Transcript Document 7444945

VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA
ELŐADÓK:
DR. LICSKÓ ISTVÁN (VÍZKÉMIA)
DR. SZILÁGYI FERENC (HIDROBIOLÓGIA)
TANTÁRGY FELVEZETÉS
 TANTEREM: K121
 ÓRALÁTOGATÁS
 ÓRA ALATTI REND
 ZÁRTHELYIK, VIZSGAKÉRDÉSEK
 JEGYZET
 TANKÖNYVEK
 TANTÁRGY PROGRAM
 OKTATÁSI SEGÉDESZKÖZÖK (Power Point,
IRÁSVETÍTŐ, VIDEO)
A TANTÁRGY STRUKTÚRÁJA
 ALAPVETŐ KÉMIAI ISMERETEK (kémiai kötések, reakciók,
energetikai viszonyok, stb.)
 A VÍZ MINT TERMÉSZETES OLDÓSZER (fizikai és kémiai
tulajdonságok)
 VÍZBIOLÓGIA (vízi ökoszisztémák, trófikus szintek, anyag
és energia áramlás, táplálkozási kapcsolatok, bioindikáció,
stb.)
 TÁPELEM CIKLUSOK
 ANYAGMÉRLEGEK
 VÍZMINŐSÉG (komponensek, mintavételi és analitikai
módszerek, stb.)
 VÍZMINŐSÍTÉS
 ANTROPOGÉN SZENNYEZÉSEK (tápanyagok, szerves
mikroszennyezők, nehézfémek, biológiai szennyezés, stb.)
 TOXIKOLÓGIA
A VÍZKÉMIA ELHELYEZÉSE
 Természetes vizekben zajló kémiai folyamatok
leírásával foglalkozik
 A hidroökológia része
 Interdisciplináris tudomány
 Elemei:
Fizikai-kémiai, általános és szervetlen
kémiai alapok
Ökológiai ismeretek (élettér, kémiai
környezet a vízi élővilág számára, élőlények
és környezetük kölcsönhatása)
Vízi anyag és energiaforgalmi ismeretek
Környezetmérnöki ismeretek
FÖLDRAJZI BUROK
Összetevői:
 Atmoszféra (levegő)
 Hidroszféra (víz)
 Litoszféra (kőzet)
BIOSZFÉRA
 Élőlények előfordulási helye, élettere
 Részben a hidroszférában, az
atmoszférában és a litoszférában
helyezkedik el
A VÍZ SZEREPE A FÖLDÖN
 Az élet alapja
 Felületi részaránya a Földön 70 %
 Élőlények testének kb. 90 %-a víz
 Élettér
 Alapvető természeti érték
 Az emberi társadalom létezésének feltétele
 A jövőbeni fejlődés feltétele
A VÍZ TULAJDONSÁGAINAK
GYAKORLATI VONATKOZÁSAI
 A FÖLDI (EMBERI) ÉLET FENNTARTÁSÁHOZ
NÉLKÜLÖZHETETLEN
 TAVAK RÉTEGZŐDÉSE
 A JÉG FELÚSZÁSA
 HŐPUFFER, ÉVSZAKOK, KLÍMA KIEGYENLÍTÉS
 PÁROLGÁS, CSAPADÉK, VÍZ- ÉS
ANYAGFORGALOM MEGHAJTÁSA
 ERÓZIÓ, BEMOSÓDÁS
 ANYAGTRANSZPORT
 CSEPPKÉPZŐDÉS
 KAPILLÁRIS JELENSÉG
FAJLAGOS VÍZHASZNÁLATOK
ÉTEL, ITAL
EGYÉB EMBERI VÍZHASZNÁLAT
2 L/FŐ/NAP
100-150 L/FŐ/NAP
AUTÓGYÁRTÁS
105 L/AUTÓ
PAPÍRGYÁRTÁS
300 m3/TONNA
VISZKÓZ MŰSELYEM
100 m3/TONNA
1000 KWH VILLAMOSSÁG
VASGYÁRTÁS
200 m3
22 m3/TONNA
A TERMÉSZETES VIZEK
ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (1)
1. ÁSVÁNYOK ÉS KŐZETEK ÁLTAL
MEGHATÁROZOTT ÖSSZETÉTEL
 BEMOSÓDÁS
 LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS
 OLDÓDÁS AZ ÜLEDÉKBŐL
A TERMÉSZETES VIZEK
ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (2)
2. PÁROLGÁSSAL ÖSSZEFŰGGŐ
KRISTÁLYOSODÁS
 SZIKESEDÉS
 SIVATAGOSODÁS
 CaCO3 KICSAPÓDÁS
A TERMÉSZETES VIZEK
ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (3)
3. CSAPADÉK
 TRÓPUSI RÉGIÓK
 TELJES KIMOSÓDÁS
 HÍGULÁS (TENGERVÍZ)
A VÍZ FONTOSABB FIZIKAI
TULAJDONSÁGAI
Sűrűség (25 C-on)
0,997 g/cm3
Legnagyobb sűrűség (3,94C-on)
1,000 g/cm3
Olvadáspont
0,00 C
Forráspont
100,00 C
Olvadáshő
335 kJ/kg
Párolgáshő
2308 kJ/kg
Fajhő
4,19 kJ/kg
Hővezető képesség
Felületi feszültség
0,00569 J/cm/s/C
71,97 mJ/m2
Az olvadáspont és forráspont változása
izoelektromos hidridek esetében
A VÍZ MINT KÖZEG JELLEMZŐI
 Poláros oldószer (gázokat, sókat, szerves anyagokat
old)
 Nagy a felületi feszültsége
 Viselkedése eltérő hidrofil és hidrofób felületeken
 Dielektromos állandója nagy
 Párolgáshője és olvadáshője nagy




Sűrűségi anomália  rétegzettség, turnover
Fényelnyelése kicsi
Jégképződés, jégfedettség
Bonyolult kémiai és biológiai kölcsönhatások jellemzik
 Élettér (élőhely + biológiai folyamatok) helyszíne
 A természetben híg oldatok fordulnak elő
TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (1)
Oldott gázok
 Henry törvénye a gázok oldódásáról
 Dalton törvénye a parciális nyomásról
TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (2)
Gázok oldódását befolyásoló tényezők:
 Hőmérséklet
 Oldott sók töménysége
 A gáz vízgőz tartalma
 Oldat telítettsége az adott gázra
 A gázzal érintkező felület nagysága
TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (3)
Oldott folyadékok
 Poláros folyadékok oldékonysága
 Apoláros folyadékok oldékonysága
Oldott szilárd anyagok
 Szervetlen anyagok
 Szerves anyagok
MECHANIKAI ENERGIÁK
 Helyzeti energia
 Mozgási energia
 Forgási energia
 Rugalmas energia
BELSŐ ENERGIA
 Termikus energia
 Nullaponti energia
 Energia megmaradás törvénye
 U = Q + L; U2 – U1 =  U
 Belső energia pozitív, ha a rendszer
energia tartalma nő
REAKCIÓHŐ
 Kémiai folyamatok során keletkezik,
vagy elnyelődik
 Exoterm reakciók
 Endoterm reakciók
Az exoterm és endoterm
reakciók energetikai viszonyai
ENTALPIA (1)




Térfogat állandó = belső energia
Térfogat változik = entalpia
Entalpia = H = U + PV
Hasznosítható és nem hasznosítható munka
különválasztása
 dH = H2 – H1 (a változás csak a kezdeti és
végállapottól függ) Hess tétel
 25 °C-on és 1 atm nyomáson az entalpia 0
 Vegyületek entalpiája – képződéshő (25 °C-on
és 1 atm nyomáson)
ENTALPIA (2)
 Termokémiai egyenletek (halmazállapot,
hőmérséklet, nyomás)
H2(g) + ½ O2(g) = H2O(g)
- 57,79 kcal
H2(g) + ½ O2(g) = H2O(f)
- 63,31 kcal
H2(g) + ½ O2(g) = H2O(sz)
- 69,90 kcal
KÉMIAI KÖTÉSEK (1)
 Kovalens
 Ionos
 Fémes
 Elektronnegatívitás (X) különbség befolyásolja
Nemesgázok X = 0
Alkálifémek, X  1
Átmeneti fémek, 1 < X < 2,2
Félfémek, 1,5 X < 2,2
Nemfémek. 2,2 < X < 4,1
KÉMIAI KÖTÉSEK (2)
Kötéstípusok:
 Kovalens kötés: XA – XB = dX  0,5
 Kovalens – ionos átmenet: 1,0 < dX < 1,5
 Ionos – kovalens átmenet: 2 > dX > 1,5
 Ionos kötés: dX  2
Kémiai reakciók
 Anyagmegmaradás
 Tömegmegmaradás
Reakció típusok (1)
1) Egyesülés
H2 + Cl2 = 2HCl
C + O2 = CO2
Fajtái:
- Polimerizáció (acetilén  benzol)
- Addició (etilén + bróm = etilén-bromid)
- Kondenzáció (vinil-klorid  polivinilklorid + HCl
Reakció típusok (2)
2) Bomlás
CaCO3 = CaO + CO2
NH4Cl = NH3 + HCl
3) Izomer (intramolekuláris) átalakulás
NH4+] [OCN-] = CN2H4O
4) Cserebomlás
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl
Reakció típusok (2)
5) Oxidáció – redukció
Oxidáció = elektron leadás
Redukció = elektron felvétel
A két folyamat csak együtt mehet végbe
Oxidációs szám
S + O2 = SO2
0 0 +4 -2
Reakció típusok (3)
Szinproporció:
2 H2S + SO2 = 2 H2O + 3 S
-2
+4
0
Diszproporció:
