V ÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

1. VÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS

2. Milyen a ”jó” vízminőség?

3. BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS

4. VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK

5. 1. FIZIKAI JELLEMZŐK • 1.1 Hőmérséklet • Oldhatóságot befolyásolja • Biológiai folyamatok meghatározója • Felszíni vizek: szezonális ingadozás • Hőrétegzettség (mély tavak) • Felszín alatti vizek: viszonylag állandó hőmérséklet • Termálvizek (állandóan 20 C felett)

6. 1 nm 200 nm Oldott és lebegőanyag tartalom (a víz komplex keverék) Valódi oldat Kolloid r. Diszperz rendszer Nem ülepedő Ülepedő • 1.2 Összes oldott anyag • 0.45 µm szűrőpapíron átszűrt mintából bepárlás, majd 105 ºC-on súlyállandóságig szárítva • 1.3 Lebegőanyag • Szűrőn fennmaradt rész • Szervetlen anyagok (hordalék) és élő szervezetek (plankton) • Általában: oldott, partikulált, szerves, szervetlen komponensek (KOI, P, N stb.)

7. 1.4 Zavarosság • Szerves és szervetlen lebegőanyagok, kolloid részecskék okozzák • Meghatározás: a lebegõ részecskék által szórt fény mérésével (nefelométerrel, NTU – ”Nephelometric Turbidity Unit”) • 1.5 Átlátszóság • Fény elnyelése • Szín és zavarosság határozza meg • Fotikus zóna (eutrofizálódás) • Mérés: fotocella, Secchi korong

8. 1.6 Szín • Vízben oldott anyagok (huminsavak, szennyvizekkel bekerülő festékanyagok, mikroorganizmusok anyagcsere termékei) • Mérés: fényelnyeléssel - TCU („True Color Unit”) • 1.7 Íz és szag • Szennyvíz, szerves anyagok bomlástermékei, (pl. kénhidrogén) • Ipari (fenol, merkaptán, kátrány, acetilén stb.) • Mikroorganizmusok (vasbaktériumok, szulfátredukáló kénbaktérium, bizonyos algák) • Szervetlen oldott anyagok

9. 1.8 Vezetőképesség • Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos • Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm) • Előnyök: automatizálható, vízminőség (ionösszetétel) változását, szennyezést jelzi

10. pH 4.5 pH 8.3 2. KÉMIAI JELLEMZŐK • 2.1 Leggyakoribb anionok és kationok(„természetes” állapot) • Na+, K+, Ca2+, Mg2+ • HCO3-, CO32-, SO42-, Cl- 2.2 Keménység • Ca és Mg ionok okozzák(pl. Ca(HCO3)2; (nk – CaO eé) • Változó keménység: forralással eltávolítható HCO3- mennyiségével egyenértékű • Állandó keménység: összes – változó 2.3 Oldott CO2 – szervetlen C formák CO2, H2CO3, HCO3-, CO32- (pH függésük)

11. 2.4 Kloridok • Természetes előfordulás: NaCl, KCl, CaCl2 sók formájában • Mesterséges források: utak sózása, ipar (pl. Cl előállítás), sóbányákból • 2.5 pH • pH = -log(H+), semleges víz: 0.0000001 mol H+ (proton)/l  7 • Természetes vizek: pH 6.5 – 8.5 (csapadékvíz pH 5.5) • Befolyásolja: mész-szénsav egyensúly, humin- és fulvinsavak, biológiai aktivitás • Biokémiai folyamatok lejátszódása pH érzékeny • 2.6 Savasság, lúgosság • Puffer kapacitás (semlegesítő képesség) a savas, lúgos behatással szemben • Természetes védelem: hidrokarbonát ionok (hazai adottságok)

12. BOI 100% 0% nap BOI5 Elméleti oxigénigény BOI20 TOC KOI • 2.7 Oxigén háztartás • Oldott oxigén, oxigén telítettség (hőmérséklet, nyomás függő) • Befolyásoló tényezők (források és nyelők): diffúzió, lebontás, fotoszintézis, légzés stb. 2.8 Szervesanyag tartalom • Biokémiai oxigénigény: baktériumok általi oxidációhoz szükséges oxigén mennyisége (mérése) • Kémiai oxigénigény (KOIp  KOIcr) • Összes szerves szén 20 5

