KÖRNYEZETVÉDELEM 4.

1. KÖRNYEZETVÉDELEM 4. Előadó: Széll Andrea egy. tanársegéd 2006.

2. TARTALOM • a víz jelentősége • hazai helyzet • szennyező források • vízminősítés, vízminőségi kategóriák • vízszennyezés, eutrofizáció • vízminőség szabályozása • a szennyezés csökkentésének eszközei • szennyvíztisztítás

3. A VÍZ JELENTŐSÉGE • - A Földfelszín 510 millió km2, 70,84 %-át borítja víz, a teljes vízkészlet 2 milliárd km3 • az élet a vízben jött létre • minden élőlény szervezetének jelentős része (ember kb. 70 %) • - 3% édesvíz, sarki jégtakarókban és gleccserekben (krioszféra) a java (Bajkál-tó 20% édesvízkészlet), • 97 % sós víz (35 g só / 1 l tengervíz)

4. a vízigény gyorsabban nő, mint a népesség: a Föld lakosságának ¼-e nem jut egészséges ivóvízhez, több, mint felének nincs higiénikus lakhelye • sivatagi országok vízellátása kritikus, de Nagy-Britannia és Lengyelo. is: nagy népesség, szerény vízkészletek, gazdaság intenzív használat • víz állandó körforgásban: 11 nap az átlagos tartózkodási idő az atmoszférában

5. Párolgás 70 Párolgás 350 Légkör 14 billió t Csapadék 320 Kontinensek Folyók 1,2 Tavak, mocsarak 280 Jég 24 000 Felszín alatt víz 60 000 Világóceán 1,4 X 106 Csapadék 100 Folyók 30

6. VÍZSZENNYEZÉS FORRÁSAI - A levegő szennyezőanyagai az atmoszférából nedves vagy száraz kihullás révén jutnak a felszíni vizekbe - A földfelszínről: a talajból kimosódva vagy a növény – állat – ember – szennyvíz úton

7. Víz megjelenési formái - vízpára az óceánok és a szárazföld közti vízforgalomban (felszín feletti vizek) - állóvizek (beltenger, tó, mocsár), vízfolyások (felszíni vizek) - felszín alatti vizek: felső rétegben talajnedvesség, első vízzáró réteg felett talajvíz, parti szűrésű víz(a talajvíz egy vízfolyással hidraulikus kapcsolatban van, utánpótlása több, mint 50%-ban a vízfolyásból származik), vízzáró rétegek között rétegvíz, mélyebben mélységi víz, karsztvíza karbonátos kőzetek (mészkő, dolomit) hasadékaiban

8. Állóvizeink felszíne 1000 km2, az ország területének 1,1%-a. Legnagyobb természetes tavak: Balaton 596 km2, Velencei-tó 26 km2, Fertő tó felülete 280 km2, (82 km2 Magyarországon). A nagy vízfolyások – Duna, Tisza, Dráva – minőségét a felvízi országok határozzák meg. (95 % vízhozam külföldről érkezik) A felszíni vizek jelentősége: - nem ivóvíz minőségű frissvíz használat forrása 80%-ban - a kisebb minőségi igényű vízhasználatok céljára könnyebben hozzáférhetők, vízkivétel olcsóbb

9. A felszín alatti vízkészlet az ország vízellátása szempontjából jelentős, lakossági vízellátás több mint 90%-ban Minőségének rendszeres észlelése a ‘80-as évek közepétől kezdődött (észlelőhálózatok) A talajvízkészlet szinte az egész ország területén szennyezettnek tekinthető (megfigyelő kutak)

10. - A réteg- és mélységi vizek őrzik genetikájukból és természetes védettségükből adódó minőségüket - Ismert néhány felszín alatti vízbázis helyrehozhatatlan elszennyeződése - Gyakran rendkívüli (havária) vízszennyezés: kialakulása gyors, váratlan, előre nem jelezhető időpontban és olyan szennyező hatást gyakorol a vizekre, amely azok öntisztulását erősen korlátozza, élővilágát vagy egészében elpusztítja, ezért a víz használati értéke csökken, vagy használatra rövidebb-hosszabb időre alkalmatlanná válik.

