Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

A mikroszennyező anyagok felszíni vizekben való jelenléte veszélyeztetni a vízi ökoszisztémákat és ezzel világszerte egyre nagyobb aggodalomra ad okot. számos anyag, például gyógyszerek, testápolási termékek, peszticidek és ipari vegyi anyagok tartoznak közéjük, és jellemzően nyomokban, nagyon alacsony koncentrációban vannak jelen a környezetben, de így is jelentős mérgező hatást gyakorolnak a vízi szervezetekre, megbontják az ökológiai egyensúlyt, és a vízfelhasználáson és a táplálékláncokon keresztül hatással lehetnek az emberi egészségre. A mikroszennyezők jelentős része tekintetében a hagyományos szennyvíztisztítási eljárások hatástalanok. Mind a pont- (például ipari és városi szennyvízkibocsátókon) -, mind diffúz forrásokból (például a mezőgazdasági lefolyással és a városi csapadékvizzel) bejuthatnak az édesvízi rendszerekbe.
Az Európai Unióban (EU) bevezetett új szabályozási keretek hangsúlyozzák a mikroszennyezőanyag-szennyezés kezelésének sürgősségét. Ezek közül a legfontosabb a települési szennyvíz kezeléséről szóló irányelv (EC 2024/3019), amelynek célja a szennyvízkezelésre vonatkozó meglévő követelmények korszerűsítése és erősítése. Emellett az EQS irányelv folyamatban lévő átdolgozása is szigorúbb követelményeket ír elő az elsőbbségi veszélyes anyagokra, köztük a mindenütt jelenlévő („ubiquituos”) szennyező anyagokra valamint több új mikroszennyező anyagra, például a gyógyszerekre és az ipari vegyi anyagokra.
A kutatás elsődleges célja egy olyan keretrendszer kidolgozása, amely megkönnyíti a felszíni vizek mikroszennyezőanyag-terhelhetőségének regionális szintű értékelését, az irányelvek hatékony végrehajtásának támogatása céljából. A keretrendszer lehetővé teszi a vízgazdálkodók, a környezetvédelmi hatóság és a tervezőmérnökök számára a jelenlegi szennyezőanyagszintek értékelését, a megengedett terhelések becslését, valamint a jogi és ökológiai küszöbértékek elérését szolgáló stratégiák kidolgozását.
A kutatás megkezdésekor a jelölt
- kritikusan áttekinti a jelenlegi uniós (fent említett és további vonatkozó) irányelveket, értékeli azok végrehajthatóságát és koherenciáját. Az elemzés magában foglalja a világ más régióiból származó hasonló szabályozások összehasonlító tanulmányozását is.
- Áttekinti a mikroszennyező anyagok kibocsátásával (szennyvíztisztító telepekről, iparágakból, mezőgazdaságból) és az immisszióval (a felszíni vizekben mért koncentrációk) kapcsolatos adatok elérhetőségét és minőségét. Ez a lépés nélkülözhetetlen az állapotértékeléshez, az adathiányok azonosításához.
- Összegyűjti, egységes adatbázisba rendezik a fenti adatok közül a szükségeseket (kibocsátásokra és immissziós értékekre vonatkozó adatok); összeveti őket meglévő regionális, több mátrixot tartalmazó adatbázisokkal, mint például a Danube Hazard Veszélyesanyag-leltár (lásd Kittlaus et. al. 2024).
- Amennyiben az adatok nem elegendők, azok kiegészíthetők a mikroszennyező anyagok forrásaira, koncentrációira helyszíni mérésekkel végezhetők
- Matematikai keretrendszert hoz létre a mikroszennyezők felszíni vizekben való sorsának és szállításának modellezésére. A keretrendszer hidrológiai, kémiai és ökológiai paramétereket tartalmaz a különböző szennyezőanyagok viselkedésének szimulálása érdekében a jelenlegi és a tervezett forgatókönyvek szerint. Különös figyelmet kell fordítani a területi változékonyság és az évszakos dinamika integrálására, amelyek alapvető fontosságúak a szennyezőanyag-terhelés és az ökoszisztéma reakcióinak heterogenitásának megragadásához.
