1 / 157

VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA

VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA. A TANTÁRGY STRUKTÚRÁJA. ALAPVETŐ KÉMIAI ISMERETEK (kémiai kötések, reakciók, energetikai viszonyok, stb.) A VÍZ MINT TERMÉSZETES OLDÓSZER (fizikai és kémiai tulajdonságok)

arnold
Download Presentation

VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VÍZKÉMIA ÉS HIDROBIOLÓGIA

  2. A TANTÁRGY STRUKTÚRÁJA • ALAPVETŐ KÉMIAI ISMERETEK (kémiai kötések, reakciók, energetikai viszonyok, stb.) • A VÍZ MINT TERMÉSZETES OLDÓSZER (fizikai és kémiai tulajdonságok) • VÍZBIOLÓGIA (vízi ökoszisztémák, trófikus szintek, anyag és energia áramlás, táplálkozási kapcsolatok, bioindikáció, stb.) • TÁPELEM CIKLUSOK • ANYAGMÉRLEGEK • VÍZMINŐSÉG (komponensek, mintavételi és analitikai módszerek, stb.) • VÍZMINŐSÍTÉS • ANTROPOGÉN SZENNYEZÉSEK (tápanyagok, szerves mikroszennyezők, nehézfémek, biológiai szennyezés, stb.) • TOXIKOLÓGIA

  3. A VÍZKÉMIA ELHELYEZÉSE • Természetes vizekben zajló kémiai folyamatok leírásával foglalkozik • A hidroökológia része • Interdisciplináris tudomány • Elemei: Fizikai-kémiai, általános és szervetlen kémiai alapok Ökológiai ismeretek (élettér, kémiai környezet a vízi élővilág számára, élőlények és környezetük kölcsönhatása) Vízi anyag és energiaforgalmi ismeretek Környezetmérnöki ismeretek

  4. FÖLDRAJZI BUROK Összetevői: • Atmoszféra (levegő) • Hidroszféra (víz) • Litoszféra (kőzet)

  5. BIOSZFÉRA • Élőlények előfordulási helye, élettere • Részben a hidroszférában, az atmoszférában és a litoszférában helyezkedik el

  6. A VÍZ SZEREPE A FÖLDÖN • Az élet alapja • Felületi részaránya a Földön 70 % • Élőlények testének kb. 90 %-a víz • Élettér • Alapvető természeti érték • Az emberi társadalom létezésének feltétele • A jövőbeni fejlődés feltétele

  7. A VÍZ TULAJDONSÁGAINAK GYAKORLATI VONATKOZÁSAI • A FÖLDI (EMBERI) ÉLET FENNTARTÁSÁHOZ NÉLKÜLÖZHETETLEN • TAVAK RÉTEGZŐDÉSE • A JÉG FELÚSZÁSA • HŐPUFFER, ÉVSZAKOK, KLÍMA KIEGYENLÍTÉS • PÁROLGÁS, CSAPADÉK, VÍZ- ÉS ANYAGFORGALOM MEGHAJTÁSA • ERÓZIÓ, BEMOSÓDÁS • ANYAGTRANSZPORT • CSEPPKÉPZŐDÉS • KAPILLÁRIS JELENSÉG

  8. FAJLAGOS VÍZHASZNÁLATOK

  9. A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (1) 1. ÁSVÁNYOK ÉS KŐZETEK ÁLTAL MEGHATÁROZOTT ÖSSZETÉTEL • BEMOSÓDÁS • LÉGKÖRI KIÜLEPEDÉS • OLDÓDÁS AZ ÜLEDÉKBŐL

  10. A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (2) 2. PÁROLGÁSSAL ÖSSZEFŰGGŐ KRISTÁLYOSODÁS • SZIKESEDÉS • SIVATAGOSODÁS • CaCO3 KICSAPÓDÁS

  11. A TERMÉSZETES VIZEK ÖSSZETÉTELÉNEK FŐBB TÉNYEZŐI (3) 3. CSAPADÉK • TRÓPUSI RÉGIÓK • TELJES KIMOSÓDÁS • HÍGULÁS (TENGERVÍZ)

  12. A VÍZ FONTOSABB FIZIKAI TULAJDONSÁGAI

  13. A VÍZ MINT KÖZEG JELLEMZŐI • Poláros oldószer (gázokat, sókat, szerves anyagokat old) • Nagy a felületi feszültsége • Viselkedése eltérő hidrofil és hidrofób felületeken • Dielektromos állandója nagy • Párolgáshője és olvadáshője nagy • Sűrűségi anomália  rétegzettség, turnover • Fényelnyelése kicsi • Jégképződés, jégfedettség • Bonyolult kémiai és biológiai kölcsönhatások jellemzik • Élettér (élőhely + biológiai folyamatok) helyszíne • A természetben híg oldatok fordulnak elő