11. Leggyakoribb havária okok: - a potenciális szennyezőforrásokat képező (termelő, szállító, tároló, tisztító, stb.) berendezések meghibásodása, vagy gondatlan kezelése, - baleset, természeti katasztrófa, - országhatáron túlról származó szennyezőanyag vízbejutása, stb.

12. Rendkívüli szennyezések szennyezőanyag – fajtánként

13. I. Kémiai vízminősítés Általános kémiai jellemzők: össz-sótartalom: értéke a hidrológiai és geológiai környezettől függ Anionok (CO32-, HCO3-, Cl-, SO42-) és a kationok (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) aránya fontos (pl. másodlagos szikesedés) oldott oxigéntartalom: egységnyi térfogatú vízben, adott hőm.-en és nyomáson a vízben lévő oldott O2 mennyisége függ a szennyezőanyagok mennyiségétől, minőségétől és a víz oldott sótartalmától szerves anyagok: bonyolult összetétel, a gyakorlatban oxigénfogyasztással jellemezzük.

14. BOI5 (biokémiai oxigénigény): oldott oxigénmennyiség, amelyet az aerob szervezetek a vízben lévő szerves anyag lebontására 20 oC-on, 5 nap alatt elfogyasztanak KOI (kémiai oxigénigény): a vízben lévő szerves anyagok oxidálószerekkel (kálium-dikromát), nedves úton elvégzett oxidációja során felhasznált oxigénmennyiség

15. II. Biológiai vízminősítés Halobitás: a víz ökológiai és biológiai szempontból legfontosabb szervetlen kémiai tulajdonságainak (összes sótartalom, pH, vezetőképesség, ionösszetétel) összessége Trofitás: a vízi életközösségek primer szervesanyag-produktivitását fejezi ki alapja a fotoszintézis mértéke, amelyhez megfelelő mennyiségű és spektrumú fény, alkalmas hőm., szervetlen növényi tápanyagok, klorofilltartalmú algák, vízinövények kellenek

16. Jellemzésére: összes algaszám, P- és N-formák, klorofilltartalom Szaprobitás: a vízi ökoszisztéma szervesanyag-lebontó képességét fejezi ki, a trofitás ellenében hat, energiaveszteséggel jár - jellemzői a lebontásra vagy rothadása alkalmas szerves anyag és a heterotróf szervezetek növekedése a vízszennyezés eredménye, ennek eredménye oxigénhiány, mértékét az emberi tevékenység fokozza. Jellemzésére BOI5, KOI

17. Toxicitás: vízi életközösségek életműködését gátoló, csökkentő, megszüntető vízminőségi jellemzők összessége Mérgezőanyagok nemcsak külső forrásokból származnak, hanem a vízben is jelen vannak, pl. NH3, H2S, kékalgák toxinjai - toxicitás meghatározása: közepes tűrés határa, amely adott anyag konc.-ját jelenti, amelynek oldatában a kísérleti élőlények fele életben marad

18. III. Bakteriológiai vízminősítés Az ivóvíz fekáliás szennyezettségének kimutatása kólibaktériumok meghatározásával Kóliliter: az a legkisebb vízmennyiség, amelyből a kólibaktérium kitenyészthető. Kóliszám: 100 ml vízből kitenyészthető baktériumtelepek száma – a szabvány a kóliszámban 0-2 telep/100 ml határérték. Ez felett fertőtleníteni kell.

19. Vízminőségi kategóriák: (MSZ 12749:1993) Felszíni vizek minősége, minőségi jellemzők és minősítés I. osztály: kiváló víz Mesterséges szennyezőanyagoktól mentes, tiszta természetes állapotú vizek, kevés az oldottanyag- tartalom, teljes az oxigéntelítettség, csekély a tápanyagterhelés, szennyvízbaktérium nincs benne II. osztály: jó víz Külső szennyezőanyagokkal és biológiailag hasznosítható tápanyagokkal kicsit terhelt, mezotróf víz. A vízi szervezetek fajgazdagsága nagy, egyedszám kicsi. A víz természetes szagú és színű. Kevés a szennyvízbaktérium

