A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK 1

TALAJVÉDELEM TALAJVÉDELEM – 1. előadás BEVEZETÉS 1. A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK 1.1 A talaj fogalma 1.2 A talaj képződése, összetétele 1.3 A talaj leírása, tulajdonságai 1.4 A talaj fázisos összetétele 1.5 A földtani közeg és a felszín alatti vizek fogalma és környezetvédelmi szempontú tulajdonságaik

Mottó 1: A természeti folyamatokba való beavatkozás bonyolult, nagy körültekintést igénylő, nagyon drága, és kockázatos tevékenység, de meg kell tenni a jövő érdekében. Mottó 2: A hígítás nem méregtelenítés, de így a mérgezés túlélési lehetősége nagyon megnő.

BEVEZETÉS A földtani közeg, a talaj és a felszín alatti vizek, a talajvíz a környezeti elemek része, amelyekre eleinte kevés figyelmet fordítottak a környezetvédelemben. A felszíni eredetű kockázatos anyagokból (hulladékok, veszélyes anyagok) a csapadékvíz hatására részben a felszíni vizekbe, részben a talajba szivárognak a kockázatos anyagok, amelyek elszennyezik a talajt, a talajvizeket és a felszíni vizeket. A talaj sok szennyező anyag megkötésére, lebontására, átalakítására képes, azonban vannak közöttük olyanok, amelyek a vízben oldódva tovább mozognak, beépülnek a növényzetbe és onnan bekerülnek a táplálékláncba, míg mások a talaj úgynevezett telítetlen zónáján keresztül a talajvízbe szivárognak. Különösen az ún. „öröklött” szennyeződések problémája vetette fel a, földtani közeg átfogó védelmi koncepciója megalkotását, amely integráltan kezeli a problémák megoldását:  Az élelmiszerek védelme azoktól az anyagoktól, amelyek a talajon keresztül bejutnak a táplálékláncba.  A talajok védelme a további elsavasodástól, a pufferelő és lebontó kapacitás túlterhelése (kén-oxidok, nitrogén-oxidok) révén.  A talajvízkészletek védelme a szennyeződésektől (műtrágyák nitrogén vegyületei).  A növényvédő-szerek ökológiailag elviselhető mértékű felhasználása.  A hulladéklerakók, és hajdani ipari területek öröklött hulladékainak megszüntetése. A talaj- és talajvízvédelem egymás ismerete, hatásainak figyelembevétele nélkül nem vizsgálható, és a kármentesítési feladatok sem egyoldalú talaj- vagy talajvízkezelések. Ezért együtt tárgyaljuk a földtani közeg (talaj) védelméhez és felszín alatti vízvédelemhez kapcsolódó fogalmakat, elméleti ismereteket.

A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.

1

TALAJVÉDELEM A kapcsolódó társtudományágak: Talajtan termőtalaj, agrotechnika Geológia földtan Hidrogeológia felszín alatti vizek Geomorfológia felszín alaktan Hidrológia felszíni vizek Környezetvédelem Ökológia / biológia / toxikológia Építőmérnöki tudományok Vegyészmérnöki tudományok (eljárások tervezése) Gépészmérnöki (berendezések tervezése) Elektromérnöki (szabályozás, távvezérlés tervezése) Alaptudományok (matematika, fizika, kémia)

Terjedelmi okok miatt munkánkban igyekeztünk minél többet mondani erről a viszonylag fontos témakörről. A közölt ismeretek bizonyos építőmérnöki, földtani – geológiai előismereteket feltételeznek, ha valakinek pótolni kell ezeket, az irodalmi hivatkozásban ajánlunk könyveket hozzá.


2

TALAJVÉDELEM 1.

A FÖLDTANI KÖZEG , A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK 1.1 A talaj fogalma

A talaj a bioszféra része, a szilárd földkéreg legfelső, laza, termékeny takarója. A talajok mindenekelőtt a mindenkori vegetáció számára mérvadó növekedési faktorok hordozói és közvetítői. Fizikai és kémiai sajátosságaik meghatározzák az ökoszisztémán belüli egyéb funkciókat is, nevezetesen a szilárd, oldott és gáznemű anyagok átalakítását, szűrését és pufferelését. A világ élelmiszer termelése nagyrészt ezen a néhány deciméteres rétegen folyik, amelynek szennyeződése vagy pusztulása komoly gondot okozhat az emberiségnek. A talaj a természetföldrajzi folyamatok működésének sajátos terméke:  anyaga részben élő (biotikus)  részben élettelen (abiotikus) Az abiotikus és a biotikus részrendszerek működési egysége, amelyben e két alapvetően különböző folyamatrendszer szorosan összekapcsolódik, egymástól elválaszthatatlan. Ez a tulajdonság az ökológiai rendszerek sajátja, így ilyen értelemben a talaj ökológiai rendszer is, mely maga is magasabb szintű ökológiai rendszerek részrendszere. Mint minden ökológiai rendszerre, a talajra is jellemző a környezettel való anyag- és energiakicserélődés, vagyis nyílt rendszerről van szó (Kerényi, 1995). A talajban felépítő, lebontó és átalakító folyamatok bonyolult sora működik, melyek a természetes talajfejlődés keretein belül dinamikus egyensúlyi állapotban vannak, és ez adott földrajzi környezetben a talaj funkcióinak optimális ellátását teszi lehetővé. A legközismertebb talajfunkció, a termékenység mellett jelentős a szűrő, tompító és méregtelenítő hatása is, amely az élőlények számára káros, szélsőséges hatások, folyamatok kivédését eredményezi, s ezzel az ökológiai rendszerek működését, az alapvető anyag- és energiaciklusok zavartalan működését biztosítja. A talajok környezeti hatásokra való érzékenysége az öntisztulási képességüktől függ. E természetes képesség azért igen fontos, mert a talaj ezáltal részt vesz a szennyező anyagok ártalmatlanításában, így például szerepet kap a települések vizének szennyeződésektől való védelmében, vagy abban, hogy elzárja a tápláléklánc elemei (köztük az ember) elől a toxikus nehézfémeket. Az öntisztulásban a talaj komplex fizikai, kémiai és biológiai folyamatok eredményeként lebontással, semlegesítéssel csökkenti a változatos összetételű szennyező anyagokat, illetve szünteti meg azok hatásait. A talaj felszínén a napsugárzás baktériumölő- és hőhatása, a kondenzáció és adszorpció jut érvényre, a talajban pedig a szemcsézettségből és a porozitásból adódóan viszonylag nagy fajlagos felület alakul ki. Minél nagyobb a finomabb szemcse-összetételű alkotórészek aránya, annál több a talajkolloid, melyek külső és belső határfelületén adszorpciós folyamatok mennek végbe, így szaganyagok, gázok, kationok (kálium, nátrium, magnézium, stb.), anionok (foszfát, szilikát, karbonát, szulfát, stb.) kötődnek meg. Emellett jelentős szerep jut a mikroorganizmusoknak is, nélkülük nem lenne öntisztulás. A steril talajban ez a folyamat leáll. A talajmikrobák az öntisztulásban önállóan és egymással kölcsönhatásban (szimbiózisban) vehetnek részt.


