Vízminőségvégelem : Vizeink szennyezése, minősége, fizikai-, érzékszervi-, kémiai-, biológiai-, rediológiai tulajdonságai |
Vizeink szennyezése, minősége, fizikai-, érzékszervi-, kémiai-, biológiai-, rediológiai tulajdonságai
2004.02.25. 10:55
Vizeink minősége
A környezetvédelmi intézmények 1993. évi vízminőségi adatai alapján megállapítható, hogy felszíni vizeink 5%-a minden különösebb ráfordítás nélkül, 90%-a társadalmilag elfogadható költségekkel minden vízhasználati célra – ide értve az ivóvíztermelést is – alkalmassá tehető, s az ökológiai követelményeket is kielégíti. A fennmaradó 5%, a 100 l•s-1 középvízhozamú kisfolyásokban, továbbá a Zagyva, a Kapos, a Séd-Nádor-Sió-csatorna, az Élővíz-csatorna, a Kraszna, egyes időszakokban a Maros és a Szamos folyókban található.
A vízfolyások felső szakaszain a kedvező minőségi változásokat napjainkban az határozza meg, hogy a felvízi országok – Ausztria, Szlovákia – a 80-90-es évek között korszerűsítették a cellulóz iparukat, s ez összességében kb. 2000 t•nap-1 kémiai oxigénigényű szerves szennyezéstől mentesítette a befogadókat. Az eredményeket a Vág, a Duna, a Mura és a Sajó szennyezettségének igen jelentős csökkenése is jelzi. E folyamatot erősíti néhány nagyváros – pl. Bécs – biológiai szennyvíztisztításának megvalósítása is.
Magyarországon a felszíni vizek terhelésének csökkentése a hetvenes évek második felében kezdődött meg, aminek ütemét az anyagi források hiánya mérsékelte.
Az ipari termelés jelentős – 30-50%-os – visszaesése e folyamatot 1990 után nyilvánvalóan felerősítette. Látványos eredmények azonban az ipari termelés visszaesése árán sem várhatók, mivel a felszíni vizek terhelésének 50-70% -a a települések közcsatornáiból jut a befogadókba.
A nagy vízfolyásaink – Duna, Tisza, Dráva – minőségét a felvízi országok határozzák meg. A felső és az alsó határszelvények között a szennyezettség csak mérsékelten növekszik, egyes komponenseknél – az öntisztulásnak köszönhetően – csökken is.
Az ország állóvizeinek vízminőségi helyzete kedvezőtlen. Az 1994-es eredmények bizonyították, hogy a jelentős anyagi ráfordítások – a szennyvizek I., II., és III. fokozatú tisztítása (foszformentesítés), illetve lehetőség szerint más vízgyűjtőkre való átvezetése, a vízvédelmi célú tározók (pl. Marcali-tározó) üzembehelyezése, a betorkolló kisvízfolyások torkolati szelvényeinek rendezése, s hordalékfogókkal való ellátása a Kis-balatoni, Vízvédelmi Rendszer I. ütemének teljes, s a II. ütem részleges üzembehelyezése sem mutatkoznak elégségesnek egyes eutrofizációs folyamatok megfékezésére.
A Balaton vízminősége várhatóan ismét kedvező lesz. Ha azonban folytatódnak a forró és csapadékhiányos nyarak, átmeneti eutrofizációs “robbanásra” újból fel kell készülni. A Velencei-tó vízpótlása is csak tüneti kezelés lehet, hisz szükség lenne a szinte teljes vízcserére.
Ha az időjárásban az utóbbi 10 év tendenciája száraz periódusnak, s nem tartós változásnak bizonyul, a csapadékosabb évek a kedvezőbb vízminőségi állapotokat visszahozzák. Ha nem, akkor erre kell felkészülni, s tartós védelmi stratégiát kell kidolgozni.
Az aszályos évek nagymértékben megmutatkoznak a kisvízfolyások, kettős rendeltetésű csatornák vízminőségében is, amelyek nagymértékben eutrofizálódnak.
