Biológiai vízminősítés

A biológiai vízminősítés során a víz azon tulajdonságait veszik alapul, amelyek a vízi ökoszisztémák számára valamiért fontosak: létrehozzák és fenntartják azokat, vagy éppen károsan hatnak azok működésére. A biológiai vízminősítés 4 tulajdonság csoportba sorolja a ható tényezőket, és mindegyik csoporton belül 0 +9 kategóriát alakít ki. A 0. kategória a szennyezés mentes állapotot jelenti, 1-9 között pedig a szennyezés fokozatai találhatóak. A négy kategória a halobitás, trofitás, szaprobitás és a toxicitás.

Halobitás

A halobitás a víz szervetlen kémiai tulajdonságainak az összességét jelenti, amelyek biológiai szempontból is fontosak (pl. összes sótartalom, ionösszetétel). A halobitás nagyjából a klasszikus vízminősítésben is alkalmazott sóháztartás paramétereit tartalmazza. Ha ezek megváltoznak (édes víz - sós víz), akkor az élő szervezetek minőségi és mennyiségi összetétele is törvényszerűen megváltozik, mivel más-más szervezetek alkalmazkodtak egyik és másik víz típushoz.

Trofitás

A trofitás a vízben élő autotróf szervezetek (alga, hínár, stb.) elsődleges szervesanyag-termelésének a mértéke.

Leginkább a fényviszonyok befolyásolják a fotoszintézis folyamatában, de vízre, széndioxidra, és szervetlen tápanyagokra is szükség van ehhez. A trofitást utóbbiak képesek nagyon széles határok között befolyásolni, hisz a fénynek megvan a napi és éves ciklusa, amely az alapot teremti meg a biológiai szervezetek működéséhez. A tápanyagokkal való ellátáson és a hőmérsékleten fog múlni, hogy a fény milyen hatékonysággal hasznosulhat egy adott helyen és időben. Makro- és mikroelemek szükségesek a növényi sejtek felépítéséhez, ezért a legkorlátozottabban rendelkezésre álló tápelem szintén limitálhatja a trofitás mértékét. Még a tápanyagok között is kialakult egyféle rangsor, hogy melyik hiánya milyen mértékben hat gátló tényezőként. Ebben a vonatkozásban a foszfor az, amely a leginkább korlátozó. A foszfor kivonása a kommunális szennyvizekből ezért sarkalatos pontja a vizek védelmének. Amennyiben nem sikerül megfelelően a foszfor kivonása, a tisztított szennyvíz befogadókba juttatása az ott tenyésző vízi növényzet elburjánzását fogja okozni.

A trofitás fokát az abban megszámlálható algákkal és a mérhető klorofill tartalommal is lehet jellemezni. Az algaszámot mikroszkópokkal határozzák meg, a klorofill tartalmat, pedig vagy a fluoreszcencia mérésével, vagy kémiai eljárással (1.2. Táblázat).

Szaprobitás

Az elpusztuló vízi szervezetek holt szerves anyagot hagynak hátra a vizekben, amelyek táplálékául szolgálnak bizonyos élő szervezeteknek. Ezek között alacsonyabb és magasabb fejlettségű fajok is előfordulnak, a legszennyezettebb anaerob jellegű vizek szennyezőanyagait azonban már csak heterotróf baktériumok képesek lebontani, mert ahogy nő a szerves anyag terhelés, úgy tűnik el az oxigén a vizekből.

Szaprobitáson a vízben lévő holt szerves anyagok lebontásának a mértékét értjük. Ez a rendelkezésre álló tápanyagok mennyiségétől és azok lebontására alkalmas heterotróf szervezetek számától függ. Befolyásolhatják azonban egyéb gátló tényezők is, amilyen pl. a toxikus nehéz fémek és más toxikus anyagok jelenléte. A szaprobitás fokának növekedésével a fajok száma csökkenni fog egy adott vízben, a fennmaradó fajok

egyedszáma azonban robbanásszerűen megnövekszik. A szennyvíztisztítás során tudatosan oltják be az erősen szennyezett vizekbe a toleránsnak bizonyult baktérium fajokat, így a lebontó képességet nagyon jelentős mértékben lehet fokozni. A szaprobitás jellemzése a már feljebb bemutatott BOI és KOI paraméterekkel történik aerob körülmények mesterséges fenntartása mellett.

