Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Hidrobiológia előadás
Vízminőség, vízminősítés
Minőség Dolgok, jelenségek, folyamatok belső lényegi tulajdonságainak összessége, melyek révén azok egymástól elkülönülnek.
Alkalmasság, jóság • A minőség emberközpontú alkalmazása. • Felhasználástól függ a kedvező vagy rossz minőség (Pl. halászat, fürdés, ivóvíz, ipari víz, öntözővíz, stb.)
Németh Balázs Ákos
Vízminőség
A szennyezőanyagok típusai
Régi megfogalmazás: A természetben összessége.
előforduló
víz
tulajdonságainak
Új megfogalmazás: A víztest állapota, amely az „n” dimenziós topológiai térben egy ponttal jellemezhető, ahol „n” egyenlő a víztest tulajdonságainak összességével. A valóságban az „n” számú jellemző nem határozható meg, kevesebbel kell beérni (idő, anyagi korlát, stb.)
Oxigénelvonó anyagok (főként szervesanyagok)
Növényi tápanyagok (N és P formák)
Szerves mikroszennyezők (Peszticidek, gyomirtó szerek, szerves vegyipari hulladékok, stb.)
Lebegő anyagok
Nehézfémek (Ag, Cd, Cr, Cu, Hg, Fe, Mn, stb.)
Fertőző ágensek (baktériumok, vírusok, stb.)
Radioaktív anyagok
Hő
A szennyezőanyagok hatásai
A vízi oxigénforrás csökkenése
Eutrofizálódás
A táplálkozási kapcsolatok sérülése
Potenciális toxikusság
Járványok
Esztétikai érték csökkenése
Korrózió
Biokorrózió
Összes szennyezőanyag terhelés
Háttérterhelés (természetes eredetű)
Ipari vagy kereskedelmi terhelés
Háztartásokból származó terhelés
Mezőgazdasági terhelés
Múltbeli szennyezésekből származó maradvány terhelés
1
A vízminősítés szerepe a vízminőségvízminőségszabályozásban Szennyezőanyag terhelés Vízminőségi problémák
Vízhasználati igények
Rendszeres vízminőség ellenőrzés
Követelményeknek megfeleltetés
A magyar vízminősítési rendszer Felszíni vizekre (folyókra, tavakra, tározókra) → MSZ 12749:1993 szabvány
Korábban 250 mintavételi hely volt, ma 150
A komponensek koncentráció értékei szerint osztályoz
5 osztályos besorolás (I. – V. vízminőségi osztályok)
Heti, kétheti, havi gyakoriságú mérés (egyenletesen vagy időszakosan)
Mintegy 50-60 vízminőségi komponens
Osztályozás, trendek Ok-okozati összefüggések feltárása Ellenőrzés
Alternatív szabályozási javaslatok kidolgozása Döntéshozás
Az MSZ 12749:1993 szabvány
Az oxigénháztartás jellemzői
Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés Hatálybalépés időpontja: 1994. január 1. A szabvány a komponenseket az alábbi mutatócsoportokba sorolja: • Oxigénháztartás • Nitrogén és foszforháztartás • Mikrobiológiai jellemzők • Mikroszennyezők • Toxicitás • Radioaktív anyagok • Egyéb jellemzők
Oldott oxigén, mg/l
Oxigéntelítettség, %
Biokémiai oxigénigény (BOI5), mg/l
Kémiai oxigénigény (KOIps), mg/l
Kémiai oxigénigény (KOICr), mg/l
Összes szerves szén (TOC, Total Organic Carbon), mg/l
2
A nitrogénnitrogén- és a foszforháztartás jellemzői
Mikrobiológiai jellemzők
