Ugrás a tartalomhoz

Hidrobiológia

Csizmarik Gábor (2011)

Szent István Egyetem

13. fejezet - A biológiai vízminősítés elemei és az eutrofizálódás

13. fejezet - A biológiai vízminősítés elemei és az eutrofizálódás

Bevezetés

A vízminősítés rendszerének kidolgozása már régóta foglalkoztatja a szakembereket. Szükséges egy olyan rendszer kidolgozása, mely konkrét adatok alapján lehetőséget teremt a vizek besorolására, ami alapján minőségükre is következtethetünk. Mivel a vizek szennyezése emberi eredetű, így szükséges áttekinteni azokat a vízigényeket és vízhasználatokat, amelyek hatást gyakorolnak a vizek minőségére és mennyiségére. A vízminősítés legfontosabb módszereinek tárgyalása különösen fontos, mivel ezen ismeretek birtokában becsülhetjük meg a szükséges beavatkozások milyenségét és mennyiségét.

A vízminőség megállapításának szempontjából vizsgálni kell a víz fizikai, kémiai, biológiai és bakteriológiai tulajdonságait, mely alapján hazánkban az MSZ 12749 számú szabvány alapján állapíthatjuk meg a vízminőségi osztályokat.

Követelmények

  • Ismerje a biológiai vízminősítés szempontjait!

  • Tudja a sztatikus és dinamikus mutatók jellemzőit!

  • Tanulja meg a vízminőségi osztályokat és besorolásuk jellemző paramétereit!

  • Ismerje meg az eutrofizáció lényegét!

A magyarországi hidrobiológia és vízminősítés terén úttörő jelentőségűnek számított Felföldy 1974-ben megjelent "A biológiai vízminősítés" című könyve, amelyben rávilágít arra, hogy a vízminőség az élettelen környezet és az élővilág közötti anyagcsere következményeként alakul ki. Az általa kidolgozott vízminősítési rendszerben négy tulajdonságcsoport szerepel.

Halobitás: A víz biológiai szempontból fontos szervetlen-kémiai jellege, a vízben oldott összes ion koncentrációjával és a nyolc főion viszonylagos mennyiségével jellemezhető tulajdonságcsoport. Ez nagyrészt az élettelen környezet adottsága, amit az élővilág csak kis mértékben módosíthat – általában alkalmazkodik ehhez. Jól becsülhető a vezetőképesség mérésével.

A halobitás mennyiségi jellemzésére tíz fokozat állapítható meg:

Trofitás: a szervetlenből szervesanyagot létrehozó és ezzel a víz minőségét befolyásoló adottságok és jelenségek gyűjtőfogalma. Három, minőségileg különböző tulajdonságot foglal magában: a szervetlen növényi tápanyagok minősége, mennyisége és változása a vízben, a szervesanyagot építő fotoautotróf élőlények minősége, mennyisége, valamint ezen élőlények vízminőséget alakító anyagcsere-életfolyamatai. Meghatározása a víz térfogategységére vonatkoztatott a-klorofill mennyiségének, a fitoplankton állománysűrűségének vagy biomasszájának, illetve az elsődleges termelés intenzitásának a meghatározásával lehetséges.

A trofitás mennyiségi jellemzésére tíz fokozat állapítható meg:

Szaprobitás: a vízi ökoszisztéma szervesanyag bontó képessége, a szervesből szervetlen anyagot létrehozó és ezzel a víz minőségét befolyásoló adottságok és jelenségek gyűjtőfogalma, mely három minőségileg különböző tulajdonságot foglal magában:

A biológiailag hozzáférhető szervesanyagok minősége, mennyisége és változása a vízben, az ezeket bontó, belőlük szervetlen növényi tápanyagokat létrehozó heterotróf élőlények minősége és mennyisége, valamint működésüknek a vízminőséget alakító folyamatai. Meghatározására több kémiai paraméter (nitrogénformák, kémiai, biokémiai oxigénigény stb.) mérése, valamint az élőlények szaprobiológiai indikációs elemzése ajánlott.

Toxicitás: a víz mérgezőképessége, ami a toxikus anyagok jelenlététől függ és a vízi élőlények aktivitás-csökkenésével, súlyosabb esetben elpusztításával hat a vízminőségre. Meghatározása különböző biológiai tesztekkel (baktérium-, alga-, Daphnia-, hal-, csíranövény-teszt) történik.

A toxicitás szintén tíz kategóriára osztható:

A halobitás, trofitás, szaprobitás és toxicitás mérőszámai által meghatározott folyamatok szorosan összefüggenek egymással, a négy tulajdonság csoport együttesen jellemzi a biológiai vízminőséget.