20. III. osztály: tűrhető víz Mérsékelten szennyezett, a szerves és szervetlen anyagok és a biol. hasznosítható tápanyagterhelés eutrofizációt okozhat. Van szennyvízbaktérium. Átmenetileg kedvezőtlen életfeltételek. Szag. IV. osztály: szennyezett víz Külső eredetű szerves és szervetlen anyagokkal, szennyvizekkel terhelt, biológiai tápanyagokban gazdag víz. Az oxigénháztartás jellemzői tág határok közt, lehet anaerob állapot is. Nagy baktériumszám (szennyvízbakt.) és egysejtűek tömegesen. Víz zavaros, vízvirágzás. Káros anyagok konc. elérheti a krónikus toxicitás értékeit is.

21. V. osztály: erősen szennyezett víz Különböző eredetű, szerves és szervetlen anyagokkal, szennyvizekkel erősen terhelt víz, esetenként toxikus. Szennyvízbaktérium tartalma közelít a nyers szennyvizéhez. A biológiailag káros anyagok és az oxigénhiány korlátozzák az életfeltételeket. Zavaros, nem átlátszó. Káros anyag konc. nagy, vízi életre nézve krónikus, toxikus szintet is elérhet.

22. Vízszennyezés Minden olyan hatás, amely a felszíni és felszín alatti vizek minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és a benne zajló természetes folyamatok biztosítására csökken vagy megszűnik. Pontszerű szennyezés: szennyezőanyagok egy adott helyen (pl. csővezeték, csatorna, szennyvízcsatorna) jutnak a vízbe. Üzemeknél, szennyvíztisztító telepeknél, erőműveknél, szénbányáknál, olajkutaknál. Koncentrált, helyhez kötött, hatása jól mérhető, a műszaki beavatkozások jól meghatározhatók.

23. Nem pontszerű: a forrás nagy területen szétterülve nehezen azonosítható. Pl. felszíni lefolyás, mg.-i művelés alatt álló talajból kimosódás. Szennyezőanyagok csoportosítása - fertőző anyagok, - oxigénigényes hulladékok (szennyvíz, trágya), - vízben oldódó szervetlen vegyületek, - szervetlen növényi tápanyagok, - szerves vegyületek (olaj, benzin, műanyag, növényvédő szerek stb.), - görgetett és lebegtetett hordalék, - radioaktív anyagok, hő.

24. Fertőző anyagok: baktériumok, vírusok, protozoák és féregparaziták, betegségeket terjesztenek: tífusz, kolera, vérhas… fekáliával jutnak a vízbe, fő forrásuk a szikkasztók, pöcegödrök, vágóhidak, tisztítatlan szennyvizek. Oxigénigényes hulladékok: a felszíni lefolyás, a túlterhelt vagy rossz hatásfokú szennyvíztisztító telepek, olajfinomítók, élelmiszeripari üzemekből, textil-, papírüzemekből Aerob szervezetek felszaporodnak, csökken a víz oldott oxigéntartalma, vízi élet megszűnik.

25. Anaerob mikroorganizmusok toxikus és bűzös anyagokat termelnek: H2S, NH3, CH4… Vízben oldódó szervetlen vegyületek: savak, sók, mérgező fémek, savak, sók (Na, Ca) csapadék- és öntözővízből, kőolajkitermelés során, csapadék lefolyásból. Utak sózása: autók, hidak korrodálódnak, rongálódnak, vegetáció pusztulása, ivóvízbázis szennyeződése.

26. Szervetlen növényi tápanyagok: Foszfor, nitrogén. Szennyvíztelepekről, ipari kibocsátásból, lefolyásból, szántóföldi mű- és hígtrágyából. Több tápanyag – algavirágzás (vízvirágzás), rontja a víz szagát és ízét, napsugarak nem jutnak át. A foszfor az ivóvízben fontos tápanyag, a nitrát veszélyes, karcinogén és toxikus. Szerves vegyületek: mikroszennyezők: kis koncentrációban is károsak pl. nyersolaj a tengerben, a baktériumok természetes anyaggá dolgozzák fel.