3

TALAJVÉDELEM E komplex szűrőhatás a pórusokénál kisebb részecskéken is érvényesül, így nemcsak egyszerű mechanikai szűrőhatásról van tehát szó, hanem fizikai, kémiai, fizikai-kémiai reakciók (oxidáció, redukció, hidrolízis stb.) és biológiai hatások is érvényesülnek (Moser Pálmai, 1992). Ezen hatások hiányában a pórusok átmérőjénél nagyobb részecskék szűrődnének csak ki, a kisebbek változatlanul áthaladnának. A tájban a talaj kettős szerepet tölt be:  egyrészt a természeti környezet (élő és élettelen) alapvető tényezője,  másrészt az emberi társadalom ősi és ma is fontos termelőeszköze (Stefanovits, 1977). E két funkció ellentétbe kerülhet, és mint a gyakorlat bizonyítja, ellentétbe is kerül egymással. A talajvédelem feladata, hogy a talajt, mint a természeti környezet és a tájhasználat alapvető elemét fenn tudja tartani olyan állapotban, hogy az eleget tudjon tenni a természeti és az emberi irányítás alatt álló ökoszisztémákban játszott szerepének is.

1.1.1 Fogalmak:  Talaj 1.) Termőtalaj (talajtani, agrotechnikai szempontból) A szilárd földkéreg laza része, amelyet a humuszképződés, a mállás, a mállási és humuszosodott termékek helyzetváltoztatása átalakított. 2.) Talaj (talajmechanikai, mérnökgeológiai szempontból) A földkéregnek az a része, amely az összeálló kőzetekből aprózódás, mállás útján keletkezett. Talaj a növényi és állati maradványokból keletkezett réteg is, valamint a geológiai értelemben vett kőzetek (pl. a vulkáni tufa), amennyiben nem elégítik ki az összeálló kőzet fogalmát.  Összeálló kőzet Talajmechanikai értelemben a földkéregnek az a része, amelyből bárhonnan vehető 20 cm oldalméretű olyan kockaminta, amely semleges vegyi hatású +20 +/- 0,5 C-os nyugvó vízben 10 nap alatt sem esik szét, vagyis amelynek alkotóit kötőerők tartósan egymáshoz rögzítik. Kőzetek származásukat tekintve lehetnek: magmásak (vulkanitok): pld gránit, bazalt, üledékes (szedimentek): pld mészkő, kavics - homok - iszap - agyag, átalakultak (metamorfitok): pld csillámpala, márvány.

1.1.2 A talajképződés tényezői: A talajképződési folyamatot leíró „függvénykapcsolat”: T= f(t)[(K, F, D, B)*A] A talajképződés tényezői (T):  a talajhőmérséklet és a nedvesség, klíma (K)  az anyakőzet (földtani tényezők) (F)  a domborzat és a lefolyás (D)  a növénytakaró és a talaj mikroorganizmusai (B)  az emberi társadalom A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.

4

TALAJVÉDELEM



(technikai fejlődés, népesség, területhasználati mód változása) (A) időtényező f(t)

1.1.3 A talaj funkciói:  Ökológiai funkciók Biomassza-produkció; pufferelő, tároló és átalakító funkciók; biológiai élettér és géntartalék.  Az emberi tevékenységgel kapcsolatos, társadalmi funkciók Fizikai közeg az építmények elhelyezésére (pl. alapozásnál); nyersanyagforrás; geológiai és a kulturális örökség hordozója (régészeti leletek).  Tároló, pufferelő, átalakító funkció Különbözőképen nyilvánul meg, attól függően, hogy milyenek a talaj és a talajba kerülő anyagok tulajdonságai, milyenek ezek között a kölcsönhatások. A TALAJ LEHET: - Inert közeg: az anyagi mozgás semleges közege; - Tároló közeg: ekkor az anyagok a talajban maradnak és felhalmozódnak; - Forrás: ekkor a talaj bizonyos anyagokat bocsát ki, ezt gyakran más anyagok talajba kerülése indítja el; - Átalakító közeg: ekkor a talajban bizonyos szerves és szervetlen anyagok lebomlanak vagy átalakulnak, ennek során keletkező új anyagok környezeti veszélyessége kisebb, nagyobb vagy változatlan lehet.  Sokfunkciós (multifunkciós) talaj Olyan talaj, amely a természeti körülmények között teljesíti funkcióit úgy, hogy nem veszélyezteti az emberek egészségét, korlátozás nélkül részt vesz a természetes anyag – energia –élet ciklusokban, és nem szennyez más környezeti elemet. A talaj degradációját az említett funkciók rossz irányú változásai okozzák, de egyetlen funkció túlzott megváltozása is kisebb – nagyobb változást idéz elő a többi funkcióban.


5

TALAJVÉDELEM

1.2 A talaj képződése, összetétele A talaj keletkezése fizikai, kémiai és biológiai folyamatok eredménye. A talajképződési folyamatot mállásnak nevezzük, a folyamat során a kőzetek felaprózódnak, a részecskék mikro-halmazokká állnak össze, a szemcsék közötti víz és a szerves-anyagok főleg mikrobiológiai úton a talajt „éretté”, termékennyé teszik. A talaj háromfázisú (poli-diszperz) rendszer, amelyben a szilárd részecskék, folyadékcseppecskék és légnemű anyagok találhatók diszpergált állapotban. A talajképződés nyersanyagát, alapanyagát a kőzet szolgáltatja. Fizikai tulajdonságai, kémiai, ásványtani összetétele befolyásolja a rajta kialakult talaj tulajdonságait, de ugyanazon a kőzeten a talajképző tényezők hatására sokféle talaj alakulhat ki. A TALAJANYAGOK MEGOSZLÁSI ARÁNYA:  ásványi anyagok 93%  szerves anyagok 7% 1.2.1 Kőzetek: A kőzetek a talajképződés alapjául szolgáló, a Föld szilárd burkát alkotó ásványtársulások. A kőzeteket keletkezésük alapján három csoportba sorolhatók: magmás kőzetek üledékes kőzetek átalakult kőzetek (metamorf) A MAGMÁS KŐZETEK: A Föld belső anyagából (magma) képződött kőzetek. Megjelenésük szerint: Kovasav (SiO2) tartalmuk szerint: Kiömlési Savanyú (> 65%) Telér Semleges (52-65%) Mélységi magmás kőzetek Bázikus (< 52%) ultrabázikus kőzet lehet

ÜLEDÉKES KŐZETEK: A felszíni kőzetek aprózódásával, illetve le- és kiülepedésével létrejött kőzetek Megjelenésük szerint: vulkáni tufák törmelékes üledékes kőzetek oldatból kivált szerves eredetű üledékes kőzetek  Vulkáni tufák A vulkáni működést kísérő hamuszórás lerakódott anyaga. A magma anyagából képződött hamu leülepedése és megszilárdulása révén jön létre. Hamuanyagon kívül a kitöréskor átszakított fedőkőzet darabjait és lávadarabokat is tartalmaz. Porózus, könnyen mállik.


