Ugrás a tartalomhoz

Környezetegészségtan

Sárváry Attila (2011)

Debreceni Egyetem

2. fejezet - A vizek környezetegészségügyi hatásai

2. fejezet - A vizek környezetegészségügyi hatásai

Az ivóvíz fogalma, szerepe és forrása

Az ivóvíz szerepe

Az emberi test víztartalma igen jelentős, víz nélkül az élet lehetetlen. Egy átlagos testtömegű (70 kg) ember kb. 40 liter vizet hordoz, melynek 70%-a intracellulárisan, míg 30%-a extracellulárisan található. Az emberi szervezet normál körülmények között naponta körülbelül 2,7 liter vizet veszít elsősorban az extracelluláris részből (vizelet, bőr, légzés, széklet.) Ezt a mennyiséget pótolni kell, melyből jelentős részt, 1,5 litert folyadék alakjában vesz fel (friss ivóvíz vagy az abból készült italok ). Ezt egészíti ki a táplálék víztartalma (kb. 0,8 liter), valamint az emberi szervezet oxidációs folyamatai során képződő víz (0,3- 0,4 liter). Az emberi tevékenységhez szükség van további vízigényre. A napi személyi tisztálkodásra, a háztartási tevékenységekhez is szükséges a megfelelő minőségű víz, melyet kb. 30-40 liter/nap/fő mennyiségre becsülnek. A mezőgazdaság és az ipar vízszükséglete ennél 10-15-ször nagyobb.

A Föld népességének robbanásszerű növekedése azt eredményezi , hogy mind az egészséges ivóvíz iránti igény, mind a mezőgazdaság és az ipar vízigényének biztosítása egyre nagyobb erőfeszítést igényel. A világ vízkivételének és fogyasztásának adatai alapján igen jelentős Ázsia szerepe.

2.1. ábra - A világ vízkivétele és fogyasztása az 1990-es évek végén

A világ vízkivétele és fogyasztása az 1990-es évek végén

Az édesvíz szűkösség legfőbb okai három alapvető csoportba sorolhatók:

  • a forrás vagy utánpótlás megsérüléséből adódó szűkösség

  • a kereslet növekedésből adódó szűkösség

  • a társadalmi változásokból fakadó szűkösség

A vízszűkösséget kialakító tevékenységek között kiemelkedő szerepük van az alábbi tényezőknek:

  • a Föld sivatagi és félsivatagi területein alacsony az éves csapadékmennyiség, eloszlása gyakran kiszámíthatatlan

  • a több ország területét érintő folyók esetén az egyes országok a saját érdekeiket helyezik előtérbe a vízgazdálkodás során

  • a világ népességszámának növekedése

  • a városlakók arányának növekedése

  • a mezőgazdasági és ipari vízfelhasználás növekedése

  • vízszennyezés (a felhasznált víz kb. 40%-a szennyezetten jut vissza a víz körforgásába)

2.2. ábra - A világ ivóvíz és szennyvízelvezetés ellátottsága 1990-ben és 2000-ben

A világ ivóvíz és szennyvízelvezetés ellátottsága 1990-ben és 2000-ben


A világ ivóvíz-ellátottságának biztosítása elsősorban a városi települések igényeire helyezi a hangsúlyt. Ugyanez jellemző a keletkezett szennyvizek tisztítására is. A vidék vízellátása és szennyvízelvezetése igen alacsony szintű.

2.3. ábra - Biztonságos ivóvíz és szennyvízelvezetés hiánya

Biztonságos ivóvíz és szennyvízelvezetés hiánya

A biztonságos ivóvíz ellátás és szennyvízelvezetés hiánya elsősorban Ázsia és Afrika országaira jellemző, holott az igény ezen kontinensek országaiban is növekszik. A globális klímaváltozás (átlaghőmérséklet folyamatos emelkedése) növeli az aszályos területek nagyságát, amely újabb vízigényt generál.

Tudod-e?

