Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

1. szám - Dr. Bacsó József–Dr. Kiss Keve Tihamér–Dr. Szalay Sándor: Arzén, ólom és más nehéz fémek felhalmozódása a városi vízvezetékek vasmangán oxid-hidroxid csapadékában

Dr. Bacsó J., dr. Kiss Keve T., dr. Szalay S.: Arzén, ólom Hidrológiai Közlöny 1978. 1. sz. 23 Mérési módszer A vas-mangán csapadék nyomelem-tartalmának megvizsgálására az energiadiszperzív röntgenemissziós analízis (REA) látszott a legalkalmasabbnak. Ilyen berendezés az ATOMKI-ban belső fejlesztéssel készült és használatában jelentős gyakorlat alakult ki [4, 5]. Miután a módszer már ismert és nálunk is egyre terjed, itt csak nagyon röviden ismertetjük. A megvizsgálandó preparátumból kis tablettákat készítve azt radioaktív izotópból eredő lágy röntgensugárzással gerjesztjük. A sugárzás gerjeszti a preparátumban levő összes atomok karakterisztikus (K, L) röntgensugarait, amelyek jellemzők az illető elemre. A jelenlevő elemek által kisugárzott szekunder karakterisztikus röntgensugárzás egy nagy felbontóképességű (félértékszélesség 250 eV), lítiummal drittelt szilícium egykristály detektorra esik. A cseppfolyós nitrogénnel hűtött detektor a beérkező röntgenkvantumok energiájával arányos elektromos impulzusokat ad, amelyek kellő felerősítés után elektronikus sokcsatornás analizátorral és kis számítógéppel analízisre és feldolgozásra kerülnek. A berendezés elektronikusan meglehetősen bonyolult, de igen nagy előnye, hogy egyszerre ad információt a legkisebb rendszámoktól (Z < 11) eltekintve, végig az egész periódusos rendszerről. A szekundér emissziós röntgensugárz.ás spektrumában az egyes rendszámokhoz tartozó elemeket szétválasztott csúcsok jelzik és a csúcsok magassága bizonyos korrekciók után arányos az illető elem jelenlevő mennyiségével. A mi adott esetünkben a vasmangán csapadékból ülepítés, szárítás után 6 mm átmérőjű és 0,1 g-os tablettákat préseltünk és azokat a jód 125-ös izotópjának röntgensugárzásával gerjesztettük. A sugárzás tulajdonképpen a jód izotóp bomlásából keletkező tellur K-alfa röntgenvonala, amelynek energiája 27,4 keV. Az 1. ábrán egy ilyen, a debreceni l-es Vízműtelep szűrőjéből származó vas-mangán csapadék^ REA spektrumát látjuk. Az abszcisszán a karakterisztikus szekundér röntgensugárzás (K

a és L

a) energiájához tartozó'elemek rendszámai, az ordinátán az egyes csatornákban észlelt impulzusok'száma'látható. Ez az^impulzusszám] jarányos*az*illető*elem koncentrációjával, [de^bizonyos erősen energiafüg0 100 200 300 400 Csatornaszóm 1. ábra. Debrecen város vízmű szűrőjéből származó vasmangán csapadék REA spektruma Ordináta: Impulzusok száma/csatorna. Abszcissza: A csatornák száma ős a K

a, valamint karakterisztikus vonalakhoz rendelhető rendszám Puc. 7. Cneicmp Mce/ie30-MapaaHiieaoao ocadica npoucxodniyeeo U3 (fiuAbmpa eodonpoeodnoü cmamfiiu e. fjeOpeijen OpnHHaTa: ÍHCJTO HMnyjibcoB/KaHaji A6cL(Hcca: MHCJTO Kanajron H aTOMHbie >wcjia cooTBecTByiomHe H3jiyqeuHflM HOL H LZ Figure 1. XllF spectrum of ferro-manganese precipitation from the filter of the waterworks of the town Debrecen. Ordinate: number of impulsus/channel. Abscissa: channel number, resp. atomic numbers related to K

A and L

A eays gő korrekciókra van szükség (mátrix effektus, önabszorpció stb.), amikre itt nem térhetünk ki [6,7]. A spektrumban jól látható, hogy a nagy mennyiségű mangán és vas mellett jelentkezik az elemek egész sora, és meglepetésünkre feltűnő mennyiségű arzén és ólom, amelyek jelenlétét minden vitán felül direkt kémiai analízissel is ellenőriztük. Egyéb jelenlevő elemek: Ca, Cu, Zn, Sr, Zr, Mo. A röntgenfluoreszcenciás analízis ilyen nagy vasmennyiség mellett nem teszi lehetővé kis menvnyiségű Ni és Co meghatározását, mert e vonalak hullámhosza nagyon közel esik a Fe—

lip vonalához és nem lehet felbontani a spektrumot. Éppen ezért ezeket az' elemeket közvetlen kémiai analízissel atomabszorpciós spektrometriával határoztuk meg, a vezetékhálózatból nyert csapaedkon. Az arzén igen nagy mennyisége meglepő, mert a szárított vas-mangán csapadékban kb. 1—3%o-et tesz ki. Tekintettel arra, hogy ivóvízről van szó és az arzén erősen mérgező elem, jelentőséget tulajdonítottunk ennek a

1 felhalmozódásnak és közelebbről is megvizsgáltuk annak mechanizmusát, és meghatároztuk az ivóvíz As koncentrációját. Erről az alábbiakban számolunk be: Vizsgálati eredmények és értékelésük Minthogy tudomásunk szerint ilyen arzénfelhalmozódást eddig sehol nem észleltek és feltehetően nem is vizsgáltak, több magyarországi városból kértünk be a vízműtelepek vas-mangántalanító szűrőiből, illetve a városi vízvezetékből vas-mangán csapadékmintákat. Ezeket is meganalizáltuk. Az analízisek adatait az 1. táblázat mutatja be. Látható, hogy más városok ivóvizéből is szorbeálódik jóval kevesebb, de közel hasonló nagyságrendű mennyiségben arzén, amiből arra következtetünk, hogy a debreceni vízvezeték kútjai talán nem különösebben szennyezettek arzénnal, hanem ez a csapadék rendkívül erős As-megkötő sajátságú. Az 1. táblázatban részben az egyes vízműtelepek szűrőjéből vett csapadékok, részben pedig a vízvezetékhálózatból vett csapadékok elemkoncentrációi szerepelnek. A debreceni vízvezetékhálózatból vett csapadék arzéntartalma még jóval magasabb, de különösen feltűnő a debreceni hálózatból vett üledék magas réz- és cinktartalma, valamint ólomtartalma. Míg a vízműtelepeken levő szűrőkben keletkező vas-mangán-csapadékot rendszeres rutintisztítással naponként eltávolítják, tehát azok csak egy napon át érintkeznek a vízzel, addig a vezetékhálózatban a vasas-mangános csapadék hetek-hónapok alatt képződik és csak több hónapos időközökben távolítják el. A hosszú érintkezési időnek tulajdonítható, hogy a nehéz elemek felhalmozódása a vezetékből vett csapadékban jóval nagyobb mértékű, mint a vízműtelepekről vett csapadékban. Ismeretes, hogy az óceánfenéki mangán nodulusok között azok tartalmaznak magasabb réz-, nikkel- és kobalt-felhalmozódást, amelyek nagyon lassan nőnek. Amint az 1. táblázatban láthatjuk, a vízműtelep szűrőjéből naponta kivett vas-mangán-csapadék-