13. BOIN BOIC Hidrolízis, ammonifikáció N kötés BOI Nitrát redukció Asszimiláció Nitrifikáció (Nitrosomonas) Denitrifikáció 20 5 nap Nitrifikáció (Nitrobakter) • 2.9 Nitrogénvegyületek • Nitrát és nitrátosodás: methemoglobinemia • Szervetlen N formák (NH4+, NO2-, NO3-): eutrofizálódás • O2 fogyasztás: Kjeldahl N (szerves + NH4-N) • Biokémiai folyamatok: Szerves N (proteinek, aminósavak, karbamid) Ammónium Atmoszférikus N Redukált állapotok Nitrit Nitrát Oxidált állapotok

14. 2.10 Foszforvegyületek • Eutrofizálódás: minimum tényező (Liebig elv) • Oldott formák: főként ortofoszfát (PO43-) - növények által felvehető (DIP) • Partikulált P: szervetlen, szerves (alga, detritusz) • Biológiailag hozzáférhető P • Mérés: ÖP (összes foszfor), PO4-P, frakcionálás (hibák?) • Nincs gáz halmazállapot • P ciklus Deszorpció Oldódás Csapadék-képződés Foszfát ásványok Foszfát ásványok Adszorb. P Orto- foszfát Oldódás Adszorpció Csapadék-képződés Asszimiláció Mineralizáció Hidrolízis Szerves P (biomassza) Szerves P (detritusz)

15. 2.11 Kénvegyületek • Szulfidok(redukált forma): H2S, szerves szulfidok, fémszulfidok (Fe, Zn, Cu stb.) • Szulfát (SO42-) • Anaerob biokémiai folyamatok: SO42- H2S • Biokémiai oxidáció:H2S H2SO4 • Bűzhatás • 2.12 Vas- és mangánvegyületek • Oldott állapotban (Fe2+): felszín alatti vizekben tározók fenékiszapjában (hidrogén-karbonátos, szulfátos, huminsavas kötésben) • Oxigén jelenlétében: Fe(OH)3 (vashidroxid, oldhatatlan) • A vas és a mangán közegészségügyi szempontból nem ártalmas, de esztétikailag kifogásolható

16. 2.13 Mikroszennyezők • Kis koncentrációk (μg/l, ng/l) – analitika! • Íz és szagrontó hatás, gyakran mérgezőek (önmagukban vagy más anyagokkal képzett komplexeikben) • Bioakkumulációs hajlam, karcinogén hatás és mutagenitás • Szervetlen mikroszennyezők: • nehézfémek (Hg, Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, Zn), As, cianid, Al • Oldhatóságtól függ a veszélyesség (pH, redox) • esszenciális elemek is! • Szerves mikroszennyezők: • Ásványolaj, olajszármazékok (TPH), PAH vegyületek, klórozott szénhidrogének, PCB-k, benzol és alkilbenzol (BTEX), fenolok, kloroform, ...) • növényvédőszerek (DDT, lindán, atrazin...) • Felületaktív detergensek, oldószerek • Trihalometánprekurzorok- fertőtlenítés mellékterméke) • EU direktívák, WHO: veszélyes anyagok listája • Természetes eredetűek is lehetnek (humin- és fulvinsavak az elhalt növények lebomlásából, fenol a korhadó falevelekből, As és más fémionok a kőzetek oldódásából, algatoxinok)

17. 3. BAKTERIOLÓGIAI (MIKROBIOLÓGIAI) JELLEMZŐK • Baktériumok: • Patogének (Vibrio cholerae - kolera, Shigella - vérhas, Esherichia coli - vastagbél, véd/de gyulladást is okoz, Salmonella - tífusz, Staphylococcus, Cyanobaktériumok stb.) • Mérés: indikátor (patogének jelenlétére utaló) baktérium csoportok • Összes coliform (TC) – talajban, üledékben található nem spórás, pálcika alakú baktériumok • Fekál coliform (FC) – emberek és melegvérű állatok bélrendszeréből származó coli baktériumok (44.5 C-on tenyésztik, ahol a nem fekális eredetűek növekedése már gátolt) • Fekál streptococcus (FS) – az emberi és állati zsigerekben élő baktériumok • FC/FS > 4 emberi eredetű, FC/FS < 1 állati eredetű szennyezés • Csíratesztek

