Milyen tiszta a Rákos-patak vize?

    Ezen az oldalon a Rákos-patak civil tudomány projekt során a Rákos-patakon végzett vízminőségi mérések adatainak értékelése olvasható.

    A ZÖLD XVII Egyesület köszönetet mond Dr. Szilágyi Ferenc egyetemi tanárnak, szakértőnek a projekt során való folyamatos szakmai támogatásért, az adatok kiértékelésért, amely alább olvasható.
    Külön köszönet a Fővárosi Csatornázási Műveknek, és különösen Makó Magdolna környezetvédelmi osztályvezető asszonynak a szíves közreműködésért, adatszolgáltatásért és együttműködő hozzáállásért a civil tudomány projekthez!
    Köszönet továbbá minden résztvevő önkéntesnek, iskolai tanároknak és segítő közreműködőknek, akik nélkül az alábbi eredmény nem születhetett volna meg.

    A vízminőségmérésre a Rákos-patak civil tudomány projekt keretében került sor a MICS Horizon 2020 nemzetközi projekt keretében a projekt hazai partnere, a Geonardo Kft. megbízásából.

    Bevezetés

    A ZÖLD XVII Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Városfejlesztési Egyesület azzal a feladattal bízott meg, hogy értékeljem az egyesületnek a Rákos-patakon végzett vízminőség vizsgálatainak adatait, amelyeket a Rákos-patak Civil Tudomány Projekt (MICS) keretében 2020. és 2021. októbere között végeztek a patak ferihegyi-úti szelvényében. Szintén feladatom volt a Fővárosi Csatornázási Művek (FCSM) által ugyanebben az időszakban a patak M0-ás autópálya szelvényében mért adatainak összehasonlító elemzése.

    A munka célja volt a civil társadalom érdeklődő képviselőinek:

    • Tájékoztatása a patak állapotáról.
    • A szakszerű vízmintavétel bemutatása.
    • A patak állapotát jellemző vízminőségi paraméterek bemutatása.
    • A helyszínen egyszerű módszerekkel a vízminőség mérése egy évig havi gyakorisággal.
    • A módszerek bemutatása után a méréseket szakfelügyelet mellett a civilek végezték.
    • Azáltal, hogy a civileket közelebb hozzuk a patak vízminőségének méréséhez, lehetőséget és élményt adunk nekik a patak jobb megismerésére.

    Anyag és módszer

    Az első mintavételt az FCSM szakemberei végezték akkreditált módszerekkel (1. kép). A vett vízmintát megosztották, a helyszíni méréseket az FCSM és a MICS külön végezte. Az FCSM laboratóriumi vizsgálatai a cég akkreditált laborjában történtek, míg a MICS résztvevői egyszerű módszerekkel a helyszínen vizsgálódtak.

    A többi mintavétel és mérés az FCSM és a MICS részéről eltérő időpontban történt.

    A helyszíni mérésekhez egyszerű színösszehasonlító fotometriás méréseket, valamint szintén egyszerű mérőműszereket használtak. Minden mérési alkalom előtt a civilek alapvető munkavédelmi tájékoztatót kaptak. Egészségre veszélyes anyagokkal és eszközökkel a civilek nem dolgoztak.

    1. kép: FCSM mintavétel a MICS résztvevőivel a Rákos-patakon 2020.10.22.-én

    Az alábbi vízminőségi jellemzőket mérték:

    • pH
    • Vezetőképesség.
    • Vízhőfok.
    • Összes oldott anyag (TDS).
    • PO4-P koncentráció.
    • NH4-N koncentráció.
    • NO2-N koncentráció.
    • NO3-N koncentráció.
    • Összes oldott N koncentráció.
    • Oldott oxigén koncentráció.
    • Oxigéntelítettség.

    A MICS mérések esetében a választás egyes komponensek esetében az összehasonlító kolorimetriára esett, vagyis színösszehasonlítás alapján, szabad szemmel igyekeztek meghatározni egyes vízi összetevők jelenlétét a vízben.