Ammónium (NH4-N), mg/l
Coliformszám, i/ml
Nitrit (NO2-N), mg/l
Fekális coliformszám, i/ml
Nitrát (NO3-N), mg/l
Fekális streptococcus, i/ml
Összes nitrogén (ÖN, TN), mg/l
Salmonella, i/l
Ortofoszfát (PO4-P), µg/l
Összes telepszám 20 °C-on
Összes foszfor (ÖP, TP), µg/l
Összes telepszám 37 °C-on
a-klorofill, µg/l
Mikroszennyezők és toxicitás
Mikroszennyezők és toxicitás
4 alcsoportot különböztet meg:
Szervetlen mikroszennyező ők (Al, As, B, Cd, Cr, Ni, Pb, Cu)
Szerves mikroszennyező ők
CN-,
Zn, Hg,
Fenolok Detergensek Kőolajszármazékok őolajszármazékok (kőolaj és termékei, PAHPAH-ok) ok) Illékony klórozott szénhidrogének (kloroform, szénszén-tetraklorid) tetraklorid) Peszticidek (klórozott CHCH-ek, ek, szerves foszforsavészterek stb.) Poliklórozott bifenilek (PCB) PentaklórPentaklór-fenol (PCP)
Toxicitás (Daphnia-teszt, csíranövény-teszt, halteszt)
Radioaktív anyagok
Összes β aktivitás, Bq/l
Cézium (137Cs), Bq/l
Stroncium (90Sr), Bq/l
Trícium (3H), Bq/l
Egyéb jellemzők
Toxikológia
pH
Toxicitás = mérgezőképesség
Fajlagos elektromos vezetőképesség 20 °C-on, µS/cm
Vas, mg/l
Természetes (bakteriális endoendo- és exotoxinok, exotoxinok, anyagcsere termékek)
Mangán, mg/l
Összes lebegő anyag, mg/l
Mesterséges (emberi tevékenység által okozott mérgezőképesség)
Zavarosság, NTU (Nephelometric Turbidity Unit))
Átlátszóság, m
Lúgosság, mmol/l
Keménység, mg/l CaO
Ionok (Na, K, Ca, Ca, Mg, CO32-, HCO3-, SO42-, Cl-)
Nehézfémek Szerves mikroszennyezők Oxigénhiány Ammónia felszabadulás
A toxicitás dózistól függő
3
Vízminősítés az MSZ 12749 szabvány szerint
Toxikológia
• Minden egyes vízminőségi jellemző vizsgálati eredményeinek éves adatsorát külön-külön kell értékelni.
Akut toxicitás (egyszeri, nagyobb dózis)
Krónikus (idült) toxicitás (hosszú idejű, kisebb dózis)
A fajok és egyedek érzékenysége különböző
Értékelés LD50 és LC50 alapján
Mérés célja: hígítási igény megállapítása
• Ha a vizsgálati gyakoriság kisebb 12-nél, akkor a mértékadó értéknek a legnagyobb vizsgálati eredményt tekintjük.
Tesztek fajtái: gyorstesztek, hosszú idejű tesztek, különleges tesztek, ökotoxikológia
• A mikrobiológiai jellemzők coliformszám alapján végezzük.
Az eredmények átvitele emberre csak közelítőleg lehetséges…
• Mértékadó értéknek általában a 90%-os összegzett relatív gyakoriságú (tartósságú) értéket tekintjük.
csoportjában
a
minősítést
a
• Az így, komponensenként adódott vízminőségi osztályok közül a legrosszabbat kell egy-egy jellemző csoporton belül mértékadónak tekinteni.
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ 12749 szabványból)
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ 12749 szabványból)
Az oxigénháztartás jellemzői
A nitrogén- és a foszforháztartás jellemzői
I.
Komponens Oldott oxigén
III.
IV.
V.
7
I.
Komponens
osztály mg/l
Oxigéntelítettség
II.
II.
III.
IV.
V.