  14. TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (2) Gázok oldódását befolyásoló tényezők: • Hőmérséklet • Oldott sók töménysége • A gáz vízgőz tartalma • Oldat telítettsége az adott gázra • A gázzal érintkező felület nagysága

  15. TERMÉSZETES VIZEK KÉMIÁJA (3) Oldott folyadékok • Poláros folyadékok oldékonysága • Apoláros folyadékok oldékonysága Oldott szilárd anyagok • Szervetlen anyagok • Szerves anyagok

  16. REAKCIÓHŐ • Kémiai folyamatok során keletkezik, vagy elnyelődik • Exoterm reakciók • Endoterm reakciók

  17. Az exoterm és endoterm reakciók energetikai viszonyai

  18. Kémiai reakciók • Anyagmegmaradás • Tömegmegmaradás

  19. SÓK HIDROLÍZISE (1) Hidrolízis = reakcióba lépés a vízmolekulákkal Gyenge bázis és erős sav sójának hidrolízise NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ Kh = [NH3] [H3O+] [NH4+] = Kw/Kb

  20. SÓK HIDROLÍZISE (2) Erős bázis és gyenge sav sójának hidrolízise CH3COO- + H2O  CH3COOH + OH- Kh = [CH3COOH][OH-] / [CH3COO-] hidrolízis BA + H2O  HA + BOH semlegesítés H2O  H+ + OH- H+ + A-  HA H2O + A-  HA + OH-

  21. PUFFER OLDATOK (1) • Gyenge savnak és sójának vizes oldata, vagy • Gyenge bázisnak és sójának vizes oldata • pH-juk állandó • pH-juk nem függ a hígítástól • Pufferkapacitás = sav- vagy bázissemlegesítő képesség • Pufferkapacitás függ a hígítástól

  22. PUFFER OLDATOK (2) • Természetben fonosak (környezetben, szervezeten belül, sejten belül) • Na2CO3, NaHCO3 • H2CO3, HCO3-, CO32- rendszer (szervetlenszén rendszer) • Heterogén rendszerek pufferkapacitása nagyobb lehet, mint a homogén rendszereké (pl. CaCO3 szilárd fázis jelenléte a szervetlenszén rendszerben)

  23. A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (1) Társulások • Bakterioplankton • Fitoplankton • Zooplankton (egysejtűek, kerekesférgek, kisrákok) • Magasabbrendű vízinövények (makrofiton) • Makroszkópos gerinctelenek (csigák, kagylók, szivacsok, stb.) • Halak (növényevők, fenéktúrók, ragadozók)

  24. A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (2) Élőhelyek • Levegő – víz határfelület • Nyíltvíz • Üledék (bentosz) • Élőbevonat • Parti zóna

  25. A TAVI ÖKOSZISZTÉMA ELEMEI (3) Kölcsönhatások az ökoszisztémában • Energia áramlás szintjei • Táplálkozási kölcsönhatások • Kompetíció • Minden elem összefügg egymással

  26. A tápanyagforgalom és a táplálkozási kapcsolatok egyszerűsített folyamatábrája

  27. A Föld-légkör rendszer energiaforgalma I. A légkör külső határára érkező napsugárzás további útja: 100 % = 11 ezer MJ/m2/év (Próbáld, 1981. nyomán)

  28. HŐMÉRSÉKLET • van’t Hoff törvény (hőmérséklet 10 °C-os emelése esetén a reakciósebesség 2-3-szorosára nő • Általában –10 - +45 °C között vannak élőlények • Termofil szervezetek: +45 - +95 °C • Mezofil szervezetek • Pszichrofil szervezetek (hidegtűrők) • Homoioterm élőlények (állandó testhőmérséklet) • Poikiloterm élőlények (változó testhőmérséklet) • Testhőmérséklet evolúciós hatása • Hőterhelés

  29. Tavak típusai, jellemzői TÍPUSOK: • Sekély tó • Mély tó • JELLEMZŐK: • Vízgyűjtő méret • Vízmélység • Felület • Parttagoltság • Átkeveredés

  30. TAVAK HŐRÉTEGZŐDÉSÉNEK FŐBB TÍPUSAI • AMIKTIKUS (állandóan jéggel fedett sarkvidéki tavak) • HIDEG MONOMIKTIKUS (télen rétegzett, nyáron átkeveredő sarkvidéki tavak) • DIMIKTIKUS (tavasszal és ősszel keveredik, nyáron és télen rétegzett mérséklet égövi tavak) • MELEG MONOMIKTIKUS (télen keveredik,, nyáron rétegzett szubtrópusi tavak) • OLIGOMIKTIKUS (kevés cirkulációs periódus szabálytalan időközönként, trópusi tavak) • POLIMIKTIKUS (állandóan, vagy gyakran van átkeveredés, hideg- vagy melegégövi tavak) • MEROMIKTIKUS (állandó rétegzettség, pl. sós tavak)