A felszín alatti vizek minőségének rendszeres észlelése a 80-as évek közepétől kezdődött, döntően a porózus tárolókra kialakított igen szerény méretű észlelőhálózaton. A hálózat a szennyeződésre érzékeny felszínközeli rétegöszletre alig terjed ki, a talajvizek, a karsztvizek, a parti szűrésű és a termálvízkészletek minőségészlelése nem kellően megoldott. A helyzetet átmenetileg javítja a közműves vízszolgáltatók statisztikai adatszolgáltatása.
A felszín alatti vizek közül a talajvízkészlet szinte az egész ország területén szennyezettnek tekinthető. A réteg- és mélységi vizek általában ma még őrzik genetikájukból és sok helyen természetes védettségükből adódó vízminőségüket.
Ugyanakkor ismert már néhány felszín alatti vízbázis helyrehozhatatlan elszennyeződése. A szivárgási folyamatok lassúsága, a megfigyelő kutak nagyfokú hiánya miatt ma még nem feltétlenül kimutatható minden, felszín alatti víztartóhoz már elérkezett szennyezés.
Felszín alatti vízkészletek közül a parti szűrésű vízbázisokon kitermelhetők a legfontosabbak. Itt kedvező irányú elmozdulások tapasztalhatók a mezőgazdasági tevékenység visszaesése eredményeként.
Mind az üzemelő, mind a távlati vízbázisok védelme kiemelt fontosságú feladat. A távlati vízbázisok védelmével kapcsolatos beruházási program indult 1993-94-ben. Ennek keretében 15 éves ütemezéssel a távlati vízbázisok megkutatatása, azok vízkészletét védő megfigyelőhálózat és védőterületi korlátozások létrehozása a fő cél.
Gyakran fordul elő a felszíni vizeink esetében rendkívüli (havária) vízszennyezés, melynek jellemzője, hogy kialakulása gyors, váratlanul, előre nem jelezhető időpontban keletkezik és olyan nagy szennyezőhatást gyakorol a vizekre, amely azok öntisztulását erősen korlátozza, élővilágát vagy egészében elpusztítja és ennek következtében a víz használati értéke csökken, vagy használatra rövidebb-hosszabb időre alkalmatlanná válik.
Az ilyen szennyezések leggyakoribb okai a potenciális szennyezőforrásokat képező (termelő, szállító, tároló, tisztító, stb.) berendezések meghibásodása, vagy gondatlan kezelése, baleset, természeti katasztrófa, országhatáron túlról származó szennyezőanyag vízbejutása, stb.
A II. világháború utáni évtizedekben megnövekedett a rendkívüli szennyezések száma is. Míg az 1970-es évek elején évi 10-15 esetet regisztráltak, a következő évtizedre ez átlagosan 230 eset/év-re emelkedett. Ebből mintegy 200 volt a hazai és 30 a külföldi eredetű (8. és 9. táblázat.)
8. táblázat A hazai eredetű rendkívüli vízszennyezések alakulása a 80-as évek közepén
Vízügyi igazgatóságok |
1983 |
1984 |
1985 |
1986 |
1987 |
Összesen |
évi esetek száma, db. |
Észak-dunántúli
Közép-Duna-völgyi
Alsó-Duna-völgyi
Közép-dunántúli
Dél-dunántúli
Nyugat-dunántúli
Felső-Tisza-vidéki
Tiszántúli
Észak-magyarországa
Közép-Tisza-vidéki
Alsó-Tisza-vidéki
Körös-vidéki |
25
26
7
47
10
3
5
3
14
11
11
13 |
12
37
3
55
9
4
10
3
20
26
6
14 |
12
46
9
42
11
3
6
2
15
17
6
32 |
27
58
5
44
14
5
16
1
7
16
10
12 |
28
48
11
38
35
6
11
3
6
13
15
18 |
104
215
35
226
79
21
48
12
62
83
48
89 |
Összesen |
175 |
199 |
201 |
215 |
232 |
1022 |
9. táblázat Külföldi eredetű rendkívüli szennyezések számának alakulása a 80-as évek közepén
Vízügyi igazgatóságok |
1983 |
1984 |
1985 |
1986 |
1987 |
Összesen |
évi esetek száma, db. |
Ausztria
Csehszlovákia
Románia
Szovjetúnió
Jugoszlávia |
3
11
17
-
- |
-
9
20
-
- |
2
11
23
1
- |
2
15
18
2
- |
1
3
25
1
- |
8
49
103
4
- |
Összesen |
31 |
29 |
37 |
37 |
30 |
164 |
Az elmúlt években a helyzet megváltozott; 1990-ben 70, 1991-ben 33, 1992-ben és 1993-ban pedig kb. 25 esetet tartottak nyilván.