A hazai vízminősítésben új elméleti és gyakorlati irányzatot jelentett az ökológiai vízminősítési rendszer kidolgozása, (Dévai et al. 1992, 1992a, 1992b), amely figyelembe vette a Felföldy-féle minősítési rendszer alapgondolatait is. Az eljárás olyan állapotként értelmezi a biológiai vízminőséget, amely egyrészt az élőlények térbeli, időbeli és mennyiségi megjelenésével, előfordulásával, másrészt pedig ezeket az előfordulási sajátosságokat meghatározó tényezőkkel jellemezhető.

A vízminőség meghatározására sztatikus és dinamikus mutatók alapján kerül sor, a tipizálás kódszámrendszer segítségével történhet.

  • A sztatikus mutatók körébe azok a paraméterek tartoznak, amelyek a víztérnek és környezetének állapotát hosszabb időtartamra, de legalább egy vegetációperiódus idejére meghatározzák (természetföldrajzi jellemzők, természetvédelmi és környezetgazdálkodási jellemzők, medermorfológiai és meder-anyag minőségi jellemzők, vízháztartási jellemzők), ezért többé-kevésbé állandónak tekinthetők.

  • A dinamikus mutatók csoportjába azok a jellemzők sorolandók, amelyek az adott tulajdonság természetétől és a víztér sajátosságaitól függően szüntelenül változnak. Ezen belül három alcsoportot különítenek el:

    • a vízminőségi mutató alakulását nagyrészt az élettelen természet jelenségei határozzák meg (rheitás, loticitás, termitás, halobitás), vagyis az áramlási sebesség, a hullámzási viszonyok, a hőmérséklet és a sótartalom.

    • az élettelen és élő természet jelenségeinek egyformán fontos jelentőségűek (luciditás, aerobitás, trofitás, szaprobitás, toxicitás), tehát a fény-áteresztőképesség, az oxigénviszonyok, a termőképesség, a szervesanyag-lebontó képesség és a mérgezőképesség.

    • a vízminőségi mutatók alakulását döntően az élőlények termelési (konstruktivitás) és lebontási (destruktivitás) életfolyamatai határozzák meg.

Ez az ökológiai alapokon nyugvó vízminősítés minden korábbi rendszertől eltérően figyelembe veszi azt a tényt is, hogy a dinamikus mutatók értékeiben, éves szinten jelentős különbségek figyelhetőek meg. E miatt elkülöníti az aktuális (pillanatnyi érték) és a globális (minimum egy vegetációperiódusra vonatkozó adatsor) kódszámát, s a két tipológiát egymással szervesen összekapcsolva jellemzi a különböző víztereket.

Az ökológiai szempontú minősítő rendszer igen fontos eleme, hogy a hazai víztípusokat egyértelműen megkülönböztető víztér tipizálást tartalmaz. Ez teljesen hiányzott a korábbi minősítő eljárásokból, s ez olyannyira előre mutató volt, hogy a víztér tipológia a 2000-ben hatályba lépett EU Víz Keretirányelvnek is lényeges részét képezte.

A vízminőség értelmezésénél meg kell különböztetnünk a kvalitást (minőség) és a bonitást (jóság).

A vízminőség a víz objektíven létező, belső, lényegi meghatározottsága, tapasztalatok előtti, ún. „a priori” kategória, ami a vizek általános jellemzésére szolgál.

A vízjóság a víz lényegi, de külső – felhasználói szempontok szerinti – meghatározottsága. Tapasztalatok utáni, ún. „a posteriori” kategória, ami mindig szubjektív (az egyes vízhasználatok szerinti) szempontokat érvényesít.

A vízvizsgálatokat szabványok határozzák meg, amelyek gyakran a víz szándékolt felhasználásra való alkalmasságának igazolásara vagy kizárására irányulnak.

Egyre nagyobb igény az integrált vízgazdálkodás tudományos alapjainak és a bioindikáción alapuló vízminőség feltételrendszerének kidolgozása (pl. a vízi növényzet vagy benthikus makrogerinctelenek összetétele és abundancia viszonyai).

Egyre sürgetőbbé válik egy újabb komponens - a természetes vizek közösségeinek faji szintű ismerete – taxonómiai ismereteken alapuló vízminősítés.

A vizsgálatok minden ország a különböző felszíni es felszín alatti víznyerő helyeinek előre meghatározott pontjain, meghatározott gyakorisággal es meghatározott jellemzőkre irányulnak.