6

TALAJVÉDELEM

 Törmelékes üledékes kőzetek A felszíni kőzetanyag aprózódása és másodlagos felhalmozódása útján jönnek létre. Lehetnek lazák és összeállók. Az összeálló törmelékes üledékes kőzeteknél a kőzetdarabokat cementáló anyag (szénsavas mész, kovasav, vas-oxidhidrát) ragasztja össze.  Oldatból kivált üledékes kőzetek A tengerek és tavak vizének bepárlódása, a bennük oldott sók oldhatóságukkal fordított sorrendben történő kiválása révén keletkeznek. (kloridok →karbonátok) ÁTALAKULÁSI KŐZTEK: A magmás és üledékes kőzetek hő-, nyomás-, vegyi behatás következtében átalakultak 1.2.2 A talajok összetétele  A talaj alkotóelemeinek több mint 93% az ásványi anyag.  A maradék 7% a szervesanyag. A szervetlen alkotók a kőzetek mállásából és átalakulásából származó törmelékes alkotóelemek. A törmelékes alkotókat szemcseméretük és ásványos összetételük alapján adjuk meg. A kőzetek aprózódását, átalakulását a talajképződésénél mállásnak nevezzük. 1.2.3 A kőzetek aprózódása, fizikai és kémiai mállása:  Fizikai aprózódás (mállás) A tömör kőzetek mechanikai felaprózódását, szerkezeti vagy szöveti fellazulását fizikai mállásnak nevezzük, nem igazi mállás, mert az anyag kémiailag nem alakul át. Típusai: *Változó kőzetterhelés (nyomásmegszűnés, törések okozta repedezettség). *Hőmérsékletváltozás (inszoláció) - főleg sivatagokban. *Fagy okozta aprózódás (inszoláció + jég, a fagyott víz térfogatváltozása). Mérsékelt éghajlattól É-ra és D-re uralkodó folyamatok:  Szél okozta csiszoló hatásra létrejövő aprózódás (a szállított homok nagy keménységű)  Kristályosodási, átkristályosodási, cserebomlási nyomás okozta aprózódás - száraz, félszáraz klímán. *kristályosodási nyomás: Mg-Ca(CO3)2-dolomit, CaCO3-mész, CaSO4-gipsz, KCl-szilvin,NaCl-halit *átkristályosodási kristályosodási nyomás: CaCO3 kalcit-aragonit 8,35%, CaSO4 anhidrit-gipsz 32% térfogatváltozása *cserebomlási kristályosodási nyomás: CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O - gipsz  Kémiai mállás: Míg a fizikai málláskor az alapkőzet kémiai összetétele nem változik meg, a kémiai mállás az anyagok vegyi összetételét megváltoztatja, új anyagok keletkeznek. A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.

7

TALAJVÉDELEM Minél finomabra aprózódott a kőzet, annál nagyobb a vegyi mállásnak kitett felület. A kémiai mállás intenzitása függ a hőmérséklettől, az oldószerek - víz, savas oldatok-, a levegő oxigénje, valamint a szerves és szervetlen savak jelenlététől. Egy ásvány oldása azzal kezdődik, hogy a kationjait (Na, K, Ca, Mg, Fe stb.) és anionjait (CO3, SO4, NO3, szilikátok stb.) vízmolekulák veszik körül, hidrát-burok jön létre (hidratáció). A kőzetből először a Na, Ca, Mg, majd a K, és végül a Si és Mn oldódik ki. Az anionok között a Cl megelőzi a SO4-t. A H és OH ionokra disszociálódó víz hidrolízis következtében erősen hat a kőzetek ásvány szemcséire. A szilikátok is hidrolizálódnak (csak a kvarc nem változik hidrolízis hatására), a hidrolízis eredménye egyrészt szabad kovasav (H2SiO3 - metakovasav), másrészt agyagásványok képződése. Pirit (FeS2) oxidációja: Fe(III)2(SO4)3 - vas-szulfát, majd Fe-(OH)3 - vas-hidroxid és H2SO4 - kénsav keletkezik. A hatékony savak közül legfontosabb a szénsav - H2CO3, amely vízben szén-dioxidból keletkezik. Hatékonysága, mint az erősebb szervetlen és szerves savaké, a pH állandó változásában és ezzel a hidrolitikus folyamatok befolyásolásában is megmutatkozik. Az ásványok mállással szemben mutatott ellenállása: Ásvány Gipsz, mészkő, dolomit Olivin, anortit, apaptit Augit, amfibol, plagioklászok, biotit Muszkovit, ortoklász Kvarc, magnetit, titanit, cirkon, illit, montmorillonit, kaolinit, klorit (Stefanovits 1999)

Állandósága -igen gyenge -gyenge -közepes -erős -igen erős, stabil

A talaj működése szempontjából legfontosabb ásványok az agyagásványok. Befolyásolják a talajok víz és tápanyag gazdálkodását, fizikai és kémiai tulajdonságait, élővilágát. AZ AGYAGÁSVÁNYOK: Szerkezetileg rétegszilikátok, kémiailag alumo-szilikátok. Közös jellemzőjük a lapos kristálymorfológia.

 Csoportosításuk: kaolinit – csillámok – klorit – illit – szmektitek – vermikulit - kevert rácsú agyagásványok  Tulajdonságaik: Tulajdonságaik szorosan kapcsolódnak a szerkezethez és a felülethez. A kis szemcseméretükből következik, hogy sok közös vonásuk van a kolloid szemcseméretű anyagokkal. Az összekapcsolódott rétegek elektromosan negatív vagy semleges töltésűek lehetnek, ez a jelenség a rétegtöltés. Minél negatívabb egy réteg, annál nagyobb a kation cserélő képessége.


8

TALAJVÉDELEM

Fontos tulajdonságaik: *Kation cserélő képesség, CEC *Vízzel való kölcsönhatás *Szerves anyagokkal való kölcsönhatás (adszorpció) *Duzzadóképesség (térfogatváltozás) Az agyagásványok hatnak a talaj szerkezetére, vízgazdálkodására, duzzadására – zsugorodására (térfogatváltozására), porozitás viszonyaira, erodálhatóságára (a talajlepusztulásra), kémiai folyamataira. Az agyagásványok néhány tulajdonsága: Agyagásvány CEC (me/100g) Kaolinit 1-10 klorit 10-30 illit 30-40 szmektit 60-80 vermikulit 100-150 (Stefanovits 1999)

Duzzadás + +++ ++

Tapadás + +++ ++

Holtvíz (%) 5-10 8-12 12-15 15-22

A TALAJ ABIOTIKUS ALKOTÓRÉSZEI (összefoglalás): SZERVETLEN ALKOTÓK SZILÁRD FÁZIS Ásványi rész:  Amorf Fe-, Al-hidroxigélek Kovasavgélek Aluminium-szilikátok (allofánok)  Kristályos = Szilikátok  primér szilikátok  másodlagos agyagásványok: a) Kaolinit b) Illit c) Montmorillonit d) Vermikulit e) Klorit f) Allofánok = Oxidok: a) Fe-oxidok b) Al-oxidok c) Mn-oxidok d) Si-oxidok (kvarc) = Egyéb ásványok: a) Karbonátok b) Szulfátok és szulfidok c) Foszfátok d) Kloridok

TALAJOLDAT Oldott sók

+ Szennyező oldatok

TALAJLEVEGŐ Vízgőz CO2 , O2 , N2 Gázok (H2S stb.) + Szennyező gázok, gőzök


9

TALAJVÉDELEM

SZERVES RÉSZ: SZILÁRD FÁZIS  Nem humusz anyagok a) Szénhidrátok b) N-tartalmú szerves vegyületek c) Lignin d) Szerves savak e) Szerves P-vegyületek Stb.  Humusz savak Fulvosavak Humin savak Humin anyagok

