AUTOMATA MOBIL MÉRŐÁLLOMÁSOK LÉTJOGUSULTSÁGA A FELSZÍNI VIZEK VIZSGÁLATÁNÁL Kovács Zsófia1,
Dr. Zsilák Zoltán2, Bobek Janka1, Stoller Krisztián3, Dr. Rédey Ákos1 1Pannon
A KÖRNYEZETVÉDELMI MÉRÉS ÉS MINTAVÉTEL AKTUÁLIS KÉRDÉSEI 2014 SZAKMAI KONFERENCIA
Budapest, 2014. május 27.
Egyetem, Környezetmérnöki Intézet, 8200 Veszprém Egyetem u. 10 2Pannon Egyetem, Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék, 8200 Veszprém, Egyetem u. 10 3Aqua-Terra Lab. Kft., 8200 Veszprém, Wartha Vince u. 1/2.
BEVEZETÉS
VÍZ KERETIRÁNYELV(2000/60/EK)- VÍZGYŰJTŐGAZDÁLKODÁS FOLYAMATOS MONITORING RENDSZER, KORAI JELZŐ RENDSZER KONCEPCIÓ (TRIPLE HELIX MODEL) KÜLÖNBÖZŐ MONITORING MEGOLDÁSOK ESETTANULMÁNYOK: FOLYAMATOS VÍZMINŐSÉG VIZSGÁLAT: TORNA-PATAK, VESZPRÉMI-SÉD, TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ VIZSGÁLAT,
ÖSSZEFOGLALÁS
VÍZ KERETIRÁNYELV (2000/60/EK)
Az Európai Unió hosszú távú programja a Víz Keretirányelv (2000/60/EK). A VKI célja, a víztestek jó ökológiai és kémiai állapotának elérése 2015-ig. A VKI céljai:
Szennyezés megelőzése és csökkentése, Fenntartható vízhasználat, Környezetvédelem, Vízi ökoszisztémák megóvása Árvizek és aszályok hatásainak mérséklése
A „JÓ ÁLLAPOT” elérése kötelező, intézkedési tervek. Az emisszió (kibocsátási és az immissziós (befogadó határértéken alapuló) szabályozás összehangolása.
VÍZMINŐSÉG MONITORING
HAGYOMÁNYOS SZABVÁNYOS MÓDSZER „off line” A szabványos laboratóriumi mérések nagyon pontos eredményeket szolgáltatnak és széles spektrumú kémiai paraméterek mérése lehetséges. PROBLÉMÁK Magas költség - Mintavételi gyakoriság - Sok mintaszám Nem képes azonnal biztosítani az eredményeket a lakosság egészségügyi védelme érdekében
•
• • •
ON LINE MONITORING Jelzi a vízminőség rövid és hosszú távú változásait megalapozva ezzel a beavatkozások kivitelezésének módját Korai előrejelzés Megelőzés: illegális szennyezés felderítése, és további szennyezések megállítása Folyamatos adatgyűjtés, mely információt szolgáltat a döntéshozók számára PROBLÉMÁK - Egyszeri nagyobb beruházás - Karbantartási költség - Fenntartási költség (pl. standard oldatok, reagensek)
KORAI JELZŐ RENDSZER
KORAI JELZŐ RENDSZER-EARLY WARNING SYSTEM Integrált rendszer, amelyet jellemzi: - monitoring technikák fejlesztése, - adatok értelmezése, eredmények értékelése - eredmények felhasználása a döntéstámogatásban. EWS-ben elvárt a következő kritériumok együttes megjelenése : - Gyors válasz biztosítása - Folyamatos adatgyűjtés - Érzékenység - Felhasználó barát - Széles spektrumban detektálás - Költséghatékony - Távvezérlés
ÚJ IRÁNY Az új monitoring rendszerek biztosítják a szennyezési csúcsok detektálását, amelyek csak 1-2 óráig tartanak és leginkább éjszakai illetve hétvégi időszakokban jelennek meg. Hova helyezzük el a monitoring állomást? Milyen monitoring eszközöket használjunk? Hogyan és milyen formában kerüljenek megjelenítésre az adatok? Szennyező források azonosítása? Milyen mérési módszereket válasszunk a szennyezések detektálására?