Az eredményeket követelményrendszer szempontjai alapján értékelik; melynek alapján felszíni vizeinket öt vízminőségi osztályba sorolhatjuk.

  1. Vízminőségi osztály (kiváló víz) Mesterséges szennyező anyagoktól mentes, tiszta, természetes állapotú víz, az oldott anyagtartalom kevés, közel teljes az oxigén telítettség, a tápanyagterhelés csekély és szennyvíz baktérium gyakorlatilag nincs. A vízi közösséget és élőhelyeiket értékelve enyhe vagy nem kimutatható emberi hatás. A bióta természete (összetétele és diverzitása) és státusza (produktivitás) azt tükrözi, hogy természetes társulásról van szó és az élőhely érintetlen. Gyakorlatilag a természetes állapot.

  2. Vízminőségi osztály (jó minőségű 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. A közösségben és az élőhelyen kimutatható, de enyhe zavaró hatás. A bióta a zavarás hatásait mutatja, de a vizes élőhely természetes regenerációs képességét nem veszítette el, így a közösség és az élőhely csak enyhe módosulást mutat a természetes állapotokhoz képest.

  3. Vízminőségi osztály (tűrhető minőségű 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. A közösségben és az élőhelyen kimutatható, de enyhe zavaró hatás. A bióta a zavarás hatásait mutatja, de a vizes élőhely természetes regenerációs képességét nem veszítette el, így a közösség és az élőhely csak enyhe módosulást mutat a természetes állapotokhoz képest.

  4. Vízminőségi 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. A közösség és élőhely súlyos módosulást mutat, a közösség elég nagy módosulást mutat a várható, zavarásmentes természetes közösségekhez képest. Nagy mennyiségben tartalmaz szennyezőanyagot és szennyvízbaktériumokat.

  5. Vízminőségi 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. Csak néhány stressz hatást szélsőségesen elviselő szervezetet lehet kimutatni, vagy az illető vizes élőhelyen kimutatható élő szervezet nincs.

Eutrofizáció

Az előzőekben leírtak szerint az eutrofizáció nem más, mint a növényi tápanyag feldúsulása vizeinkben. Ez egy mesterséges folyamat, melyet a túlzott kemikáliahasználat okoz. Eredményeképpen elszaporodnak a termelő szervezetek, vízvirágzás alakulhat ki. Ennek hatására megnő a vizek szervesanyag tartalma, fokozódik az üledékképződés. Az esetlegesen szennyvízterheléssel (külső eredetű szervesanyag terhelés) együtt ez kritikus szint alá csökkentheti az oxigéntartalmat, ami élőlénypusztulást eredményezhet. Az elszaporodó algák toxinokat termelhetnek, amelyek közvetlenül megnövelhetik a toxicitást (53. ábra).

53. ábra. Tengeri vízvirágzás (vörös áradat)

Összefoglalás

A biológiai vízminőség a víz azon tulajdonságainak összessége, amelyek a vízi ökoszisztémák életében fontosak, létrehozzák és fenntartják azokat. A biológiai vízminőség jelenségei, változásai és mutatószámi 4 tulajdonságcsoportba sorolhatók: halobitás, trofitás, szaprobitás és toxicitás.

A vízminőség meghatározására sztatikus és dinamikus mutatók alapján kerül sor, a tipizálás kódszámrendszer segítségével történhet. A vízminőség értelmezésénél megkülönböztetjük a kvalitást (minőség) és a bonitást (jóság).

Felszíni vizeinket öt vízminőségi osztályba sorolhatjuk. A rendszer a vizsgált paramétereket 5 csoportba sorolja (oxigénháztartás, tápanyagtartalom, mikrobiológiai, mikroszennyező és egyéb mutatók). A csoportokat a 90 %-os tartósságú koncentrációk alapján ötosztályos rendszerben minősítik. Az egyes csoportba tartozó paraméterek közül a leggyengébb osztályzatot kapó paraméter határozza meg a csoport osztályba sorolását.

Önellenőrző kérdések, feladatok

A következő állítások közül melyek igazak?

  1. A halobitás a vizek termőképességét jelenti.

  2. A trofitás a vizek növényi, szervetlen tápanyagtartalmát jelenti.

  3. A luciditás a vizek átlátszóságával van összefüggésben.

  4. A szaprobitás a viszek szervesanyag lebontóképességét jelenti.

  5. A szaprobitást mérhetjük a vizek biológiai oxigénigényével (BOI5).

  6. A víz bonitása szubjektív – felhasználástól függő – kategória.