A XXI. század kettős kihívás előtt áll: egyrészt a vízkészletek hiányával és az e tekintetben fokozódó nyomással kell szembenéznie, másrészt biztosítania kell a szegény népességcsoportok számára a vízhez való hozzáférést. Ezek a problémák rendkívül súlyosak a fejlődő országokban, különösen afrikai földrészen, amelynek népessége ötven év alatt a háromszorosára emelkedett. A víz iránti igények növekedése 2025-ig előreláthatóan szakadatlan lesz: mintegy 40%-kal nő a háztartási fogyasztás, 17%-kal az öntözés, valamint jelentős mértékben az ipari és energetikai célokra történő felhasználás.

Becslések szerint 2015-ig 1,1 milliárd ember (ebből 400 millió Afrikában) nem juthat majd megfelelő ivóvízhez, és 2,6 milliárd ember (ebből 410 millió Afrikában) nem rendelkezik majd megfelelő higiéniai körülményekkel (WHO/UNICEF JMP 2004)1. Ennek a problémának a megoldása 365 milliárd USD értékű beruházást igényelne a fejlődő országokban (30 milliárd USD összeget évente). Ez az összeg az e téren 1990 és 2000 között befektetett összeg négyszerese. E kihívásokkal szemben a nemzetközi közösség azt a célt tűzte ki maga elé, hogy 2015-ig a felére kell csökkenteni azok számát, akik ma még nem jutnak egészséges ivóvízhez és megfelelő higiéniai körülményekhez.

A Földön 6,2 milliárd ember él, közülük 1,1 milliárd nem jut ivóvízhez, és 2,6 milliárd ember számára nem állnak rendelkezésre a megfelelő higiéniai körülmények. Afrika és Ázsia országaiban a víz az évszakok szerint bekövetkező szélsőséges ingadozások függvényében áll rendelkezésre, és a száraz időszakokat rendszeresen pusztító áradások követik. A Millenniumi Fejlesztési Célok szerint az ésszerűen biztosítandó szükséges vízmennyiség egy vízforrástól számított egy kilométeres sugarú körben legalább 20 liter víz, fejenként és naponta

A Föld vízkészlete, a víz körforgása

A Föld vízkészletének jelentős része (95%) a litoszférában található, amely csak magas hőmérsékleten szabadítható fel. A maradó 5% alkotja a hidroszférát, azonban ennek 99,9%-a tengervíz és 1%-a a sarkvidéki jég.

2.4. ábra - A Föld vízkészlete

A Föld vízkészlete

A vízkészlet 0,1%-a a felszíni és a felszín alatti vizekben található amely alkalmas az ivóvíz szükséglet kielégítésére.

A felszíni és felszín alatti vizek a hidrogeológiai ciklusban kapcsolódnak össze. A Föld felszíni vizeiből a párolgó víz ködöt illetve a magasabb légrétegekben felhőt képez.

2.5. ábra - A víz körforgása

A víz körforgása

Az alacsonyabb hőmérséklet kondenzálja a vízpárát, így csapadék képződik, mely visszajut a Föld felszínére, majd innen a mélybe halad. Ha a felszínhez közeli első vízzáró réteg tartja meg a lehullott csapadékot, akkor ezt talajvíznek nevezzük. Ez a mélység a felszínhez viszonyítva néhány métertől 20-30 méterig terjed. Ez a vízzáró réteg igen sérülékeny mind a kémiai mind a mikrobiológiai szennyeződések vonatkozásában. A rétegvíz, nagy mélységi víz két vízzáró réteg között helyezkedik el, melynek mélysége 20 métertől néhány ezer méterig terjedhet. A vízzáró rétegek összetételétől függ, hogy ez a víz mennyire sérülékeny.

A rétegvizet, ha oldott ásványi anyag tartalma meghaladja az 500 mg/l értéket ásványvíznek nevezzük. Ásványvíznek minősíthető továbbá az a rétegvíz amelyben egy-egy biológiailag aktív komponens koncentrációja egy nemzetközileg elfogadott értéket meghaladja.

Termálvíznek nevezzük azt a rétegvizet, amelynek hőmérséklete a 26 °C–t meghaladja. Amennyiben a termálvíz oldott sótartalma megfelel az ásványvíznek, akkor hévízről beszélünk.