TALAJOLDAT

TALAJLEVEGŐ

Szerves oldatok

Szerves gázok, gőzök

1.2.4 Biológiai mállás, humuszképződés, és a talaj biotikus tényezői: A biológiai mállásban különböző élő szervezetek vesznek részt. Hatásuk egyenlő lehet a fizikai málláséval (gyökérnyomás), mind a kémiai málláséval (szerves savak). A talajban élő szervezetek összességét edafonnak nevezzük (nem tartozik a humuszhoz). Az elhalt szerves anyagokat humusznak hívják. Mind az állatok, mind a növények állandóan hatnak a szubsztrátumra, tápanyagokat vesznek fel, ily módon folyamatosan módosítják a talaj mindenkori kémiai egyensúlyát, és ezzel újabb bomlási, mállási folyamatok gerjesztői. Minden talajtípushoz meghatározott talajfauna és talajflóra tartozik. A még élő, illetve már elhalt szervezetek vagy részeik a talajban, illetve a talajon felhalmozódnak, és a talaj szerves anyagát képzik. A humuszosodás során alakul ki a talajra jellemző szerves anyag, a humusz. Előzménye a talajra jutó szerves anyag átalakulása, lebomlása, a bomlási termékek keveredése és összekapcsolódása az ásványos részekkel. A HUMUSZOSODÁS TÉNYEZŐI:  A talajra és a talajba jutó szerves anyag mennyisége, minősége  A szerves anyag bomlásának feltételei, a bontást végző szervezetek milyensége és aktivitása  A bomlástermékekből keletkező új, a talajra jellemző anyagok  A humuszanyagok keveredése és kötődése a talaj ásványos anyagaival A TALAJ HUMUSZTÍPUSAI:  Nyers humusz - még nem bomlott el a szerves anyag.  Szelid humusz - amorf, kolloid humusz, már szétesett.  Táp humusz - mikroorganizmusok hasznosítják;  Tartós humusz - elsősorban fizikai és kémiai funkciókat tölt be, agyag-humusz komplexumokat képez, ezek erős kicserélő-kapacitásuk miatt nagy jelentőségűek a termékenységre


10

TALAJVÉDELEM

A TALAJ SZERVES ANYAG MEGOSZLÁSA (7% -on belül):  élettelen szerves anyag 85%  növényi gyökerek 10%  edafon 5% AZ EDAFON MEGOSZLÁSA (5% -on belül):  baktériumok és sugárgombák 40%,  gombák és algák 40%  földigiliszták 12%  egyéb makro-faunák (férgek stb.) 5%  mikro- és mezo-faunák 3% A talaj élő anyagának (biotikus tényezőinek) összetevői : Prokariták Gombák Vírusok Egysejtűek (5-10 m) baktériumok sugárgombák cianobaktériumok (archeonok)

(0,1 m) mikro gombák (50 m) nagy gombák (20 mm)

Növények mikro magasabb rendű algák (1 m)

magvak rizómák gumók hagymák gyökerek (100 m)

mikro (100 m) egysejtűek fonalférgek

Állatok mezo

makro

(2 mm) (20 mm) ugróvillások rovarok termeszek puhaatkák testűek földigiliszták

(Stefanovits 1999)


11

TALAJVÉDELEM

1.3 A talaj tulajdonságai 1.3.1 A talajok osztályozása: A talajok megismerésének, tulajdonságaik feltárásának előfeltétele rendszerezésük, osztályozásuk, mert a helyes osztályozási rendszer megkönnyíti a talajok áttekintését. A talajokat több féle szempontból lehet osztályozni, így talajmechanikai, mezőgazdasági és geológiai osztályozást ismerünk. A talajmechanikai a mértékadó szemcseméretet veszi figyelembe; a geológiai beosztás az alapkőzet minőségét is figyelembe veszi. A mezőgazdaságban több fizikai, kémiai és genetikai jellemzők figyelembevételével különböztetik meg a talajféleségeket. A természettudományos ismeretekre támaszkodó termőtalaj-osztályozási rendszert genetikai és talajföldrajzi osztályozási rendszernek nevezzük: Azért genetikai, mert a talajokat fejlődésükben vizsgálja, és a fejlődés egyes szakaszai, a típusok alkotják az osztályozás egységeit. Azért talajföldrajzi, mert a földrajzi törvényszerűségeket szem előtt tartva egyesíti a típusokat főtípusokba. A talaj minden tulajdonsága a talajfejlődés eredménye, akár fizikai, kémiai, akár biológiai jellegű, ezért ezek összessége jellemzi és határozza meg a talaj típusát, alacsonyabb osztályozási egységeit. Az osztályozás alapja a talajon felismerhető jelenségekkel megállapított folyamattársulás, amely a talaj kialakulása óta fellépő anyag- és energia folyamatok összessége. A talajban lejátszódó folyamatok ellentétpárokat alkotnak, melyek dinamikus egyensúlyban vannak. A talajban ható folyamat párok: a szerves anyag felhalmozódása a talaj nedvesedése kilúgozás agyagosodás agyagvándorlás (lessivage) oxidáció savanyodás szerkezetképződés talajerózió

a szerves anyag elbomlása a talaj kiszáradása sófelhalmozódás agyagszétesés (podzolosodás) agyagkicspódás redukció lúgososdás szerkezetromlás talajborítás (szedimentáció)

E folyamatok a talajfejlődés során egymáshoz kapcsolódnak és folyamattársulásokat alkotnak. A talajok és tulajdonságaik nem állandók, hanem a talajképző tényezők változásának függvényében átalakulnak a talajok és tulajdonságuk, azaz a talajok fejlődnek időben és térben.


12

TALAJVÉDELEM

A talaj időbeni és térbeni elem- és anyagmozgási folyamatai: humuszosodás kilúgozás

agyagosodás

agyagbemosódás agyagszétesés kovárványosodás

glejesedés

szikesedés

láposodás

Ekkor alakulnak ki a talajra jellemző humuszos felhalmozódási szintek. A mállás velejárója, csapadékfüggő folyamat, a mállástermékek oldatba mennek, mozognak és egy szintben kicsapódnak (a közeg savas). Itt felgyorsul a szilikátok átalakulása, bomlása, amikor is másodlagos ásványok képződnek, ezek mérettartománya az agyag frakcióba tartoznak. A talajban nő az agyag mennyisége. Az A szintből a B szintbe vándorol a talaj agyagtartalma, savas és lúgos közegben egyaránt végbemegy. Erős savas bemosódás hatására szétesnek az agyagok, és átalakulhat a talaj szerkezete is. Homokokban (<10% agyagtartalom mellett) alakul ki. Egymás alatti szintekben kiválások halmozódnak fel. Feltétel híg oldat gyors diffúziója és oxidációja egy szintben. Megjelenési formája, egymás alatti színes csíkok a talajszelvényben. Levegőtlenség miatt fellépő redukciós folyamatok eredménye. Szemmel látható a vas vegyértékváltása miatti színváltozás. A redoxi folyamatok kiterjednek: a nitrogén, a mangán és kén vegyületekre is.(vörös, sárga Fe+3 →szürke, kék Fe+2) A folyamatban az adszorpciós viszonyok olyan változása jelenik meg, hogy felszaporodik a Na és Mg mennyisége. A talaj só tartalma nő. Speciális eset, a folyamat az év nagy részében fennálló vízborítás alatt játszódik le. A víz alatti szerves növényi részek elbomlása anaerob folyamatokkal jár. A bomlás termékek különböznek a humusztól.

