Vízföldtani adatok feldolgozása

1. Vízföldtani adatok feldolgozása II. éves Környezet kutató, Környezetmérnök és Erdőmérnök hallgatók részére 2003/2004. II. félév (4. szemeszter)

2. Témavázlat • A terepi mérésekről (a Sümegi Földtudományi mérési gyakorlat tapasztalatai) • A mért vízföldtani paraméterek: • Felszíni vizek vízhozama (pl. patak) • Források vízhozama • A felszínalatti vizek vízszintje (ásott és fúrt kutakban) • Vízkémiai paraméterek (terepi és laboratóriumi mérések, mintavételezés) • Az eredmények kiértékelése • Táblázatok, grafikonok és térképek

3. Mi a célja a vízföldtani kutatásnak? • A terület vízföldtani alapállapotának rögzítése, vagy kialakult környezeti szennyeződés lehatárolása • Az alapállapot rögzítése során vizsgáljuk a felszíni és felszínalatti víztestek térbeli helyzetét és a víz minőségét. Ennek során tisztázzuk a víz utánpótlásának (betáplálási terület) és megcsapolásának (forrás, feláramlási terület, stb.) helyét, megvizsgáljuk a vizek kémiai tulajdonságait

4. Mi a célja a vízföldtani kutatásnak? • A víz-kőzet és a víz-környezet kölcsönhatásnak köszönhetően a vízben oldódnak olyan anyagok, melyek utalnak a víz “előéletére”, pl. a vizek eredetére, a kőzetekre amelyben a víz áramlott, a különböző eredetű és tulajdonságú vizek keveredésére, és az előforduló szennyeződésekre. • Vízelemzés alapján lehatárolhatunk különböző (természetes eredetű és szennyezett) víztesteket.

5. Vízkémiai paraméterek • Mind a felszíni mind pedig a felszínalatti vizeket megvizsgáljuk. • A felszíni vizeket patakokban, tavakban és folyókban vizsgáljuk. • A felszínalatti vizeket forrásokban és szivárgásokban, vagy ásott és fúrt kutakban mérhetjük.

6. Vízkémiai paraméterek • Az „in situ” (terepi) vizsgálatok során a víz mennyiségét (hozamát, vízszintjét) és minőségét (geokémiai paramétereit) mérjük, illetve vízmintákat gyűjtünk laboratóriumi mérésekhez. • A terepen vízmintavétel közben a következő paramétereket mérjük: levegő és a víz hőmérséklete, pH, Eh, Vezkép, DO, lúgosság.

7. Patakok vízhozam mérése Q = T x V Q – Vízhozam (m3/sec) T - folyókeresztmetszet területe (m2) V - víz átlagsebessége (m/sec)

8. Patakok vízhozam mérése

9. Patakok vízhozam mérése

10. Patakok vízhozam mérése

11. Vízszintmérés ásott és fúrt kútban

12. Vízszintmérés és hőmérséklet szelvényezés

13. Forrás vízhozamának és hőmérsékletének mérése

14. Vízmintavétel patakból, kútból

15. In situ mérések patakmederben

16. In situ mérések fúrásoknál és kútgalériánál

17. In situ mérések tóban és forrásnál

18. In situ mérések forrásnál és galériánál

19. Komplex mérések forrásoknál

20. A MultiLine és a Palintest műszerek

21. A levegő és víz hőmérséklete • Vízhőmérsékletét elektromos hőmérővel mérjük. • A talajvizek hőmérséklete általában az évi középhőmérséklet körül van. • Ettől eltérő értékek esetén: • Ha a levegő hőmérsékletéhez hasonló a talajvíz hőmérséklete, akkor éppen beszivárgó csapadék eredetű a víz • Ha a talajvíz hőmérséklete eltér mind a levegő, mind az évi közép értéktől, akkor a víz mélyebb rétegből származik

22. Összes oldott anyag és vezetőképesség • Összes oldott anyag (összsó tartam), ami a víz bepárlásakor megmarad, mg/l • A vezetőképessége a víznek korrelál az összes oldott anyaggal, minél magasabb az utóbbi annál jobb a víz vezetőképessége, de egy-egy korrelációt nem adhatunk meg mert iontípus függő • A vezetőképesség mS/cm egység

23. pH • H+ ion aktivitását adja meg, a pH a H+ ion aktivitásának negatív tízes alapú logaritmusa • értékhatára 1-14 között van, a természetes vizek esetében 6 és 8 közötti, de találhatók extrém lúgos és savas környezetek is (pl.: szikes területek v. savas bányavizek) • A pH-t egy vizes oldatban az egymásra ható kémiai reakciók határozzák meg, ugyanis ezek a reakciók H+ iont termelnek ill. fogyasztanak.