A csapadékvíz a mészkőhegységek repedékein átszivárogva barlangokban gyűlik össze, amelyet karsztvíznek nevezünk.A felszíni vizek, amelyeket elővíznek nevezünk (folyó, tó) csak megfelelő tisztítás, vízkezelést követően alkalmasak vízellátásra.

Az ivóvíz forrásai, a vízellátás

Az ivóvíz előállításához a kezelendő nyersvizet felszíni vagy felszín alatti vízbázisokból nyerhetjük. Magyarországon az ivóvízellátásban meghatározó szerep jut a felszínalatti vizeknek, ezen belül is a felszín alatti rétegvíznek és a karsztvíznek. A felszíni vízből származó ivóvíz aránya a nyolcvanas években sem érte el a 15%-ot, napjainkban pedig 5-6% között változik. A nagymértékű csökkenés oka elsősorban a kilencvenes években bekövetkezett ivóvízfogyasztás csökkenésben keresendő. A Balaton térségében, az Északi Középhegységben és a Szolnokon létesített felszíni-víz tisztító üzemek ma is termelnek, hiszen az adott térségekben nem állnak rendelkezésre felszínalatti vizek megfelelő mennyiségben és minőségben.

2.6. ábra - A kitermelt víz eredet szerinti csopotosítása

A kitermelt víz eredet szerinti csopotosítása

A felszíni vízbázisok körébe tartoznak:

  • tározók

  • tavak

  • folyók

Az ivóvízellátásban felhasználásra kerülő felszínalatti vizek alapvetően négy csoportba sorolhatók:

  • talajvíz

  • mélységi vizek

  • parti szűrésű víz

  • karsztvíz

A vizet helyi és központi vízellátás formájában lehet eljuttatni a fogyasztóhoz. A helyi vízellátáson a forrásokat és a kutakat értjük.

A központi vízellátás vízművek segítségével valósul meg, mely magában foglalja a kútrendszert, a vízkezelő telepeket, víztározó rendszert és a csőhálózatot, amelyen keresztül eljut az ivóvíz a fogyasztóhoz.

A talajvizek részesedése az ivóvízellátásban ma már nem nevezhető jelentősnek, melynek elsősorban az, az oka, hogy a talajra jutott, vagy a talajban nem megfelelő körültekintéssel elhelyezett szennyezőanyagok, valamint a növénytermesztésben alkalmazott műtrágyák egy része eljutott a talajvízbe. Mivel a felszínhez közel található talajvíz minősége változó, ivóvíz céljára csak akkor használható fel, ha elég mélyen fekszik, a domborzati alakulatok biztosítják az állandó áramlást és a talaj szűrőképessége is megfelelő. Ilyen esetben a víz állandó mozgásban van, cserélődik. A talajvizek gyűjtésére többféle módon készítenek kutat:

Aknás kút

Ásott kút, amelynek falát téglával vagy betongyűrűkkel rakják ki. Ha a kút mélysége a talajvízszintjét eléri, akkor még 2–3 m mélyre tovább ásnak. Ha ez a mélység a vízszigetelő agyagréteget nem éri el, akkor ún. lebegő-kútról, ha a szigetelő réteget eléri akkor teljes kútról beszélünk. Ez utóbbi esetben az alsó betongyűrűnek, vagy egyéb falazatnak vízáteresztőnek kell lennie, hogy a víz áramolhasson, cserélődhessen. A felső betongyűrű peremének a talaj felszíne felett legalább 30 cm-re kell lennie és a felső 1,5 m-es részét körben a csapadékvíz, és a szennyező anyagok bemosódásának meggátolása miatt agyaggal kell bedöngölni. Ajánlatos a kutak felső részét lezárni, mert a vödrös, ún. kerekeskutakba belekerülhet por, szemét, de a vödröt piszkos kézzel megfogva is elszennyezhető a kút. A jól megtervezett és kiépített aknás kút minden szennyező forrástól (ól, istálló, pöcegödör, trágyadomb, árok vagy vízelvezető csatorna) legalább 20 m-re épüljön

A talajvíz áramlása a szennyező forrásokkal ellentétes irányú legyen. A magasabban helyet elfoglaló, korábbi kutaktól is legalább 15 m távolságot kell hagyni. A kút közelében mosni, állatokat tartani, vagy itatni nem ajánlott. Ha mégis szükséges, az itatót legalább 5 m távolságba kell elhelyezni. Időnként az ilyen kutakat tisztítani kell, amit a teljes víz kiemelésével, a kút aljának tisztításával, zúzottkő- vagy kavicsréteg elhelyezésével és fertőtlenítéssel kell elvégezni.