    Kolorimetriás eszközzel az alábbi jellemzőket mérték:

    • pH (5,6–8,4 pH-tartomány)
    • Nitrit-nitrogén (0–0,4 mg/l NO2–N)
    • Nitrát-nitrogén (0–40 mg/l NO3–N)
    • Ammónia-nitrogén (0–3,0 mg/l NH3–N)
    • Ortofoszfát-ion (0–4 mg/l PO43-)
    • Oldott oxigén (0–15 mg/l O2)

     

    A vízminta előre meghatározott mennyiségébe egy reagenst, vegyületet tettek, amely rövidebb, hosszabb idő alatt akár rázással is segítve reakcióba lép a vízben keresett, meghatározandó összetevővel. A folyamat során kialakul egy szín a vizsgált mintában, vagy épp átlátszó, színtelen marad. Egy színkorong segítségével pedig a napfény felé tartva az elszíneződött mintát egy üres ún. vakminta előtt elfordítható színkoronggal összehasonlítják és megnézik. A korong színskáláján a színek az adott összetevő különböző koncentrációját jelzik. Ha például valami halvány színű, kis koncentrációval van jelen az összetevő, míg, ha mélyebb színű úgy nagyobb koncentráció van jelen (2. ábra).

    A kolorimetriás mérésekhez a civilek a HACH vizuális kolorimetriás eszközeit használtak, valamint egy kézi, egyszerű mérőműszert, amellyel az oldott oxigén koncentrációt, a vízhőmérsékletet a pH-t és a vezetőképességet mérték.

    • POCKET PRO+ Multi 1, tételszám/cikkszám: 9532700. Itt a mintát egy kis kupakba kell tenni és az méri meg. Mivel a hőmérséklet fontos szerepet játszik ott, ezért végül a kis kupakba tett minta helyett. (Ami nem adta vissza a mérésnél az adott környezeti, vízhőmérsékletet, így utána közvetlen a patakvízbe tettük az érzékelőket és mikor beállt a vízhőmérsékletet, leolvastuk az értékeket.
    • Vizuális tesztek: Itt a tesztekhez mellékelt leírásokat követték minden esetben (2. kép). Az alábbi kiteket használták:
      • Tételszám/cikkszám:147006 | pH színtárcsa tesztkészlet, 5.6 – 8.4 pH, Model 17F, brómtimolkék, 0,1 pH felbontás, kb. 200 méréshez.
      • Tételszám: 2515050 | Oldott oxigén színtárcsás tesztkészlet, AccuVac; 0 – 15 mg/L; felbontás: 0,2 mg/l, hordozó bőröndben, tartozékokkal; 100 db.
      • Tételszám: 224100 | Ammónia színtárcsa tesztkészlet; NI-8; Nessler; 0-3 mg/l NH4-N; 0,1 mg/l felbontás; 100 db (utántöltő reagens 2119432).
      • Tételszám: 1408100 | Nitrát/Nitrit színtárcsa tesztkészlet; NI-12; 0-40 NO3-N és 0,01-0,4 NO2-N mg/L; 100 db.
      • Tételszám: 224902 | Orto- és metafoszfát színtárcsás teszt kit; 0-50 mg/L PO43-; 0,1 vagy 1 mg/l felbontás; 100 db.
    • Vizuális tesztek: Itt a mellékelt használati utasításokat követték minden esetben:
      • pH mérés: Tételszám/cikkszám:147006 | pH színtárcsa tesztkészlet, 5.6 – 8.4 pH, Model 17F, brómtimolkék, 0,1 pH felbontás, kb. 200 méréshez.
      • Oldott oxigén mérés: Tételszám: 2515050 | Oldott oxigén színtárcsás tesztkészlet, AccuVac; 0 – 15 mg/L; felbontás: 0,2 mg/l, hordozó bőröndben, tartozékokkal; 100 db.
      • Ammónium-ion mérés: Tételszám: 224100 | Ammónium színtárcsa tesztkészlet; NI-8; Nessler; 0-3 mg/l NH3-N; 0,1 mg/l felbontás; 100 db (utántöltő reagens 2119432).
      • Nitrátitrit mérés: Tételszám: 1408100 | Nitrát/Nitrit színtárcsa tesztkészlet; NI-12; 0-40 NO3-N és 0,01-0,4 NO2-N mg/L; 100 db.
      • Orto- és metafoszfát mérés: Tételszám: 224902| Orto- és metafoszfát színtárcsás teszt kit; 0-50 mg/L PO43-; 0,1 vagy 1 mg/l felbontás; 100 db.

