Vízminőségvédelem km18
Kémiai és fizikai vízminősítés ¾ 1. Klasszikus komponensek • A, Sótartalom
2004/2005-es tanév I. félév
összes só, keménység, főbb kationok és anionok %-os előfordulása, egy-egy jellemző ion mennyisége vezetőképesség: az összes vízben oldott só és ion mennyiségére jellemző mutató szám
3. rész
• B, Oxigéntartalom
Dr. Zseni Anikó egyetemi adjunktus, SZE, MTK, ÉKI, Környezetmérnöki Tanszék
• C, Szervesanyag-tartalom: BOI5, KOI • D, Nitrogénvegyületek: ammónium, nitrit, nitrát • E, Foszforvegyületek
Kémiai és fizikai vízminősítés
• BOI5 (biokémiai/biológiai oxigénigény): az az oxigénmennyiség, amely a vízben lévő szerves anyagok 5 nap alatt, 20 °C-on, aerob úton történő biokémiai lebontása (mikroorganizmusok által) közben elfogy (mg/l) (szervesanyag-tart. meghatározására)
• KOI (kémiai oxigénigény): a vízminta kálium-permanganáttal (KOIps) vagy káliumdikromáttal (KOIk) történő egy órás forralása során elhasználódott vegyszerrel egyenértékű oxigénfogyasztást jelenti (szervesanyag-tart. meghatározására)
¾ 2. Mikroszennyezők • íz-, szagrontás, mérgező, rákkeltő anyagok • A, Szervetlen mikroszennyezők 9 Fe, Mn: ízrontók; Hg, Cd, Pb: mérgezők 9 szinorganikus hatások • 9 9 9
B, Szerves mikroszennyezők kőolajszármazékok (aromás szénhidrogének: rákkeltők) szintetikus mosószerek (detergensek) peszticidek (inszekticidek, herbicidek, fungicidek) stb.
1
Kémiai és fizikai vízminősítés ¾ 3. Hőszennyezés
Biológiai vízminősítés • ~: a víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, létrehozzák és
• O2 oldhatósága csökken • párolgás nő • sók oldhatósága nő
fenntartják azokat. 1. halobitás 2. trofitás
¾ 4. Radioaktív anyagok
3. szaprobitás 4. toxicitás
Biológiai vízminősítés
Biológiai vízminősítés
¾ 1. Halobitás:
¾ Szaprobitás:
• a víz azon szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége, amelyek biológiai szempontból fontosak (pl. összes sótartalom, ionösszetétel)
•
a vízben lévő holt anyagok lebontásának a mértéke
•
Pantle-Buck index: az indikátor szerezetek relatív gyakoriságából számítható
¾ Toxicitás:
¾ 2. Trofitás: • a vízi ökoszisztéma elsődleges szervesanyagtermelésének mértéke • a trofitás fokának meghatározására a vízben élő algák számát ill. azok klorofill-tartalmát mérik: klorofill-a tartalom
•
a víz mérgező képessége
•
olyan mérgek jelenléte, amelyek zavarják, veszélyeztetik a vízi élőlények életműködését, csökkentik a víz öntisztuló képességét, korlátozzák ivóvízként történő felhasználását
•
mérése: biológiai tesztmódszerek
•
mértékét azzal a hígítással jellemzik, amilyen hígítású vízben a kísérleti élőlények fele életben marad
2
Bakteriológiai vízminősítés • háztartási szennyvizek ⇒ kórokozó (patogén) baktériumok a vízfolyásokba kerülnek • steril táptalajon történő tenyésztés: időigényes, kis baktériumszám esetén sok víz kell hozzá • kólibaktériumok (pl. Escherichia coli): fekáliás szennyeződést jelez, jól kimutatható • coliformszám (i/ml): 1 ml vízmintából kitenyésztett baktériumtelepek száma • kóliliter: az a legkisebb vízmennyiség ml-ben, amelyből a kólibaktérium kitenyészthető • mérések: ÁNTSZ
Vízminőségi osztályok (felszíni vizekre) • I. osztályú, „kiváló” minőségű víz: gyakorlatilag a természetes állapotot jelenti. • II. osztályú, „jó” minőségű víz: külső szennyező anyagokkal és biológiailag hasznosítható tápanyagokkal kismértékben terhelt víz. • III. osztályú, „tűrhető” minőségű víz: mérsékelten szennyezett, eutrofizálódást eredményező mértékben tartalmaz szerves-, szervetlen és tápanyagokat. • IV. osztályú, „szennyezett” minőségű víz: nagy mennyiségben tartalmaz szennyező anyagot és szennyvízbaktériumokat. • V. osztályú, „erősen szennyezett” minőségű víz: erősen terhelt, esetenként toxikus jellegű víz.