(Stefanivits 1999) A talajosztályozás egységei: A rokon típusok egységesítésével jön létre, jelentős a földrajzi szemlélet szerepe (hasonló földrajzi környezethatása). Talajtípus Hasonló környezeti tényezők hatására alakultak ki, hasonló fejlődési állapotban vannak, ugyanazon folyamattársulás a jellemzőjük. Azoknak a jellegeknek kihangsúlyozása, amelyek az adott talajtípus Altípus termékenysége tekintetében a legnagyobb befolyást gyakorolják. (Stefanovits 1999) Főtípus


13

TALAJVÉDELEM A talajok genetikai osztályozási rendszere:

Éghajlati hatásra képződött zonális csernozjomtalajok barna erdőtalajok kőzethatású talajok

FŐTÍPUSOK Víztöbblet hatására kialakult hidromorf, azonális TÍPUSOK szikes talajok réti talajok láptalajok mocsári erdők talajai

Romtalajok

váztalajok öntés- és lejtőláb talajok

(Stefanivits 1999) ZONÁLIS (ÖVEZETES, AZ ÉGHAJLAT ÁLTAL BEFOLYÁSOLT) TALAJOK: „Normális” lejtő-, lefolyási és anyakőzet-viszonyok mellett képződnek; nagy területen hasonlóak az éghajlat és a növényzet területi eloszlását követik: - a sarki és magashegységi területek vékony rétegű, humuszos talajai; - a száraz területek vékony rétegű, meszes talajai; - a félig száraz és az enyhén nedves, füves puszták, humuszos, meszes vagy kilúgozott talajai; - a boreális és a mérsékelt övi erdők podzolos talajai; - a szubtrópusi erdők és a trópusi szavannák átmeneti talajai; - a trópusi erdők laterit talajai.

tundra

mezőség

csapadék (mm)

tajga-podzol öv 3000 2700 2400 t oC 2100 1800 30 1500 25 1200 20 900 15 600 10 300 5 0 0

félsivatagok és sivatagok

szavanna szavanna egyenlítői esőerdő >3000 növényzet

dék csapa

párolgás t oC

150-200

csaknem minden kőzetés talajalkotó ásvány erős mállásnak öve üde kőzet kissé mállott, föllazult öv hidrocsillám - montmorillonit - beidellit öv kaolinit öv goethit, Al2O3 talajkéreg, Fe2O3 +Al2O3

minden kőzet és talajalkotó ásvány erős mállásnak öve

1-1. ábra: A mállás folyamata, a talajképződés az éghajlati övek szerint INTRAZONÁLIS (ÖVEZETEN BELÜLI) TALAJOK: Sajátos körülmények között fejlődnek ki, amelyek só felhalmozódási vagy pangó vizes szinteket hoznak létre, illetve a karbonátok erős koncentrációjához vezetnek. - a rossz lefolyású száraz területek, és partvidékek sós talajai; - nedves vidékek, rossz lefolyású területek talajai (glejek, láptalajok, kemény altalajú) - kalcium dús, mész felhalmozódásos, karbonátos talajok.


14

TALAJVÉDELEM AZONÁLIS, ÖVEZETTŐL FÜGGETLEN ÉS HIDROMORF TALAJOK: Valamilyen gátló tényező miatt nem jön létre valódi talajszelvény. - litoszolok (köves váztalajok), a talajképződés és a talajpusztulás aránya egyenlő; - regoszolok, vékony rétegű talajok, száraz homokok, kavicsok (sivatagi körülmények között keletkeznek); - hidroszolok, öntéstalajok, bizonytalan talajszelvények, vízzel gyakran elárasztott síkokon, ahol a talajképződés nem tud lépést tartani az új hordalék lerakódásával. Magyarország területe a barna erdőtalajok és a csernozjom talajok zónájába tartozik.

1.3.2 A termőtalajok leírása, a talajszelvény: A TERMŐTALAJ LEÍRÁSA: A termőtalaj leírása, a talajszelvény leírása, amely a talajszintek elemzése alapján készül. A termőtalaj tulajdonságait legjobban egy olyan feltárásban tanulmányozhatjuk, amely a talaj teljes szelvényét tartalmazza. A talajszelvény a talaj tanulmányozásának legszemléletesebb egysége, amely egyben a talaj fejlődéstörténetét is adja. A talajszelvény kialakulásában jelentős szerepe van a víznek, amely a mállási termékek egy részének elszállításával a különböző talajképző folyamatok jeleit mutató, szerkezetében és humusztartalmában eltérő szintek kialakulását teszi lehetővé. A TALAJSZELVÉNY: A talaj felszínétől az alap- vagy anyakőzetig tartó függőlegesen (általában 1,5 – 2,0 m mély) kimetszett felület. Tükrözi a felszíntől a mélység felé haladva a talaj kialakulásának fejlődéstörténetét. A rétegzettség alapján a talajszelvény talajszintekre, genetikai (keletkezési) szintekre osztható (ez a genetikai szelvény). TALAJSZINT: A talajszelvény egy szakasza, amelyen jól kivehetők a lezajlott talajképző folyamatok jelei, vagyis amely a szelvény többi részétől vastagságában, színében, szerkezetében, mésztartalmában, vastartalmában, humusztartalmában stb. eltér.


15

TALAJVÉDELEM Talajszintek és jeleik: Szintek A01 Avarszint A0 –Bomlási A02 szint Erjedési szint A –Humuszos szint E –Eluviális szint

B –Illuviális szint vagy színes (color) szint

C –Anyakőzet (talajképző kőzet) C1 -gyengén mállott zóna C2 -mállatlan kőzet szintje

Tartalma, jellemzője Nagyrészt lebomlatlan levelek és szerves törmelék. Az élő anyag eredeti szerkezete szabad-szemmel látható. A szerves törmelék részben már elbomlott vagy elkeveredett. A legtöbb növényi, illetve állati anyag eredeti alakja szabad-szemmel nem ismerhető fel. Sötét színű szint, nagy szervesanyag-tartalommal, amely szorosan kapcsolódik az ásványi alkotórészekhez. A B-szint feletti világos (sárga, szürke), kilúgozott szint, ahonnan az agyag eltávozott, a vas vagy az alumínium, a kvarc és más ellenálló ásványok pedig feldúsulnak. A felette és alatta fekvőknél sárgább, barnább vagy vörösebb altalaj. Az elszíneződésnek több oka lehet: (1) agyag, vas, alumínium vagy humusz felhalmozódása; (2) az anyakőzet helyben-történő mállása, amely gazdag agyagásványokat termel, vagy az aggregátumok felületének elszíneződéséhez vezet, illetve látható szerkezeti változást eredményez. Laza málladék, ahhoz hasonló, amelyből a felette fekvő Aés B-szintek is kialakultak, de az A- és a B-szintre jellemző tulajdonságok nélkül. Alatta megtalálható az üde, friss alapkőzet.

Talajvizsgáló munkagödör (feltárólétesítmény)

Az alább közölt talajszelvények képei és Magyarország talajtérképe Dr. Filep György: Talajtani alapismeretek II. Talajrendszertan és alkalmazott talajtan Debreceni Agrártudományi Egyetem, Mezőgazdaságtudományi Kar, Debrecen 1999. munkájából való.