KIALAKÍTOTT KONCEPCIÓNK
TRIPLE HELIX MODEL
EGYÜTTMŰKÖDÉS-TRIPLE HELIX MODEL Pannon Egyetem, Környezetmérnöki Intézetének egyik fő iránya a vízmonitoring területére fókuszál.
Együttműködés egyetemekkel, hatóságokkal
Környezetvédelem Környezetmérnöki Intézet, Pannon Egyetem
Közép-dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség
Miskolci Egyetem, Eötvös József Főiskola
Együttműködés ipari partnerekkel IT (Information Technology) Résztvevők: Apertech Informatikai Kft, Combit Számítástechnikai Zrt.
Műszerfejlesztők Résztvevők: Aqua-Terra Kft. Aquacontrol Kft; AquaConcorde Water Analysis and Technology
FEJLESZTÉS EREDMÉNYE
• Alkalmazott eszközpark MÉRÉS
Fix pont: konténer, szondák, analizátor, bója Mozgás: GPS koordináták alapján hajó
• Módszerek Kézi On-line
• Akkreditálható Vízminőség Távmérő Rendszer (AVITAR) /adatgyűjtő rendszer ADATGYŰJTÉS
kommunikációs felület központi adatbázis nyitott platform (bővíthető)
• Felhasználói felület EREDMÉNYEK
• Adat publikálás
Vezérelhető: weben keresztül, SMS, mobiltelefon, tablet Felhasználók: hatóságok, szervezetek, kutatók, lakosság
Célok: eredmények, riasztás Formája: riportok, diagramok, térképek, fotók Elemzés: szabványok, határérték
FOLYAMATOS MONITORING HÁLÓZAT Szennyező források
Indikátor paraméterek
Ipar területek
pH, vezetőképesség, klorid, toxicitás)
Települések
Szennyvíztisztító telep(WWTP) Ammónium-N, ortofoszfát-P, klorofilla Termálfürdő (hőmérséklet) Csapadékelvezető csatornák, Autószerelő telep (olajszennyezés, PAH)
Mezőgazda sági területek
Állattartó telep(nitrátN, ammónium-N)
MONITORING HÁLÓZAT KIÉPÍTÉSE EGY VÍZGYŰJTŐ TERÜLETEN
Tó
Ammónium-N
Ipar pH, vezetőképesség
Thermálfürdő Hőmérséklet
Település
WWTP Monitoring állomások
Állattartó telep
Ortofoszfát-P
Mezőgazdasági terület
Ortofoszfát-P
Indikátor fizikai-kémiai paraméterek
Nitrát-N
MODULÁRIS RENDSZER
MODULÁRIS RENDSZER Standard paraméterek hőmérséklet, pH, vezetőképesség, oldott oxigén, zavarosság, klorofill-a, kékalga, KOI,TOC, PO43-, NH4+, NO2-, NO3BŐVÍTÉS
Bővített paraméter lista: Poliaromás szénhidrogének(PAH), SO42-, Na+, Ca2+, Mg2+, K+, Zn, Cd, Co, Fe, Pb, Cu, Ni, Mn, Cr, BTX, peszticidek, gyógyszermaradványok Speciális paraméter– sugárzás mérés INTEGRÁLÁS Víz Keretirányelv monitoring rendszerével Biológiai monitoring
ESETTANULMÁNYOK
MONITORING RENDSZEREK – ESETTANULMÁNYOK
Mobil Mérőállomás- felszíni víz monitoring 1. Torna-patak vízminősége (vörösiszap katasztrófa) (on-line mérés: vízhőmérséklet, pH és vezetőképesség)
2. Települési szennyvíztisztító telep hatása a befogadóra (valós időben mértük az NH4+-N, NO3--N, PO43—P koncentrációját az elfolyó tisztított szennyvízben)
Szenzorok alkalmazása 3. TRIOS szenzor (Veszprémi-Séd vízminőségének vizsgálata) (Mérési paraméterek: PAH)
4. PONSEL szenzor (Lázbérci tározó, Veszprémi-Séd vízminőségének vizsgálata) (Mérési paraméterek: hőmérséklet, pH, DO, zavarosság és vezetőképesség)
TORNA-PATAK
ESETTANULMÁNY 1: TORNA-PATAK VÍZMINŐSÉGE A vörösiszap katasztrófa 2010. október 4-én történt (X. kazetta átszakadt). AVITAR RENDSZER ALKALMAZÁSA Devecserbe került kihelyezésre az AVITAR mobil mérőállomás, ahol folyamatosan vizsgáltuk (2010. december 15 - 2011. október 31.) a Torna-patak
vízminőségének változását. A mérési eredmények validálása érdekében együttműködtünk a KözépDunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőséggel. Fejlesztés: Combit IT Zrt., Ökoret Spin-off Zrt.