  31. TÁPANYAG (1) • Növények • Szervetlenből szerves anyagot állítanak elő (fotoszintézis) • Bruttó fotoszintézis = nettó + légzés • Legfontosabb tápanyagok: C, N, P • Liebig törvény • C : N : P = 106 : 16 : 1

  32. TÁPANYAG (2) • Állatok • Növényevők • Húsevők • Mindenevők • Szaprofág szervezetek (pl. baktériumok, gombák)

  33. Minőség Dolgok, jelenségek, folyamatok belső lényegi tulajdonságainak összessége, melyek révén azok egymástól elkülönülnek Alkalmasság, jóság • A minőség emberközpontú alkalmazása. • Felhasználástól függ a kedvező vagy rossz minőség (Pl. halászat, fürdés, ivóvíz, ipari víz, öntözővíz, stb.)

  34. Vízminőség Régi megfogalmazás: A természetben előforduló víz tulajdonságainak összessége. Új megfogalmazás: A víztest állapota, amely az „n” dimenziós topológiai térben egy ponttal jellemezhető, ahol n = a víztest tulajdonságainak összességével. A valóságban az „n” számú jellemző nem határozható meg, kevesebbel kell beérni (idő, anyagi korlát, stb.)

  35. SZENNYEZŐANYAGOK TÍPUSAI • OXIGÉNELVONÓ ANYAGOK (főként szervesanyagok) • NÖVÉNYI TÁPANYAGOK (N és P) • SZERVES MIKROSZENNYEZŐK (Peszticidek, gyomirtó szerek, szerves vegyipari hulladékok, stb.) • LEBEGŐ ANYAGOK • NEHÉZFÉMEK (Cd, Cu, Cr, Ag, Hg, Fe, Mn, stb.) • FETŐZŐ ÁGENSEK (baktériumok, vírusok, stb.) • RADIOAKTÍV ANYAGOK • HŐ

  36. A SZENNYEZŐ ANYAGOK HATÁSAI • A VÍZI OXIGÉNFORRÁS CSÖKKENÉSE • EUTROFIZÁLÓDÁS • A TÁPLÁLKOZÁSI KAPCSOLATOK SÉRÜLÉSE • POTENCIÁLIS TOXIKUSSÁG • JÁRVÁNYOK • ESZTÉTIKAI ÉRTÉK CSÖKKENÉSE • KORRÓZIÓ • BIOKORRÓZIÓ

  37. ÖSSZES SZENNYEZŐANYAG TERHELÉS • HÁTTÉRTERHELÉS (TERMÉSZETES EREDET) • IPARI/KERESKEDELMI TERHELÉS • HÁZTARTÁSOKBÓL SZÁRMAZÓ TERHELÉS • MEZŐGAZDASÁGI TERHELÉS • MÚLTBELI SZENNYEZÉSEKBŐL SZÁRMAZÓ MARADVÁNY TERHELÉS

  38. VÍZMINŐSÉGI JELLEMZŐK • ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK • SZERVETLEN KOMPONENSEK • SZERVESANYAGOK • NÖVÉNYI TÁPANYAGOK • FÉMEK • SZERVES MIKROSZENNYEZŐK • BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK • RADIOAKTIVITÁS

  39. 1. ÁLTALÁNOS PARAMÉTEREK • Vízhozam, m3/s • Vízhőfok, °C • Oldott oxigén, mg/L • pH • Vezetőképesség, S/cm, 20 °C-on

  40. 2. SZERVETLEN KOMPONENSEK (mg/L) • Anionok: klorid, szulfát, karbonát, hidrokarbonát, fluorid, • Kationok: kálium, nátrium, kalcium, magnézium, vas, mangán

  41. 3. SZERVESANYAGOK (mg/L) • TOC, DOC, BOI5, KOIMn, KOICr

  42. 4. NÖVÉNYI TÁPANYAGOK • Összes P, PO4-P • Összes N, NH4-N, NO2-N, NO3-N • SiO2-Si

  43. 5. Szervetlen mikroszennyezők • Összes Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As • Oldott Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As • Szilárd Fe, Hg, Ni, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Mn, As

  44. 6. SZERVES MIKROSZENNYEZŐK • Fenolok és homológjai (C6H5OH) • Klórozott szénhidrogének

  45. 7. BIOLÓGIAI SZENNYEZŐK • Vírusok • Baktériumok (összes baktériumszám 37 és 20 °C-on, Coliszám, Enterális coliszám, Streptococcus szám, Salmonella, Shigella) • Féreg kitartóképletek (pl. ciszták)

  46. 8. RADIOAKTIVITÁS (Bq/L) • Összes alfa aktivitás • Összes béta aktivitás • 40K • 3H • 90Sr

More Related