460 likes | 579 Views
V ÍZMINŐSÉG, VÍZMINŐSÍTÉS. Milyen a ”jó” vízminőség?. BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS. Hogyan minősítünk? A természetes víz különös kémiai összetételű oldat, és egyúttal bonyolult keverék is, a vízi élővilág élettere.
E N D
BAKTERIOLÓGIAI SZENNYEZÉS
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
VÍZMINŐSÉG • A víz tulajdonságainak összessége • Sokféle, egyidejűleg lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamat alakítja • Meghatározás: fizikai, kémiai, biológiai, bakteriológiai jellemzők alapján • VÍZMINŐSÍTÉS • A vízminőség meghatározása • Megfelel az adott vízhasználati célnak (ember központú)?
EU immissziós irányelvek VÍZMINŐSÍTÉS: • Víz Keretirányelv („Water Framework Directive”) (2000/60/EEC) • Ivóvíz előállítására használt felszíni vizek minőségi követelményei (75/440/EEC) • Halak életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (78/695/EEC) • Rákok, kagylók életteréül szolgáló felszíni vizek követelményei (79/869/EEC) • Talajvíz minősége (80/68/EEC) • Szabadtéri fürdőzésre használt víz (76/160/EEC) • Ivóvíz (98/83/EEC) • Veszélyes anyagokra (76/464 EEC és leányirányelvei: 86/250 EEC, 82/176 és 84/156 EEC – Higany szennyezés, 83/513 EEC – Kadmium szennyezés, 84/491 EEC – Hexaklorociklohexán)
Hazai szabványok, rendeletek VÍZMINŐSÍTÉS: Természetes vizek minősége: 60/2006 KvVM rendelet: immissziós határértékek kémiai minőségi elemekre MSZ 12749 (1993): Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés (EU VKI szerinti minősítési rendszer még kidolgozás alatt, (elvek: 31/2004 (XII.30.) KvVM rendelet a felszíni vizek megfigyeléséről és állapotértékeléséről) 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 MSZ-13690/3 (1989): Fürdővíz minúsítés bakteriológiai vizsgálat alapján MI-10 172/9 (1990) Az öntözővíz vizsgálata, minősítési rendje MSZ-15200 (1979): Kazántápvíz, kazánvíz minőségi követelményei
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
Felszíni vizek minősítése: határértékek összehasonlítása
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 5 osztály kémiai állapot Kémiai paraméterek 2 osztály VKI MINŐSÍTÉS: VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
BIOLÓGIAI ELEMEK 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
Az ökológiai állapot jellemzését szolgáló fizikai és általános kémiai paraméterek: Hőmérsékleti viszonyok Oxigén háztartás Sótartalom Savasodási állapot Tápanyagok Átlátszóság (csak állóvizekre)
Jelentős mennyiségben bevezetett szennyezőanyagok • (VKI VII. Melléklet) • Szerves halogén vegyületek • Szerves foszforvegyületek • Szerves ónvegyületek • Karcinogén (rákkeltő) vagy mutagén tulajdonságú anyagok, hormonháztartást zavaró anyagok • Perzisztens szénhidrogének, Perzisztens és felhalmozódásra képes szerves toxikus anyagok • Cianidok • Fémek és vegyületeik • Arzén és vegyületei • Biocidek és növényvédő szerek • Szuszpenzióban lévő anyagok • Az eutrofizációt elősegítő anyagok (elsősorban nitrátok és foszfátok) • Az oxigénháztartást kedvezőtlenül befolyásoló anyagok, illetve jellemzőik, mint BOI, KOI stb.). Hazai felszíni vizekben rendszeresen vizsgált
Kiemelten veszélyes 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. Hazai felszíni vizekben vizsgált
HIDROMORFOLÓGIAI JELLEMZŐK (VÍZFOLYÁSOK) • Hidrológiai viszonyok • a vízfolyás mennyiségi és dinamikai jellemzői • történelmi lefolyási jellemzők • módosított lefolyási jellemzők • valós idejű lefolyási jellemzők • összefüggés a felszín alatti vizekkel • vízszint helyzete • hozzááramlás a felszíni vízből • Folyó folytonossága • nem biztosított, akadályok típusa • a vízi organizmusok áthaladásának biztosítása • Morfológiai viszonyok • a vízfolyás-mélységi és szélességi változók • keresztmetszete • vízhozam • a meder szerkezete és a mederüledék • keresztmetszete • szemcse mérete • parti zóna szerkezete • hossza/szélessége • fajok összetétele • folytonosság/talaj fedőréteg • áramlási sebesség • mederformák
HIDROMORFOLÓGIAI JELLEMZŐK (TAVAK) • Hidrológiai viszonyok • mennyiségi és dinamikai jellemzők • történelmi lefolyási jellemzők • módosított lefolyási jellemzők • valós idejű lefolyási jellemzők • keveredés és vízkörforgás • összefüggés a felszín alatti vizekkel • vízszint helyzete • hozzááramlás a felszíni vízből • tartózkodási idő • térfogat • elfolyás/hozzáfolyás • Morfológiai viszonyok • a tómélységi változók • felülete • térfogata/mélysége • a meder szerkezete és a mederüledék • szemcse mérete • elemi összetétel • üledék kora / üledékképződési ráta • parti zóna szerkezete • hossza • fajok összetétele • növénytakaró
ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOT MEGHATÁROZÁSA • A fizikai és az általános kémiai jellemzők nem jeleznek emberi beavatkozást. A szennyező-anyagok koncentrációja megfelel a természetes háttérértékeknek, szintetikus anyagok nem mutathatók ki. • A biológiai és a hidrológiai, hidromorfológiai elemek közel azonosak a referencia állapottal. kiváló állapot: • A referencia állapothoz képest enyhe torzulások a biológiai elemek összetételében, esetleg plankton virágzás, nincs bakteriális terhelés. • A hidrológiai, morfológiai, fizikai állapot megfelel a fentieknek. • Kémiai komponenesek koncentrációja kisebb, mint a környezetminőségi határérték. jó állapot: A referencia állapothoz képest közepes eltérések. Bakteriális telepek és alacsonyabb diverzitás. közepes állapot: A zavartalan állapothoz képest jelentős átalakulások a biológiai közösségek összetételében. gyenge állapot: A zavartalan állapothoz képest komoly átalakulások, a biológiai közösségek jelentős csoportjai hiányoznak. rossz állapot:
ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOT MEGHATÁROZÁSA • A biológiai és a hidrológiai, hidromorfológiai elemek közel azonosak a referencia állapottal. • A fizikai és az általános kémiai jellemzők nem jeleznek emberi beavatkozást. A szennyező-anyagok koncentrációja megfelel a természetes háttérértékeknek, szintetikus anyagok nem mutathatók ki. kiváló állapot: • A referencia állapothoz képest enyhe torzulások a biológiai elemek összetételében, esetleg plankton virágzás, nincs bakteriális terhelés. • A hidrológiai, morfológiai, fizikai állapot megfelel a fentieknek. • Kémiai komponenesek koncentrációja kisebb, mint a környezetminőségi határérték. jó állapot: A referencia állapothoz képest közepes eltérések. Bakteriális telepek és alacsonyabb diverzitás. közepes állapot: A zavartalan állapothoz képest jelentős átalakulások a biológiai közösségek összetételében. gyenge állapot: A zavartalan állapothoz képest komoly átalakulások, a biológiai közösségek jelentős csoportjai hiányoznak. rossz állapot:
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
Felszín alatti vizek minősítése a VKI szerint • Mennyiségi állapot • Felszín alatti vizektől függő szárazföldi ökoszisztémák • Kémiai állapot • EU immissziós határértékek
Emissziós normák 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet a vízszennyező anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekről és alkalmazásuk egyes szabályairól (a 3/1984 (II.7.) OVH számú rendelet helyett) 204/2001 (X. 26.) Kormányrendelet a csatornabírságról 49/2001 (IV.3.) Kormányrendelet a vizek mezőgazdasági eredetű nitrátszennyezéssel szembeni védelméről 10/2000. (VI. 2.) KöM-EüM-FVM-KHVM együttes rendelet a felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről
Területi kategóriák (érzékeny és sérülékeny területek)
A 3/1984 (II.7.) OVH számú rendelet határértékei a hat területi kategóriában
A 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet fontosabb határértékei a három+1 kategóriában
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)
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.)
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
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
1.8 Vezetőképesség • Oldott ásványi sók (anionok és kationok) koncentrációjával arányos • Mérés: platinalemezek közötti ellenállás (µS/cm) • Előnyök: automatizálható, vízminőség (ionösszetétel) változását, szennyezést jelzi
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)
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) – (2)
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
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
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)
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
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, PAH vegyületek, klórozott szénhidrogének, PCB-k (benzol, fenol, kloroform, ...) • növényvédőszerek (DDT, lindán, atrazin...) • Felületaktív detergensek,, oldószerek • Trihalometán prekurzorok- 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)
3. BAKTERIOLÓGIAI (MIKROBIOLÓGIAI) JELLEMZŐK (vízzel terjedő, járványt/fertőzést okozó betegségek - kolera, tífusz, vérhas, hepatitisz) USA (1960-1980): évi 10-20 járvány. Fejlődő világ?? • Kiváltó okok: • Kommunális szennyvíz • Lefolyás burkolt felületekről • Állattartó telepek, háztáji állattartás • Fertőzés lehetősége: • Ivóvíz • Fürdés (közvetlen kontaktus) • Közvetett kontaktus (horgászat, csónakázás, vízi sportok) • Halfogyasztás • Kórokozók (patogén élőlények) • Baktériumok, vírusok, protozoák, gombák
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
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
4. BIOLÓGIAI VÍZMINŐSÍTÉS: FELFÖLDY • 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 sorrendiség • Több információ: akut és kumulatív hatások • Számszerűsítés ??? • Felföldy féle eljárás: kémiai vízminősítés alapján!
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.
VÍZ KERETIRÁNYELV (WATER FRAMEWORK DIRECTIVE) • Cél: • Felszíni és felszín alatti vizek jó ökológiai állapotának elérése, • romlás megakadályozása. • Vízterek részvízgyűjtők vízgyűjtők • Minősítés: • hidromorfológiai, • fizikai-kémiai és • ökológiai jellemzők alapján. • Referencia paraméterek meghatározása: • Torzulások az ökoszisztémában a zavartalan állapothoz képest • Határidők, ellenőrző rendszer (monitoring), beszámolási kötelezettség, cselekvési programok kidolgozása (vízgyűjtő gazdálkodási terv)