16

TALAJVÉDELEM

1-2. ábra: A magyarországi főbb talajtípusok talajszelvényei


17

TALAJVÉDELEM


18

TALAJVÉDELEM


19

TALAJVÉDELEM


20

TALAJVÉDELEM


21

TALAJVÉDELEM


22

TALAJVÉDELEM


23

TALAJVÉDELEM

A talajtani felosztásokban az egyes szinteknek al-szintjeit is megkülönböztetik, amelyet számmal vagy betűjelzéssel látnak el (indexben). Egyéb tulajdonságok jelei (példák) CaSggo- glejek oxidációs szintje gr- glejek redukciós szintje szgy-

használhatjuk önálló jelként, vagy indexben mészsók, CaCO3 felhalmozódási szintje só felhalmozódási szint glejes, pangó vizes szint (anaerob, redukáló szint)

szántott szint gyökérnemez szint

A TALAJ LEÍRÁSNÁL RÖGZÍTENDŐ TULAJDONSÁGOK (összefoglaló):  anyag: görgeteg – kavics – homok – homokliszt – iszap – agyag szilárd kőzet – kőtörmelék tőzeg – szerves talaj feltöltés (törmelékes – salakos - szemét stb.)  szín: világos – sötét barna – sárga – zöld – kék – vörös – lila – szürke – fehér – fekete tarka – foltos – sávos  szerkezet: sima – leveles – réteges lisztes – morzsás – darabos  konzisztencia: folyós – puha – sodorható – gyúrható – kemény  szag: természetes (talajszag), bűzös (mocsár,H2S-kén-hidrogén), szerves oldószeres (benzin, olaj stb,), növényvédőszeres stb. A termőtalajtól eltérően írjuk le a földtani képződményeket, ezt a leírási módot a mintavételi eljárásoknál ismertetjük részletesebben.

1.3.3 A talaj szerkezete, szövete: Mint említettük a talaj egy háromfázisú, diszperz (kevert, szétoszlatott) rendszer. A talaj szilárd (ásványi és szerves eredetű), cseppfolyós (talajnedvesség) és gáznemű (talajlevegő) alkotórészekből áll, valamint a szilárd alkotórészek közötti üregrendszerből. Ebben az üregrendszerben helyezkednek el a talaj folyadék és gáz fázisú alkotói. Ezen komponensek kölcsönhatásai és a komponensek milyensége határozzák meg a talaj fizikai, kémiai és élettani tulajdonságait. A TALAJ SZÖVETE (TEXTURÁJA): A talaj szövetén az ásványos anyagok szemnagyság szerinti eloszlását, valamint a szemcsék közötti hézagok, üregek, repedések nagyságát (kapilláris járatok) és méreteloszlását, valamint kapcsolatrendszerét értjük.


24

TALAJVÉDELEM A talajok szövete a vízáteresztés (a szennyezőanyagok mozgása és eltávolítása), a műtárgyak létesítése (a kohézió, szilárdság) miatt fontos. A talaj szövetét a homok, az iszap (szárazon por) és az agyag viszonylagos mennyiségével lehet jellemezni. Szemeloszlási görbével (log-lin) és háromszög diagrammal ábrázolják (homok – iszap – agyag aránya, durva és finom frakciók relatív aránya). Fizikai talajféleség: homok

Terepi gyors azonosítás: diónyi mennyiség vízzel nem gyúrható golyóvá homokos vályog golyóvá igen, hengerré nem formázható vályog golyó, henger formázható, de (homok= iszap= agyag arány) gyűrű nem formázható iszap golyó, henger, gyűrű formázható, perec nem agyag golyó, henger, gyűrű, perec is formálható Az egyes szövetalkotók szemcseméret tartománya: talajféleség agyag iszap (por - szárazon) finom homok durva homok   

szemcseméret (mm) < 0,002 0,002-0,02 0,02-0,2 0,2-2,0

Durva szövet, a víz gyorsan keresztül szivárog, kevés a kapilláris víz, kicsi a kohéziója. Közepes szövetű, átmeneti jellemzők, könnyebben növekednek a növények, jobb a talaj termékenysége. Finom szövet, majdnem vízzáró, rossz a szellőzése, kohéziós, rossz a termőképessége.

A TALAJ SZÍNE: Színskálák segítségével a színt pontosan meg lehet állapítani (Munsell - féle színskála). Az általánosan használt színek: barna, lila, vörös, sárga, zöld, kék, fehér, szürke, fekete. Gyakori a tarka kőzet, ekkor színek + tarkaság jelzős szerkezettel írjuk le a színt (pl. zöld, sárga tarka), ilyenkor a színek sorrendje a gyakoriság csökkenő rendjét tükrözik. Feltüntetjük még a szín erősségét is világos – sötét. A szín leírási sémája: erősség – szín1(színek) +tarkaság. A talaj és a kőzetek színe függ a nedvességtartalomtól, száraz állapotba egy szürkés fehéres hártya borítja a talajok felszínét, amely torzítja a színhatást, ezért a nedves állapotban lévő felületek színét írjuk le. A TALAJ SZERKEZETE: A talajnak az állapota, amelynek képződése folyamán az elsődleges részecskék összetapadása után nagyobb méretű, többé – kevésbé ellenálló másodlagos, harmadlagos halmazok, aggregátumok jönnek létre. A szilárd fázist alkotó ásványi részecskék, különböző erők és folyamatok hatására tapadnak össze aggregátumokká. Ez a folyamat alakítja ki a talajok jellegzetes szerkezetét.


25

TALAJVÉDELEM

A 0.002 mm – nél nagyobb szemcsék egy vázat alkotnak (aggregátumot hoznak létre), amire rátapadnak az ennél kisebb, kolloid méretű szemcsék. A szemcsék és az aggregátumok között pórusok jönnek létre. Méretük alapján megkülönböztetünk makro- és mikro-aggregátumokat A tér három irányába mutatott kifejlődésük alapján az aggregátumok típusa: morzsás - gömbszerű köbös, diós - kocka alakú elemek (rögös, poliéderes, szemcsés) hasábos - függőleges hasábok (oszlopos, tűszerű, szalagos) lemezes - vízszintes talajlapocskák (leveles, pikkelyes, kagylós) A szemcsék felületi érdessége: éles szélű – érdes – legömbölyödött – sima A talajszerkezet morfológiai értékelése az aggregátumok formája és mérete alapján: A szerkezet Morzsás, típusa, mérete szemcsés apró, vékony <2 mm közepes 2-5 mm durva, vastag >5 mm (Stefanovits 1999)

