Tó • olyan állóvíz, amelyben a nyílt vízfelület dominál
• Fertő • a part menti növénytársulások szélesek
•
Mocsár • nyílt víz csak foltokban van jelen
• Láp • csak kis tocsogókban van jelen a víz
• Tengervíz • tengerekből vagy óceánokból származó víz; magas sótartalom; a felszín közeli réteg O2-ben túltelített 21
Fertő
Mocsár Láp
22
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 CO2-tartalma – vizek hőmérséklete • Halászat – Halászterületek kimerülés
23
24
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
Édesvizek • Mennyiségi korlátozás • Minőségi korlátozás • Föld 50 legnagyobb folyójának fele nagyon szennyezett, kiszáradás fenyegeti • Sárga-folyó, Colorado, Nílus, Ganges
• 1989-99: ~25 millió környezeti menekült • 2002. Johannesburgi Konferencia • csökkenteni kell azok számát, akik nem jutnak ivóvízhez
• 2003. ENSZ – tiszta víz éve
26
Az emberi vízbiztonság fenyegetettsége
27
Tiszta, egészséges víz biztosítása a termelési ponttól a megcsapolási pontig
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
A világ vízszegény területeinek térképe
29
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
A vízfelhasználás szerkezete • Mezőgazdaság – a használt vizet elhasználja
• Ipar és kommunális szektor – a használt vizet visszaszolgáltatja
• Vízigény: 1 kg rizs: 1-3 m3, 1 kg búza: 1 m3 • 300 kg gabona / fő / év → min. 300 m3 víz / fő / év – évente 90 millióval szaporodó emberiség → 27 milliárd m3 új vízigény (856 m3/sec folyó vízhozama) 31
Felhasználás országonkénti szerkezete Mezőgazdaság
Ipar
Kommunális
India
93
4
3
Mexikó
88
7
5
Ausztrália
78
6
16
FÁK országai
63
31
6
Japán
50
33
17
USA
41
49
10
Kanada
11
71
18
Nagy-Britannia
1
78
21
Németország
<1
88
12
Éghajlati adottságok + gazdasági szerkezet + fejlettség hatalmas különbségek
32
33
34
35
36
37
Vízhasználatok környezetvédelmi problémái • Mezőgazdasági vízhasználat – szikesedés, mocsarasodás – a felszín alatti vízkészlet nem megújuló – lecsökken a folyók vízhozama
• Ipari vízhasználat – 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
A vízfelhasználás összetétele a háztartásokban
39
40
41
42
Magyarország felszíni vizeinek állapota • Magyarország vízben szegény ország – < 1000 m3/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
Magyarország felszíni vizeinek állapota • Tisza – külföldről érkező mellékfolyások – mellékvízfolyások: széles tartományban ingadozik a vízminőség
44
Magyarország felszíni vizeinek állapota • Balaton – 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
Magyarország felszíni vizeinek állapota • Velencei-tó – vízháztartása a 90-es évek elejére deficitessé vált pótlás: karsztvízzel – eutrofizáció: előrehaladott állapotban
• Hazánkban az egy főre jutó vízfogyasztás 600 m3/év (OECD: 580 m3/fő/év) – 70 %: ipar + energetika (kohászat, élelmiszeripar, vegyipar) – 18 %: mezőgazdaság – 12 %: ivóvíz
46
Kommunális vízhasználat
47
A vízszennyezők csoportosítása Szennyezés jellege
Fizikai
A szennyezőanyag jellemző káros hatása
Szín, zavarosság, magas hőmérséklet, Lebegő anyag, hab, radioaktivitás
Érzékszervi hatás
Íz, szag
Kémiai
Szerves és szervetlen vegyületek
Biológiai
Patogén baktériumok, vírusok, egyéb mikroorganizmusok (állatok, növények) 48
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
Vízszennyezések • Anyaga szerint – 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
Vízszennyezések • Eredete szerint – pontszerű – diffúz
• Megjelenési forma szerint – felszínen úszó – vízben lebegő és oldott
• Ágazatok szerint – – – –
települési ipari mezőgazdasági közlekedési szennyvíz 51
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 • O2 oldhatósága a víz hőmérsékletével fordítottan arányos • Legkritikusabb vízszennyező hatás 52
Egy folyó hőszennyezése
53
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
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
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
Eutrofizáció
57
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
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
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 O2 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 – BOI5 = 60 g / nap x lakos 60
Biológiai szennyvíztisztítás
61
62
Köszönöm a figyelmet!
63