27. Többségük szintetikusan előállított szerves anyag, pl. kőolaj és származékai, peszticidek (növényvédő szerek) perzisztencia: természetes lebomlással szembeni ellenálló képesség. Kőolaj pontszerű forrásból: szennyvízkifolyás, nem pontszerűből: szállítás, tárolás. Íz- és szagrontók, mérgezőek az életközösségekre nézve, karcinogének, néhány talajlakó baktérium CxHy-bontó.

28. Huminanyagok: talaj kimosódása és a növényi anyagok bomlása során keletkeznek, nem toxikusak, de más vegyületekkel reagálva azzá válhatnak. pl. víztisztítás: klór → kloroform, rákkeltő. Fémkomplexeket is képeznek, segítik az oldatba jutást.

29. Üledékek: hordalékot alkotó talajszemcsék, felszíni lefolyásból eredő szerves és szervetlen anyagok. Ivóvízkezeléskor eltávolíthatók, ritkán okoznak bajt (kivétel: karcinogén azbeszt, a vízellátó hálózat csőanyagának alkotója). - zavarossá teszik a vizet, felületükön megkötnek mérgező fémeket, növényvédő szereket, baktériumokat. - gyengítik a napsugarak áthatolását, a növényeket, kopoltyúk eltömésével vízi állatok pusztulnak el, mederfeltöltés.

30. Toxikus fémek: alacsony koncentráció, de megkötődnek és felhalmozódnak – ember és állathoz is eljutnak a táplálékláncban (bioakkumuláció). Meghatározatlan ideig maradnak vegyületekben, bármikor környezetre káros fémformák alakulhatnak ki. 3 csoport: - esszenciális elemek (Zn, Co, Kr, Mn, Mo, Cu, Fe) élő szervezet működéséhez kellenek - stimuláló mikroelemek (Ti) - toxikus (Ag, Hg, Cd, Pb) elemek

31. Bizonyos konc. után az esszenciális is toxikussá válik és több toxikus is létfontosságú lehet – megfelelő koncentráció!! Fémek mozgása: oldhatósági viszonyoktól függ. Az oldhatatlan fém biológiailag inaktív. Komplexképzés fontos szerepe a fémmozgásban (bioakkumuláció) Radioaktív anyagok: természetes és mesterséges radionuklidok. Ra226, Ra228, Sr90 és U238 mélységi vizekből, hévízkutakból, atomerőművekből, nukleáris fegyvergyártáskor

32. Atomrobbantásokból globális sugárszennyeződés, balesetek. pl. Csernobil, a legnagyobb gond: I131, Cs-izotóp Laborokból is juthat a hidrológiai körfolyamatba. Kőzetek természetes radioaktivitása – vízbe jut. DNS-mutációk, genetikai rendellenességek, rák. Hőszennyezés: erőművek és ipartelepek hűtővíz felhasználása miatt. Csökkenhet a vízben oldható oxigén mennyisége, romlik a víz öntisztulása, fokozódik az élőlények anyagcseréje, egyensúly felborul.

33. A) Felszíni vizek szennyezése, öntisztulás, eutrofizáció A vízbe jutott szennyezőanyag koncentrációja és formája a belépéskor megváltozhat: hígulás, biokémiai lebomlás, biológiai erősítés és ülepedés. intenzitás függ a befogadó víz térfogatától, sebességétől. Nagy, gyors folyású vízben kis mennyiségű szennyezőanyag gyorsan alacsony konc.-ra lecsökken, a biokémiai lebontáshoz szükséges oldott oxigén gyorsan pótlódik.

34. Öntisztulás: ha megfelelő a szerves anyag higítása, és elég az oldott oxigén mennyisége, a mikrobák a szerves anyagot veszélytelen, stabil végtermékké bontják le → természetes egyensúly, helyreáll a fotoszintézis, légzés egyensúlya. Szervesanyag feldúsulása, aerob bomlás: a víz oldott oxigéntartalma elfogy → anaerob szervezetek: nitrát-, szulfát-, foszfátgyökök és más szerves vegyületek oxigénjét hasznosítják, bűzös végtermékek (H2S, foszfin, szerves savak). Néhány szintetikus szerves vegyület már kis koncentrációban is káros hatású.