osztály
6
4
3
<3
Ammónium (NH4-N)
mg/l
0,2
0,5
1
2
>2
70-80
50-70
20-50
< 20
Nitrit (NO2-N)
mg/l
0,01
0,03
0,1
0,3
> 0,3
100-120
120-150
150-200
> 200
Nirtát (NO3-N)
mg/l
1
5
10
25
> 25
6
10
15
> 15
Összes foszfor1
µg/l
100
200
400
1000
> 1000
%
80-100
Biokémiai oxigénigény (BOI5)
mg/l
4
Kémiai oxigénigény (KOIps)
mg/l
5
8
15
20
> 20
Összes foszfor2
µg/l
40
100
200
500
> 500
Kémiai oxigénigény (KOICr)
mg/l
12
22
40
60
> 60
Ortofoszfát1 (PO4-P)
µg/l
50
100
200
500
> 500
Összes szerves szén (TOC)
mg/l
3
5
10
20
> 20
Ortofoszfát2 (PO4-P)
µg/l
20
50
100
250
> 250
-
1,8
2,3
2,8
3,3
> 3,3
a-klorofill
µg/l
10
25
75
250
> 250
Szaprobitási (Pantle-Buck) index
1: tározásra vagy állóvízbe nem kerülő folyóvizek esetén 2: egyéb esetben
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei (kivonat az MSZ 12749 szabványból)
A vízminőségi osztályok jellemzése I. osztály: kiváló víz.
Mikroszennyezők és toxicitás I.
Komponens
II.
III.
IV.
V.
osztály
Fenolok
µg/l
2
5
10
20
> 20
Anionaktív detergensek
µg/l
100
200
300
500
> 500
Kőolaj és termékei
µg/l
20
50
100
250
> 250
Benz(a)pirén
µg/l
0,005
0,007
0,01
0,05
> 0,05
6,0 - 6,5
5,5 - 6,0
< 5,5
8,5 - 9,0
9,0 - 9,5
> 9,5
2000
> 2000
Egyéb jellemzők pH Fajl. elekt. vezkép.1 (20 °C-on)
-
6,5 - 8,0
8,0 - 8,5
µS/cm
500
700
1000
Vas
mg/l
0,1
0,2
0,5
1
>1
Mangán
mg/l
0,05
0,1
0,3
0,5
> 0,5
Mesterséges szennyező anyagoktól mentes, tiszta, természetes állapotú víz, amelyben az oldott anyaganyagtartalom kevés, közel teljes az oxigéntelítettség, a tápanyagterhelés csekély és szennyvízbaktérium gyakorlatilag nincs.
1: csak folyóvízre érvényes
4
II. osztály: jó víz.
III. osztály: tűrhető víz.
Külső szennyező anyagokkal és biológiailag hasznosítható tápanyagokkal kismértékben terhelt, mezotróf jellegű víz. A vízben oldott és lebegő, szerves és szervetlen anyagok mennyisége, valamint az oxigénháztartás jellemzőinek évszakos és napszakos változása az életfeltételeket nem rontja. A vízi szervezetek fajgazdasága nagy, egyedszámuk kicsi, beleértve a mikroorganizmusokat is. A víz természetes szagú és színű. Szennyvízbaktérium igen kevés.
Mérsékleten szennyezett víz (pl. tisztított szennyvízzel már terhelt), amelyben a szerves és a szervetlen anyagok, valamint a biológiailag hasznosítható tápanyagterhelés eutrofizálódást eredményezhet. Szennyvízbaktériumok következetesen kimutathatók. Az oxigénháztartás jellemzőinek évszakos és napszakos ingadozása, továbbá, az esetenként előforduló káros vegyületek átmenetileg kedvezőtlen életfeltételeket teremthetnek. Az életközösségekben a fajok számának csökkenése és egyes fajok tömeges elszaporodása vízszíneződést is előidézhet. Esetenként szennyeződésre utaló szag és szín is előfordul.
IV. osztály: szennyezett víz.
V. osztály: erősen szennyezett víz.
Külső eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, illetve szennyvizekkel terhelt, biológiailag hozzáférhetó tápanyagokban gazdag víz. Az oxigénháztartás jellemzői tág határok között változnak, előfordul az anaerob állapot is. A nagy mennyiségű szerves anyag biológiai lebontása, a baktériumok nagy száma, valamint az egysejtűek tömeges előfordulása jellemző. A víz zavaros, esetenként színe változó, előfordulhat vízvirágzás is. A biológiailag káros anyagok koncentrációja esetenként a krónikus toxicitásnak megfelelő értéket is elérheti. Ez a vízminőség kedvezőtlenül hat a magasabb rendű vízi növényekre és a soksejtű állatokra.