A szennyezések szennyezőanyag fajták szerinti megoszlásában első helyen a kőolaj és származékai szerepeltek. Ezeket az ismeretlen és “egyéb” szennyezőanyagok, majd a szerves ipari szennyezések követték (10. táblázat).
10. táblázat Rendkívüli szennyezések szennyezőanyag – fajtánkénti megoszlása
Szennyezőanyag fajta |
Előfordulási arány (%) |
Kőolaj és származékai
Kommunális szennyezések
Szerves ipari szennyezések
Szervetlen ipari szennyezések
Növényvédőszer
Hígtrágya
Műtrágya
Rothadó szerves szennyezőanyag
Ammónium
Egyéb szennyezőanyag
Ismeretlen szennyezőanyag |
37,4
4,2
9,5
4,6
1,5
6,9
0,8
1,9
0,4
13,0
19,8 |
Összesen |
100,0 |
A víz minőségi jellemzői
A víz minőségét statikus illetve dinamikus megközelítésben vizsgálhatjuk. Statikus megközelítésben a vízminőséget a fizikai, kémiai, biológiai, mikrobiológiai (bakteriológiai) és radiológiai tulajdonságok összessége határozza meg.
E tulajdonságokat részben a víz természetes körforgása keretében lejátszódó folyamatok, részben a társadalom termelő, fogyasztó tevékenysége keretében kialakuló társadalmi körforgás befolyásolhatja.
A természetben lezajló különböző fizikai, kémiai, fizikai-kémiai, biológiai folyamatok hatására kialakul a víznek egy adott összetétele.
A víz összetétele a kőzetalkotó ásványok és a légköri széndioxid kölcsönhatásának eredményeként alakul ki.
Miután mind a felszíni, mind a felszín alatti vizek örökös mozgásban vannak egy-egy újabb pl. kémiai folyamat hatására, egy újabb egyensúlyi állapot alakulhat ki. Ez a vízminőség dinamikus megközelítése.
A minőség meghatározását a szakszerű mintavétel előzi meg, és azt követik a helyszíni, illetve laboratóriumi vizsgálatok, melyek eredményei képezik a minősítés alapját.
A vizeket gyakorlati felhasználásuk szerinti minőségi követelmények alapján célszerű osztályozni.
Így megkülönböztetünk:
- halászati vízhasznosításra
- egyéb célra alkalmas vizeket.
A gyakorlatban meg kell jelölni a felhasználás célját, ugyanis a víz alkalmassága ennek alapján dönthető el.
Így pl. az élelmiszeriparban alkalmas víz fényképészeti célra nem biztos hogy alkalmas.
Az ivóvíz céljára alkalmas a vas 0,5 mg•l-1, vagy a mangán 0,2 mg•l-1 koncentrációja esetén, a textiliparban viszont nem megfelelő, ugyanis ebben az esetben a vas határértéke 0,1 mg•l-1 a mangáné 0,05 mg•l-1.
A mezőgazdaságban az öntözésre való felhasználhatóság a sótartalom, a fenolftalein lugosság, a Na %, stb. a meghatározó.
A kazánvíz céljára használt víz esetében a keménység az egyik fontos paraméter.
A víz fizikai jellemzése
A víz különböző célokra való alkalmasságát a fizikai jellemzők közül a hőmérséklet határozza meg.
A felszín alatti vizek hőmérséklete elsősorban a vízadó réteg mélységi elhelyezkedésétől függ. Minél mélyebben helyezkedik el a vízadó réteg, annál magasabb a hőmérséklet és annál kisebb a hőmérsékleti ingadozás.
A talajvíz hőmérséklete 5-13 oC között változik. A mélységi vizek hőmérséklete magasabb, és amennyiben meghaladja a 37 oC értéket, akkor termálvízről beszélünk, ha a hőmérséklet meghaladja a 200 oC-t a víz hipertermál.
A felszíni vizek közül a vízfolyások hőmérséklete követi a léghőmérsékleti minimumot illetve maximumot.