35. A biológiai lebomlás alig működik (DDT, PCB-k, izotópok, Hg-vegyületek), a biológiai erősítés során felhalmozódhatnak a szervezetekben. Ülepedéskor csökken a szerves és szervetlen szennyezők mennyisége, a hordalékhoz kötődve leülepednek. Tavak, tározók szennyeződése: vízcsere akár 100 évig is, vízfolyásnál pár nap. Érzékenyek a műtrágya-, olaj-, mikroszennyezésre. legnagyobb probléma: eutrofizáció felgyorsulása: természetes folyamat, a tó vízgyűjtő területének lefolyása és eróziója miatt a tó feldúsul növényi tápanyagokban.

36. Az emberi tevékenység okozta tápanyag-túlterhelés forrásai: - Műtrágya lefolyása, - Természetes lefolyás, - Szerves trágya lefolyás, - NOx-oldódás (motor), - Kezeletlen és tisztított kommunális szennyvíz bevezetése, - Detergensek (foszfát), - Lefolyás és erózió (bányászat, építőipar). Mesterséges vagy gyorsított eutrofizáció, foszfát- és nitrát-koncentráció nő.

37. Hatások: - tavak pár évtized alatt elöregednek (természetes úton pár ezer év) - nyáron a vízinövények elhalt részei bomlanak, megnő az algamennyiség, vízvirágzás, kellemetlen íz- és szaganyagok - oldott oxigéntartalom lecsökken az aerob bomlás miatt, halfaj-összetétel megváltozik: oxigénigényes fajok eltűnnek - további tápanyagfelesleg esetén és anaerob bomlások (toxinok is keletkeznek) során állatvilág pusztul - veszélybe kerül a víz felhasználása ivóvíz, sport, horgászat, üdülés, öntözés stb. céljára

38. Eutrofizáció szabályozása Input módszerek: csökkenteni a tápanyagok bejutását a tavakba Output módszerek: megtisztítani az előrehaladott állapotban lévő vizeket Input módszerek 1. Fejlett szennyvíztisztítási technológiák alkalmazása, szennyvizekből a foszfor 90 %-át eltávolítani – mehet a befogadóba 2. limitálni a mosószerek, tisztítószerek P-tartalmát 3. földhasználat szabályozása, talajkímélő művelési technológiák 4. szennyvizek eltérítése gyors folyású patakok irányába

39. Output módszerek 1. Fenékkotrás – nagy, mély tavaknál nem alkalmazható, de sekélynél sem mindig hatékony, a kiülepedett toxikus anyagok szuszpenzióba kerülnek 2. Eltávolítani a túlburjánzott növényzetet – zavaró és költséges 3. Herbicidekkel és algicidekkel szabályozni a nemkívánt flórát – szennyez, másra is káros 4. Levegőztetés – költséges és energiaigényes Az input módszerek a leghatékonyabbak

40. B) Felszín alatti vizek szennyezése - Parti szűrésű víz, talajvíz, karsztvíz, rétegvíz - ivóvízigény fedezésére A talajvíz szinte teljesen elszennyeződött, karsztvizek használata nem fokozható, parti szűrésűeké nő (közművesített területeken 40 %) A szennyvízbaktériumok, lebegtetett anyagok zöme a talajban kiszűrődik, a víz leszivárog. pl. homoktalajok kisebb, a finomabb szemcseméretű talajok nagyobb szűrőképességűek

41. Ha a szennyezés bekerül a felszín alatti vizekbe, a lassú vízmozgás miatt lassan terjed, konc. lassan csökken, évtizedekig tart. • Szennyezőforrások • - szennyvízvezetékek • - szennyvízelhelyező kút • - szivárgás felszíni vizekből • - szemét • - szennyvíztároló • - üzemanyagtartály • - olajkúti betáplálás • - veszélyes hulladék: vízzáró rétegen át • - két forrás: veszélyes anyag, nehézfém kimosódása szeméttárolókból, veszélyes-hulladék tárolókból

42. Elvileg tökéletes megoldás: a vízzáró rétegek közé elhelyezett hulladék, gyakorlatilag a tökéletlenül lezárt gáz- és olajkutak, robbantások, földrengések miatt a vízadó rétegbe jut szennyezés. Vízminőség szabályozása A társadalmilag szükséges vízigény megkívánt minőségű szintjét biztosítja jogi, műszaki és gazdasági eszközökkel, összhangban a természeti és társadalmi tényezőkkel. - műszaki, adminisztratív beavatkozási tevékenység, amelynek célja egy vízfolyás vízminőségi paramétereinek előírt korlátok közt tartása.

