Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
2. szám - Nagyné Szabó Andra–Simon Gábor–Fördős Eszter–Vass István–Erdős József–Reményiné Vadász Ibolya: Nitrogénformák vizsgálata a Duna Rajka–Komárom szakaszán
^AGYN^^ZABÓ^jis^niunkat^ 61 Nitrogénformák vizsgálata a Duna Rajka-Komárom szakaszán Nagyné Szabó Andrea 1, Simon Gábor 1, Fördős Eszter 1, Vass István 2, Erdős József 2, Reményiné Vadász Ibolya 2 "Széchenyi István Egyetem, Fizika és Kémia Tanszék, 9U26. Győr, Egyetem tér 1. nszaboa@sze.hu 2Észak-Dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség Mérőállomása, 9028. Győr, Török I. u. 68. vass@edktvf.kvvm.hu Kivonat: Jelen munka a Duna nitrogénháztartás jellemzőinek (NH/-N, NCV-N, NCV-N, szerves nitrogén és összes nitrogén) vízkémiai vizsgálati eredményeit tanulmányozza az Észak-dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség illetékességi területére eső rajkai, medvei és a komáromi szelvényekből származó mérési adatsorok alapján. Az egyes nitrogénformák kémiai mennyiségének időbeli és hossz-szelvény szerinti változását követjük nyomon az 1989-2008-ig terjedő időszakban. A mérési eredmények alátámasztják, hogy a Duna vizsgált szakaszán hosszú távon csökkent az összes nitrogén mennyisége. Duna, vízkémia, nitrogénháztartás. Kulcsszavak: Bevezetés és célkitűzések A hazai felszíni vizek minősítéséhez szükséges rendszeres vizsgálatokat meghatározott mintavételi helyeken 1968 óta végeznek. 1990-ig a vízügyi igazgatóságok, majd a környezetvédelmi felügyelőségek feladata volt a felszíni vizek vízminősítése (Szabó, 2008). Jelenleg a Duna magyarországi felső szakaszának vízminőség vizsgálata az Észak-dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (EDU-KTVF) Mérőállomásának hatáskörébe tartozik, ahol már a fentiekben említett első vizsgálati évtől kezdődően a mérési eredmények rendelkezésre állnak. A Széchenyi István Egyetem Fizika és Kémia Tanszékének munkatársai együttműködve az ÉDU-KTVF mérőállomásának szakembereivel célul tűzték ki, hogy feldolgozzák a Duna Rajkától Komáromig terjedő szakaszának hosszú távú fizikai és kémiai paramétereit. Jelen közleményünkben a nitrogénformák (NH 4 +-N, N0 2"-N, N0 3"-N, szerves nitrogén, összes nitrogén) - 1989-2008-ig teijedő időszakban végzett - vízkémiai vizsgálatával és a mérési eredmények értékelésével foglalkozunk a rajkai, medvei és a komáromi országos törzshálózati mintavételi szelvényben. Elsősorban az egyes nitrogénformák kémiai mennyiségének időbeli és hossz-szelvény szerinti változását követjük nyomon. Összehasonlítjuk továbbá három kiválasztott év (1990, 1999 és 2008) adatai alapján a mintavételi helyek vízminőségét. Meg kell jegyeznünk, hogy az egyik legfontosabb növényi tápanyag lévén az előforduló nitrogénformák kémiai vizsgálata fontos jelentőséggel bír a vízminőség meghatározásakor. A nagyszámú, technikai szempontból fontos vízoldható nitrogénvegyület előállítása és felhasználása ugyanis - hozzájárulva a természeti forrásból származó nitrogén mennyiségéhez - a felszíni vizekben és a talajvízben a nitrogénkoncentráció állandó növekedését idézi elő (Felföldy, 1981; Papp, 2002; Papp, 2005). Ez a megállapítás mindenekelőtt a karbamidra, mint anyagcsere-termékre és mütrágya-komponensre, a trágyázásból, továbbá rothadási folyamatokból, ipari és kommunális szennyvizekből származó ammóniára és ammónium-sókra, illetve a nitrátokra érvényes. A műtrágyaként