Cl2 + H2O = HCl + HOCl
0
-1
+1
2 KMnO4 + 3 H2SO4 = K2SO4 + 2 MnSO4 + 3H2O + 5 O
2 KMnO4 + H2O = 2 KOH + 2 MnO2 + 3 O
Reakció típusok (3)
6) Sav-bázis reakció
Arrhenius elv
Bronsted elv
SAV  BÁZIS + H+
A víz savként viselkedik:
NH3 + H2O  NH4+ + OHBázis1 Sav2
Sav1
Bázis2
A víz bázisként viselkedik:
H2O + HF  H3O+ + FBázis1 Sav2 Sav1 Bázis2
Sav disszociációs állandója:
Ks = [A-] [H3O+ ] / [HA]
Bázis disszociációs állandója:
Kb = [HA] [OH-] / [A-]
KÉMIAI REAKCIÓK SEBESSÉGE
A2 + B2 = 2 AB
V = reakció sebesség = k[A2] [B2]
Ahol k= sebességi állandó (az időegység alatt
átalakuló molekulák mennyisége)
Általánosan:
n1A + n2B = m1C + m2D
V = k[A]n1 [B2]n2
Aktiválási energia
KÉMIAI EGYENSÚLYOK (1)
Reverzibilis kémiai reakciók
CH3COOH + C2H5OH  CH3COOC2H5 + H2O
V1 = k1CH3COOH C2H5OH
V2 = k2CH3COOC2H5 H2O
Egyensúlyban v1 = v2
k1CH3COOH C2H5OH = k2CH3COOC2H5 H2O
CH3COOC2H5 H2O/ CH3COOH C2H5OH =
k1/k2 = K
KÉMIAI EGYENSÚLYOK (1)
Általánosan:
n1A + n2B  m1C + m2D
{[C]m1 [D]m2} / { [A]m1 [B]m2} = K
Tömeghatás törvénye:
Egyensúlyban a keletkezett termékek
koncentrációjának megfelelő hatványon vett
szorzata osztva a kiindulási anyagok
koncentrációjának megfelelő hatványon vett
szorzatával konstans érték állandó nyomáson és
állandó hőmérsékleten
SÓK HIDROLÍZISE (1)
Hidrolízis = reakcióba lépés a vízmolekulákkal
Gyenge bázis és erős sav sójának hidrolízise
NH4+ + H2O  NH3 + H3O+
Kh = [NH3] [H3O+] [NH4+] = Kw/Kb
SÓK HIDROLÍZISE (2)
Erős bázis és gyenge sav sójának hidrolízise
CH3COO- + H2O  CH3COOH + OHKh = [CH3COOH] [OH-] / [CH3COO-]
hidrolízis
BA + H2O  HA + BOH
semlegesítés
H2O  H+ + OHH+ + A-  HA
H2O + A-  HA + OH-
SÓK HIDROLÍZISE (3)
[H+] = Kw / [OH-] és [H+] = Ks [HA] / [H+]
Kw / [OH-] = Ks [HA] / [H+]
Kw / Ks = [HA] [OH-] [A-]
PUFFER OLDATOK (1)
 Gyenge savnak és sójának vizes oldata, vagy
 Gyenge bázisnak és sójának vizes oldata
 pH-juk állandó
 pH-juk nem függ a hígítástól
 Pufferkapacitás = sav- vagy bázissemlegesítő
képesség
 Pufferkapacitás függ a hígítástól
PUFFER OLDATOK (2)
 Természetben fonosak (környezetben,
szervezeten belül, sejten belül)
 Na2CO3, NaHCO3
 H2CO3, HCO3-, CO32- rendszer (szervetlenszén
rendszer)
 Heterogén rendszerek pufferkapacitása
nagyobb lehet, mint a homogén rendszereké
(pl. CaCO3 szilárd fázis jelenléte a
szervetlenszén rendszerben)
Erős bázis gyenge savval alkotott sójának
hidrolízise:
A- + H2O  HA + OHA hidrolízis állandó:
Kh = Kw/Ks
(Kw = a víz ionszorzata)
Erős sav gyenge bázissal alkotott sójának
hidrolízise:
B++ H2O  BOH + H+
A hidrolízis állandó:
Kh = Kw/Kb
Gyenge bázis és gyenge sav reakciója:
B+ + A- + H2O  BOH + HA
A hidrolízis állandó:
Kh = Kw/Ks Kb
A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (1)
Társulások
 Bakterioplankton
 Fitoplankton
 Zooplankton (egysejtűek, kerekesférgek,
kisrákok)
 Magasabbrendű vízinövények (makrofiton)
 Makroszkópos gerinctelenek (csigák, kagylók,
szivacsok, stb.)
 Halak (növényevők, fenéktúrók, ragadozók)
A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (2)
Élőhelyek
 Levegő – víz határfelület
 Nyíltvíz
 Üledék (bentosz)
 Élőbevonat
 Parti zóna
A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (3)
Kölcsönhatások az ökoszisztémában
 Energia áramlás szintjei
 Táplálkozási kölcsönhatások
 Kompetíció
 Minden elem összefügg egymással
A tápanyagforgalom és a táplálkozási
kapcsolatok egyszerűsített folyamatábrája
A folyóvizek (rheális) szinttájai
Tájék
Forrástájék
(krenális)
Szinttáj
forrásszinttáj
forrás-kifolyó szinttáj
felső pisztrángszinttáj
Pisztrángfélék alsó pisztrángtájéka
szinttáj
(rhitrális)
pénzespérszinttáj
Pontyfélék
tájéka
(potamális)
csermelyek, hegyi
patakok
patakok
hegyi folyók
Ekoszisztémák
összessége
eukrenon
hipokrenon
epirhitron
metarithron
hiporithron
márnaszinttáj
kisebb folyók
epipotamon
denevérkeszegszinttáj
síksági folyók,
folyamok
metapotamon
lepényhal-durbincs szinttáj
esztuáriumok
hipopotamon
A Föld-légkör rendszer energiaforgalma I.
A légkör külső határára érkező napsugárzás további útja: 100
% = 11 ezer MJ/m2/év
(Próbáld, 1981. nyomán)
A fény összetétele állóvizekben, a hullámhossz és a
mélység függvényében
Fény viselkedése a
vízben:
Iz = I0 e()
Iz = Fényerő „z”
mélységben
I0 = fényerő felszínen
() = extinkciós
koeficiens „”
hullámhosszon
HŐMÉRSÉKLET
 van’t Hoff törvény (hőmérséklet 10 °C-os emelése
esetén a reakciósebesség 2-3-szorosára nő
 Általában –10 - +45 °C között vannak élőlények
 Termofil szervezetek: +45 - +95 °C
 Mezofil szervezetek
 Pszichrofil szervezetek (hidegtűrők)
 Homoioterm élőlények (állandó testhőmérséklet)
 Poikiloterm élőlények (változó testhőmérséklet)
 Testhőmérséklet evolúciós hatása
 Hőterhelés
Tavak típusai, jellemzői
TÍPUSOK:
 Sekély tó
 Mély tó
 JELLEMZŐK:
 Vízgyűjtő méret
 Vízmélység
 Felület
 Parttagoltság
 Átkeveredés
Az állóvízi (limnális) élettájak
TAVAK HŐRÉTEGZŐDÉSÉNEK FŐBB TÍPUSAI
 AMIKTIKUS (állandóan jéggel fedett sarkvidéki tavak)
 HIDEG MONOMIKTIKUS (télen rétegzett, nyáron
átkeveredő sarkvidéki tavak)
 DIMIKTIKUS (tavasszal és ősszel keveredik, nyáron és
télen rétegzett mérséklet égövi tavak)
 MELEG MONOMIKTIKUS (télen keveredik,, nyáron
rétegzett szubtrópusi tavak)
 OLIGOMIKTIKUS (kevés cirkulációs periódus
szabálytalan időközönként, trópusi tavak)
 POLIMIKTIKUS (állandóan, vagy gyakran van
átkeveredés, hideg- vagy melegégövi tavak)
 MEROMIKTIKUS (állandó rétegzettség, pl. sós tavak)
A HIPOLIMNION ANAERÓBIÁJÁNAK
KÖVETKEZMÉNYEI (1)
1. Kémiai következmények
 Vas redukciója, Fe(OH)3  Fe2+
 Mangán redukciója, MnO2  Mn2+
 Vashoz kötött foszfor oldódása
A HIPOLIMNION ANAERÓBIÁJÁNAK
KÖVETKEZMÉNYEI (2)
2. Biológiai következmények
 Lebontási folyamat túlsúlya
 Szén-dioxid felszabadulása
 pH csökkenése
 Denitrifikáció, NO3-  N2
 Ammónia képződés
 Szulfát redukció, SO42-  H2S
 Metán fermentáció, CO2  CH4
 Anaerób lebontás során íz és szaganyagok
keletkezése
TÁPANYAG (1)
 Növények
– Szervetlenből szerves anyagot állítanak elő
(fotoszintézis)
– Bruttó fotoszintézis = nettó + légzés
– Legfontosabb tápanyagok: C, N, P
– Liebig törvény
– C : N : P = 106 : 16 : 1
TÁPANYAG (2)
 Állatok
– Növényevők
– Húsevők
– Mindenevők
 Szaprofág szervezetek (pl. baktériumok,
gombák)
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.)