- Több forgatókönyvet definiál és értékel azok technikai megvalósíthatósága, a gazdasági következmények és a környezeti eredmények szempontjából. Elvégzi a szükséges érzékenység- és bizonytalanságvizsgálatokat.
A szabályozáselemzés, az adatok szintézise, a modellezésnek és a forgatókönyvek értékelésének összekapcsolásával a kutatás célja, hogy a mikroszennyező anyagok regionális szintű kezelésének optimalizálásához használható eszközt nyújtson. Hozzájárul a vízminőség védelmére, a biológiai sokféleség védelmére és a vízi ökoszisztémák fenntartható használatának megvalósítására irányuló tágabb célkitűzésekhez.

***
The presence of micropollutants in surface waters represents a growing concern for aquatic ecosystems across the globe. Micropollutants, which include a wide array of substances such as pharmaceuticals, personal care products, pesticides, and industrial chemicals, are typically present in the environment at trace concentrations. Despite their low levels, they have been shown to exert significant toxicological effects on aquatic organisms, disrupt ecological balance, and potentially impact human health through water reuse and food chains. These contaminants often evade conventional wastewater treatment processes and enter freshwater systems through both point sources—such as industrial and urban wastewater discharges—and diffuse sources, including agricultural runoff and urban stormwater.
The introduction of new regulatory frameworks in the European Union (EU) underscores the urgency of addressing micropollutant contamination. Key among these is the Urban Wastewater Treatment Directive (2024/3019), which aims to modernize and reinforce existing requirements for wastewater management. Additionally, the proposed recast of the Environmental Quality Standards (EQS) Directive places stricter controls on priority hazardous substances, including ubiquitous pollutants and emerging contaminants like pharmaceuticals and industrial chemicals.
The primary goal of the research is to develop a framework that facilitates the regional-scale assessment of micropollutant load capacity in surface waters, with the aim of supporting the effective implementation of the directives. The framework should enable, water managers, environmental agencies and engineers to evaluate current pollutant levels, estimate permissible loads, and devise mitigation strategies aligned with legal and ecological thresholds.
To initiate the research, the candidate should
• critically review the actual EU directives (the above mentioned ones and beyond), assessing their scope, enforceability, and coherence. This analysis will also include a comparative study of analogous regulations from other regions of the world.
• Assess the availability and quality of data related to micropollutant emissions (from wastewater treatment plants, industries, agriculture) and imissions (concentrations measured in surface waters). This step is critical for defining baseline conditions, identifying data gaps, and informing model parameterization.
• Collect existing data on emissions and imission values; process and harmonize them and compare them against existing regional, multi-matrix databases like e.g. the Danube Hazardous Substances Inventory (see Kittlaus et. al. 2024).
• Where data is insufficient, field surveys may be designed and conducted to capture site-specific information on micropollutant sources, concentrations, and transport mechanisms across different hydrological and land-use settings.
• Establish a mathematical framework to model micropollutant fate and transport in regional water bodies. The framework will incorporate hydrological, chemical, and ecological parameters to simulate the behavior of various pollutants under current and projected scenarios. Special attention will be given to integrating spatial variability and seasonal dynamics, which are essential for capturing the heterogeneity of pollutant pressures and ecosystem responses.
• Assess multiple implementation scenarios in terms of their technical feasibility, economic implications, and environmental outcomes. Sensitivity and uncertainty analyses should also be conducted.
By bridging regulatory analysis, data synthesis, modeling, and scenario assessment, this research aims to provide an actionable tool for optimizing micropollutant management at the regional level. It will contribute to the broader objectives of safeguarding water quality, protecting biodiversity, and achieving the sustainable use of aquatic ecosystems in the face of emerging chemical threats.