Vízföldtani adatok feldolgozása

II. éves Környezet kutató, Környezetmérnök és Erdőmérnök hallgatók részére

2003/2004. II. félév (4. szemeszter)

• 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

Témavázlat

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

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.

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.

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.

Patakok vízhozam mérése

Q = T x V

Q – Vízhozam (m3/sec)

T - folyókeresztmetszet területe (m2)

V - víz átlagsebessége (m/sec)

Patakok vízhozam mérése

Patakok vízhozam mérése

Patakok vízhozam mérése

Vízszintmérés ásott és fúrt kútban

Vízszintmérés és hőmérséklet szelvényezés

Forrás vízhozamának és hőmérsékletének mérése

Vízmintavétel patakból, kútból

In situ mérések patakmederben

In situ mérések fúrásoknál és kútgalériánál

In situ mérések tóban és forrásnál

In situ mérések forrásnál és galériánál

Komplex mérések forrásoknál

A MultiLine és a Palintest műszerek

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

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 S/cm egység

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.

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+ + CO3

2-

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

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

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

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 (0,47m), 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

Anionok

• Cl -- konzervatív elem, eredete tengerpára, szilikátokból

• HCO3- karbonátos kőzetekből, levegő CO2 tartalma• SO4 - kőzetekből• NO3 - szerves eredetű • PO4 - szerves eredetű• SiO3 - szilikátos kőzetekből

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

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).

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).

Diagrammok

Vízföldtani állapotrögzítés: a térkép

A mért adatok feldolgozása

• Egyszeri több helyről származó minták geostatisztikai kiértékelése

• Állandó, monitoring ponton mért idősor matematikai kiértékelése

• Víz-kőzet kölcsönhatás vizsgálata

Nosztalgia

Nosztalgia

Nosztalgia

Nosztalgia

Nosztalgia