    A kolorimetriás módszeren túl egy hordozható mérőeszközt is használtak. A HACH cég mérőszettjeit választották és a következő komponenseket mérték az adott skálán belül minden hónapban:

    Hordozható eszközzel az alábbi jellemzőket mérték (3. és 4. ábra):

    • Vízhőmérséklet [oC]
    • Vezetőképesség [μS/cm]
    • Teljes oldott anyag mennyisége [mg/l]

     

    Az alábbi mérőeszközöket használták:

     

    • POCKET PRO+ Multi 1. Tételszám/cikkszám: 9532700. Itt a mintát egy kis kupakba kell tenni és az méri meg. Mivel a hőmérséklet fontos szerepet játszik ott, ezért végül a kis kupakba tett minta helyett (ami nem adta vissza a mérésnél az adott környezeti, vízhőmérsékletet, így utána közvetlen a patakvízbe tették az érzékelőket és mikor beállt a vízhőmérsékletet, leolvasták az értékeket).

     

    2. kép: Kolorimetriás oldott oxigén mérés a MICS résztvevőivel a Rákos-patakon 2020.10.22.-én
    3. kép: Vízminőségi vizsgálatok a MICS résztvevőivel a Rákos-patakon 2020.10.22.-én
    4. kép: Műszeres mérést végez a civil résztvevő a Rákos-patakon 2020.10.22.-én

     

    Az adatok értékelése során a Víz Keretirányelv (WFD 2000) fiziko-kémiai mért jellemzőit értékelték. Az értékelés során az OVGT (2015) határértékeit vették figyelembe a mért jellemzők esetében (1. táblázat). Az adott víztest a 6M. folyótípusba tartozik (OVGT 2015).

    1. táblázat: A Víz Keretirányelv fiziko-kémiai határértékei a mért tulajdonság csoportok és a vízminőségi jellemzők esetében (OVGT 2015)

     

    Eredmények és értékelésük

    A Rákos-patak civil tudomány projekt eredményeinek értékelése

    A MICS mérési adatait a 2. táblázat tartalmazza. A pH  értékeket elemezve látható, hogy  a patak vizének pH-ja minden esetben kiváló volt, az értékek 7,6-8,4 között mozogtak a mérések alkalmával. Persze figyelembe kell venni, hogy a pH skála logaritmikus. Hasonlóan kiváló volt a mérések alkalmával az oldott oxigén koncentrációja, csak egy alkalommal csúszott át a jó kategóriába. Az értékek 6,0-12,0 mg/l között változtak. A sótartalomra utaló vezetőképesség adatok esetében már változatosabb a kép. Csak az esővíz levezető csatorna vizében volt kiváló a vezetőképesség, négy alkalommal jó, 5 alkalommal pedig mérsékelt értékeket kaptunk. Az összes oldott anyag és a sótartalom híven követi a vezetőképesség besorolását. A vízhőfok adatok az évszaktól függően 7,5-22,9 oC tartományban mozogtak.