18. Vírusok • Gazdaszervezet nélkül nem képesek szaporodni, azt fertőzik • Környezeti hatásoknak (pH, hőmérséklet, stb.) elég jól ellenállnak • Vízben előfordulók: • Enterális vírusok (spirális alakú paraziták, méretük 20-80 nm), Hepatitis A • Patogén protozoák: „új” patogének (vízellátó rendszerekből származó járványok leggyakoribb okozói, véglények) • Cryptosporidium (USA, 1987) • Giardia lambdia (ostoros protozoa) • Klasszikus víztisztításnak ellenállnak (vírusok is) • Indikátorok hiányosságai • Kockázat-szemlélet

19. 4. BIOLÓGIAI VÍZMINŐSÍTÉS • A víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében „fontosak” • Egységes minősítési módszer nem ismert • Élőlénytársulások, fajlistákon alapuló meghatározás • Világszerte kutatják, az EU VKI kulcskérdése • Problémák megoldásának sorrendisége • Több információ: akut és kumulatív hatások • Számszerűsítés ??? • Felföldy féle eljárás: kémiai vízminősítés alapján!

20. FELFÖLDY FÉLE MÓDSZER • Halobitás: a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainakvez.kép, ionok • Trofitás: az elsődleges szervesanyagtermelés mértéke. Alapja a fotoszintézis, amelyhez fény, szervetlen növényi tápanyagok, megfelelõ hőmérséklet és klorofilltartalmú növényzet (alga, hínár) szükséges.Biomassza, Chl-a, P formák, elsődleges termelés, fitoplankton összetétel stb. • A szaprobitás a vízben lévő holt szerves anyagok lebontásának mértéke. Ez a heterotróf vízi szervezetek számára táplálékul alkalmas nem mérgezõ, biokémiailag lebontható szerves anyagok mennyiségétõl függ.O2, BOI5, KOI, baktérium szám, Pantle-Buck index stb. • Toxicitás: a víz mérgezőképessége, a vízi élővilág életműködését zavaró mérgező anyagok jelenléte. Exotoxinok és endotoxinok (élővilág által termelt).Mikroszennyező koncentrációk, ökotoxikológiai tesztek stb.

21. VKI-BIOLÓGIAI ELEMEK (VKI) Gerinctelen fauna egyedsűrűség összetétel érzékeny állomány jelenléte diverzitás Halak egyedsűrűség összetétel életciklus/korszerkezet érzékeny állomány jelenléte Perifiton egyedsűrűség összetétel érzékeny állomány jelenléte Makrofiton Egyedsűrűség összetétel érzékeny állomány jelenléte Fitoplankton egyedsűrűség összetétel virágzási gyakoriság/intenzivitás biomassza

22. Hogyan minősítünk? A természetes víz különös kémiai összetételű oldat, és egyúttal bonyolult keverék is, a vízi élővilág élettere. A vízminősítés során a víz tulajdonságait elsősorban a használatok alapján osztályozzuk: antropocentrikus szemlélet. Az ökocentrikus szemlélet nem az vízhasználatok szerinti „alkalmasságot” veszi alapul, hanem a víz ökológiai állapotát.  VKI

23. EU immissziós irányelvek VÍZMINŐSÍTÉS: • Víz Keretirányelv („Water Framework Directive”) (2000/60/EEC) • Ivóvíz előállítására használt felszíni vizek minőségi követelményei (75/440/EK) • Halak életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (78/695/EK) • Rákok, kagylók életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (79/869/EK) • Talajvíz minősége (80/68/EK) • Szabadtéri fürdőzésre használt víz (2006/7/EK) • Ivóvíz (98/83/EK) • Környezetminőségi előírások (Veszélyes anyagokra, 2008/105/EK) (régi: 76/464 EEC és leányirányelvei, – Higany szennyezés, Kadmium szennyezés, Hexaklorociklohexán)