24. CO3---HCO3--H2CO3 • Legfontosabb rendszer, mely hat a víz pH-jára • A lúgosság mérésével határozzuk meg (titráljuk a mintánkat savval), mind a terepen, mind a laborban mérik, mert karbonátos vizek esetében szállítás közben értéke változik • Meghatározó kémiai egyenletek • CO2+ H2O = H2CO3 • H2CO3 = H+ + HCO3- • HCO3- = H+ + CO32-

25. Redoxpotenciál • A redoxpotenciál egy számmal megadott intenzitása az oxidáló és redukáló folyamatoknak egy rendszeren belül, ahol a hidrogén-elektróda a referencia nulla pont (jele Eh, illetve ennek negatív tízes alapú logaritmusa a pe) • Pozitív redox esetén a rendszer oxidáló, ill. negatív redox esetén a rendszer redukáló • Jelentősége a többértékű fémek esetében van pl. Fe, Mn, As. Pl.: Fe2+ + e-= Fe3+ • Egy adott rendszerben a Eh-pH viszony határozza meg az oldott anyagok mennyiségét és milyenségét

26. Oldott oxigén, DO • Vízben oldott oxigén • felszíni és felszínközeli vizekben magas érték, kivéve olyan vizeket, melyekben kémiai és biológiai folyamatok felemésztik - KOI, BOI • Műszerrel mérjük, ami a víz % telítettségét adja meg

27. Keménység • Teljes keménység: Ca és Mg karbonát, illetve szulfát mennyisége • A karbonát keménység megegyezik a lúgossággal • mg/l CaCO3 egyenértékben mérik: CaCO3= 2.5* Ca (mg/l) + 4.1*Mg (mg/l) • 1 Francia keménységi fok = 10 mg/l CaCO3 egyenérték • 1 Német keménységi fok (N°)= 17,8 mg/l CaCO3 egyenérték • lágy víz 0 - 60 mg/l CaCO3 • kemény víz 60 -120 mg/l CaCO3 • nagyon kemény víz 120 -180 mg/l CaCO3

28. Vízmintavétel és vízelemzés • Fontos a precíz, előírások szerinti mintavétel !!! • 0,5 l víz csurig a tiszta háromszor kiöblített palackba: pH, lúgosság, rutin • 1-1.5 dl szűrt (0,47mm), savval tartósított víz, pH 2 alá: AAS-AES, ICP és ICP-MS vizsgálatokra: Na, K, Ca, Mg, Fe, PO4 és mikroelemek • szűrt acitil-nitrittel tartósított víz: NO3, SO4, Cl elemzésre IC-vel • AA atomabszorpció, ICP ion konduktív plazma, MS tömegspektroszkóp, IC ionkromatográf

29. Anionok • Cl -- konzervatív elem, eredete tengerpára, szilikátokból • HCO3- karbonátos kőzetekből, levegő CO2 tartalma • SO4 - kőzetekből • NO3 - szerves eredetű • PO4 - szerves eredetű • SiO3 - szilikátos kőzetekből

30. Kationok • Na - szilikátos kőzetekből • K - lehet herbicid eredetű is • Ca - karbonátos kőzetek esetében magas értékek • Mg - dolomitos kőzetekben magasabb • Fe - kőzetekből, magas érték esetén esztétikai okokból eltávolítják a vízből • NH4 - szerves eredetű, illetve néhány szilikátból

31. Nyomelemek • Általában kis mennyiségben nem zavarók némelyik életfontosságú elem pl. Zn, de nagyobb mennyiségben mérgezőek is lehetnek, pl. Pb, As, Cu, Cd. • Eredete lehet természetes (pl. kőzetekből), vagy antropogén (pl. bányászat ill. ipari szennyezés).

32. Mért adatok megjelenítése • A különböző eredetű vizek elemzéseinek egymással történő összehasonlítása érdekében több grafikus ábrázolási módszert dolgoztak ki (pl. háromszög diagram, logaritmikus skála, vagy kördiagram).

33. Diagrammok

34. Vízföldtani állapotrögzítés: a térkép

35. A mért adatok feldolgozása • Egyszeri több helyről származó minták geostatisztikai kiértékelése • Állandó, monitoring ponton mért idősor matematikai kiértékelése • Víz-kőzet kölcsönhatás vizsgálata

36. Nosztalgia

37. Nosztalgia

38. Nosztalgia

39. Nosztalgia

40. Nosztalgia