Poliéderes, diós <5 mm 5-15 mm >15 mm

Rögös <10 mm 10-50 mm >50 mm

Hasábos, oszlopos <20 mm 20-50 mm >50 mm

Lemezszerű <1mm –leveles 1-3mm –lemezes 3-5mm –táblás

A talaj szerkezete az erős használat esetén , különösen a morzsás szerkezet, károsodhat, a szerves anyagok és a tápanyagok kimerülése folytán. Ennek következménye, hogy a termékenység erősen csökken, a talaj összetömörödik, vízfelvétele és -áteresztése mérséklődik, ami felgyorsítja az eróziót (a felszíni vízelfolyást). A termőtalajok degradálódásával (erózió, defláció) a 2. fejezetben foglalkozunk. 1-3. ábra: A talajok szerkezete A talajok szerkezete (struktúrája)

szemcsés, diós

blokkos, rögös


26

TALAJVÉDELEM

prizmás

hengeres (lekerekített prizmás)

lemezes

Szerkezet nélküli talajok szétfolyó szemcsés

összeálló, tömbös


27

TALAJVÉDELEM 1.4 A talaj fázisos rendszere A talajok fizikai féleségét a talajt alkotó különböző nagyságú részecskék aránya határozza meg. A szemcsék arányának kifejezésére szolgál a szemcseösszetétel vagy talajszövet meghatározása. A ma használatos szemcsefrakció besorolás alapjai Attenberg munkásságának köszönhető. A talaj fizikai féleségét ezeknek a frakcióknak az aránya szabja meg. 1.4.1 A szilárd alkotórészek tulajdonságai: A szilárd részeknél az alábbi tulajdonságokat kell vizsgálnunk:  szemcseméretek eloszlása  a szemcsék alakja  a fajlagos felülete  anyagi összetétele  a szemcsék sűrűsége A talaj 2 mm-nél nagyobb ásványi alkotórészi adják a talajvázat, míg az ennél finomabb frakció a finom vagy leiszapolható talajrész. A talaj szövetét a homok, az iszap (szárazon por) és az agyag viszonylagos mennyiségi aránya befolyásolja. A fenti alkotórészek különböző méretű részecskéket jelölnek. Talajmechanikai laboratóriumban a talajazonosítás szempontjából alapvetően megkülönböztetjük a szemcsés (kohézió nélküli) és kötött (kohéziós) talajokat. Csak a teljesség kedvéért említjük meg a kötött, finomszemcsés talajok mérnöki osztályozási módját, amely a talajok konzisztencia határai, plasztikus indexük alapján is osztályozzák azokat. A homokliszt, iszap és agyag tartalmú talajok tulajdonságait döntően a víztartalom befolyásolja, mert a finomszemcsés talajok a kapilláris, illetve a szemcsék nagy fajlagos felületei miatt speciálisan viselkednek a vízzel szemben. Az ilyen talajok talajfizikai paraméterei, konzisztenciája, az anyagi összetartás mértéke a víztartalom (a telítettségi fok) függvényében, széles tartományban változnak. A kötött (sok finom frakciót tartalmazó) talajokat az itt nem ismertetett módon megállapított konzisztencia határok és a belőlük levezetett indexek alapján osztályozzák. A plasztikus index (IP), a folyási határ (WL) és a sodrási, plasztikus határ (WP) különbsége (1-1)

IP=WL-WP.

A plasztikus index a talajok kohézió-képességének mértéke, minél nagyobb az IP értéke annál nagyobb a talajban az agyagfrakció mennyisége, annál kötöttebb (kohéziósabb) a talaj. Kötött talajok osztályozása a plasztikus index alapján:

Plasztikus indexe (IP) 5-ig 5 felett 10-ig 10 felett 15-ig 15 felett 20-ig 20 felett 30.ig 30 felett

A kötött talajok Gyűjtőneve Gyengén kötött talaj Közepesen kötött talaj Erősen kötött talaj

Megnevezése Homokliszt Iszapos homokliszt Iszap Sovány agyag Közepes agyag Kövér agyag


28

TALAJVÉDELEM

A kötött talajok technológiai tulajdonságai: Konzisztencia határok zsugorodási határ (WS0,65*WP) képlékenységi határ (WP) tapadási határ (Wth) folyási határ (WL)

Konzisztencia állapot

Művelhetőség

Tömöríthetőség

Talajtaposás hatása

szilárd

nehezen művelhető (rögös, hantos)

csekély

nem tömörít

félig szilárd

jól művelhető

növekvő

tömörít

keményebb képlékeny

maximális

lágy képlékeny

korlátozottan művelhető (kenődő) nem művelhető

folyós

--

nincs

igen erősen tömörít, szerkezetromboló erősen szerkezetromboló --

csökkenő

Talajok állapotának minősítése: Relatív konzisztencia index (IC)

a talajállapotra utaló jelző

0,25-ig 0,26-0,50 0,51-0,75 0,76-1,00 1,01-1,50 1,50 felett

nagyon puha puha könnyen sodorható sodorható kemény nagyon kemény

A SZEMCSEMÉRETEK ELOSZLÁSA: A szemeloszlási görbe (1-4. ábra) lefutása képet ad a szemcsés talajok fajtájáról és annak inhomogenitásáról. A szemeloszlási görbét >0,08 mm átmérőjű részecskehalmazon szitálással, ez alatti átmérőknél ülepítéssel határozzák meg. Az ülepedési sebesség közvetlenül nem mérhető, hanem a talaj - víz keverék időben változó sűrűségének méréséből vezetjük vissza a kiülepedő szemcseméreteket. A talaj, törmelékes kőzet fázisos megoszlását háromszög diagrammal is ábrázolják. (1-4b. ábra) A szemeloszlási vizsgálat eredménye az úgynevezett szemeloszlási görbe. A görbe egy pontja megmutatja, hogy egy bizonyos átmérőjű szemcsénél kisebb szemcsék összesen hány súlyszázalékban vannak jelen a szemcsehalmazban. A szemeloszlási görbe tehát összegző (integráló). A függőleges tengely aritmetikus beosztású, amelyen az áthullott súlyszázalékot ábrázoljuk. Ha a vízszintes tengelyen is aritmetikus beosztást alkalmaznánk, a hét nagyságrendet átívelő szemcseméretek miatt kezelhetetlenül hosszú szemeloszlási görbét kapnánk. Ezért a vízszintes tengelyen, nem a mm-ben kifejezett szemcseátmérőket, hanem azok logaritmusát rakjuk fel, a megfelelő beosztás mellé azonban nem a logaritmust, hanem magát a mm-ben kifejezett átmérő méreteket (számokat) írjuk oda. A szemcseátmérőket logaritmikus léptékben ábrázolva a nagyságrendek kerülnek azonos távolságba, így kezelhető méretű szemeloszlási görbéket kapunk. Az ilyen ábrázolást, amelynek egyik tengelyén aritmetikus, másik tengelyén logaritmikus beosztást alkalmazunk, szemi-logaritmikus beosztásnak nevezzük.