24. VÍZMINŐSÍTÉS: Hazai szabványok, rendeletek • Természetes vizek minősége: • 10/2010 (VIII.17.) VM rendelet a vízszennyezettségi határértékekről • MSZ 12749 (1993): Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés • 31/2004 (XII.30.) KvVM rendelet a felszíni vizek megfigyeléséről és állapotértékeléséről • 40/2006. (X. 6.) KvVM rendelet a felszíni vizeket szennyező egyes veszélyes anyagok környezetminőségi határértékeiről és azok alkalmazásáról (Hg, Cd, 1,2-diklóretán, triklóretilén, perklóretilén) • 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet „A felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről” • MSZ 10433:1 (1984): Felszín alatti vizek minősége, értékelési és minősítési rendszer • Használat szerinti vízminőségi követelmények: • 201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet az ivóvíz minőségi követelményeiről és az ellenőrzés rendjéről (korábban: MSZ 450:1 (1989), MSZ 450:3 (1992) • 6/2002 (XI.5.) KvVM rendelet az ivóvízkivételre használt vagy ivóvízbázisnak kijelölt felszíni víz, valamint a halak életfeltételeinek biztosítására kijelölt felszíni víz szennyezettségi határértékei • 78/2008. (IV. 3.) Korm. Rendelet: Fürdővíz minőség • MSZ-13690/3 (1989): Fürdővíz minősítés bakteriológiai vizsgálat alapján • MI-10 172/9 (1990) Az öntözővíz vizsgálata, minősítési rendje • MSZ-15200 (1979): Kazántápvíz, kazánvíz minőségi követelményei

25. MSZ 12749 (1993): Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés • Vizsgálandó jellemzők: • Oxigén háztartás (Old O2, O2%, BOI, KOI, TOC, Szapr.index) • Tápanyag háztartás (N- P formák, Chl-a) • Mikrobiológiai jellemzők (CF, FCF, FS, Salm.) • Mikroszennyezők és toxicitás (szervetlen és szerves mikroszennyezők, toxicitás, radioaktív anyagok) • Egyéb jellemzők (pH, vez.kép., T, LA, OA, Fe, Mn, keménység, an- és kationok) • Vízminőségi osztályozás: • 5 vízminőségi osztály (I - V) • Besorolás 90 %-os tartósság alapján

26. Felszíni vizek minősítése: határértékek (MSZ 12749)

27. Felszíni vizek minősítése: határértékek összehasonlítása

28. Állapotjellemzők Besorolás biológiai elemek 5 osztály biológiai állapot hidrológiai morfológiai állapot hidrológiai és morfológiai elemek 5 osztály ökológiai állapot fizikai és általános kémiai elemek Az ökológiai állapotot befolyásoló kémiai állapot 5 osztály A FELSZÍNI VÍZTÉR ÁLLAPOTA Specifikus szennyezők 2 osztály kémiai állapot Kémiai paraméterek 2 osztály VKI MINŐSÍTÉS: VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE

30. Fizikai és kémiai minősítés vízfolyásokra (kiváló-jó / jó – mérsékelt osztályhatárok, éves átlagértékre)

31. Kiemelten veszélyes elsőbbségi anyagok („First priority list of substances”) • Alachlor, antracén, atrazin, benzol, brómozott difenil-éter, kadmium és vegyületei, klórozott alkánok (C10-C13), klórfenvinfosz, klórpirifosz, 1,2-diklóretán, diklór-metán, di(2-etilhexil)ftalát (DEHP), diuron, endoszulfánok, hexaklórbenzol, hexaklórbutadién, hexaklórciklohexán (Lindán), izoproturon, ólom és vegyületei, higany és vegyületei, naftalin, nikkel és vegyületei, nonilfenolok, oktilfenolok, pentaklórbenzol, pentaklórfenol, többgyűrűs aromás szénhidrogének (beleértve a benzpiréneket, benzperiléneket, fluoronténeket és piréneket), simazin, tributil-ón vegyületek, triklórbenzolok, triklórmetán (kloroform), trifluralin.