Vízminőség
Régi megfogalmazás:
A természetben előforduló víz tulajdonságainak
összessége.
Új megfogalmazás:
A víztest állapota, amely az „n” dimenziós
topológiai térben egy ponttal jellemezhető, ahol
n = a víztest tulajdonságainak összességével.
A valóságban az „n” számú jellemző nem
határozható meg, kevesebbel kell beérni (idő,
anyagi korlát, stb.)
SZENNYEZŐANYAGOK TÍPUSAI
 OXIGÉNELVONÓ ANYAGOK (főként
szervesanyagok)
 NÖVÉNYI TÁPANYAGOK (N és P)
 SZERVES MIKROSZENNYEZŐK (Peszticidek,
gyomirtó szerek, szerves vegyipari hulladékok,
stb.)
 LEBEGŐ ANYAGOK
 NEHÉZFÉMEK (Cd, Cu, Cr, Ag, Hg, Fe, Mn, stb.)
 FETŐZŐ ÁGENSEK (baktériumok, vírusok, stb.)
 RADIOAKTÍV ANYAGOK
 HŐ
A SZENNYEZŐ ANYAGOK HATÁSAI
 A VÍZI OXIGÉNFORRÁS CSÖKKENÉSE
 EUTROFIZÁLÓDÁS
 A TÁPLÁLKOZÁSI KAPCSOLATOK SÉRÜLÉSE
 POTENCIÁLIS TOXIKUSSÁG
 JÁRVÁNYOK
 ESZTÉTIKAI ÉRTÉK CSÖKKENÉSE
 KORRÓZIÓ
 BIOKORRÓZIÓ
ÖSSZES SZENNYEZŐANYAG
TERHELÉS
 HÁTTÉRTERHELÉS (TERMÉSZETES EREDET)
 IPARI/KERESKEDELMI TERHELÉS
 HÁZTARTÁSOKBÓL SZÁRMAZÓ TERHELÉS
 MEZŐGAZDASÁGI TERHELÉS
 MÚLTBELI SZENNYEZÉSEKBŐL SZÁRMAZÓ
MARADVÁNY TERHELÉS
VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK
 ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK
 SZERVETLEN KOMPONENSEK
 SZERVESANYAGOK
 NÖVÉNYI TÁPANYAGOK
 FÉMEK
 SZERVES MIKROSZENNYEZŐK
 BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK
 RADIOAKTIVITÁS
1. ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK
 Vízhozam, m3/s
 Vízhőfok, °C
 Oldott oxigén, mg/L
 pH
 Vezetőképesség, S/cm, 20 °C-on
2. SZERVETLEN KOMPONENSEK
(mg/L)
 Anionok: klorid, szulfát, karbonát,
hidrokarbonát, fluorid,
 Kationok: kálium, nátrium, kalcium,
magnézium, vas, mangán
3. SZERVESANYAGOK (mg/L)
 TOC, DOC, BOI5, KOIMn, KOICr
4. NÖVÉNYI TÁPANYAGOK
 Összes P, PO4-P
 Összes N, NH4-N, NO2-N, NO3-N
 SiO2-Si
5. Szervetlen mikroszennyezők
 Összes Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As
 Oldott Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As
 Szilárd Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As
6. SZERVES MIKROSZENNYEZŐK
 Fenolok és homológjai (C6H5OH)
 Klórozott szénhidrogének
7. BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK
 Vírusok
 Baktériumok (összes baktériumszám 37 és
20 °C-on, Coliszám, Enterális coliszám,
Streptococcus szám, Salmonella, Shigella)
 Féreg kitartóképletek (pl. ciszták)
8. RADIOAKTIVITÁS (Bq/L)
 Összes alfa aktivitás
 Összes béta aktivitás

40K
 3H

90Sr
A vízminősítés szerepe a vízminőség-szabályozásban
Szennyezőanyag terhelés
Vízminőségi problémák
Vízhasználati igények
Rendszeres vízminőség
ellenőrzés
Követelményeknek
megfeleltetés
Osztályozás, trendek
Ellenőrzés
Ok-okozati
Összefüggések feltárása
Alternatív szabályozási
javaslatok kidolgozása
Döntéshozás
A MAGYAR VÍZMINŐSÍTÉSI RENDSZER
Felszíni vízre (folyókra, tavakra, tározókra)
 250 mintavételi hely volt, ma 150
 Komponensek koncentráció értékei szerint
 Heti, kétheti, havi gyakoriságú mérés
 Mintegy 50-60 vízminőségi komponens
MSZ 12749 SZABVÁNY (1)
A szabvány a komponenseket az alábbi
mutatócsoportokba sorolja:
 Oxigénháztartás
 Nitrogén és foszforháztartás
 Mikrobiológiai jellemzők
 Szervetlen mikroszennyezők
 Szerves mikroszennyezők
 Toxicitás
 Radioaktív anyagok
 Egyéb jellemzők
MSZ 12749 SZABVÁNY (2)
Minden egyes vízminőségi komponens éves adatsorát a
szabvány előírásainak megfelelően külön-külön kell
értékelni. A mértékadó érték a vizsgálat gyakoriságától
függően:
 Amennyiben a vizsgálatok száma több min 12, a 90 %os összegzett relatív gyakoriságú (tartósságú) érték.
 Amennyiben a vizsgálatok száma kevesebb mint 12, a
legnagyobb vizsgálati eredmény (az oldott oxigént és
az oxigéntelítettséget kivéve).
 Egy-egy csoporton belül a legrosszabb osztály
besorolású komponenst kell mértékadónak tekinteni.
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei
(kivonat az MSZ 12749 szabványból) (1)
OXIGÉNHÁZTARTÁS
I.
II.
III.
IV.
V.
Komponens
osztály
Oldott O2, mg/L
7
6
4
3
<3
80-100
70-80
100-120
50-70
120-150
20-50
150-200
< 20
> 200
BOI5, mg/L
4
5
10
15
> 15
KOIps, mg/L
5
8
15
20
> 20
KOIk, mg/L
12
22
40
60
> 60
Pantle-Buck index
1,8
2,3
2,8
3,3
> 3,3
Oxigéntelítettség, %
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei
(kivonat az MSZ 12749 szabványból) (2)
TÁPANYAG HÁZTARTÁS
I.
II.
III.
IV.
V.
Komponens
osztály
Ammónium-ion, mg/L
0,26
0,64
1,29
2,57
> 2,57
Nitrit-ion, mg/L
0,033
0,100
0,329
0,986
> 0,986
Nitrát-ion, mg/L
4,43
22,14
44,28
110,7
> 110,7
Összes foszfor1 mg/L
100
200
400
1000
> 1000
Összes foszfor2 mg/L
40
100
200
500
> 500
PO4-P1 mg/m3
50
100
200
500
> 500
PO4-P2 mg/m3
20
50
100
250
> 250
A-klorofill, mg/m3
10
25
75
250
> 250
1 Nem
állóvízbe engedés esetén, 2 egyéb
A felszíni vizek minőségi jellemzői és határértékei
(kivonat az MSZ 12749 szabványból) (3)
MIKROSZENNYEZŐK, TOXICITÁS
I.
II.
III.
IV.
V.