Felszíni vízminőségi osztályok ¾ Országos felszíni vízminőség-ellenőrző hálózat (1954től) • szabványcsomag az egyes mérőhelyekre • kb. 250 törzshálózati mintavételi hely • mérések: környezetvédelmi felügyelőségek és az ÁNTSZ laboratóriumai • MSZ 12749 sz. szabvány alkalmazása • vizsgált paraméterek 5 csoportja: • 1. oxigénháztartás, • 2. tápanyagtartalom, • 3. mikrobiológiai jellemzők, • 4. mikroszennyezők és toxicitás, • 5. egyéb jellemzők • minősítés ötosztályos rendszerben
vízminőségi jellemzők A. Oxigénháztartás jellemzői oldott oxigén oxigéntelítettség biokémiai oxigénigény (BOI5) kémiai oxigénigény (KOIps) kémiai oxigénigény (KOIk) szaprobitási (Pantle-Buck) index B. Tápanyagháztartás jellemzői ammónium (NH4-N) nitrit (NO2-N) nitrát (NO3-N) összes-foszfor összes foszfor* ortofoszfát (PO4-P) ortofoszfát (PO4-P)* klorofill-a C. Mikrobiológiai jellemzők coliformszám
mértékegység
I.
II.
Határérték III. osztály
IV.
V.
mg/l
7
4 50-70 120-150 10 15 40 2,8
3 20-50 150-200 15 20 60 3,3
<3 <20 >200 >15 >20 >60 >3,3
%
80-100
mg/l mg/l mg/l -
4 5 12 1,8
6 70-80 100-120 6 8 22 2,3
mg/l mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l
0,2 0,01 1 100 40 50 20 10
0,5 0,03 5 200 100 100 50 25
1,0 0,1 10 400 200 200 100 75
2,0 0,3 25 1000 500 500 250 250
>2,0 >0,3 >25 >1000 >500 >500 >250 >250
i/ml
1
10
100
1000
>1000
*Tározásra vagy állóvizekbe kerülő folyóvizek esetén
3
D. Mikroszennyezők és toxicitás D1. Szervetlen mikroszennyezők alumínium arzén cink higany kadmium króm króm (VI) nikkel ólom réz D2. Szerves mikroszennyezők fenolok (fenolindex) anionaktív detergensek kőolaj és termékei D4. Radioaktív anyagok összes β-aktivitás E. Egyéb jellemzők pH
GY-M-S megye főbb folyóinak vízminőségi osztályai µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l
20 10 50 0,1 0,5 10 5 15 5 5
50 20 75 0,2 1 20 10 30 20 10
200 50 100 0,5 2 50 20 50 50 50
500 100 300 1 5 100 50 200 100 100
>500 >100 >300 >1 >5 >100 >50 >200 >100 >100
µg/l µg/l µg/l
2 100 20
5 200 50
10 300 100
20 500 250
>20 >500 >250
Bq/l
0,17
0,35
0,55
1,1
>1,1
-
6,5-8,0
8,0-8,5
500 0,1 0,05
700 0,2 0,1
6,0-6,5 8,5-9,0 1000 0,5 0,1
5,5-6,0 9,0-9,5 2000 1 0,5
<5,5 >9,5 >2000 >1 >0,5
fajlagos vezetőképesség (20 °C-on) µS/cm vas mg/l mangán mg/l
2000.01.01.-2001.02.05. mérések alapján vízfolyás Duna Duna Mosoni-Duna Mosoni-Duna Rába Hanságfőcsatorna Rábca Marcal Cuhai Bakonyér Fertő-tó
mérési pont Rajka Győrzámoly Mecsér Győr Győr
Vízminőségi osztályok OTápanyag- Mikrobiol. háztartás házt. par. IV. III. IV. V. III.