Különféle eredetű szerves és szennyvizekkel erősen terhelt, SzennyvízbaktériumSzennyvízbaktérium-tartalma szennyvizekéhez.
szervetlen esetenként közelít
anyagokkal, toxikus víz. a nyers
A biológiailag káros anyagok és az oxigénhiány korlátozzák az életfeltételeket. A víz átlátszósága általában kicsi, zavaros, zavaros, bűzös, színe jellemző és változó. A bomlástermékek és a káros anyagok koncentrációja igen nagy, a vízi élet számára krónikus, esetenként akut toxikus szintet jelent.
Természetes fürdővizek vízminősége
273/2001. (XII. 21.) Korm. rendelet határozza meg Fizikai-kémiai, illetve mikrobiológiai paraméterekre ad előírást Megfelelő
Vizsgálati gyakoriság
Oxigéntelítettség (%)
80-120
Nincs meghatározva
pH
6,0-9,0
Nincs meghatározva
3.
Szín
Nincs szokatlan változás
Kéthetente
4.
Ásványi olaj
Nincs olajfilm vagy jellemző szag
Kéthetente
5.
Anionos felületaktív anyag
Nincs tartós habzás
Kéthetente
6.
Fenolok
Nincs jellegzetes szag
Kéthetente
7.
Átlátszóság (m)
1m
Kéthetente
8.
Darabos szennyeződések
Nem lehetnek jelen
Kéthetente
Sorszám
Vizsgálandó paraméterek
1. 2.
5
Természetes fürdővizek vízminősége
Ivóvízkivételre használt vizek minősége
Határérték Sorszám
Vizsgált jellemzők
ajánlott
Vizsgálati gyakoriság
megfelelő
9.
Coliformszám/100 ml
500
10 000
Kéthetente
10.
Escherichia coli/100 ml
100
2 000
Kéthetente
11.
Fekális enterococcus/100 ml
100
300
Kéthetente
12.
Salmonella/l
0
0
Nincs meghatározva
13.
Enterovírus/10 l
0
0
Nincs meghatározva
14.
Klorofill-a mg/m3
25
75
Minőségi jellemzők
18
Hőmérséklet változás (∆°C)
25
30
1,5
3
5
Oldott oxigén a mérések 100%-ában (mg/l)
7
6,5
4
Oxigén telítettség a mérések 100%-ában (%)
80
70
40
Oldott oxigén a mérések 50%-ában (mg/l)
9
8
6
Oxigén telítettség a mérések 50%-ában (%)
95
90
70
Vezetőképesség (µS/cm) pH BOI5 (mg/l) Ortofoszfát (mg/l) Összes foszfor (mg/l) Szabad ammónia (mg/l)
Ugyanez a rendelet szabályozza a halas vizek vízminőségi kritériumait is. Három különböző csoport, attól függően, hogy pisztrángos, márnás vagy dévéres vizek kategóriájába sorolták az adott vizet.
Pisztrángos víz Márnás víz Dévéres víz
Hőmérséklet (°C)
Lebegőanyag (mg/l)
6/2002. (XI. 5.) KvVM rendelet határozza meg Rendkívül bonyolult, sok paraméteres kritériumrendszer 40 paraméterre ad határértéket, és azt is meghatározza, melyiket milyen módszerrel és milyen pontossággal kell mérni. Három kategória, attól függően, hogy az ivóvízzé alakításhoz milyen kezelés szükséges.
35
50
500
700
1000
6-8,5
25
6-8,5
6-9
4
6
10
0,05
0,1
0,2
0,1
0,2
0,4
0,005
0,025
0,025
Összes ammónium (mg/l)
0,2
0,5
1
Nitrit (mg/l)
0,01
0,03
0,1
Nitrát (mg/l)
5
10
10
Fenolok (mg/l)
0,005
0,01
0,02
Szénhidrogének (mg/l)
0,05
1
3
Szabad klór (mg/l)
0,005
0,005
0,005
Oldott cink (mg/l)
0,05
0,1
0,3
Oldott réz (mg/l)
0,005
0,01
0,05
Oldott vas (mg/l)
0,1
0,2
0,5
Oldott mangán (mg/l)
0,05
0,2
0,2
6