használatos nitrogén-vegyületekre vonatkozóan említést érdemel, hogy főként az alig adszorbeálódó, erősen hidrofil nitrát-ion jut jelentős mennyiségben az élővizekbe. Anyag és módszer Az 1989-2008-ig teijedő időszakban a Rajka, Medve, illetve Komárom mintavételi szelvények (a Duna 1848, 1806 és 1766 folyókilométere) vízminőség vizsgálata során a szervetlen és a szerves nitrogénformák, valamint az összes nitrogén kémiai mennyiségére vonatkozóan öszszesen mintegy 11000 mérési adat született. Ez kezdetben évente 26-52 víz-mintavételezést jelentett mindhárom mintavételi helyen, míg az utolsó években számuk lecsökkent évi 12 alkalomra. A szervetlen nitrogénformák kémiai vizsgálata spektrofotometriás módszerrel történt az EDU-KTVF mérőállomásának akkreditált analitikai laboratóriumában. A méréseket UNICAM gyártmányú UV-500 típusú UV/ VIS spektrofotométerrel/ekkel végezték. A vízminták ammónium-ion tartalmának meghatározása az MSZ ISO 7150-1:1992 szabvány szerint történt. Az ammónium-ion hipokloritok jelenlétében lúgos közegben fenollal, ill. fenol vegyületekkel (pl.: nátrium-szalicilát) reakcióba lép, és kék színű indofenol színezék keletkezik, melynek kialakulását a nitroprussid-nátrium (Na 2[Fe(CN) 5NOjH 20) katalizálja. A keletkező vegyület színintenzitása az ammónium-ion koncentráció függvénye, és ez spektrofotométerrel 655 nm hullámhosszon mérhető. Az alsó mérési határ 10 ml térfogatú minta esetén 10 mm-es küvettát használva 0,02 mg 1" . A vízminták nitrit-ion tartalma az MSZ 448-12:1982 szabvány szerint került meghatározásra. Az N0 2"-ionok és a szulfanil-amid reakciójából savas közegben képződő diazonium-vegyület N-(l-naftil)-etilén-diaminnal (NAD) vörös színű azo-színezékké alakul, melynek abszorbanciája közvetlen spektrofotometriás módszerrel mérhető 540 nm hullámhosszon. Az oldat színintenzitása meghatározott pH-értéken arányos a nitrit-ion koncentrációval. Az alsó mérési határ 0,005 mg I" 1. A nitrát-ion mennyiségének vizsgálata a felszíni vizekre vonatkozó MSZ 12750-18:1974 szabványban leírtaknak megfelelően történt. A nitrátokból tömény kénsav hatására keletkező salétromsav és nátrium-szalicilát reakciója során nitro-származék keletkezik, melynek nátrium-sója lúgos közegben sárga színű. Az oldat színintenzitása 410 nm-en arányos a vízminta nitrát koncentrációjával. A módszer a felszíni vizek 0,4 mg l '-nél nagyobb nitrát-ion tartalmának meghatározására alkalmas. A 2001 év előtt a szerves nitrogén mennyisége az ún. Kjeldahl-féle feltárás alkalmazásával került megállapításra, mely módszer a vízmintában levő szerves nitrogén és ammónium koncentrációjának összegét méri. 2001 évtől a szerves nitrogén mennyisége az összes nitrogén és a szervetlen nitrogén tartalom különbségeként került kiszámításra (szerves nitrogén = összes nitrogén - szervetlen nitrogén (NH 4 +-N, N0 2"-N, N0 3"-N)). A szervetlen formák nitrogéntartalmát - a fotometriás módszerrel meghatározott koncentráció értékekből - a sztöchiometriai arányokat figyelembe véve kapjuk meg. Az összes nitrogén koncentráció meghatározása az MSZ EN 12260:2003 szabvány szerint kemilumineszenciás detektálással valósult meg. A vizsgálat EUROGLAS gyártmányú, TN 3000 típusú mérőberendezéssel történt. A mérés alapelve, hogy a nitrogéntartalmú vízmintát tiszta oxigénnel katalizált környezetben, 700 °C-nál magasabb hőmérsékleten elégetik, mely során az ammónia, ammónium, nitrit, nit-