Szerves és Egyéb paramészvtlen mikrosz. terek III. III. III. IV. IV. IV. III. IV. III. IV.
III. III. III. III. III.
III. III. III. III. IV.
Bősárkány
V.
IV.
-
III.
IV.
Lébénymiklós Mórichida
IV. III.
IV. V.
III. V.
III. III.
V. IV.
Bőnyrétalap
III.
V.
-
III.
IV.
Fertőrákos
V.
II.
II.
III.
IV.
A kisebb folyók vízminősége azok kisebb hígító-képessége miatt rosszabb
Felszín alatti vizek minősítése ¾ nem osztályozzák őket, mint a felszíni vizeket, hanem határértékeket adnak meg: ¾ háttér koncentráció (A): reprezentatív érték, az anyag természetes vagy ahhoz közeli koncentrációja a felszín alatti vízben ill. talajban • szennyezettségi határérték (B): az ivóvízminőség és az ökoszisztéma igényei alapján meghatározott kockázatos anyag koncentráció a felszín alatti vizekben • intézkedési szennyezettségi határérték (C1, C2, C3): meghaladásakor intézkedni kell, fokozottan érzékeny, érzékeny és kevésbé érzékeny területekre van meghatározva • kármentesítési szennyezettségi határérték (D): a kármentesítés eredményeként el kell érni
4
Felszín alatti vizek minőségéről információk • Országos Felszín Alatti Vízminőségi Törzshálózat adatai • közüzemi vízműveknél fellelhető adatsorok • különböző intézmények különböző célból végzett felmérései, vizsgálataik eredményei
Felszín Alatti Vízminőségi Mérő és Megfigyelő Monitoring Rendszer • FAVIMER hálózatának koncepciója: 1980-es évek közepe • kiépítése csak 1996-ban kezdődött meg, a Duna-Tisza közén • 2000-ben folytatódott: 9 100 talajvíz megfigyelő kút létesítése a mikroszennyezők mélybe szivárgásának nyomonkövetésére 9 havária monitoring rendszer kiépítése a nagy felszíni vízfolyásaink mentén
Magyarország felszíni vizeinek állapota • tranzitország: felszíni vizeink 95%-a külföldről származik • magyar vízgyűjtő: Zala, Kapos, Zagyva ¾ Duna: • oxigén- és tápanyagháztartás: III. o., bakteriológiailag: IV. o. • vízminőségromlás üteme: nem romlik, egyes paraméterekben javuló • parti szűrésű kutak közelében: vas-, mangán-, szervesanyag-tartalom növekedés (iszapfelhalmozódás, bomlási folyamatok miatt)
Magyarország felszíni vizeinek állapota ¾ Tisza: • külföldről érkező mellékvízfolyások meghatározóak a minőségében • javuló vízminőség • tápanyagháztartás: III. osztály • oxigénháztartás: belépéskor III. kilépéskor IV. osztályú • bakteriológiailag: IV. osztályú • felső szakasz: mikroszennyezőkkel terhelt (romániai színesfémbányászat)
5
Magyarország felszíni vizeinek állapota ¾ Dráva: • II. és III. osztályú ¾ kis vízfolyások: csekély hígító képesség ⇒ szennyezettek ¾ folyóvízi fürdőhelyek: nagyrészt fürdésre alkalmatlanok ¾ rendkívüli vízszennyezések, haváriák • Pl. Tisza: 2000-ben cianid (határérték: 0,1 mg/l, levonult: 1,5-32,6 mg/l)
Magyarország felszíni vizeinek állapota ¾ Balaton • 1970-es években: eutrofizáció • szennyvíztisztítási program, Kis-Balaton védőmű, műtrágya-felhasználás csökkentése, hígtrágya telepek bezárása ⇒ P és N terhelés csökkent ⇒ vízminőség javult ¾ Velencei-tó • 1990-es évek: deficites vízháztartás vízkészlet pótlás ¾ kavicsbánya tavak: fokozott védelem!