43. Modellek: feltár összefüggéseket, a változások becsülhetők, előrejelezhető következmények. A vízminőségi igények a vízhasználati céltól függően (ivóvíz, sportolásra, ipar…) más komponensekkel és határértékekkel adhatóak meg. - részben közvetlen ösztönző elemek (vízjogi engedélyezés és kötelezés), minden vízi munkához, vízhasználathoz a tervezés fázisában is engedély (elvi vízjogi engedély) kell - részben közvetett ösztönző elemek, pl. gazdasági kényszer pl.: hiányzó szennyvíztisztító építési költségét rövid idő alatt felülmúló szennyvíz- és csatornabírság

44. - gazdasági szabályozással történő közvetett hatás a vízminőségre, pl. pénzügyi támogatás. A vízszennyezés csökkentésének technológiai eszközei A termelés során keletkező szennyeződés mértéke függ a termelési technológia színvonalától és a termelés volumenétől.

45. Csökkentési lehetőségek: 1. Tisztítás: a szennyvíz vagy egyéb hulladék-anyag szennyező anyagainak kivonása, átalakítása, ezek szennyezést nem okozó környezeti elhelyezése 2. Újrafelhasználás és visszanyerés: a használt, illetve szennyvizek újrahasznosítása, a hasznosítható anyagok visszanyerése 3. Technológiai változtatás: technológia változtatása, hogy a szennyezőanyag-kibocsátás megszűnjön, vagy mérséklődjön

46. 4. Termékmódosítás: helyettesítő termékek bevezetése, anyagtulajdonság módosítása, eredményeként a szennyező hatás csökkenthető vagy kezelhető 5. Megszüntetés: szennyező anyag gyártásának, forgalmazásának megszüntetése, a szennyező anyagok vízbejutásának megakadályozása 6. Szétszórás: a szenny- vagy használt vizek nagy területén diszperz módon történő szétszórása, talajba helyezése, vagy nagy víztömegben elosztása

47. 7. Késleltetés: a szenny- vagy használt víz kibocsátás időszakos leállítása, tározása, a befogadó szempontjából kedvezőbb időszakban történő bejuttatása 8. Átvezetés: a szennyvizeknek más szelvénybe, vagy más nagyobb vízhozamú vízfolyásba való átvezetése 9. Hígítás: az oldott szennyvíz térfogat növelése, a káros hatások csökkentése és az öntisztuló képesség fenntartása céljából 10. Környezeti tisztítás: a befogadó élővíz tisztítása a bevezetett szennyező anyagok eltávolítása, káros hatás csökkentése

48. Műszaki beavatkozások: - szennyvíztisztítás - újrafelhasználás - technológiai víztisztítás - szennyvíz tározás - regionális csatornázás - kisvízhozam szabályozás - befogadók tisztítása

49. A szennyvíztisztítás célja: szennyvizek kezelése, amelynek eredményeként a tisztított szennyvíz, minősége alapján a befogadó élővízbe károsodás nélkül, ártalommentesen bevezethető. Három fő rész: - elsőfokú vagy mechanikai tisztítás - másodfokú vagy biológiai tisztítás - harmadfokú vagy kémiai, ill. fizikai - kémiai tisztítás Az újrafelhasználás a kibocsátandó víz egy részének felhasználása, a vízkészletek mennyiségi és minőségi tehermentesítése érdekében

50. A technológiai változtatás: a termelési eljárás, a vízgazdálkodás, és a termékfelhasználás módjának módosítására irányul - cél a szennyezőanyag kibocsátás csökkentése, vagy megszüntetése. - a környezetszennyezés megelőzésének egyik legfontosabb feladata A szennyvizek tározása a vízkibocsátás tervszerű visszatartása, majd szabályozott leeresztése - a befogadó minőségi állapota illetve hidrológiai viszonyai szempontjából legkedvezőbb időszakban