Az állóvizek hőmérséklete a felszíntől lefelé haladva csökken. Egyébként követi a léghőmérséklet napi és évszakok szerinti változását, és általában 0-25 oC. Télen az állóvizek felszíni rétege 0 oC és befagy, az alsóbb rétegek hőmérséklete nem csökken 4 oC alá, ami a vízi élet szempontjából igen lényeges.
A felszíni vizek hőmérséklete nagy mértékben befolyásolja az öntisztulást. Minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál lassabban játszódik le az öntisztulás.
Az ivóvíz számára az optimális hőmérséklet 8-12 oC közötti, a 15 oC-nál magasabb hőmérsékletű a víz nem üdítő hatású.
Az öntözővíz hőmérsékletére vonatkozóan követelmény, hogy a víz és a növény hőmérséklet különbsége ne legyen nagyobb 12-15 oC-nál.
A víz organoleptikus tulajdonságai
Az organoleptikus tulajdonságok alatt a víz érzékszervileg észlelhető tulajdonságainak összefoglaló nevét értjük. Ide soroljuk a víz színét, ízét, szagát.
A szín a felszíni és felszín alatti vizek tisztaságának indikátora. Az elszíneződést az oldható és oldhatatlan (az utóbbi a víz zavarosságát eredményezi) anyagok okozzák.
A tiszta víz rendszerint színtelen vagy vastagabb rétegben azúrkék. A kék szín erőssége a vízben lévő szuszpendált részecskék jelenlétével függ össze. A finom részecskék, melyek a vízben egyenletesen oszlanak el a kék helyett zöld színeződést eredményeznek. Ugyancsak zöld elszíneződést okoznak a vízben a kalcium sók.
Sárgás-barna elszíneződést okozhatnak a felszíni vízekben a humusz és a Fe3+ vegyületek. Bizonyos mikroorganizmusok jellegzetes elszíneződést okozhatnak, és a szennyvizek ugyancsak okozhatják a víz elszíneződését, a forrástól függő árnyalatokkal.
A víz zavarosságát oldhatatlan és kolloidális szervetlen (anyagásványok, szilíciumoxidok, vashidroxidok, magnézium-hidroxidok) és szerves eredetű anyagok (szerves kolloidok, baktériumok, planktonok) okozhatják. A talajvizek zavarosságát főleg szervetlen vegyületek okozzák.
A zavarosság az ivó és egyéb célra használt vizek nem kívánatos megjelenését okozhatják.
A víz ízét természetes módon, vagy szennyezéssel bekerülő anyagok befolyásolják. Az ízt a kationok közül a vas, mangán, a magnézium, a kalcium, a cink, réz, az anionok közül a klorid, a szulfát, a hidrokarbonát, illetve a gázok közül a széndioxid befolyásolják jelentősen.
A sók megfelelő mennyisége és a szabad széndioxid jelenléte üdítő jelleget kölcsönöz a víznek.
Bizonyos sók nagyobb mennyisége kedvezőtlenül befolyásolja a víz ízét.
Így pl. a vas és a mangán vegyületek nagyobb mennyisége kedvezőtlenül befolyásolja a víz ízét, a magnézium-szulfát nagyobb koncentrációja a vizet keserűvé teszi. Általában szerves anyagok mellékízt okozó koncentrációja sok esetben kisebb mint a toxicitás szempontjából megengedhető határérték.
A víz szagát a vízben lévő illékony anyagok okozzák, melyek szagérzés észlelését váltják ki.
A szagforrás:
- másodlagos – szekunder eredetű lehet.
Az elsődleges források a következők:
- természetes folyamatokból a vízbe kerülő anyag (kénhidrogén)
- biológiai eredetű (növények, algák, baktériumok, gombák, paraziták élettevékenységéből vagy ürülékéből származó) anyagok
- szennyvizek (kommunális, ipari).
A másodlagos források a víz kezeléséből származó, a víz szagát okozó anyagok (pl. a víz klórozása).
Jellegzetes szaghatást kiváltó anyagokat mutatjuk be (Tölgyessy J. nyomán) a 11. táblázatban.