    A patak állapotát a növényi tápanyagok koncentrációja határozza meg. A PO4-P, és az összes szervetlen N koncentrációja egy mérés kivételével minden alkalommal rossz volt. Az összes szervetlen nitrogén esetében a „rossz” besorolást a magas nitrát-N koncentrációk adták. Ennek elsődleges oka a jelentős szennyvízterhelés. Az NH4-N koncentráció változatos képet mutatott.  A kiválótól a jón és a mérsékelten kívül rossz besorolást is kapott két alkalommal a patak minősége. Mivel  minden komponenscsoporton belül a VKI lehetővé teszi az átlagolást, komponens csoportok között pedig az „egy rossz, mind rossz elv” érvényesül, így összességében a patak a rossz besorolást kapta a növényi tápanyagok miatt. A NO2-N koncentráció általában nagyon alacsony volt.

    Összességében a vizsgált egyéves időszakban a Rákos-patak XVII. kerületi szakasza rossz minősítésű volt a ZÖLD XVII adatai szerint.

    Az adatokból az látszik, hogy a települési lefolyás sótartalomra hígítja a patak vizét, azonban növényi tápanyagokra ugyanolyan szennyezett. Ez látszik az eső alkalmával a Nyilas-rétnél vett esővíz levezető árok mintája esetében.

    2. táblázat: ZÖLD XVII mérései, Rákos-patak XVII. Ferihegyi út Megjegyzés: ** Az átlag számításánál nem vettem figyelembe
    3. táblázat: A ZÖLD XVII mérései, Rákos-patak XVII. Ferihegyi út Megjegyzés: *Összes szervetlen nitrogén = számolt érték = NH4-N + NO2-N + NO3-N [mg/l] ** Az átlag számításánál nem vettem figyelembe
    Az FCSM adatainak értékelése

    Az FCSM lényegesen bővebb komponenslistát mér a rendszeres mérései során, mint amit a MICS mért. Az FCSM adatsorából ezért leválogattuk azokat a jellemzőket, amelyeket a civil tudomány projekt is mért, és csak ezeket értékeljük.

    Az FCSM 2020.09.-2021.09. között hét alkalommal mérte a Rákos-patakot. A mintákat Budapest határánál vették (M0 híd). Sajnos, az 1. mérés kivételével az FCSM méréseinek dátuma nem esett egybe a MICS méréseinek időpontjával. Esetenként több hét különbség is volt a mérések között. Ez a tény lehetetlenné teszi a két csapat adatainak tételes összehasonlítását, hiszen a patak vízminősége sok tényezőtől függ (pl. vízhozam, a szennyvíztelepek vízeresztése, esetleges működési gondok, esőzés által okozott területi lefolyás, stb.). Ennek ellenére az adatok önmagukban értékelhetők. Az FCSM adatait a 4. táblázat tartalmazza.

    4. táblázat: Az Fővárosi Csatornázási Művek méréseinek adatai, M0 hidjának patakszelvénye Megjegyzés: *Összes szervetlen nitrogén = számolt érték = NH4-N + NO2-N + NO3-N [mg/l]
    A 4. táblázat adataiból az alábbi következtetések vonhatók le:

    • A patak vizének pH-ja kiváló állapotú volt, a mérések során 7,61 és 8,06 között változott.
    • A vízhőfok az évszak függvényében 1,8 és 22,2 oC közötti volt. Átlagosan az évi átlag körül alakult a vízhőfok.
    • A vezetőképesség egész évben jó állapotot jelzett. Az értékek 846-1126 µS/cm közöttiek voltak.
    • Az összes oldott anyag (TDS) koncentrációk 562-712 mg/l közöttiek voltak 645 mg/l-es átlaggal. Ezek közepesen magas értékek, figyelembe véve, hogy a patak jelentős tisztított szennyvíz terhelést kap.
    • A PO4-P koncentráció mindegyik mért értéke rossz állapotot mutatott. A 0,467-1,584 mg/l közötti értéktartomány és a 0,969 mg/l-es átlag jól jelzi, hogy a felvízi három szennyvíztelepről (Gödöllő, Isaszeg és Pécel) jelentős PO4-P terhelés származik. Ez azért is van így, mert a patak kisvízi hozamának kb. 80 %-át tisztított szennyvíz adja.
    • Az NH4-N furcsa módon nem a tápanyag háztartás, hanem az oxigénháztartás és a szervesanyagterhelés mutatói között szerepel. Az adatok vegyes képet mutatnak. Jellemzően mérsékelt állapotban van a patak ezt a komponenst tekintve, de rossz és jó állapot is előfordul. A nagy NH4-N érték feltehetően valamelyik szennyvíztelep zavarára vezethető vissza. Az oldott oxigén koncentráció viszont mindegyik esetben kiváló értéket adott. Összességében az oldott oxigént és az NH4-N-t tekintve a jó állapot teljesülhet, bár több nagyon fontos jellemzőt nem vettünk figyelembe (pl. KOICr, BOI5, TOC).
    • Az összes szervetlen nitrogén koncentráció egy kivételével minden alkalommal rossz minősítést kapott. Az értékek 2,66-7,4 mg/l közöttiek voltak, az átlag 5,39 volt. A nagy értékek okai minden esetben a magas nitrát-N értékek. A nitrit-N koncentrációja minden esetben alacsony volt.

    Összességében az FCSM adatai szerint is a növényi tápanyag háztartás mutatói miatt a Rákos-patak vize a vizsgált időszakban rossz minősítést kapott.

     

    A Rákos-patak civil tudomány projekt (MICS) és az FCSM adatainak összehasonlítása

    A Rákos-patak civil tudomány projekt és az FCSM adatainak összehasonlítását az alábbi körülmények nehezítették:

    • A mintavételi helyek csak az első alkalommal estek egybe (Ferihegyi úti szelvény). A MICS továbbra is itt mintázott, de az FCSM ezután az M0 hídjánál, Budapest határában mért és vett vízmintákat. Ez különösebb gondot nem jelent, mivel a két pont között kicsi a távolság, és újabb terhelés nem éri a patakot, amely itt (is) U alakú betonmederben fut.
    • A mintavételi időpontok sem estek egybe. Volt úgy, hogy egy hét is eltelt a két csapat mintázása között. Emiatt a számszerű összehasonlítás nem lehetséges a két csapat adatai között, mivel a patak vízminősége napon belül is, de napok között nagyon változhat az aktuális terhelési és hidrológiai viszonyok miatt. Ennek ellenére tendencia szerű összehasonlítás lehetséges, illetve a VKI szerinti osztály besorolás összehasonlítása is sokat mondhat.
    • Az alkalmazott mérőmódszerek is eltértek. A MICS által alkalmazott módszerek nem voltak akkreditáltak, illetve, lényegesen pontatlanabbak voltak a jól felszerelt akkreditált labor méréseihez képest.
    • A mérések idősora nem volt egyforma hosszú, az FCSM csak hétszer mért, míg a MICS kilencszer.

    A felsorolt okok miatt a Rákos-patak civil tudomány projekt adatok nem kezelhetők egy idősorban az FCSM adatokkal, azonban demonstrációs célra kiválóan alkalmasak a civilek számára. Előnyük, hogy önmagukban is értékelhetők.