TORNA-PATAK
ESETTANULMÁNY 1: TORNA-PATAK VÍZMINŐSÉGE Az AVITAR rendszer 2010.12.15. - 2011.10.31. között 30 percenként mért pH, vezetőképesség napi átlag eredményei láthatóak.
Extrém pH:
Extrém vezetőképesség :
• • •
Az okok a vörösiszappal terhelt meder bolygatása és a semlegesítéshez használt anyagok koncentrált előfordulása. A mért értékek az idővel csökkentek de továbbra is a szennyezett vízminőségi kategóriába sorolható.
Semlegesítő savtartály cseréje Mederkotrás A vállalat csökkentette a ecetsav adagolását
TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ VIZSGÁLAT
ESETTANULMÁNY 2: SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEP HATÁSA a BEFOGADÓRA MOBIL KONTÉNER Fejlesztés: AquaTerra Lab. Kft. Környezetmérnöki Intézet, PE
MOBIL KONTÉNER FELÉPÍTÉSE Légkondicionáló Villamos szekrény
Desztillált víz Kifolyó
PONSEL elektróda (pH, vezetőképesség, zavarosság, oldott oxigén) Analizátor (TOC stb.)
Robot Analizátor (RWA) Szűrő (0,45µm) Befolyó minta (felszíni víz)
TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ VIZSGÁLAT
ROBOT ANALIZÁTOR ALKALMAZÁSA A MOBIL KONTÉNERBEN A projekt célja volt, hogy az on-line mérésre alkalmas monitoring állomás működését teszteljük valamint az alkalmazott Robot Analizátort laboratóriumi mérésekkel validáljuk. A mérőállomás távvezérelhető, minden 2 órában történt mintavétel a tisztított elfolyó szennyvízből. Alkalmazott Robot Analizátor hazai fejlesztésű spektrofotométer. Valós időben három paraméter (ammónium, nitrát, ortofoszfát) koncentráció mérésére alkalmas.
Robot Analizátor (RWA) a konténerben
11 csatornás az RWA fotométer
TISZTÍTOTT SZENNYVÍZ VIZSGÁLAT
ROBOT ANALIZÁTOR KONTÉNERBEN
ALKALMAZÁSA
A
MOBIL
A projekt célja volt, hogy az on-line mérésre alkalmas monitoring állomás működését teszteljük valamint az alkalmazott Robot Analizátort laboratóriumi mérésekkel validáljuk. A mérőállomás távvezérelhető, minden 2 órában történt mintavétel a tisztított elfolyó szennyvízből. Ortofoszfát-P koncentráció meghatározása szabványos és on-line módszerrel
Robot Analizátor (RWA) a konténerben
Ortofoszfát-P koncentráció 0,5-12 mg/l
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
EREDMÉNYEK Folyamatos monitoring segítségével olyan működési problémát detektáltunk, amelyet a hagyományos mintavételezési módszerrel nem lehetett volna kimutatni.
Nagy mennyiségű lebegőanyag távozott extrém időszakban (hétvégén, éjszakai órákban), amely során nagyobb ortofoszfát koncentrációt detektáltunk. Az így kapott eredményekkel információt biztosítottunk a szennyvíztelep üzemletetői számára, amely segíti a telep működtetését.
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ESETTANULMÁNY 3. TRIOS SZENZOR ALKALMAZÁSA: DUNA HATÁRMENTI SZAKASZÁNAK VIZSGÁLATA UV fluoreszcens szenzorok alkalmazása klorofill-a és PAH koncentráció meghatározására (minimum 3 mintavételi helyen különböző mélységekben). A projekt magyar-szerb határmenti együttműködés keretében valósult meg.