11. táblázat Néhány szennyezőanyag szaghatása
Vegyületek |
Képletek |
Jellegzetes szaghatás |
Aminok
Ammónia
Diaminok
Kénhidrogén
Merkaptánok
Szerves szulfidok
Szkatol |
CH3(CH2)n NH2
NH3
NH2 (CH2)4 NH2
H2S
CH3 SH; CH3(CH2)n SH
(CH3)2 S; CH3 SS CH3
C8H5 NHCH3 |
hal
vizelet (ammónia)
romlott hús
romlott tojás
borz ürülék
rothadó káposzta
emberi ürülék |
A víz kémiai jellemzői
A víz kémiai jellemzői közül egyik legfontosabb paraméter a pH érték, amely jelentős mértékben befolyásolja a vízben lejátszódó kémiai és biokémiai folyamatokat.
A tiszta természetes vizek pH értéke 4,5-8,3 között van. A pH 4,5 alá csökkenését a szabad szervetlen és szerves savak okozzák. Ha a pH>8,3, akkor a víz CO3-2, OH- iont, vagy szerves bázist tartalmaz. A desztillált víz esetében, amely egyensúlyban van a tiszta levegő CO2 tartalmával (0,03 tf%) a pH érték 5,65. A felszíni vizek pH-ja 6,5-8,5 közötti, a talajvízé 5,5-7,5 közötti. A pH értékek a biológiai folyamatokat jelentős mértékben befolyásolják. Így a biológiai nitrifikáció folyamán a felszabaduló hidrogén ionok reakcióba lépnek a HCO3- vagy CO32- ionokkal, szabad CO2 képződik és a víz pH-ja csökken.
A víz összes sótartalma koncentrációban (mg•l-1) nagy vezető képességben (EC, μS•cm-1) fejezhető ki, és a víz szervetlen vegyületeinek mennyiségét fejezi ki.
A természetes vizekben a főbb kationok az előfordulása csökkenő sorrendben Ca2+, Mg2+, Na+, K+, az anionok ugyancsak a mennyiség csökkenő sorrendjében HCO3-, SO4-2, Cl--. A természetes vizekben a vas és a mangán általában kisebb koncentrációban, az egyéb fémionok nyomokban fordulnak elő.
A nem fémes vegyületek, illetve ionok (H3N, NH4+, NO2-, NO3-, PO43-) kis koncentrációban fordulnak elő, a természetes, nem szennyezett vizekben.
A vízben lévő kalcium és magnézium mennyiséget a keménységgel fejezi ki. Nálunk a keménység kifejezésére a német keménységi fokot (NKo) használják. A NKo = 10 mg CaO-dal egyenértékű Ca2+ illetve Mg2+ mennyisége, 1 dm3 vízben.
Az összes keménység a vízben oldott Ca és Mg sók összege, a változó (karbonát) keménység a Ca és Mg hidrokarbonátjai összessége, az állandó (nem karbonát) keménység a Ca és Mg kloridjai, szulfátjai, nitrátjai mennyiségét fejezi ki.
A felszíni illetve felszín alatti vizek sótartalma 100-1000 mg•l-1 között változik. Az 1000 mg•l-1-nél nagyobb sókoncentrációjú vizek az ásványvizek. A tengervíz összessó koncentrációja átlagosan 35000 mg•l-1. A Holt-tenger összes sókoncentrációja több mint 250.000 mg•l-1.
A vízben oldott gázok közül a legjelentősebb az oxigén és a szén-dioxid. Az aerob vízi élőlények oxigénszükségletüket a vízben oldott oxigénből fedezik, ezért életfeltételeik az oldott O2 mennyiségétől függnek. A víz öntisztulása aerob folyamat ezért mértéke ugyancsak az oldott O2 tartalom függvénye. Az oldott oxigén tartalom a fotoszintézistől is függ (9. ábra).
9. ábra A fotoszintézis napi periódusának hatása az oldott O2 tartalomra
A vizekben és különösen a szennyvizekben a szerves vegyületek széles spektruma fordulhat elő. Mivel ezeket külön-külön meghatározni nehéz, ezért szükséges ezek együttes meghatározása.
Az egyik lehetőség az összes szerves szén (total organic carbon; TOC) meghatározása. A meghatározás lényege, hogy a szerves szenet oxigénnel és hőközléssel, ultraibolya sugarakkal kémiai oxidáló szerekkel vagy ezek variációival széndioxiddá oxidálják. A széndioxid mennyiséget különböző elveken működő analizátorokkal mérik, és az eredményt szénre vonatkoztatják.
