Környezetvédelem 2013

1. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Környezetvédelem2013 VII. Előadás Vizek Védelme Pintér Péter Mihály Email : pinter.peterm@bgk.uni-obuda.hu Szoba : A28

2. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Hidroszféra (vízburok)‏ A vízburok döntő tömege az óceáni medencékben található. A körforgás révén azonban a Föld vízkészlete állandó mozgásban van, s így az összes geoszférát összekapcsolja. A hatalmas tömegű "vándorláshoz" az energiát a napsugárzás biztosítja. A földfelszín 71 %-át, mintegy 362 millió km2˛ felületet borít tengervíz. A vízkészlet: - (kb. 1300 millió km3) 97 %-a a sós víz - 3 %-a (kb. 36 millió km3) az édesvíz, - 2,2 % jégtakaró (Déli-sarkvidék Északi-sarkvidék)‏ Az emberiség rendelkezésére - elsősorban a folyókban és tavakban – az édesvízkészlet 1%-a, a teljes földi vízkészlet 0,03 %-a áll, ebből kell gazdálkodnunk ! Légkör Összetétele

3. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz körforgása

4. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz társadalmi-gazdasági körforgása

5. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Víz mindenütt Ha vizekről beszélünk, elsősorban az óceánokra, tengerekre, folyókra, tavakra gondolunk, holott víz szinte mindenütt van: • a kőzetek ásványaiban kristályvízként (pl. Gipsz - gipszanhidrit); • a kőzetrészekben és repedésekben (rétegvízként, karsztvízként, hasadékvízként...); • a talajban (talajvízként, kapilláris vízként, kolloid hártyaként); • a légkörben (mint páratartalom, mint csapadék); • az élőlényekben (felépítő anyagként).

6. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A Föld vízkészletének megoszlása

7. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A Kontinensek vízkészletének megoszlása

8. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz jelentősége A víz az élet bölcsője volt, ma is az élet egyik feltétele. Az élőlény elsősorban vízzel "táplálkoznak”. Az élőlények testtömegének döntő része vízből épül fel. Egy ember szervezetének kétharmad része víz, a medúzáknál ez az érték elérheti a 98 %-ot. Az élővilág az élet kialakulása óta eltelt 3,5 milliárd év alatt jól alkalmazkodott a vízi környezethez (víznyomás, fényviszonyok, közegellenállás, felhajtóerő, áramlási sebesség....) A vízben is a Nap sugárzása az élet alapja. Hasznosítását növények végzik, oldott tápanyagot és CO2 építenek be magukba (moszatok, algák). A növényeket apró állatkák kebelezik be (parányi férgek, rákok, rovarlárvák). Az állatkákat halak és a halakat ragadozó halak eszik meg. Majd ezek is lebomlanak pusztulásuk után baktériumok segítségével.

9. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A Víz gázanyagcsere folyamata A növényi fotoszintézis biztosítja a vízben is az oxigént. A oxigént élőlények és növények hasznosítják. A gázcsere folyamatok során keletkezik oldott CO2 a zöld növények újra beépítik A légkör CO2 tartalmának szabályozásában jelentős szerepe van az Óceánoknak A tengeri növények felhasználják a CO2 majd egy részükből kőolaj, földgáz, mészkő, dolomit, szén… keletkezik. Az emberiség viszont ezekből az anyagokból túl gyorsan jutatja vissza a CO2

10. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Vizek éghajlat-módosító hatása A levegőtől eltérően a víznek a fajhője okozza ezt a hatást A tengerpartokon és azok körzetében az éghajlat kiegyenlítettebb, szélsőséges hőmérsékletektől mentes A víztömeg nyáron lassabban melegszik fel, ezért nyáron hűvösebb van, télen a jobb hőtároló képessége miatt enyhébb a hőmérséklet a tengerpartokon, mint a környezetüké A környezettől való eltérést hőmérsékleti anomáliának nevezzük (nyáron a hűtőhatás miatt negatív /-/, télen a "fűtő" jelleg következtében /+/ értékű) Az állandóan magas páratartalom szintén befolyásolja a partvidék éghajlatát, azáltal, hogy rendszeres, egyenletes csapadékot biztosít.

11. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Mit nevezünk vízkészletnek A vízkészlet a társadalom számára hozzáférhető és igénybe vehető víz mennyisége. A vízkészletek fajtái : - felszín alatti vizek - felszíni vizek A felszín alatti víz a föld felszíne alatt elhelyezkedő víz, amely közvetlen érintkezésben van a földtani közeggel. A felszín alatti vizek fajtái: - talajvíz - rétegvíz - parti szűrésű víz - karsztvíz

12. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Vízgazdálkodás A vízgazdálkodás az ember tudatos tevékenysége, melynek célja a vízkészletek és vízigények összehangolása, a vízigény hosszú távú kielégítése érdekében Vízhasznosítás A vízhasznosítás a víz hasznosítható tulajdonságaival kapcsolatos igények kielégítése, a víz lakossági, ipari, mezőgazdasági, kereskedelmi célokra való felhasználása, de ide soroljuk a víz hőenergiájának (hévíz) hasznosítását is. A vízgazdálkodásról szóló 1995. évi LVII. törvény hat vízhasználatot különböztet meg: • létfenntartási ivó- és közegészségügyi, katasztrófa elhárítási • gyógyászati, valamint a lakosság ellátását közvetlenül szolgáló termelő- és szolgáltató tevékenységgel járó • állattartási, haltenyésztési • természetvédelmi • gazdasági • egyéb (sport, üdülés, fürdés, stb.)‏

13. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszín alatti vizek A talajvízaz első vízzáró réteg felett, a felszín közelében lévő legfelső porózus vízadó képződményben tárolt víz. Mivel közvetlen kapcsolatban van a csapadékkal, a felszínnel és a levegővel, a felszíni szennyezések hatnak a minőségére. A rétegvíz az első vízzáró réteg alatt, általában két vízzáró réteg között helyezkedik el. Nincs közvetlen kapcsolatban a meteorológiai tényezőkkel és a talajvízzel, ezért kevésbé érzékeny a felszíni szennyező hatásokra. A parti szűrésű víz a folyók melletti ún. kavicsteraszból nyerhető víz, melynek állapotát a folyóvíz minősége és a talaj szűrőképessége határozza meg (ez adja a főváros ivóvizét). A karsztvíza mészkő- és dolomithegységek repedéshálózatában található, igen jó minőségű vízkészlet (kiváló ivóvíz). A mélyben hosszabb utat megtevő víz felmelegedhet: a 20 0C-nál melegebb rétegvizet hévíznek nevezzük. A kőzetekből sok ásványi anyagot is oldhat magába a víz, ezek az ásványvizek. Hazánk mind hévizekben, mind ásványvizekben gazdag ország.

14. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Mészkőhegységek jellegzetes formakincsei, karsztjelenségek

15. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet

16. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet

17. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet

18. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszíni vizek - állóvizek - folyóvizek Eredetük szerint lehetnek: természetes vizek és mesterséges vizek. Az állóvizek a Föld felszínének mélyedéseit állandóan kitöltő felszíni vizek, amelyek nincsenek kapcsolatban a tengerrel. Az állóvizek csoportosítása : Természetes állóvizek: mocsár, fertő, tó Mesterséges állóvizek: holtág, halastó, tározó, bányató A folyó a földfelszíni vízfolyások összefoglaló neve. A folyóvizek csoportosítása : Természetes folyóvizek: ér, csermely, patak, folyó, folyam Mesterséges folyóvizek: csatornák (belvíz-, csapadékvíz-, szennyvíz-, öntözővíz-csatornák, stb.)‏

19. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszín alatti vizek a hegylábaknál, a lejtők aljában forrásként jutnak ki a felszínre (talajvízforrás, rétegvízforrás, karsztforrás). A forrásokból ér, csermely, patak, folyó, majd folyam növekszik. Túráinkon az ér, csermely még nem jelent akadályt, egy patak már okozhat gondot, a folyó és a folyam már csak híddal "győzhető" le. A folyók csak az ember létezéséhez képest állandóak, az állóvizek még gyorsabban változnak. "Öregedésüket" feltöltődésük okozza, így lesz a tóból fertő   mocsár   láp   láprét   rét és végül erdő. A tavak vízcseréje igen sok időt igényel, így öntisztulásuk is lassabb folyamat, ezért fokozottan érzékenyek a szennyezésekre. A vizek minőségi állapotáról jól tájékoztat a benne élő élővilág és a vízparti környezet.

20. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízminőségi osztályok A felszíni vizek általános vízminősítési rendszere az alábbi szennyezőanyag-csoportokat veszi figyelembe: (MSZ 12479)‏ A - oxigénháztartás B - tápanyag (nitrogén és foszfor) háztartás C - mikrobiológiai jellemzők D - mikroszennyezők és toxicitás D1 szervetlen mikroszennyezők D2 szerves mikroszennyezők D3 toxicitás D4 radioaktív anyagok A felszíni vizek vízminőségi osztályai: I. osztály: kiváló víz II. osztály: jó víz III osztály: tűrhető víz IV. osztály: szennyezett víz V. osztály: erősen szennyezett víz.

21. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Vízminőségi osztály Megnevezés Szín I. osztály Kiváló víz Kék II. osztály Jó víz Zöld III. osztály Tűrhető víz Sárga IV. osztály Szennyezett víz Piros V. osztály Erősen szennyezett víz Fekete Az egyes vízminőségi osztályokat az alábbi színekkel jelöljük: Vízminőségi osztályok A minősítési rendszer alapján a vízfolyás szelvény mellett négy számjeggyel tüntetik fel a minőségi osztályt. Az első számjegy az oxigénháztartást, a második a nitrogén- és foszforháztartást, a harmadik a szerves mikroszennyezők, a negyedik a pH és az egyéb jellemzők szerinti minőségi osztályt jelenti.

22. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Magyarország vízminőség megoszlása

23. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Vizek jellemzői Érzékszervi (organoleptikus) jellemzők: • a víz színe • a víz szaga • a víz íze • a víz átlátszósága, zavarossága • A víz színét, szagát, ízét a benne oldott gázok, oldott sók befolyásolják. • A zavarosságot a nagy lebegőanyag-tartalom okozza. A víz átlátszósága, zavarossága befolyásolja a fotoszintézist.

24. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott gázok A víz oldott oxigén-tartalma • Az oldott oxigén a vízben lévő, fizikailag oldott oxigén gáz (O2) mennyisége, mg/dm3 egységben. Az oldott oxigén forrásai: • fotoszintézis • levegőből történő beoldódás Mennyiségét befolyásoló tényezők: • a hőmérséklet • a nyomás • a vízben oldott só Hordozható oldott oxigénmérő • A vízben oldott CO2 A vízben oldott szén-dioxid forrásai: • az élőlények légzése • a szerves anyagok bakteriális lebontása • a légkör

25. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott gázok A szén-dioxid a vízben jól oldódik és a vízzel részben szénsavvá egyesül: • CO2+H2O = H2CO3 A természetes vizekben többféle formában fordul elő a széndioxid: • CO32-, kötött széndioxid (karbonát ion)‏ • HCO3-, félig kötött széndioxid (hidrokarbonát ion)‏ • CO2, szabad széndioxid, ez lehet • egyensúlyi (a kálcium-, magnézium-hidrokarbonátokkal egyensúlyt tartó széndioxid)‏ • agresszív széndioxid (kálcium- karbonát oldására képes)‏ A vízben 4> pH alatt csak szabad széndioxid található pH=8,4 esetén mindhárom forma egyidejűleg is előfordulhat, 11< pH fölött elsősorban CO32- található.

26. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Gáz Jellemzői Vízbe kerülés módja Hatása a környezetre H2S Záptojás szagú, toxikus Szerves anyagok anaerob bomlása Toxikus, szagrontó NH3 Szúrós szagú, toxikus Szerves anyagok anaerob bomlása Vízben oldódva növeli a pH-t CH4 Robbanás-veszélyes Szerves anyagok anaerob bomlása Vezetékekben robbanást okozhat A természetes vizekben többféle formában fordul elő a széndioxid: • CO32-, kötött széndioxid (karbonát ion)‏ • HCO3-, félig kötött széndioxid (hidrokarbonát ion)‏ • CO2, szabad széndioxid, ez lehet • egyensúlyi (a kálcium-, magnézium-hidrokarbonátokkal egyensúlyt tartó széndioxid)‏ • agresszív széndioxid (kálcium- karbonát oldására képes)‏ A vízben 4> pH alatt csak szabad széndioxid található pH=8,4 esetén mindhárom forma egyidejűleg is előfordulhat, 11< pH fölött elsősorban CO32- található.

27. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben oldott sók A víz kiváló oldószer, a természetes vizek tulajdonképpen nagyon híg sóoldatok.Jellegüket elsősorban a bennük mindig előforduló nyolc makro-ion határozza meg, melyek a következők: • Kationok: Ca2+, Mg2+, Na+, K+ • Anionok: CO3-, HCO3-, Cl-, SO4- A mikroelemek (nyomelemek), ugyan kis mennyiségekben fordulnak elő, azonban nélkülözhetetlenek a zavartalan életműködésekhez: Al, B, Ba, Co, Cu, F, J, Li, Mn, Mo, Ni, Zn, stb. • Mérése: Hordozható vezetőképesség-mérő Az összes oldott sótartalom mérőszáma a fajlagos vezetőképesség. Meghatározása vezetőképesség-mérő műszerrel, konduktométerrel történik.

28. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vizek keménysége • A víz keménységét a benne oldott Ca- és Mg ionok okozzák • A víz változó keménységét a benne oldott Ca(HCO3)2, és Mg(HCO3)2 okozza. • A változó keménység forralással eltávolítható: • Ca(HCO3)2 = CO2 + CaCO3+ H2O • Az állandó keménységet az összes többi oldott só okozza (SO4, Cl-, SO42-, stb.). • Az összes keménység = állandó keménység + változó keménység A keménység mérőszámai: • mg CaO/dm3 víz • német keménységi fok • SI egység: mmol CaO/dm3 víz • 1nko = 10mgCaO/dm3 víz (30,18-30,8-18,0-8)‏ Vízkeménység-mérő tesztcsík

29. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Nitrogénforma Vegyjele Káros Hatása Elemi nitrogén N2 - Nitrát NO3 csecsemőhalál, eutrofizáció Nitrit NO2- Toxikus, eutrofizáció Ammónia NH3 pH-növelés, szagromlás, eutrofizáció Ammónium NH4+ pH-növelés, eutrofizáció Szerves nitrogén eutrofizáció A vízben lévő nitrogénformák Az eutrofizáció a vizekben bekövetkező természetes vagy mesterséges eredetű növényi tápanyagdúsulás (nitrogén-, foszforvegyületek), amelyet követ a felszíni vizek elnövényesedése, (algásodás, hínárasodás)‏ A vizeket nitrogén-vegyületekkel szennyező források: • műtrágyák bemosódása • csatornázatlan településeken szennyvíz talajba jutása • szennyvíz élővízbe vezetése

30. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A vízben lévő foszforformák Dihidrogén- foszfát (H2PO4-),hidrogénfoszfát (HPO42-), ortofoszfát,(PO43-), polifoszfátok, szerves foszfor-vegyületek Káros hatásuk: eutrofizáció, habzás A vizeket foszfor-vegyületekkel szennyező források: • műtrágyák bemosódása • foszfát-tartalmú mosóporok

31. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz pH-ja • A pH a víz kémhatását jelző szám. A pH=7 semleges, a pH<7 savas, a pH> 7 lúgos kémhatást jelent. A hazai természetes vizeink pH-értéke általában 6,5- 8,5 értékek közé esik, de pl. a szikes tavak lúgosak (a pH 10 körüli érték), ill. a tőzeglápos tavak, mocsarak, felhagyott tőzegbányák vizek enyhén savasak (6-7 pH közötti érték). • A víz pH-ja befolyásolja a szennyezőanyagok oldódását, ill. a mikroorganizmusok tevékenységét. Mérése : Hordozható pH-mérővel történik

32. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz fém- ion-tartalma A vas és a mangán előfordul a természetes vizekben. Nem káros az emberi egészségre, de íz és szagrontó, a víz színét vöröses-barnára festik. A nehézfémek toxikusak, rákkeltők.Japánban tömeges tragédiát okozott egy higany-vegyület, (Minamata-kór) és a kadmium okozta (Itai-itai betegség) mérgezés. A Minamata kór tünetei (Hg-mérgezés)

33. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A víz szervesanyag-tartalma A víz szervesanyag tartalmát azzal az oxigénmennyiséggel jellemezzük, amely adott körülmények között az oxidálásukra elfogy. Mérőszámai: • Biológiai oxigénigény BOI • Kémiai oxigénigény KOI • Összes szerves szén TOC A biológiai oxigénigény a víz szervesanyag- tartalmának mikroorganizmusok által történő lebomlásához szükséges oxigén mennyisége, mg/dm3 egységben. Öt napra vonatkoztatják, 20 oC-on. (BOI5)‏ A kémiai oxigénigény meghatározásakor a víz szervesanyag- tartalmát oxidálószerrel roncsolják, s mérik az ehhez szükséges oxigén mennyiségét. A roncsolás történhet: • kálium-permanganáttal (KMnO4), ekkor a KOIp,s értéket kapjuk • kálium-dikromáttal (K2Cr2O7), ekkor a KOIk értéket kapjuk • KOLk>KOLp mert a kálium-dikromát jobb oxidálószer Az összes szerves szén a vízben lévő összes oldott és szuszpendált szerves anyagok mennyisége Meghatározása: oxigénáramban történő elégetéskor mérik a felszabaduló CO2 mennyiségét.

34. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A felszíni vizek minősítése A vizek minősítése a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságain alapul. Fizikai-kémiai : • Hőmérséklet; szín; szag; • zavarosság; • pH; • vezetőképesség; • KOI; BOI; • oldott oxigén; N; P; • nehézfém- ionok; stb. Biológiai • Halobitás • Trofitás • Szaprobitás • Toxicitás Bakteriológiai • kóli-szám; kóli- titer

35. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A biológiai vízminősítés Halobitás: a vizek biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságainak (összes sótartalom, ionösszetétel) összessége Trofitás: a víz elsődleges szervesanyag- termelésének mértéke Szaprobitás: a vízben lévő nem élő, biokémiailag lebontható szerves anyag mennyisége Toxicitás: a víz mérgező hatása A bakteriológiai vízminősítés A bakteorológiai vízminősítés mérőszámai: • A kóliszám • A kóli-titer Kóliszám: 100 cm3 vízből kitenyészthető baktériumtelepek száma. Kóli-titer: az a legkisebb vízmennyiség cm3-ben, amelyből a kólibaktérium kitenyészthető. Víz Kóliszám klórozott vezetékes víz 0,4 fúrt kút 4,0 ásott kút 20 Egyes vizek kóliszám értékei: Ha 1 kolibaktérium található 100ml vízben : a víz tiszta; 10 ml vízben: a víz elég tiszta 1 ml vízben: a víz gyanús; 0,1 ml vízben: a víz szennyezett

36. Az emberi tevékenység világtengerre gyakorolt hatásainak összesített térképe. A hatás erőssége a kéktől a vörös szín felé haladva nő (számszerűen a kutatók által felállított skálán)‏