Komponens
osztály
Fenolok, mg/m3
2
5
10
20
> 20
ANA-detergensek,
mg/m3
100
200
300
500
60 500
Kúolaj és termékei,
mg/m3
20
50
100
250
> 250
5,5-6,0
9,0-9,5
< 5,5
> 9,5
2000
> 2000
EGYÉB JELLEMZŐK
pH
Vezetőképesség 20
°C-on S/cm
-
6,5-8,0
6,0-6,5
8,5-9,0
500
700
1000
Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (1)
I. osztály: kiváló víz: Mesterséges szennyező
anyagoktól mentes, tiszta, természetes állapotú
víz, az oldott anyaga tartalom kevés, közel teljes
az oxigén telítettség, a tápanyagterhelés csekély
és szennyvíz baktérium gyakorlatilag nincs.
Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (2)
II. osztály: jó 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 oxigén
háztartás 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. Szennyvíz
baktérium kevés.
Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3)
III. osztály: tűrhető víz: Mérsékleten szennyezett
víz,
amelyben
biológiailag
hasznosítható
tápanyagterhelés eutrofozálódást eredményezhet.
Szennyvíz
baktériumok
következetesen
kimutathatók. Az oxigénháztartás évszakos és
napszakos ingadozása és 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.
Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3)
IV. osztály: szennyezett víz: Külső eredetű
szerves és szervetlen anyagokkal, illetve
szennyvizekkel terhelt, tápanyagokban gazdag
víz. Az oxigénháztartás tág határok között
változik, előfordul az anaerob állapot is. A nagy
mennyiségű szerves anyag biológiai lebontása, a
baktériumok nagy, 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.
Felszíni vizek minősítési rendszere (MSZ 12749) (3)
V. osztály: erősen szennyezett víz: Különféle
eredetű szerves és szervetlen anyagokkal,
szennyvizekkel erősen terhelt, esetenként toxikus
víz. Szennyvíz baktérium tartalma közelít a nyers
szennyvizekéhez. A biológiailag káros anyagok és
az oxigénhiány korlátozzák az életfeltételeket. A
víz átlátszósága általában kicsi, 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.
Szennyvíz kibocsátók
 Vizsgált komponensek
– Szervesanyag mutatók (KOI, BOI, CCl4-extrakt)
– Tápanyag formák (ÖP, PO4-P, ÖN, NO3-N, NO2-N, NH4-N)
– Nehézfémek
 Mérési gyakoriság: legalább évi négy (+ önkontroll
mérések)
 Környezetvédelmi területi hatóság végzi a mérést
 Hat területi kategória (érzékenység szerint)
 Újabb határértékrendszer alapelvei
– Nem a koncentráció, hanem terhelés az irányadó
– Befogadó terhelhetősége szerinti határértékek
– Érzékeny vízbázisok figyelembe vétele
EU SZABÁLYOZÁS (91/271/EEC), KÉT FOKOZATÚ
TISZTÍTÁSRA
• Határértékek
hatásfokok
VAGY
eltávolítási
• BOI5 (25 mg/l; 70-90%)
• KOI (125 mg/l; 75%)
• Lebegőanyag (35 mg/l; 90%)
• Összes foszfor (2 mg/l, 80 %) (10-100
eLE)
• Összes nitrogén (15 mg/l; 70-80 %)
(10-100 eLE)
ÚJ SZABÁLYOZÓ RENDSZER
• 203/2001 Kormányrendelet
• 9/2002 KöM/KöVim rendelet tervezet
• Technológiai határértékek
• Területi kibocsátási határértékek
• Egyedi vízgyűjtő területi határértékek
• Gondok: Szigorú határértékek, a kibocsátás területi
hatósági elbírálási lehetősége
Felszín alatti víz
 Ivóvíz-kivétel követelményei irányadók
 Határértékek
– Megfelelő
– Tűrhető
 Víznyerőhely jellegétől (talajvíz, rétegvíz)
függő és attól független határértékek
A 3/1984 (II.7.) OVH számú rendelet
határértékei a hat területi kategóriában
Komponens
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
pH
6,5
8,5
6,5
9
6-9
6-9
5-10
6-9
KOICr g/m3
50
75
100
100
150
75
NH4-N g/m3
1,56
3,89
23,33
7,78
23,33
7,78
NO3-N g/m3
9,03
11,29
18,06
18,06
-
18,06
TP g/m3
1,8
2
2
2
-
2
ANA det. g/m3
2
2
5
5
5
5
CCl4 extr. g/m3
2
5
10
10
10
10
100
100
200
200
500
200
Lebegőanyag, g/m3
A VÍZ KERETIRÁNYELV (VKI)
ELŐZMÉNYEK:
 EEC irányelvek a vízhasználatokra
Országonként erősen változó rendszer
Ökológiai szempontok háttérben
SPECIÁLISAN MAGYAR VISZONYOK
 Csatlakozási szándék az EU-hoz.
 A VKI bevezetéséről döntés.
 Magyarország a Duna-medence része.
 A vizek 95 %-a külföldről jön.
 Alföldi és középhegységi területek.
 Tradíciók a vízgazdálkodásban.
 Fejlett árvízvédelem és monitoring
rendszer.
 Jelentős vízi ökológiai tapasztalatok.
ELŐREHALADÁS A GYAKORLATI
MEGVALÓSÍTÁSBAN
Országos programok kormánydöntések alapján
a Keretirányelv által megkövetelt intézkedési program alapja
EK Irányelvek
Települési szennyvíz
irányelv
Ivóvíz irányelv
Nitrát irányelv
Felszín alatti vizek
védelme irányelv
Országos programok
(indítás dátuma)
Országos csatornázási
és szennyvíztisztítási
program (1996)
Vízbázisvédelem (1997)
Program az ivóvízminőség javítására (2001)
készenlét/
határidő
25 %/ 2015
70 % / 2003
20 % / 2009
Országos akcióterv
3 fázisban (2002)
20 % / 2012
Országos kármentesítési
program (1996)
60 % / 2003
A VKI CÉLJA, HOGY KERETET BIZTOSÍTSON:
• a vizekkel kapcsolatban lévő
ökoszisztémák védelméhez
• a fenntartható vízhasználatokhoz
• az emisszió csökkentésével
a vízminőség javításához
• a felszín alatti vizek védelméhez
• az árvizek és aszályok környezeti
hatásának mérsékléséhez
Egyéb kiemelt szempontok:
• költségmegtérülés,
• a “szennyező fizet” elv,
• társadalmi kapcsolatok
VÍZÜGYI KERETIRÁNYELV (WATER FRAMEWORK
DIRECTIVE)
 Integráló szemlélet
 Vízgyűjtő elv
 Fogalmi meghatározások (vízgyűjtő, részvízgyűjtő,
vízgyűjtő kerület, víztér, „jó állapot”)
 Célok (állapot romlás megakadályozása, jó állapot
elérése)
 Feladatok (monitoring, vízgyűjtő-gazdálkodási terv,
intézkedési terv)
 Határidők
 Felelős hatóság
 Jelentési kötelezettség
FOGALMAK
 Vízgyűjtő
 Tó, folyó, átmeneti, partmenti, erősen módosított és
mesterséges vizek
 Referencia állapot és potenciál
 Jó állapot és potenciál
 Felelős hatóság
 Tipológia
 Víztest lehatárolás
 Víztest jellemzés
 Monitoring (háromszintű)
 Vízgyűjtő gazdálkodási terv
ÖKOLÓGIAI HÁTTÉR
 Komplementaritás elve (miliőspektrum és
tolerancia spektrum összehangoltsága
Emberi hatások
Zavartalan környezet
Eredeti
társulások
Környezet
Társulások
Módosított környezet
Módosított
társulások
Típusok
Referencia indikátorok
A KERETIRÁNYELV TEHÁT AZOKAT A TÖRVÉNYEREJŰ SZEMPONTOKAT
FOGLALJA ÖSSZE, AMELYEKET FIGYELEMBE KELL VENNI:
• A vízhasználatok tervezésekor
és engedélyezésekor,
• A potenciális szennyezési tevékenységek
engedélyezésekor,
• A vízrendezési munkákban,
• Az árvíz és belvízvédekezés során
Közvetve tehát befolyással van
az egész vízgazdálkodásra
A lényeg:
VÍZGYŰJTŐ-GAZDÁLKODÁSI
TERVEZÉS
a Duna vízgyűjtőjének egészére
esetleg Duna, Tisza, Dráva bontásban,
de az “aprómunka” szintjét a típus szerint lehatárolható
felszíni és felszín alatti vízterek
jelentik
A célkitűzés:
a vízterek
ökológiai és vízminőségi állapota nem romolhat,
illetve el kell érni a “jó állapotot” 15 év alatt,
közgazdaságilag alátámasztható módon
A vízgyűjtő szintű vízgazdálkodási tervezés
és a vízgyűjtő gazdálkodási tervezés
párhuzamosan futó, egymást átfedő tevékenységek
Ökológiai és vízminőségi szemlélet,
de kivételek lehetségesek.
Csak mindent indokolni, igazolni és dokumentálni kell!
A határidő kitolható
• váratlan árviz,
• tartós aszály,
• haváriák esetén.