Az indirekt módszerek a szerves vegyületek oxidálhatóságán alapulnak. Ezeknél a módszereknél az oxidációhoz szükséges oxigén mennyiségét határozzák meg, és ezzel fejezik ki a vízben lévő szerves szennyező anyag mennyiségét.
Ilyen indirekt módszer a kémiai oxigén igény (KOI), angolul chemical oxigen demand (COD), amely azon oxigén mennyiségét fejezi ki, amely szükséges az egységnyi térfogatú vízben levő szerves anyag oxidációjához, oxidálószer alkalmazásával (mg•l-1).
Ivóvíz és tiszta felszíni vízek esetében Kubel módszerét alkalmazzák, melynek lényege, hogy az oxidációt forrásban lévő kálium-permanganát oldattal végzik, kénsav jelenlétében. A Mn7+ ion Mn2+-né redukálódik a következők szerint:
MnO4- + 5e- + 8 H+ ® Mn2+ + 4 H2O
A KMnO4 fogyást a visszamaradó KMnO4 oxálsavval történő visszatitrálással határozzák meg:
2 MnO4 + 5 (C2O4)2- + 16 H+ ® 2 Mn2+ + 10 CO2 + H2O
Az eredményt mg•l-1 oxigén-ben adják meg, Kubel módszer szerinti permanganátos kémiai oxigén igény KOIps értékét.
Valamennyi víz típus (ivó, szennyvíz, stb.) esetében alkalmazható a szerves szennyezők oxidálására a káliumdikromat (K2Cr2O7), kénsav jelenlétében. A következő reakció játszódik le az oxidáció folyamán:
Cr2O72- + 6 e- + 14 H+ ® 2 Cr3+ + 7 H2O
A maradék K2Cr2O7 visszatitrálására ferro sókat használnak egy redox indikátor ferroin jelenlétében:
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ ® 2 Cr3+ + 6Fe3+ + 7 H2O
A reakció katalizálására Ag+ ionokat alkalmazunk. Az eredményt (KOId) ugyancsak mg•l-1 oxigénben adjuk meg.
A két oxidáló szer közül a káliumdikromat az erélyesebb, még nyílt szénláncú szénhidrogénekkel szemben is. Bár az oxidáció a káliumdikromattal sem teljes, de ezzel a módszerrel jobban meg lehet közelíteni az elméleti oxigénfogyasztás mértékét.
A könnyen oxidálható anyagok esetén elméletileg a két KOI érték azonos, a nehezen oxidálható anyagok esetében a KOId értéke nagyobb.
A két KOI hányadosa tájékoztatást ad a vízben levő szerves anyagok viselkedésére.
Minél kisebb a
hányados, annál több nehezen oxidálható anyag van a vízben.
A biokémiai oxigén a vízben lévő szerves anyagot mikroorganizmusok által történő biokémiai oxidálódásához szükséges oldott molekuláris oxigén mennyiségét adja meg egy meghatározott időintervallumra vonatkozóan (rendszerint 5 nap). Értékét (BOI5) mg•l-1 mértékegységben adjuk meg.
A teljes biokémiai oxigénigény (TBOI) a vízben lévő szerves anyagok teljes biokémiai lebontáshoz szükséges oxigén mennyisége.
Az elméleti oxigénigény (EOI) széndioxid és vízig történő teljes oxidáláshoz elméletileg szükséges oxigénigény (10. ábra).
10. ábra Az elméleti biokémiai oxigénigény reakció görbéje
A biokémiai oxigénigény az aerob mikroszervezetek által a vízben lévő szerves anyagok oxidációjához szükséges oxigénmennyiség a következő séma szerint:
oldott O2 + szerves anyag ® baktérium és protozóa ® CO2 + biológiai növekedés
Amennyiben megfelelő számú nitrifikáló baktérium áll rendelkezésre a vízmintában a másodlagos oxigénigény az ammónia nitrifikálásához szükséges a következők szerint:
oldott O2 + H3N ® nitrifikáló baktérium ® NO3- + baktérium növekedés
A folyamathoz állandó hőmérsékletet (20 oC) kell biztosítani, azért a vizsgálathoz szükséges mintákat megfelelő előkészítés után, termosztátba kell helyezni, tekintettel arra, hogy a BOI a hőmérséklettől is függ (11. ábra.)