6
7
Magyarország felszín alatti vizeinek állapota ¾ felszín alatti vizeink 2/3-a sérülékeny a felszíni szennyeződésekkel szemben ¾ vízbázisok egy része károsodott ¾ Parti szűrésű vizek (32 %): Duna, Rába, Ipoly, Sajó, Hernád ¾ Talajvizek (5 %) • talajvízszint süllyedése: 0,1m/év – 0,3m/év • bakteriális szenny., ammónia, nitrit, nitrát, Fe, Mn
Magyarország felszín alatti vizeinek állapota ¾ Rétegvizek (46 %) • metán, vas, mangán, ammónia, arzén • fokozódó rétegvízkitermelés → talajvízből leszivárgás ¾ Karsztvizek (17 %) • karsztvízszint-csökkenés (bányászat) • alacsony Fe, Mn, Al • vízkeménység • szennyeződésre érzékeny
A Dunántúli-középhegység karsztvízszintjének megváltozása a nagyarányú bányászati vízkitermelés hatására
8
Magyarország termálvizei • Geotermikus grádiens: 5 °C/100m • Termálvizek: kifolyó víz T > 30 °C ¾ 1. medencebeli porózus hévíztározók • • •
elterjedés: főleg az Alföldön alkáli-hidrogénkarbonátos, mélyebben kloridos, 1-3 g/l só szénhidrogénekkel együtt → metán, olaj, fenol
¾ 2. hasadékos hévíztározók (termális karsztvizek) • • • • • •
már a rómaiak is triász, kréta mészkő, dolomit kiemelt hegységként nagy mélységben (Igal, Zalakaros, Bük) Ca-hidrogénkarbonátos (mélyen: NaCl) CO2: kutak csövét és szerelvényeit támadja
1. karsztos hévforrás 2. nyitott karsztos hévíztározót megcsapoló kút 3. hidegvízű rétegekkel hidraulikailag kapcsolatban álló porózus hévíztárolót megcsapoló kút 4. Zárt, utánpótlás nélküli porózus hévíztárolót megcsapoló kút 5. Zárt, utánpótlás nélküli karsztos hévíztárolót megcsapoló kút
9
Hévízkutak hasznosítás szerinti megoszlása a kifolyóvíz hőmérséklete szerint
Magyarország termálvizei • hévízfeltárások: 19. szd.-tól, fellendülés a 20. szd. közepi olajkutatásokkal
Hőfok (°C)
Kutak száma (db)
%
Hasznosítás (kút db) F
V
M
I
K
T
R
Z
E
S
30-39,9
581
42
59
183
72
29
1
9
0
84
40
101
40-49,9
283
20
91
22
16
17
2
20
0
36
45
27
• hévízkutak hasznosítása
50-59,9
132
11
45
7
17
10
2
14
4
13
12
7
• hőveszteség és vízpazarlás
60-69,9
121
10
32
0
17
6
1
25
7
18
3
10
• kitermelés: 340 ezer m3/nap
70-79,9
70
7
8
0
23
4
6
16
2
8
2
1
80-89,9
50
5
4
0
33
3
2
1
0
6
1
0
90-99,9
48
5
4
0
31
1
5
0
0
5
0
2
> 100
3
0,2
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
Összes en
1289
100
243
212
210
70
20
85
13
172
103
148
(porózus: 260 ezer m3/nap, termális karsztvíz: 80 ezer m3/nap)
F: Fürdő, V: ivóvízellátás, M: mezőgazdasági, I: ipari, K: kommunális, T: többcélú, R: visszasajtoló, Z: lezárt, E: észlelőkút, S: selejt
Minősített gyógyvizekkel rendelkező települések
Termálvizek – környezeti problémák ¾ Csurgalékvizek: •
hőszennyezés ⇒ átmeneti tározás → vízfolyásokba
•
fenolszármazékok
•
ammónium
•
összes só és Na egyenérték % magas ⇒ öntözés csak hígítással
¾ Kitermelés: •
karsztok: nyomáscsökkenés ⇒ utánpótlódás hideg, szennyezett víz
•
porózus kőzetek: lazább kapcsolat a felszínközeli vizekkel ⇒ jelentősebb nyomáscsökenés ⇒ felszínközeli vízszintsüllyedés, termálvizek hűlése, szennyeződése
10
Hévíztároló kőzetekbe való visszajuttatás
• kitermelés: engedélyköteles
11