    Ha a VKI besorolást nézzük, akkor a kétféle méréssorozat (Rákos-patak civil tudomány projekt és FCSM) között lényegi hasonlóságokat találunk. Ezek az alábbiak:

    • A vizsgált időszakban a savasodást jelző pH értékek mindkét esetben kiváló besorolást mutatnak. A mért értékek között nincs nagy különbség a log skála ellenére sem.
    • Hasonlóan kiváló értékeket mutatott mindkét méréssorozatban az oldott oxigén is. Itt azért a két csapat mérési eredményei között elég nagy a különbség (átlagosan 1,4 mg/l)
    • Mindkét méréssorozat adatai egybehangzóan azt mutatták, hogy a patak növényi tápanyagokra nézve rossz minősítésű (összes szervetlen N és PO4-P).
    • A PO4-P értékek az azonos időpontban vett mintában hasonlóak, de az eltérő időpontban vett minták adatai között jelentős lehet a különbség a két mérőcsoport esetében. Ugyanakkor az éves átlagok hasonlóak.
    • Még nagyobb a különbség az összes szervetlen nitrogén esetében a két mérőcsoport adatai között, jóllehet a minősítés eredménye minkettőnél a VKI szerinti rossz kategória.
    • A vezetőképesség esetében az átlag hasonló a két mérőcsoportnál, és a közösen vett mintában is hasonló értéket mértek. Ugyanakkor a többi mérés adatai lényegesen eltérhetnek, hiszen teljesen más időpontban történt a mérés. Hasonló a helyzet a TDS esetében is azzal a különbséggel, hogy az átlagok eltérnek egymástól.
    • A NO2-N esetében mindkét mérőcsoport alacsony értékeket mért.
    • Nagyon nagy az eltérés a NO3-N értékek esetében. Itt bizonyára nemcsak az eltérő időben vett mintákban keresendő a hiba, hanem módszertani és gyakorlottsági okok is gyaníthatók a civil csapat esetében.

    A párhuzamos vizsgálatok tapasztalatait összefoglalva az alábbi megállapítások tehetők:

    • A civilek részéről nagy érdeklődés volt a vízminőségi mérések iránt. A köznapi emberek ezáltal közelebb kerülhettek a vízminőség-védelmi szakmához, megismerhettek egyes mérési módszereket és azok célját. Saját maguk is mérhettek, ami önmagában nagy élmény annak a számára, aki nem ezzel foglalkozik.
    • A civilek által gyűjtött adatok értékes információval szolgáltak a VKI fiziko-kémiai minősítési besorolását illetően, és több komponens esetében átlagában alátámasztották a hivatalos besorolást jelentő FCSM minősítést. Ezért a civil mérések tovább folytatásának van értelme nemcsak ismeretterjesztési, hanem szakmai okokból is.
    • Néhány komponens esetében az egyetlen azonos időben gyűjtött minta civilek és az FCSM által mért adatai jó egyezést mutattak.
    • Összességében azonban a hivatalos és a civil adatok közös adatbázisba rendezésével óvatosan kell bánni. Szükség van sokkal több jövőbeni megosztott minta mérésére.
    • Arra kell törekedni, hogy a civilek mérési módszerei közelebb kerüljenek a szabvány módszerekhez. Ehhez nemcsak új eszközök és műszerek beszerzésére volna szükség, hanem némi alap labor háttérre is. Ezt megoldhatónak vélem a kerületi középiskola kémiai hátterének felhasználásával. Ez egyben a vízminőségi oktatást is fejleszthetné.
    • Javaslom továbbá az FCSM és a civil mérési időpontok és mintavételi helyek összehangolását.

     

    IRODALOMJEGYZÉK

    OVGT2, (2015): Magyarország felülvizsgált, 2015. évi Vízgyűjtő-gazdálkodási Terve. BM-OVF. http://vizeink.hu/korabbi-vizgyujto-gazdalkodasi-tervek/vizgyujto-gazdalkodasi-terv-2015/

    WFD, (2000): Directive of the European Parlament and of the Council 2000/60/EC Establishing a framework for community action in the field of water policy. – European Union, Luxembourgh PE-CONS 3639/1/00 REV 1.

     

     

    Budapest 2021. 12. 01.

     

    Dr. Szilágyi Ferenc egyéni vállalkozó, szakértő

    Engedély száma: EV-684554

    MMK engedélyek:

    Vízanalitika és vízkárelhárítás

    Szennyvíztisztítás