A víztér mesterséges vagy erősen módosított jellege elfogadható,
ha a jó ökológiai állapot elérése
• jelentős!? káros hatással lenne a szélesebb környezetre, hajózásra,
rekreációra, jelentős!? vízhasználatokra, folyószabályozásra,
árvízvédelemre, drénezésre, stb...
• technikailag nem lehetséges környezeti szempontból jelentősen!?
kedvezőbb módon, vagy nagyon drága lenne.
fenntartható vízgazdálkodás
„jó állapot” a felszíni vizek esetén:
a víztér ökológiai és kémiai állapota is legalább jó
A felszíni vizek jó ökológiai állapota azt jelenti, hogy a víztér közel
azonos hidrológiai, morfológiai,
biológiai és kémiai jellemzőkkel rendelkezik,
mint egy vele azonos típusba sorolt zavartalan víztér
(ez a referencia állapot)
A felszíni víztérnek akkor jó a kémiai állapota,
ha megfelel a környezeti határértékeknek
„jó állapot” a felszíni vizek esetén:
a víztér mennyiségi és kémiai állapota is jó
A felszín alatti víztér jó mennyiségi állapota esetén a vízkivételek
nem haladják meg a sokévi utánpótlódás mértékét, és
a depresszió nem rontja a kapcsolatban lévő
felszíni vízterek és szárazföldi ökoszisztémák ökológiai állapotát
A felszíni alatti víztér jó kémiai állapota
szintén a környezeti határértékek teljesítését jelenti
FELSZÍNI VÍZTEREK TÍPUSAINAK MEGHATÁROZÁSA
A tipológia felállításához két változat között lehet választani:
a részletesebb B-változat tartalmazza a A-változatot
Vízfolyások
Földrajzi szélesség és hosszúság
Tengerszint feletti magasság szerint:
> 800 m
200 – 800 m
<200 m
Geológiai felépítés:
 meszes
 szilikátos
 szerves (?)
A víztérhez tartozó vízgyűjtőterület szerint:
1 – 100 km2
100 – 1000 km2
1000 – 10000 km2
> 10000 km2
A folyótorkolattól mért távolság
Meteorológiai jellemzők
(léghőmérsékleti tartomány, csapadék)
Medermorfológiai jellemzők
((víztükörszélesség és vízmélység, a főmeder és a völgy alakja)
Hozam-kategória
Hordaléktranszport
Esés (az előzővel együtt: energiakészlet!)
Természetes vízminőségi jellemzők
(klorid, a savasságot semlegesítő (puffer)kapacitás)
Felszíni vízterek típusainak meghatározása
Tavak
Földrajzi szélesség és hosszúság
Tengerszint feletti magasság szerint:
> 800 m
200 – 800 m
<200 m
A tó átlagos mélysége szerint:
< 3 m
 3 - 15 m
> 15 m
A vízfelület nagysága szerint:
0,5 - 1 km2
1 – 10 km2
10 – 100 km2
> 100 km2
Geológiai felépítés:
meszes
 szilikátos
 szerves (?)
Meteorológiai jellemzők
(léghőmérsékleti tartomány, csapadék)
Vízszintingadozás
A tó alakja
Meder- (üledék) összetétel
Tartózkodási idő
Keveredési jellemzők
Savasságot semlegesítő (puffer) kapacitás
Tápanyag-terhelés
Felszín alatti vízterek javasolt tipológiája
A kőzet szerinti osztályok mindegyikére
(általános, de a kőzetek típusai szerint vannak különbségek)
a domborzat jellege
síkvidék
hátság, peremvidék
dombvidék
hegyvidék
a víztér tetejének mélysége:
< felszínközeli (talajvíz)
< 50 m
> 50 m
hőfok:
< 25 oC, hideg vizek
> 25 oC termálvizek
a felszíni szennyezéssel szembeni sérülékenység:
fokozottan sérülékeny (karszt, vagy homokos fedő)
sérülékeny (féligáteresztő fedő)
nem sérülékeny (kötött fedőréteg)
regionális áramlási jelleg (50 m-nél mélyebb réteg esetén):
feláramlási terület
átmeneti terület
leáramlási terület
vízminőségi jelleg:
a jelenlegi genetikai osztályozás alapján, de max. 4-5 kategória
• átlagos évszakos talajvízszint ingadozás:
 három kategória
az éves maximális vízállások átlaga terep alatt (talajvíztér esetén):
 három-négy kategória
ökológiai jelentősége (csak talajvíztér esetén)
nincs hatással vízfolyásokra és/vagy szárazföldi
ökoszisztémára
a befolyásolt szárazföldi ökoszisztéma jellege szerint
VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
BIOLÓGIAI
JELLEMZŐK
VÍZFOLYÁSOK
ÁLLÓVIZEK
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
Fitoplankton
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
VÍZFOLYÁSOK
ÁLLÓVIZEK
BIOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Makrofitonok
Fitobenton
Makrogerinctelenek
Halak
Fitoplankton
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
HIDROMORFOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Vízhozam jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Mélység, szélesség
Mederjellemzők
Vízparti zóna
Vízállás jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Tartózkodási idő
Mélység
Tómeder jellemzők
Vízparti zóna
VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
VÍZFOLYÁSOK
ÁLLÓVIZEK
BIOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
Fitoplankton
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
HIDROMORFOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Vízhozam jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Mélység, szélesség
Mederjellemzők
Vízparti zóna
Vízállás jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Tartózkodási idő
Mélység
Tómeder jellemzők
Vízparti zóna
Átlátszóság
Hőmérsékleti viszonyok
Oxigén háztartás
Sótartalom
Savasodási állapot
Tápanyagok
Jelentős mennyiségben
bevezetett szennyezőanyagok
Kiemelten veszélyes anyagok
FIZIKAIKÉMIAI
JELLEMZŐK
Hőmérsékleti viszonyok
Oxigén háztartás
Sótartalom
Savasodási állapot
Tápanyagok
Jelentős mennyiségben
bevezetett szennyezőanyagok
Kiemelten veszélyes anyagok
VÍZTEREK ÁLLAPOTÁNAK JELLEMZÉSE
VÍZFOLYÁSOK
ÁLLÓVIZEK
BIOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
Fitoplankton
Makrofitonok
Makrogerinctelenek
Halak
HIDROMORFOLÓGIAI
JELLEMZŐK
Vízhozam jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Mélység, szélesség
Mederjellemzők
Vízparti zóna
Vízállás jellemzők
Kapcsolat a vízadókkal
Tartózkodási idő
Mélység
Tómeder jellemzők
Vízparti zóna
Átlátszóság
Hőmérsékleti viszonyok
Oxigén háztartás
Sótartalom
Savasodási állapot
Tápanyagok
Jelentős mennyiségben
bevezetett szennyezőanyagok
Kiemelten veszélyes anyagok
FIZIKAIKÉMIAI
JELLEMZŐK
Hőmérsékleti viszonyok
Oxigén háztartás
Sótartalom
Savasodási állapot
Tápanyagok
Jelentős mennyiségben
bevezetett szennyezőanyagok
Kiemelten veszélyes anyagok
A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI
Feltárási és felügyeleti monitoring
Célja:
• vízterek kijelölésének véglegesítése
• vízterek kiindulási állapotának jellemzése
• a környezeti szempontból kritikus vízterek kiválasztása
• információk egyéb monitoring tervezéséhez
• a vízminőségi állapot átfogó bemutatása
• az emberi hatások és az állapotjellemzők közötti összefüggések
bemutatása, hosszútávú trendek kimutatása
Mérendő paraméterek:
• hidrológiai, hidromorfológiai jellemzők
• biológiai jellemzők (fitoplankton, típus-specifikus flóra, gerinctelenek,
halak)
• kémiai paraméterek (alapparaméterek, kibocsátott kiemelt
szennyezőanyagok vagy nagy mennyiségben kibocsátott egyéb
anyagok
A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI
Vizsgálati monitoring
Célja:
• a határértéket meghaladó koncentráció ismeretlen okának feltárása
• a biológiai állapot nem megfelelő és ennek oka ismeretlen
• havária jellegű szennyezések feltárása
Mérendő paraméterek:
A céltól függően.