11. ábra A BOI változása a hőmérséklet függvényében
Mikroszennyezők
A technológiai forradalom óta egyre nagyobb mértékű vízszennyezések korlátozzák a vízhasználatokat. A hagyományos szennyezők mellett egyre több olyan anyag jelenik meg a vízben, amelyek jellemzője, hogy viszonylag kis koncentrációban is rendkívül káros hatásúak.
Ezek lehetnek kedvezőtlen organoleptikus (szag, íz rontás) jellegűek, de tehetnek toxikus esetleg rákkeltő (karcinogen) hatásnak.
Mivel ezek az anyagok már kis koncentrációban is kifejtik ezeket a káros hatásokat ezeket mikroszennyezőknek nevezzük.
Ezek a mikroszennyezők természetes folyamatok eredményeként is bekerülhetnek a vízbe. Így például a kőzetek bomlásából fémionok, a falevelek korhadásából fenol, az elszaporodott algák anyagcsere terméke kerülhet a vízbe.
Az emberi tevékenység hatására különösen a szerves mikroszennyezők száma és koncentrációja nőtt.
A szervetlen mikroszennyezők közül elsősorban a vas, a mangán és a cink említésre méltó, amelyek elsősorban ízrontó hatásúak. A biológiai túlprodukció jelenségén keresztül a különböző foszfor és nitrogén vegyületek ugyancsak ízrontó hatásúak. A toxikus nehézfémek közül a higany-, az ólom- és a kadmium vegyületek az emberi szervezetre különösen veszélyesek, melyek a táplálékláncban feldúsulnak.
Japánban tömeges tragédiát okozott a higany (MINIMATA-kór) és kadmium (ITAI-ITAI betegség) felvétele a táplálkozás során. Említésre méltó a toxikus fémek esetében a szinergetikus hatás (pl. a víz szennyező hatása a víz keménységének illetve CO2 tartalmának függvénye, vagy a réz és higany jelenléte növeli az egyedi szennyezőhatást). Általános szabály lehet, hogy az összes nehézfém koncentrácoó nem haladhatja meg a 0,5 mg•l-1 értéket.
Lényeges, hogy a nehézfémek közül igen sok nem a szennyezéssel, hanem az ülepedő porral kerül a felszíni vizekben.
A nem karcinogén, krónikus hatású toxikus anyagok esetében használják a megengedhető napi felvétel (acceptable daily intake; ADI) mg•l-1 mértékegységben megadott értéket az ivóvízzel kapcsolatban, napi 2 l vízfogyasztást feltételezve.
A szerves mikroszennyezők mind az ipari, mind a mezőgazdasági termésből származhatnak. Egyik a leggyakrabban előforduló szerves mikroszennyezőknek a kőolaj és származékai, amelyek ízrontó és mérgező hatásúak. Vizsgálatok szerint már 1 μg•l-1 olajtartalom is kellemetlen ízhatást kölcsönöz az ivóvíznek, sőt a szennyezett vízben élő halak illetve kacsák húsa is élvezhetetlenné válik. Nagyobb koncentrációban az olaj toxikus hatása már veszélyes. Az oldott vagy diszpergált olaj már 10 mg•l-1 koncentrációban a fitoplanktonra és a zooplanktonra káros, 30 mg•l-1 –nél, a halakra és a haltáplálékra már a letális koncentráció mértéke kezdődik.
A szénhidrogének közül egyik legveszélyesebb csoport a poliaromás szénhidrogének (PAH) csoportja.
A korszerű ipari technológiából és háztartásokból egyre nagyobb mennyiségben kerülnek ki detergensek, vagy a tenzidek (szintetikus mosószerek), amelyek a felszíni vizek habzását okozzák, akadályozva ezzel az oxigén felvételt, elősegítik a kőolajszármazékok diszpergálását.
Hagyományosan általában az anion aktív detergenseket használnak az iparban és a háztartásokban.
A peszticidek az 1970-es évektől a mezőgazdasági termelés kemizálásával terjedtek el széleskörben. E csoporthoz tartoznak azok a vegyületek, melyek a növénytermelésben káros vagy nem kívánatos élőszervezetek elpusztítására használnak.