Használatos továbbá a szaprobitás kifejezésére a Pantle-Buck index (szaprobitási index), melynek számítása un.

indikátor szervezetek relatív gyakoriságából történik.

Toxicitás

Toxicitáson a vízből kimutatható mérgező anyagok összességét értjük, amelyek gátlólag hatnak az abban élő szervezetek működésére. Amennyiben ilyen gátlóanyagok előfordulnak, megváltozik a vízi ökoszisztémák fajösszetétele, és rendszerint csökken a vizek öntisztuló képessége is. A toxikus anyagok vagy exogén eredetűek, amikor külső forrásból szállítódnak a vizsgált víztestbe, vagy endogén eredetűek, amikor helyben termelődnek. Eutróf vizekben gyakori a kékalgák felszaporodása, amelyek úgynevezett aflatoxinokat terelnek és bocsátanak a vizekbe. Egyes gázok, mint a fehérjék bomlásából származó kén-hidrogén, vagy az ammónia szintén toxikus hatást fejtenek ki bizonyos élő szervezetekre.

A toxicitás mérésére különféle biológiai teszteket alkalmaznak (hal teszt, dafnia teszt), melyek során azt a higítást keresik, amelynél a teszt szervezetek 50%-a elpusztul. A tulajdonság csoportokat a fenti sorrendben érdemes tárgyalni, mivel a logika ezt kívánja. A halobitás jelenti azt az alapot, amely a trofitás fokát határozza meg. Amennyiben feldúsul a víz tápanyagokban, a fény rendszerint sosem jelent limitáló faktort a növényi szervezetek elburjánzására. Ilyen fizikai faktornak inkább a hőmérsékletet tekinthetjük. Az elburjánzást tömeges elhalás követi, mihelyt csökken a rendelkezésre álló tápanyag a vizekben. Az így keletkezett holt szerves anyag lesz a lebontó szervezetek táptalaja, melynek lebomlása tehát a szaprobitás fokával lesz jellemezhető. A toxicitás összefügghet a holt szerves anyag keletkezésével, amennyiben az endogén eredetű. Amúgy a toxicitás minden más tényezőn felül áll, és döntően meghatározza az egyes vizekben zajló folyamatokat. Kritikus helyzetben sajnos a vízi ökoszisztéma teljes felborulását is okozhatja, amit pl. a tiszai ciánszennyezés okozott.

A biológiai vízminősítésben nem kapott akkora hangsúlyt az oxigén háztartás, mint pl. a klasszikus vízminősítésben, ez azonban nem jelenti, hogy ne lenne ugyanolyan fontos. Láthattuk, hogy a szaprobitást éppen az oxigénháztartás mutatóival (BOI, KOI) lehet mérni, de a toxicitásnak is szoros kapcsolata van az

oxigénháztartással. A redukált környezetben keletkezett gázoknak, mint a kénhidrogénnek és ammóniának toxikus hatásuk van.

Az emberi hatások sajnos gyakran már a halobitás megváltoztatásánál jelentkeznek. Ebben nagy felelőssége van a műtrágyákat alkalmazó mezőgazdaságnak, és a mezőgazdasági állattartó telepeknek. Ha az élővizek halobitása megváltozik, az a fenti logika szerint kihat majd az eutrofizációra, a szaprobitásra, de a toxicitásra is. A toxicitást az ember a peszticidek alkalmazásával közvetlenül is megnövelheti. A növényvédelem bizonytalanságát az időjárástól való függőség jelenti. A vegyszerek kiszórása után érkező záporok előbb lemossák a vegyszereket a lombozatról, majd a felületi lefolyások útján el is szállítják a kiszórás területéről, hogy átadják azokat egy közeli élővíznek. A ma alkalmazott rendkívül veszélyes mikroszennyezők teljesen felboríthatják egy befogadó tó, vagy folyó normális életét.