A FELSZÍNI VÍZ MONITORING JELLEMZŐI
Üzemelési monitoring
Célja:
• a célkitűzések szempontjából kockázatos vízterek állapotának
folyamatos megfigyelése
• a beavatkozások hatásának nyomon követése
• ahová kiemelt szennyezőanyagot, vagy nagy mennyiségű
szennyezőanyagot vezetnek
• védett vízfolyás-szakaszok monitoringja
Mérendő paraméterek:
• a vizsgált terhelésre érzékeny hidrológiai, hidromorfológiai vagy
biológiai elem
• az adott víztérbe bevezetett kiemelt szennyezőanyagot, vagy nagy
mennyiségben bevezetett szennyezőanyagot
VÍZTEREKRE VONATKOZÓ KÖRNYEZETI
CÉLKITŰZÉSEK
Általános szabályok
• a vízterek állapota nem rosszabbodhat (időszakosan váratlan
események miatt)
• a természetközeli, ún. “jó állapot” elérése 15 év alatt
•
megfelelő indokok esetén a határidő kitolható 12 évvel
•
erősen befolyásolt vízterek esetén enyhébb célkitűzések
Csak felszíni vizek esetén
•
mesterséges és erősen módosított vízterek esetén a megváltozott állapotnak megfelelő referencia az érvényes, a cél
a jó ökológiai potenciál elérése 15 év alatt
•
a prioritási listán lévő anyagok okozta szennyezéseket
folyamatosan csökkenteni kell
•
a veszélyes anyagok emisszióját meg kell szüntetni
Csak felszín alatti vizek esetén
•
•
a bevezetett szennyezések megszüntetése vagy korlátozása
a szennyezési trendeket vissza kell fordítani
VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK
1. Általános ismertetés:
•
A vízgyűjtő kerület jellemzőinek általános leírása.
•
A felszíni víztestek elhelyezkedésének és határainak
térképen történő bemutatása, a vízgyűjtőn belüli ökorégiók
és felszíni víztest típusok térképen történő bemutatása, a
felszíni
víztest
típusok
referencia
viszonyainak
meghatározása.
•
A felszín alatti víztestek elhelyezkedésének és határainak
térképen történő bemutatása.
2. Emberi hatások
•
Pontszerű szennyezőforrások.
•
Diffúz szennyezőforrások, földhasználat.
•
A víz mennyiségi állapotára ható terhelések számbavétele a
vízkivételekkel együtt.
•
Az egyéb hatások elemzése.
VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK
3. A védett területek azonosítása és térképi ábrázolása.
4. Monitoring
• A megfigyelő hálózatok térképe.
• A felszíni vizek állapota (ökológiai és kémiai).
• A felszín alatti vizek állapota (kémiai és mennyiségi).
• A védett területek állapota.
5. Környezeti célkitűzések
6. A víz használatának közgazdasági elemzése
VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK
7. A célkitűzések megvalósulása érdekében elfogadott intézkedések
programja
•
A közösségi joganyag alkalmazása.
•
A költség visszatérülés elvének érvényesülése.
•
A vízkivételek és a tározások szabályozásának összefoglalása.
•
A pontszerű bevezetésekre és a vizek állapotára hatással levő egyéb
tevékenységekre elfogadott szabályozások.
•
A balesetszerű szennyezési események hatásainak megelőzése.
8. Jegyzék a vízgyűjtő kerületre készített bármely egyéb, részletesebb
programokról és gazdálkodási tervekről.
9. A közvélemény tájékoztatására és konzultációkra tett intézkedések
összefoglalása.
10. Az illetékes hatóságok listája.
11. Információ elérés csatornáinak megjelölése.
VÍZGYŰJTŐ GAZDÁLKODÁSI TERVEK FELÚJÍTÁSA
1. Az előző változatának közreadása óta végzett minden
változtatás vagy korszerűsítés összefoglalása.
2. A környezeti célkitűzések elérése irányában tett
előrehaladás számbavétele.
3. Minden olyan intézkedés összefoglalása és magyarázata,
amelyet előirányoztak a korábbi vízgyűjtő gazdálkodási
tervben, de nem tettek meg.
4. A vízgyűjtő gazdálkodási terv korábbi változatának
közreadása óta elfogadott minden közbenső intézkedés
összefoglalása
VÍZMINŐSÉG
 A víz mint közeg tulajdonságainak összessége
 Ökoszisztémák életét befolyásoló, létrehozó,
fenntartó tényezők összessége
 Négy tulajdonság csoport jellemzi
Halobitás (ion tartalom)
Trofitás (szervesanyag termelő képesség)
Szaprobitás (szervesanyag lebontó képesség)
Toxicitás (mérgező képesség)
 Vízminőség: antropocentrikus fogalom (mire
használható a víz)
 Vízszennyezés: Olyan anyagok természetes vízbe
juttatása, amelyek károsítják a vízi ökoszisztémát
Ökológiai szemlélet lényege
 Az ember igényli az egészséges
környezetet
 Az emberiség túljutott az extenzív
fejlődési szakaszon
 A mérnöki és az ökológiai egyensúly
létrehozása az intenzív fejlődés feltétele
A halobitás fokozatai DÉVAI I. szerint
összes ion vezetőképesség
mg/L
S/cm
0
< 150
150-350
350-600
< 10-6
< 250
250-550
550-1000
4 oligo-mezohalóbikus
5 béta-mezohalóbikus
6 béta-alfa-mezohalóbikus
600-900
900-1200
1200-1700
1000-1500
1500-2000
2000-2700
7 alfa-mezohalobikus
8 mezo-polihalóbikus
9 polihalóbikus
1700-2500
2500-4000
> 4000
2700-4000
4000-6000
> 6000
0
1
2
3
ahalóbikus
béta-oligohalóbikus
béta alfa-oligohalobikus
alfa-oligohalóbikus
TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZES SÓ TARTALMA
Víztípus
Édesvizek
Alpesi Tavak
Sótartalom, mg/L
50-500
100-200
Északnémet síksági tavak
Skandináv tavak
Sós tavak
200-400
50
20 000-ig
Tengervíz
Balaton
Velencei-tó
Szelidi-tó
40 000-ig
500
800-1750
1460-4100
Duna
Tisza
Dráva
250-400
350
250
A TENGERVÍZ ÖSSZETÉTELE
ELEM
mg/L
klór
18 890
nátrium
10 560
szulfát-S
2 560
magnézium
1 270
kén
885
kalcium
400
kálium
380
bróm
65
szén
28
stroncium
13
bór
5
szilicium
3
fluor
1
A trófitás fokozatai
összes a-klorofill
algaszám
elsőleges termelés
106·liter-1
mg · m-3
mgC · m-2 gC · m-2
· nap-1
· év-1
0
0
0
0
< 0,01
<1
< 50
< 10
0
atrófikus
1
ultra-oligotrófikus
2
oligotrófikus
0,01-0,05
1-3
50-100
10-25
3
oligo-mezotrófikus
0,05-0,10
3-10
100-200
25-50
4
mezotrófikus
0,1-0,5
10-20
200-400
50-100
5
mezo-eutrófikus
0,5-1,0
20-50
400-600
100-150
6
eutrófikus
1-10
50-100
600-1500
150-300
7
eu-politrófikus
10-100
100-200
1500-2500 300-500
8
politrófikus
100-500
200-800
> 2500
> 500
9
hipertrófikus
> 500
> 800
?
?
Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (1)
Oligotrófia
Plankton
mennyisége
szegényes
Eutrófia
gazdag
változatossága változatos, sok faj egyhangú, kevés faj
elterjedése
napi vándorlás
Alga
tömegvegetáció
mély vízben is
csak a trofogén zóna
élénk
igen ritka
korlátozott
gyakori
Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (2)
Oligotrófia
Zöldalgák
Desmidiaceae
Kovamoszatok
Jellemző
Tabellaria
algacsoportok
Cyclotella
Melosira
islandica
Aranybarna moszatok
Dinobryon
Eutrófia
Kékalgák
Anabaena
Aphanizomenon
Microcystis
Oscillatoria
Kovamoszatok
Melosira )kiv.:
islandica)
Fragillaria
Stephanodiscus
Asterionella
Az oligotrófia és eutrófia összehasonlítása (3)
Oligotrófia
Eutrófia
Jellemző állatok
Bosmina
obtusirostris
Diaptomus gracilis
B. longirostris
Daphnia cucullata
Cyclops vicinus
Fenékfauna
Tanytarsus
Chironomus fajok
Halak
Mély, hűvös vizet
kívánó fajok:
pisztráng, maréna
Felületi melegvíz
kedvelők: ponty, csuka,
sügér, keszeg
AZ EUTROFIZÁCIÓ KÖVETKEZMÉNYEI
MÉRSÉKELT ÉGÖVI ÁLLÓVIZEK
 ELSŐSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS
(kovaalgák, zöldalgák, kékalgák)
 MÁSODSORBAN: MAKROFITON ELBURJÁNZÁS
TRÓPUSI ÁLLÓVIZEK
 ELSŐSORBAN: VÍZI MAKROFITON
túlszaporodás (vízililiom, piscia)
 MÁSODSORBAN: ALGA TÚLSZAPORODÁS
(kékalgák, kovaalgák)
A TROFITÁS ÉS A VÍZHASZNÁLAT
ÖSSZEFÜGGÉSE
Trofitás
Oligotróf
Mezotróf
Eutróf
Hipertróf
Vízhasználat
Vízellátás
fürdőzés, rekreáció
vízellátás
fürdőzés, rekreáció
Öntözés
haltenyésztés
Haltenyésztés
hajózás
AZ ALGÁK VÍZMINŐSÉGI HATÁSAI
Instabil oxigén viszonyok
Szervesanyag termelés
Szín, szag és ízproblémák
Esztétikailag kedvezőtlen víz
Toxintermelő képesség
PROBLÉMÁK A VÍZELLÁTÁSNÁL
 Növekvő koaguláns igény
 Az ülepítés során flokkok felúszása
 Szűrök eltömődése
 Az algák átmehetnek a szűrőn
 Baktériumok elszaporodása az algák
szervesanyagán a vízelosztó rendszerben
MAKROFITON ELBURJÁNZÁSBÓL
EREDŐ GONDOK
 A VÍZKIVÉTELI MŰVEK eltömése
(vízellátás, energiatermelés)
 MAGAS EVAPORTRANSPIRÁCIÓ
 VÍZI SZÁLLÍTÁS AKADÁLYOZÁSA
 FÜRDŐZÉS AKADÁLYOZÁSA
 HALÁSZAT AKADÁLYOZÁSA
MAKROFITON SZABÁLYOZÁS
 Aratás
 Üledék lefedése
 Kotrás
 Foszfor inaktiválás
 Növényevők betelepítése
 Növényi patogének bevitele
 Vízmélység szabályozás
 Növényirtó szerek alkalmazása
EUTROFIZÁCIÓ SZABÁLYOZÁSA
 Alapja: limitáció
 Módszerek mély tavakra sekély tavakra
különbözőek
 Tó és vízgyűjtője egységként kezelése
Beavatkozások a vízgyűjtőn (1)
Pontszerű források
 Lakossági szennyvíz terhelés csökkentése
(szennyvíz elvezetés, harmadlagos tisztítás,
csatornázási paradoxon)
 Ipari szennyvíz kezelés
 Nagyüzemi állattartó telepek hígtrágya
kezelése
Beavatkozások a vízgyűjtőn (2)
Nem-pontszerű források
 Mezőgazdasági termelés csökkentése
 Művelési ág váltás
 Művelési mód váltás
 Szerves- és műtrágya felhasználás
csökkentése
 Erózióból származó terhelés csökkentés
előtározókkal, nádastóval
Beavatkozások a tóban (1)
Mechanikai módszerek
 Hínárirtás
 Iszap eltávolítás
 Levegőztetés
 Mélységi vízelvezetés
 Rétegzettség megszüntetése (kényszercirkuláció)
 Árnyékolás
Beavatkozások a tóban (2)
Kémiai módszerek
 Üledék oxidációja (nitrát, oldott oxigén,
hidrogén-peroxid)
 Meszezés
 Üledék mobil P inaktiválás (alumínium-szulfát,
vas(III)-klorid, stb.)
 Algicidek alkalmazása
Beavatkozások a tóban (3)
Biológiai eljárások
 Táplálék láncba beavatkozás
 Betelepítés
Növényzet eltávolítás (amúr)
Fito és zooplankton gyérítés (busa)
Halállomány gyérítés (angolna, csuka,
fogas, stb.)
 Óvatosságot és az ökoszisztéma ismeretét
igényli
 Növénytelepítés
A szaprobitás fokozatai
(részben Dr.Gulyás Pál után)
Pantle-Buck
index
KOIps
S
O2mg · 1-1
0
0
< 0,05
<1
0
aszapróbikus
1
kataróbikus
2
oligoszapróbikus
0,51-1,30
1,0-1,5
3
oligó-béta mezoszapróbikus
1,31-1,80
1,5-2,5
4
béta mezoszapróbikus
1,81-2,30
2,5-5,0
5
alfa-béta mezoszapróbikus
2,31-2,80
5-10
6
alfa mezoszapróbikus
2,81-3,30
10-30
7
alfa-mezo-poliszapróbikus
3,31-3,80
30-60
8
poliszapróbikus
3,81-4,00
> 60
9
euszapróbikus
értékelhetetlen, nyersszennyvíz
A „teljes” szaprobiológiai beosztás
Csoport
KATARÓB
nem szennyezett
Zóna
k
katarób
Jellemzés
igen tiszta vizek szegényes
élővilággal
LIMNOSZAPRÓB
x
Szennyezett felszíni és o
felszín alatti vizek
bm
am
p
(xenoszaprób)
oligoszaprób
béta-mezoszaprób
alfa-mezoszaprób
polimezoszaprób
EUSZAPRÓB
Bakteriális bontásra
alkalmas szennyvizek
i
m
h
u
izoszaprób
metaszaprób
hiperszaprób
ultraszaprób
nyers szennyvíz
szeptikus szennvizek
tömény ipari szennyvizek
élet nélküli, tömény
szennyvizek, de nem
mérgezők
TRANSZ-SZAPRÓB
Bakteriális bontásra
alkalmatlan
szennyvizek
a
r
c
antiszaprób
radioszaprób
kriptoszaprób
mérgező szennyvizek
radioaktív szennyvizek
szervesanyag nélküli
szennyvizek, élettelenek
A KOLKWITZ-MARSSON –
féle zónák (lásd később)
Szapróbiológiai beosztás
Oligoszaprób
Tiszta, emberi behatástól nem érintett vizek. A
mineralizáció teljes. Az üledék oxidált. A víz
átlátszó és oxigénben gazdag
Bétamezoszaprób
Kémiailag előrehaladott oxidáció zajlik. Oxigén
tartalom 50 % feletti, határozott napi ritmussal.
Változatos flóra és fauna. Aerob lebontás
jellemző
Alfamezoszaprób
Kémiailag előrehaladott oxidáció zajlik. A víz még
tartalmaz oxigént, éles napszakos változású az
oxigén tartalom. Sok aminosav és fehérje a
vízben. Redukált állapot előfordul.
BOI = 10-20 mg/L, KOI = 20-80 mg/L
Poliszaprób
Nagy mennyiségű, energiadús, biológiai
bontásra alkalmas változatos szervesanyag. A víz
oxigén mentes, redukált állapotú anyagok
jelenléte (H2S, MeS).
BOI = 50-100 mg/L, KOI = 100-200 mg/L
Toxikológia (1)
 Toxicitás = mérgező képesség
 Természetes (bakteriális endo- és exotoxinok,
anyagcsere termékek)
 Mesterséges (emberi tevékenység által
okozott mérgezőképesség)
Nehézfémek
Szerves mikroszennyezők
Oxigén elvonás
Ammónia
 A toxicitás dózistól függő
 Akut toxicitás (egyszeri nagyobb dózis)
Toxikológia (2)
 Idült toxicitás (hosszú idejű kisebb dózis)
 A fajok és egyedek érzékenysége különböző
 Értékelés LD50 és LC50 alapján
 Mérés célja: hígítási igény megállapítása
 Tesztek fajtái:
Gyorstesztek
Hosszú idejű tesztek
Különleges tesztek
Ökotoxikológia
A toxicitás fokozatai
0
1
2
3
Nem mérgező
4
5
6
7
8
9
Közepesen mérgező
Gyengén mérgező
Erősen mérgező
Igen erősen mérgező
% TLm
nincs válasz
> 100 (válasz < 10 %)
> 100 (válasz 10-50 %)
100-50
50-10
10-1
1-0,1
0,1-0,05
0,05-0,01
< 0,01
Toxikológiai tesztek
Peremfeltételek (1)
 Több faj esetében kell a toxikusságot mérni
 Nagy mennyiségben előforduló szervezetek
kiválasztása előnyös
 A szervezetek jól tűrjék a laboratóriumi körülményeket
 Érzékeny élőlények szükségesek a toxikus anyagokkal
szemben
 Lehetőleg fiatal egyedeket válogassunk
 Az élőlények érzékenysége évszakosan is változhat
 Több toxikus anyag egyidejű jelenlétében változhat a
toxikus hatás
Egymást erősítő hatás
Egymást csökkentő hatás
Semleges hatás
Toxikológiai tesztek
Peremfeltételek (2)
 Lehetőleg gyorsan szaporodó élőlényeket válasszunk
 Jól felszerelt laboratórium szükséges
 Bakteriális tenyésztések steril körülmények között
 Tesztelés közben a környezeti feltételek változatlanok
 Hígítási sort készítenek a toxikus anyagból
 Kontrol minta szükséges
 Több párhuzamos mérés szükséges
 Környezet ne limitálja a szaporodást
Statisztikai kiértékelhetőség
A PCB-k felhalmozódása vízi ökoszisztémákban
Oxidáltsági fok:
Nitrátammonifikáció (nitrátredukció)
Nitrogén
molekula
nitrogénkötés
Ammóniumion
dinitrogénoxid
denitrifikáció
Amino
csoport
hiposalétromsav
Nitrit
Nitrát
nitrifikáció
-III
-II
-I
O
+I
+II
+III
+IV
+V
 Az elemi nitrogén molekula (N2), diffúziója
gyorsabb, de nagy mértékben ellenáll a kémiai
reakcióknak.