MicroFlu sensor
Klorofill-a: 470 nm / emitted 685nm Mérési tartomány: 0..20 µg/l, 0..200 µg/l, Érzékenység: < 0.1 µg/l Mélység: 500 m
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ESETTANULMÁNY 4. PONSEL SZENZOR ALKALMAZÁSA: LÁZBÉRCZI TÁROZÓ VIZSGÁLATA Mérés (2013. május 31 14:00-június 2 10:00)
Adat gyűjtés és továbbítás GPRS/ interneten keresztül
Eredmények online nyomonkövetése / publikáció a web portálon www.avitar.hu
Ponsel szenzor: Hőmérséklet, pH, vezetőképesség, DO, zavarosság
FELSZÍNI VÍZ MONITORING INNOVATÍV MEGOLDÁSOK A FELSZÍNI VIZEK MONITORING TERÜLETÉN MOBIL VÍZMINŐSÉG VIZSGÁLÓ MINI MÉRŐÁLLOMÁS
(távvezérlés): Folyamatos mérés: 2013. augusztus-október Adat gyűjtés és vezérlés ipari PC keresztül történik. Az adat továbbítása GPRS kapcsolaton keresztül. Az adatok megjelenítése és értékelése a web portálon.
PAH szonda Automata mintavevő
Ipari PC
Akkumulátor Ponsel szondák: pH, vezetőképesség, zavarosság, DO, T
Környezetmérnöki Intézet, PE Aqua-Terra Lab Kft.
AVITAR FELÜLET
ON-LINE MÉRÉSI EREDMÉNYEK
Csapadék detektálása 2013.09.30. 04:00-06:00 csúcs 05:00 7,26 39 cm 332 µS cm-1 136 NTU
0,16 mg l-1 0,73 mg l-1 0,03 mg l-1 2 mg l-1
FELSZÍNI VÍZ MONITORING INNOVATÍV MEGOLDÁSOK A FELSZÍNI VIZEK MONITORING TERÜLETÉN VÍZMINŐSÉG ELLENŐRZŐ ROBOT HAJÓ, BÓJA ANALIZÁTOR (távvezérelhető) pl. Halászati Kutató Intézet (halastavak vizsgálata)
Vízpartról kézi irányítás /automatikus üzemmód mintavétel és mérés (pH, DO, vezetőképesség, hőmérséklet, zavarosság, klorofill-a, kékalga, KOI) 0-10m mélységben. Mérési eredmények rögzítése és WLAN kapcsolaton keresztül real-time továbbítja az
adatokat az operátor felé.
Folyamatosan monitorozza a víztestet. Mérési paraméterek (pH, DO, vezetőképesség, hőmérséklet, zavarosság, ionszelektív elektróda pl. nitrát, szonda pl. KOI (SAC 254nm)). Mérési eredményeket tárolja és GPRS kapcsolaton keresztül az adatbázis szerverre továbbítja. Határérték túllépés valamint lopás esetén riasztó SMS-t küld.
Fejlesztő: Aqua-Terra Lab. Kft.
KAPCSOLÓDÁSI TERÜLETEK Korai előrejelzés, nemzetközi Korai előrejelzés, hazai
VKI monitoring
DBs/ trendelemzés
MONITORING
Biológiai monitoring, toxikológia
Minta archiválás
Passzív mintavétel Terhelések közvetlen vizsgálata
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
ÖSSZEFOGLALÁS Automata Monitoring Rendszerek (eszközpark igény szerint alakítható) AVITAR keretrendszer fejlesztése (opcionálisan bővíthető mérési paraméterek számával) On-line analizátorok további tesztelése (RWA, ELCAD) Szenzor alapú detektorok alkalmazási lehetőségei •
JÖVŐBENI TERVEK!
•
További eszköz fejlesztők bevonása • További vízfolyások monitoringozása (szennyező források azonosítása) Célunk határmenti együttműködésekben való részvétel
TÁMOP-4.1.1. C-12/1/KONV-2012-0015
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
[email protected] [email protected]
Köszönetnyilvánítás A projekt a Kutatási és Technológiai Innovációs Alap támogatásával BAROSS_KD_ 07-KD_INFRA_07-20080006 valósult meg. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával a TÁMOP-4.1.1.C12/1/KONV-2012-0015 és a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0064 és a valósult meg. KMOP 1.1.1 tárgyú program támogatásával valósult meg. A projekt a GOP-2008-1.3.1/B. támogatásával valósult meg.