2.7. ábra - Különböző típusú kutak

Különböző típusú kutak

Csápos kút

Az aknás kút továbbfejlesztett változata, amellyel nagyobb vízhozamot lehet elérni. Lényege az, hogy az akna falát a vízszűrő réteg magasságában megfúrják és a furaton keresztül hidraulikusan egy megfelelően réselt és kihegyezett acélcsövet sajtolnak kifelé. Ha a sajtoló elérte az akna falát, akkor további csöveket hegesztenek a meglévőre, és a sajtolás folytatódik tovább. Így a csáp akár a 70 m hosszúságot is elérheti. A legvégén a csápot körbe szigetelik  A legvégén a csápot körbe szigetelik. Ilyen csápból különböző irányban többet is el lehet készíteni. Nagy hozama miatt a csápos kutat az ipari víztermelésben alkalmazzák.

2.8. ábra - Csápos kút

Csápos kút

Vert kút

Lényege, hogy egy hosszú, lyukakkal ellátott vascsövet a talajvíz szintjébe levernek, a lyukakon át telítődik vízzel, amely közvetlenül kitermelhető. Hátránya, hogy vízhozama kicsi, és nem tisztítható. Az ilyen kút vize csak akkor megfelelő, ha a talajvíz nem szennyeződik. Az ország nagy területén a rendelkezésre álló talajvizek a vezetékes ivóvízellátásba csak költséges vízkezelési technológiák alkalmazását követően vonhatók be. Az elmúlt 15-20 évben több vízmű-telep működését kellett leállítani, szüneteltetni, vagy korlátozni a víz határértéket meghaladó nitrát tartalma miatt

A Mecsek, a Dunántúli Középhegység, az Aggteleki Karszt és a Bükk karsztvíz tartóiban található karsztvíz egy részét rendszeresen felhasználjuk a lakossági ivóvízellátásban. Karsztvizeink minősége az esetek többségében az ivóvízellátás céljaira megfelel, a fertőtlenítésen kívül egyéb vízkezelési technológia alkalmazása nem szükséges. A karsztvíztartók vízgyűjtő területén azonban nem mindenütt fordítanak megfelelő figyelmet a vízbázis védelemre, és ennek következtében fennáll a vízkészletek elszennyeződésének veszélye. A Balaton-felvidéken egyes karsztvíz tartókban a nitrát ionok koncentrációja meghaladja a hazai ivóvízszabványban rögzített határértéket.

Magyarország területének nagy részén a mélységi vizek - ha nem is mindig elegendő mennyiségben és megfelelő minőségben - megtalálhatók, és elsősorban ez indokolja, hogy részesedésük a lakosság ivóvízellátásában meghaladja a 30%-ot. A rétegvizek széleskörű felhasználását az is indokolja, hogy a védett víztartókból kitermelt víz utánpótlódása lassú folyamat, ezért jelenleg felszíni eredetű, antropogén szennyezés a vízben nem található. Néhány komponens koncentrációja azonban - annak ellenére hogy természetes eredetű - meghaladja az ivóvízszabvány határértékeit, így vízkezelési technológia alkalmazása szükséges annak érdekében, hogy a kitermelt víz ivóvízként felhasználható legyen. A lakosság vízellátásában több mint 40%-kal részesednek partiszűrésű vizeink. Partiszűrésű vízbázisaink a Duna, a Dráva a Rába és a Hernád mentén találhatók. Bár a partiszűrésű vizek minősége mind a folyó, mind a hátoldal felől érkező szennyezőanyagokkal szemben nem eléggé védett, egy-két kivételtől eltekintve szerves és szervetlen mikroszennyezők, kellemetlen szagot és ízt okozó anyagok ma még nem jelennek meg a kitermelt vízben. Meg kell azonban jegyezni, hogy a nem szerencsés mederviszonyok következtében egyes partiszűrésű vízbázisaink vizében határértéket lényegesen meghaladó mennyiségű vas, mangán és ammónium ion fordul elő. Kezelésre szoruló partiszűrésű vizeink esetében azonban elegendő a hagyományos vas- és mangántalanítási technológiákat alkalmazni, jelenleg nincs szükség ózonos és granulált aktívszenet tartalmazó adszorber beiktatására a vízkezelési technológiákba.