 A kombinált nitrogén viszont, szinte minden
életjelenségben részt vesz nagy
reakcióképessége révén, miközben oxidáltsági
foka a legredukáltabbtól (-III pl. NH3), a
legoxidálttatabbig (pl. NO3-) terjed.
(A Balaton erősen eutrofizálódott részén, a
Keszthelyi-öbölben 1977 június és november
között 35,8 kg/ha, az összes N-terhelés 45 %-a
volt az elemi nitrogénkötés eredménye.)
levegő
diffúzió
denitrifikáció
Oldott
N2
Szerves
N
nitrát
felvétel
nitrifikáció
NO3-N
NO2-N
denitrifikáció
diffúzió
víz
kiülepedés
felkeveredés
Oldott
N2 anaerob
NH4-N
diffúzió
NO3-N, NO2-N, NH4-N
szerves N
szerves N
NO3-N, NO2-N, NH4-N
aerob
nitrogénkötés
szorpció
Szerves ammónia képződés
nitrogénkötés
N
ammónia felvétel
NH4-N
denitrifikáció
nem lebomló szerves N
NO2-N
NO3-N
nitrát redukció
üledék
A víz- üledék kölcsönhatást befolyásoló fő
folyamatok
Tó - víz
Szorpció
Precipitáció
ÜLEDÉK
réteg
Pórus - víz
Ülepedés
Határréteg
Konvekció
VÍZ
Lebegő anyag
Szorpció
Oldódás
Üledék
Biokémiai folyamatok: (1)
 Nitrogénkötés
 Mesterséges ammóniaszintézissel
 Fotókémiai úton (NH3), (NOx)
 Kékalgák, baktériumok által
N2  2 N
( H = + 670 KJ)
2 N + 3 H2  2 NH3
( H = - 54 KJ)
Biokémiai folyamatok: (2)
 Ammonifikáció:
 Az élőlények elpusztult testét baktériumok
bontják aminocsoport eltávolításával,
ammónia (NH3) előállításával.
(pl. Pszeudomonas):
2CH2NH2COOH + 3O2  4CO2 + 2H2O + 2NH3
(H = 737 KJ/mol glicin)
 Égés
 Állatok ammóniaürítése
140
120
100
80
60
40
20
0
összesen
természetes
oxidációval az
atmoszférában
tengerek, óceánok
energiahord.
elégetése
szárazföld
ammóniaszintézis
A globális nitrogénkötés mérlege:
biológiai úton
Iparban
Delwiche (1977) szerint
Ammónia-ammónium egyensúly: (1)
Az ammónia %-os aránya a pH és hőmérséklet függvényében
40,00
30,00
30,00-40,00
20,00-30,00
20,00
10,00-20,00
9
0,00-10,00
8,5
10,00
8
7,5
0,00
5
7
10
15
T [C]
20
6,5
25
pH
Ammónia-ammónium egyensúly: (2)
NH3 + H2O  OH- + NH4+
NH4+ + H2O = H3O+ + NH3
100
NH3 % =
1 + num log(pKa - pH)
°C
5
10
15
20
25
30
pKa 9,80 9,73 9,56 9,40 9,25 9,09
Ammónia-ammónium egyensúly: (3)
 Mikor az ammónia-molekula vízben oldódik,
lúgként viselkedik (protont tud felvenni); az
ammónium-ion
viszont
savtermészetű
(protont tud leadni).
 Az ammónium-ion számára az élő sejthártya
áthatolhatatlan, a szabad ammónia viszont a
sejtmembránon áthatol, veszélyeztetve az
élőlényeket.
 A víz ammónia – ammónium tartalmáért algák,
vízinövények, baktériumok versengenek.
 Az ammónia – nitrit – nitrát átalakítást végző
baktériumok hőigénye különböző
 Nitrifikáció:
 A különböző folyamatokkal keletkező
ammóniát (NH3) a nitrifikáló baktériumok
először nitritté (NO2-), majd nitráttá (NO3-)
oxidálják és szervetlen szénből szerves
anyagot szintetizálnak.
(pl. Nitrosomonas):
2NH3 + 3O2  2H+ + 2NO2- + H2O (H = - 522 KJ)
(pl. Nitrobacter):
2NO2- + O2  2NO3-
(H = - 146 KJ)
 Nitrátammonifikáció (nitrátredukció):
 anaerob körülmények
 a baktériumok a nitrát (NO3-) ionokat
oxigénforrásként, illetve hidrogénion (H+)
akceptorként hasznosítják
 A folyamat nitriten (NO2-) keresztül az
ammónia (NH3), ill. ammónium-ionig (NH4+)
fut.
(pl. Pseudomonas):
2C6H12O6 + 6NO3-  12CO2 + 6OH- + 6NH3
 Denitrifikáció:
 Ez a folyamat is a nitrátért (NO3-) versenyez. Itt a
redukció csak dinitrogén-oxid (N2O) vagy
dinitrogén-gázokig (N2), történik.
(pl. Nitrococcus denitrificans):
C6H12O6 + 6NO3-  6CO2 + 3H2O + OH- + 3N2O
(H = - 2282 KJ / mol glükóz)
5C6H12O6 + 24NO3-  30CO2 + 18H2O + 24OH- + 3N2
(H = - 2387 KJ / mol glükóz)
(pl. Thiobacillus denitrificans):
5S + 6NO3- + 2CaCO3  3SO42- + 2CaSO4 + 2CO2 +3N2
(H = - 533 KJ / mol kén)
 Nitrátlégzés (disszimilációs
nitrogénredukció):
 Oxigén hiányában sok baktérium a szerves
anyag bontásakor keletkező elektronokat a
nitrát redukálására használja. A nitráttól
(NO3-)
az
ammóniáig
(NH3)
történő
redukálással 8 elektron átadásra van
lehetőség.
 Nem biokémiai folyamatok
VÍZMINTAVÉTEL (1)
Célok
 Átlagos vízminőségi állapot felvétele
 A vízterület osztályozása
 Terhelés becslése
 Megfelelő szabályozási stratégiák kiválasztása
 Vízminőségi állapot előrejelzése
VÍZMINTAVÉTEL (2)
Mérések feltételei
 Megfelelő komponensek kiválasztása
 Analízis gyorsasága
 Megfelelő érzékenység és kimutatási határ
 Mérések megfelelő reprodukálhatósága
 A mérések reprezentatívak legyenek a
vízterületre (tér- és időbeni reprezentativitás)
 Szükséges mintaszám meghatározás
MINTAVÉTELI MÓDSZEREK (1)
Kémiai komponensekre
 Mayer-palack
 Rutter-palack
 Szempontok:
– elegendő minta a meghatározandó
komponensekre,
– tiszta mintavevő
– Különböző koncentráció tartományok
figyelembe vétele (szennyvizes palackba
felszíni vizet nem szabad gyűjteni)
 Pontminták
 Folyamatos mintavétel (monitor)
MINTAVÉTELI MÓDSZEREK (2)
Biológiai komponensekre
 Planktonháló (fito-, zooplankton)
 Szűrő (szilárd részecskékre)
 Sűrítés (szűrés, centrifugálás, ülepítés)
 Bakteriológiai mintavétel steril üvegbe
 Helyszíni tartósítás:
zooplankton: formaldehid,
fitoplankton: Lugol oldat
Egyszerű vízmintavevő
készülék
Ruttner-féle palack
Zsigmondy-szűrő
Plankton-háló
MINTAVÉTELI HELYEK
MEGHATÁROZÁSA (1)
Vízgyűjtő
 Fontosabb befolyók meghatározása
 Szennyező források feltárása eredet szerinti
bontásban
 Szennyezőanyag emissziók mérése
 Koncentráció és anyaghozam mérése a
vízfolyásokban
 Transzmissziós tényezők meghatározása
MINTAVÉTELI HELYEK
MEGHATÁROZÁSA (2)
Víztest
 Területi változások reprezentálása (horizontális,
vertikális)
– mély rétegzett tavak
– sekély tavak
 Időbeni változások reprezentálása (szezonális,
napi, napon belüli)
 Rétegzett mintavételi stratégia
 Fontos elem a költség
Mintavételi gyakoriság
meghatározása
 Cél: Jellemző vízminőségi állapot
meghatározása
 Szükséges gyakoriság komponens-függő is
 Gyakoriság és változékonyság fordítottan
arányos
 Összefüggő komponensek esetében elég
egyiket mérni (vezetőképesség vagy összes
oldott anyag)
 Pontminta mérések
 Időbeni átlagminták
 Monitorozás
MÉRÉSI MÓDSZEREK KRITÉRIUMAI
 Szelektivitás
 Megfelelő méréshatár
 Kimutatási határ
 Pontosság
 Érzékenység