Ide tartoznak a rovarirtók (inszekticidek), a gyomirtók (herbicidek) és egyéb biocid anyagok.
Jelenleg több száz vegyületet használnak növényvédelmi célokra.
A peszticidek hatása összetett. A szag és ízártalom mellett igen nagy veszélyt jelent az élőszervezetekben való feldúsulás (biológiai magnifikáció).
A peszticidek táplálékláncban való feldúsulását érzékeltetik a következő számok:
közeg |
koncentráció |
víz |
0,001 mg•l-1 |
plankton |
0,01 mg•l-1 |
haltáplálék |
0,1 mg•l-1 |
rabló halak |
1,0 mg•l-1 |
sirály |
10,0 mg•l-1 |
A rákkeltő anyagokra vonatkozóan számos vizsgálatot végeztek, melyek keretében azt találták, hogy a talajvíz 4-10 μg•l-1, a vízfolyások és tavak 100-100000 μg•l-1 koncentrációban tartalmaznak ilyen anyagokat.
Ezek közül legjelentősebbek a benzo(a) pyren illetve a poliklórozott bifenilek (PCB-k).
A víz biológiai minősítése
A biológiai vízminőség a víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, illetve ezeket létrehozzák és fenntartják.
A vízminőségi jellemzők a következők:
A halobitás a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak összessége, amely az összes sótartalommal, a szervetlen ionok mennyiségével, vagy az elektromos vezetőképességgel megadható mennyiség. A halobitás fokozatait a 12. táblázatban mutatjuk be.
12. táblázat A halobitás fokozatai
Fo-ko-zat |
Megnevezés |
Összes ion mg•l-1 |
Fajlagos elektromos vezetőképesség mS•cm-1 |
0 |
Ahalobikus |
Ionmentes víz |
0 |
< 10-6 |
1
2
3 |
Béta-oligohalobikus (híg)
Béta-alfa-oligohalobikus (közepes)
Alfa-oligohalobikus (tömény) |
Édesvíz |
< 150
150…350
350…600 |
< 250
250…550
550…1000 |
4 |
Oligo-mezohalobikus |
Édes-sós
(szikes) víz |
600…900 |
1000…1500 |
5
6
7 |
Béta-mezohalobikus (híg)
Béta-alfa-mezohalobikus (közepes)
Alfa-mezohalobikus (tömény) |
Sós szikes víz |
900…1200
1200…1700
1700…2500 |
1500…2000
2000…2700
2700…4000 |
8 |
Mezo-polihalobikus |
Sós (szikes) nagyon sós átmeneti |
2500…4000 |
4000…6000 |
9 |
Polihalobikus |
Nagyon sós víz |
> 4000 |
> 6000 |
A trofitás a vízi ökoszisztémában végbemenő elsődleges szervesanyag termelés mértéke. Nagysága klorofill-tartalmú növényzettől (pl. alga), a szervetlen növényi tápanyagoktól (foszfor, nitrogén), továbbá a fénytől függ.
A trofitás növekedése növeli a vízi ökoszisztéma energia befogadó képességét és eutrofizálódáshoz vezet. Jellemzésére a klorofill tartalom, az összes alga szám, a foszfor és nitrogénformák alkalmasak.
A trofitás fokozatai a 13. táblázatban kerülnek bemutatásra.
A szaprobitás a vízi ökoszisztéma lebontó képessége, amely a trofitással szemben hat, ezért energia veszteséggel jár. Jellemzői a lebomlásra illetve rothadásra képes szervesanyag és heterotrof élőlények. Növekedése a vízszennyezés eredménye.
Jellemzése a KOIps és a Pantle Buck index (szaprobitási index: az indikátor szervezetek relatív gyakoriságából számítható), a KOId valamint a BOI5 értékeivel egyaránt lehetséges.
13. táblázat A trofitás fokozatai
Fo-ko-zat |
Megne
-vezés |
Összes algaszám 106•l-1 |
a-klorofill mg•m-3 |
Elsődleges
széntermelés |
Összes foszfor,* mg•m-3 |
Szervetlen nitrogén,* mg•m-3 |
mg•m-2•nap-1 |
g•m-2•év-1 |
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 |
Atrofikus (terméketlen)
Ultra-oligotrofikus
| | |