3.1.2 Felszíni víz
3.1.2 Felszíni víz - A kémiai összetétel a vízgyűjtő felszínétől, a csapadék összetételétől és mennyiségétől, valamint a be- és kiáramlástól függ. - A folyóvíz 20-szor nagyobb oldott szervetlen víz-alkotóelem-tartalommal rendelkezik, mint az esővíz, de alacsonyabb a talajvíznél. A kationok és anionok jelentős része azonban az amtropogén hatásnak köszönhető (a Na +, Ca 2+ és SO 4 2- terhelés kb. 30% -a). - Az állati és növényi anyagok bomlása miatt a felszíni vizek tartalmazzák a legnagyobb szervesen kötött szén tartalmat.
- Különösen a folyó víz nagyobb koncentrációban tartalmaz szuszpendált szilárd anyagot. - A folyóvíz legfontosabb szennyeződése a mosó- és tisztítószerek.
A vízminőség értékelése A vízminőség értékelése a könnyen lebontható szerves anyagok tekintetében a felszíni vizek vízminőségi osztályokra osztásával Összegparaméterek TOC = DOC + POC + VOC (TC = TOC + TIC) Permanganát index COD BOD N tartalom, NH 4 + nitrogén O 2 koncentráció Szaprob rendszer (folyóvíz) Egyéb mérgező anyagokkal (nehézfémekkel, perzisztens anyagokkal) történő szennyezéseket, a NO 3 és PO 4 (trofikus) - 3 - szennyezéseket vagy vízsavasodást ilyen módon nem regisztrálunk! T - teljesen D - oldott P - részecske V - illékony vízi élővilág Plankton lebegő Benton szubsztrát magasabb rendű növényeknél és állatoknál (gerinctelenek) halak (gerincesek)
Az összesítő paraméterek meghatározása Az összes szerves szén (TOC) és az oldott szerves szén (DOC) A vízminta TOC-tartalma az oldott és oldatlan szerves anyagokban jelen lévő szén összegét jelzi. A DOC-tartalom a vízben oldott szerves anyagok széntartalmára korlátozódik. Elvileg a vízminta szerves alkotóelemeit szén-tartalmuk alapján foglalják össze. C a H b X c + n O 2 a CO 2 + b/2 H 2 O +
Permanganát index A módszert az oxidálható szerves és szervetlen anyagok (Fe 2+, NO 2 -, HS -) mennyiségének meghatározására használják a vízben. A 0,002 mol/l (0,01 mol/l) kálium-permanganát oldat fogyasztása mg/l O 2-ra átszámítva lehetővé teszi, hogy megállapítást nyújtsunk a vizsgálandó víz szennyezettségének mértékéről. MnO 4 - + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O jól oxidálható: - humuszanyagok - szénhidrátok - fenolok - szulfit hulladék folyadékok Rosszul oxidálható: - fehérjék nem oxidálhatók - felületaktív anyagok, - alkano- és zsírsavak - alifás alkoholok - alifás ketonok
A víz permanganát indexe, c (mno 4 -) = 0,01 mol/l (Klee, 1993) Víz típusa Permanganát fogyasztása 1) tiszta forrás- és talajvíz oligotróf tavak kb. 3-6 mg/l kb. 2-10 mg/l tiszta felszíni víz körülbelül 8-12 mg/l gátak (hegyek) körülbelül 10-30 mg/l közepesen szennyezett folyók szennyezett vizek körülbelül 20-35 mg/l körülbelül 20-150 mg/l
Kémiai oxigénigény (COD) A módszer az oxidálható szerves és szervetlen anyagok (Fe 2+, NO 2 -, HS -) mennyiségének meghatározására szolgál a vízben. A 0,02 mol/l kálium-dikromát oldat fogyasztása mg/l O 2-ra (COD) átszámítva lehetővé teszi, hogy megállapítást nyújtsunk a vizsgálandó víz szennyezettségének mértékéről. Sok anyag esetében a kálium-dikromát erősebb oxidálószer, mint a kálium-permanganát. A COD az egyik legfontosabb paraméter a kereskedelmi és a települési szennyvíz értékeléséhez. Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6 e - 2 Cr 3+ + 7 H 2 O
Oxigénfogyasztás levezetése VII II MnO 4 - + 8 H + + 5 e - Mn 2+ + 4 H 2 O 4 0 -II O 2 + 4 H + + 4 e - 2 H 2 O 5 4 158,038 g 5 32,00 g 4 KMnO 4 = 5 O 2 3,951 g 1 g vagy 3,951 mg/l 1 mg/l VI III Cr 2 O 7 - + 14 H + + 6 e - 2 Cr 3+ + 7 H 2 O 2 0 -II O 2 + 4 H + + 4 e - 2 H 2 O 3 2 294,192 g 3 32,00 g 2 K 2 Cr 2 O 7 = 3 O 2 6,129 g 1 g vagy 6,129 mg/l 1 mg/l
Biokémiai oxigénigény A biokémiai oxigénigény (BOD) megfelel az oldott oxigénmennyiségnek (mg/l-ben), amelyet a baktériumok felszívnak a szerves anyagok részleges vagy teljes lebontására. A COD és a BOD közötti különbség a mikrobiálisan nem lebontható anyagok arányának felel meg (a protoplazma további felhalmozódása). A háztartási szennyvíz kb. 20 nap elteltével szinte teljesen lebomlik, kb. 70% -ban felhasználható a jellemzésre 5 nap után. Az 5. BOD a különbség a minta kezdeti oxigéntartalma és 5 nap utáni oxigéntartalma között (t 0 - t 5d).
Tipikus KOI és BOD 5 értékek mg O 2/L-ben (Bliefert, 2002) Víz típusa KOI BOD 5 folyóvíz 5-20 6 1) kommunális szennyvíz biológiai tisztítás után tisztítatlan települési szennyvíz élelmiszer- és italiparban 20-100 20 300 -1000 250> 5 000 hulladéklerakó szivárgóvíz 22 000 13 000 1) közepesen szennyezett biokémiai lebomlási fok α = BOD 5/COD (0 α 1) Nyilatkozat a biokémiai lebonthatóságról
Az oxigénfogyasztás összehasonlító értékei különböző módszerek szerint (Klee, 1993) Anyag Szerves szén Elméleti oxigénigény Oxigénfogyasztás O 2 TOC-vel KMnO 4-vel meghatározva K 2 Cr 2 O 7 BOD-vel 5 mg/g mg/g mg/g mg/g mg/g tejsav 400 1067 260 970 540 Glükóz 400 1067 600 990 580 Laktóz 421 1122 3 920 580 Dextrin 444 1185 220 950 520 Keményítő 444 1185 680 Fenol 760 2383 2360 2340 1700 Kaseïn 560 1410 150 1150 580
Tejsav CH 3 CH (OH) COOH 3 C 3 O 2 90 g 36 g 96 g 1000 mg 400 mg 1067 mg α (tejsav) = 540/970 = 0,56 BOD 5 = 0,5-1,0 KOI Összetevők jó biokémiailag lebontható. BOD 5 8 (100%) 3) I II enyhén szennyezett 1,5 - 8 (85-100) II közepesen szennyezett 1,8 - 6 (70-85) II III kritikusan szennyezett 2,3 - 4 (50-70) III erősen szennyezett 2,7 - 2 (25-50) III IV IV 2) nagyon erősen szennyezett, túlzottan szennyezett 3,2 - 15 több mg/l