2.9. ábra - Vert kutak

Vert kutak

Vízminőség tekintetében alapvető különbség van a felszíni és felszín alatti vízbázisok között. A felszíni vizekre jellemző:

  • gyakori, egyes komponensek tekintetében periodikus, vízminőség változás

  • rendkívüli szennyezések előfordulhatnak, de viszonylag gyorsan levonulnak

  • folyamatosan változó vízhőmérséklet.

A felszín alatti vizekre jellemző:

  • stabil, lassan változó vízminőség

  • stabil hőmérséklet

  • több éves igénybevétel esetén változhat a vízminőség.

Jellemző szennyezőforrások és szennyezőanyag komponensek

Talajvíz

  • kommunális hulladékok rendezetlen lerakása

  • a veszélyes hulladékok nem megfelelő elhelyezése

  • szakszerűtlenül kialakított szennyvízszikkasztók

  • szennyvizek gondatlan elhelyezése a talajban

  • mikroorganizmusok (kórokozók és nem-kórokozók)

  • ammónium, nitrit és nitrát ionok

  • vas és mangánvegyületek

Mélységi vizek

A víztartó felett egy vagy több vízzáró réteg helyezkedik el amennyiben ezek a vízzáró rétegek nagy kiterjedésűek és sérüléseket nem tartalmaznak, a víztartóban elhelyezkedő vízbe felszíni (tehát emberi) eredetű szennyezőanyagok nem jutnak el

A mélységi vizek potenciális szennyezőanyag komponensei a következők:

  • mikroorganizmusok (egyedszámuk nagyon kicsi)

  • ammónium ionok

  • vas és mangán vegyületek

  • humin, lignin és fulvin anyagok

  • illékony szerves anyagok (pl. vízben oldott metán gáz)

  • nagy sótartalom (oldott!)

  • nagy mennyiségű oldott szén-dioxid

  • oldott állapotú arzén vegyületek (geológiai, geokémiai eredetű!)

Karsztvíz

A karsztvíz minőségét alapvetően két szennyeződési lehetőség fenyegeti. Az egyik a felszíni vízgyűjtő területről történő szennyezőanyag bemosódás, a másik a felszínalatti vízgyűjtő területen elhelyezett hulladéktárolók. Ezek közé tartoznak az adott terület csatornázottságának hiányában megvalósított szabálytalan szennyvízelhelyezések is.

A karsztvizek potenciális szennyezőanyag komponensei a következők:

  • mikroorganizmusok (kórokozók és nem-kórokozók)

  • ammónium és nitrát ionok

  • zavarosság (lebegőanyag)

  • oldott állapotú szerves anyagok

  • szerves és szervetlen mikroszennyezők

Parti szűrésű víz

Egyes vízfolyások adott szakaszain kialakuló kavicsteraszokon összegyűlt, rövid idő alatt megújuló felszínalatti víz, melynek forrása elsősorban a folyó, de részben a folyó felé áramló felszín-közeli víz. Tekintettel arra, hogy a partiszűrésű víz döntő többsége a folyóból a viszonylag jó vízvezető tulajdonságokkal rendelkező parti rétegen átszűrődve jut el a víznyerő helyre, egyes vélemények szerint ez felszíni víz. Magyarországon a partiszűrésű vizet a felszínalatti vizek közé soroljuk.

Folyók, tavak, tározók

Potenciális szennyezőanyag komponensei a következők:

  • zavarosság (lebegőanyag és alga)

  • patogén és nem patogén mikroorganizmusok

  • szerves anyagok (szennyvízbevezetések)

  • humin, lignin és fulvin anyagok

  • kőolaj és származékai

  • szerves és szervetlen mikroszennyezők

  • ammónium ionok (elsősorban hideg vizekben)