32. Az elsőbbségi anyagokra az EU tagországokra egységesen érvényes vízminőségi határértékek érvényesek; A minősítéshez évi átlag értékekhez viszonyított határértékeket és egyedi méréseknél megengedhető legnagyobb koncentrációkat adnak meg; A vizekre vonatkozó határértékek szerves szennyezők esetén a lebegőanyagot is tartalmazó vízre, fémek esetén a szűrt vízre érvényesek; A Cd határértékek vízkeménységtől függőek; Biológiai mintákra (halak, kagylók) határértéket csak néhány szennyezőanyagra állapítottak meg. Elsőbbségi anyagok

35. „Passport”-ok

36. EU a Felszín alatti vizek védelméről (VKI, leányirányelv) 30/2004 (XII.30.) KvVM rendelet: a felszín alatti vizek vizsgálatának egyes szabályairól 2006/118/EK a felszín alatti vizek szennyezés és állapotromlás elleni védelméről GuidanceonGroundwater Status and Trend Assessment (EU, CIS GuidanceDocument No.18.), 2009 • A VKI és leányirányelve szerint a felszín alatti víztest jó állapotú, ha • a határértéket meghaladó koncentrációt mutató szennyezés nem veszélyeztet receptort (ivóvízkivétel, vízi ökoszisztéma, szárazföldi ökoszisztéma) • a víztesten belül a szennyezettség aránya nem éri el a 20 %-ot (ez kivételes esetben lehet 50 %) • nem mutatható ki romló vízminőségi tendencia • A leányirányelv két környezetminőségi határértéket tartalmaz: nitrátra 50 mg/l, peszticidre 0,1 μg/l. • A többi elemre a szabályozás a tagországok feladata: • Magyarországon (VGT, 2009): NO3 (felszíni víz receptorra is, az EU szinten megállapított határértéknél szigorúbb értéket), NH4, vezetőképesség, Cl és SO4, TOC, Cd, Pb, Hg. Peszticidek, tri- és tetraklóretilénés AOX

37. 50 mg/l-nél nagyobb nitrát tartalmú kutak/források aránya

39. Felszín alatti vizek minősítése ivóvíz előállítására való alkalmasság szerint Vizsgált komponensek: pH, vez.kép., keménység, Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, NH4, Cl, SO4, HCO3, NO3, NO2, KOI, bakteriológia Osztályozás: I. Ivóvíznek alkalmas (fertőtlenítés) II/.1. Gáz-, savtalanítás, Fe-, Mn eltávolítás II./2. As, NH4+, NO3-, szervesanyag eltávolítás II./3. Lágyítás, keményítés III. Nincs gazdaságosan alkalmazható technológia

41. ÉRTÉKELT VÍZMŰTELEPEK

42. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

43. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

44. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

45. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

46. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

47. AZ EU DIREKTÍVA SZERINT NEM MEGFELELŐ VÍZBÁZISOK # KOIps # Fe # Mn # NH4+ # NO3- # As

48. Vízminőségi és mennyiségi monitoring Olyan megfigyelő rendszer, melynek feladata a felszíni és felszín alatti vizek állapotának nyomon követése, mintavételezés és elemzés útján. Célok: • A vízminőség és a vízkészletek térbeli és időbeli változásának megfigyelése • Az állapot változást kiváltó okok feltárása (beavatkozások tervezése – emisszió monitoring) • A vizek minősítése (készletek és vízminőség – vízigények, vízhasználatok) osztályozás • Trendek detektálása • Statisztikai jellemzők (átlag, szélső értékek, tartósság, kritikus koncentrációk) meghatározása • Határértékek megsértése (hatósági feladat) • Haváriák nyomon követése ("early warning")

49. Felszíni vízminőségi monitoring • 1968-tól rendszeres vízminőség vizsgálatok • 1994-től MSZ 12749: Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés • 2007-től Víz Keretirányelv (kémia+biológia) • Emisszió monitoring (szennyvízkibocsátók)

50. Törzshálózati és regionális szelvények