29

TALAJVÉDELEM

Egy szemeloszlási görbe jellegzetes pontjai az alábbiak: *Az a pont, ahol a görbe az S=100%-nak megfelelő pontból kiindul, megadja a szemcsehalmazban előforduló legnagyobb szemcse átmérőjét (dmax). *Szabályos lefutású görbén lefelé haladva a görbének inflexiója van. Ez a pont adja meg a mértékadó szemcse átmérőt (dm) közelítő értékét, noha a szemilogaritmikus lépték miatt dm helye nem esik egybe pontosan az inflexiós ponthoz tartozó átmérővel. A mértékadó szemcseátmérő a halmazban a legnagyobb relatív gyakorisággal előforduló szemcsefrakció átlagos átmérőjét jelenti. Nem szabályos lefutású szemeloszlási görbe esetén dm értékét a szemeloszlási (integrál) görbe alapján megszerkesztett relatív gyakorisági ábra alapján kaphatjuk meg. Ezt az ábrát úgy szerkesztjük, hogy a szemeloszlási görbét keskeny sávokra bontva meghatározzuk Si értékeit. Az így megszerkesztett relatív gyakorisági ábra maximumánál (a legmagasabb oszlopnál) a sávszélesség közepéhez tartozó átlagos szemcseátmérőt tekintjük mértékadó szemcseátmérőnek. *A relatív gyakorisági ábra alapján meg tudjuk határozni az egyes frakcióknak és az egész szemcsehalmaznak a felületét. Ha az egyes frakciókba tartozó szemcséket a frakció átlagos szemcseátmérőjével (a sávszélesség közepéhez tartozó átmérővel) közelítjük és gömbnek tekintjük, akkor a jelölések alapján az egyes frakciók felülete az (1-2)

Ai= (Si/di)*(6*Md/100*s) összefüggés alapján számítható, ahol Si-az i-edik szemcsefrakció relatív gyakorisága %-ban, di -az i-edik frakció átlagos szemcseátmérője, Md -a halmaz teljes száraz tömege, s -a szilárd rész testsűrűsége. Az így megszerkesztett fajlagos felület eloszlási ábrának a maximumánál értelmezzük a hatékony (effektív) szemcseátmérőt (dh=deff). Gyakorlati tapasztalatok szerint, közel szabályos valószínűség-eloszlású halmazban dh jó közelítéssel az S=10%-hoz tartotó szemcseátmérővel (d10) azonos. Az effektív (hatékony) szemcseátmérő értékét a finomfrakció mennyiségének jellemzésére alkalmazzuk. A szemcsés halmaz fajlagos felületének az ismerete azért fontos, mert összefüggésben van a talaj víztartó és vízáteresztő-képességével. A talajban levő víz ugyanis a kis szemcséket „burok” alakjában bevonja, vagy másképpen fogalmazva, vékony vízfilmmel veszi körül. Az képlet szerint a felület a szemcseátmérővel fordítottan arányos, így minél kisebb szemcsékből áll a halmaz, annál nagyobb a felülete és annál több vizet képes a felületén megkötni. *Egy szemeloszlási görbe alakját (lefutását, graduáltságát) Allen Hazen nyomán az egyenlőtlenségi mutatóval (U) és ferdeségi mutatóval (Cc) jellemezhetjük:

(1-3)

U= d60/d10

(1-4)

Cc= d30**2/ (d10*d60)

ahol d60, az S=60%-hoz és a d30, az S=30%, d10 az S=10%-hoz tartozó szemcseátmérőt jelenti. Ha a szemeloszlási görbe rosszul graduált (meredek lefutású), vagyis közel azonos


30

TALAJVÉDELEM szemcsékből áll, akkor az egyenlőtlenségi mutató (U) értéke kicsi (U<5). Az ilyen talaj teherbírása rossz, nem lehet rendesen tömöríteni, mert dinamikus hatásra megfolyhat! A jól graduált, sok talajfrakción átívelő szemeloszlási görbe U értéke nagy, akár több száz is lehet [ U>5 és Cc= 1…10]. Azon talajok szemeloszlását, amelynek szemcséi szárazon nem tapadnak össze, és a d=0,060,1 mm-nél kisebb szemcsék tömege a halmazban kevesebb, mint 10%, szitálással (rostálással) vizsgáljuk. A finomszemcsés talajokat, amelyek szemcséi szárazon összetapadnak és rögöket alkotnak, illetve a szitálási vizsgálat legfinomabb szitáján is áthulló talajfrakciók további vizsgálatát hidrometrálással végezzük. A szitálás során a 105 C-on tömegállandóságig szárított homokból mintegy 200 g-ot, homokos kavicsból, kavicsból minimum 500 g-ot, az alulról felfelé növekvő méretű szitasorozatra borítunk. A szitasorozat lyukbősége (rostáknál) vagy nyílásmérete (szitánál) általában az alatta lévőnek mintegy kétszerese. Ez azért célszerű, mert így, a szemilogaritmikus (log-x – lin-y) ábrázolásban a szemeloszlási görbe egyes pontjai közel egyenlő távolságra lesznek egymástól. A szitálás befejezése után az ismert nyílásméretű (lyukbőségű) szitákon (rostákon) fennmaradt anyag tömegét megmérjük és ebből valamely szemcseátmérőnél (di) kisebb szemcsék tömegszázaléka (Si) kiszámítható az (1-5)

Si= ((Md - 1i Mdi)/Md)*100

képletből, ahol Md -a vizsgált talaj száraz tömege,  Mdi – a di szitán és a nálánál nagyobb méretű szitákon fennmaradt száraz tömegek összesen. A di és Si összetartozó értékek ismeretében a szemeloszlási görbe megszerkeszthető. A hidrometrálás azon egyszerű fizikai törvényen alapszik, hogy a különböző nagyságú szemcsék valamely folyadékban különböző sebességgel süllyednek, amely folyamatot Stokes - törvénye írja le. A leülepedett szemcseátmérőkre a finom szemcsékkel elkevert folyadék (szuszpenzió) adott időközönkénti sűrűségmérésből lehet visszaszámolni. A szemcseátmérő meghatározása a (1-6)

di= sqrt(1800*/(s-w)) * sqrt(hi/ti)

összefüggés alapján lehetséges, ahol  -a folyadék viszkozitása [g s/cm2], s -a szilárd szemcsék testsűrűsége [g/cm3], w -a víz sűrűsége [g/cm3], hi -a sűrűségmérő súlypontjának mélysége a felszín alatt a ti időpillanatban, ti -a hidrometrálás megkezdése óta eltelt idő. Az sqrt()= azonos a négyzetgyök függvény műveleti jelével. A szemeloszlási görbe finom frakciókba eső pontjainak felszerkesztéséhez a di szemcseátmérőkhöz meg kell határozni a hozzátartozó (Si%) áthullott tömegszázalékokat is az alábbi összefüggés alapján: (1-7)

Si= (100/Ms)* (g/s-1)*(R+m-100)

ahol Ms- a felhasznált anyag száraz tömege [g], g- a gravitációs állandó, R=(r’+c-1) ahol r’


31

TALAJVÉDELEM -a sűrűségmérőn leolvasott érték és c- a meniszkusz korrekció, m -a hőmérséklet korrekció, amelyet 20 C alaphőmérséklethez viszonyítva, 1000 cm3 mérőhenger űrtartalom esetén táblázatból állapíthatunk meg. A TALAJ MEGNEVEZÉSE: A szemeloszlási görbe alapján a talaj megnevezése aszerint történik, hogy mely talajfrakció szerepel benne a legnagyobb tömegszázalékban, illetve melyik frakcióba esik a mértékadó szemcseátmérő. Többnyire e két kritérium egybeesik, de ritkán előfordul, közel azonos mennyiségben jelen lévő két talajfrakció esetén, hogy az egyik frakcióból van néhány százalékkal több, de dm a másik frakcióba esik. Ilyenkor a talaj a nagyobb tömegszázalékban jelenlévő talajfrakció nevét kapja. Ha az iszap-agyag frakció a tíz tömegszázalékot meghaladja, de a talaj nem sorolható a kötött talajok közé, akkor ezt jelzőként (pl. iszapos homok) fel kell tüntetni. Jelzőként kell szerepeltetni azokat a szemcsefrakciókat is, amelyek a vizsgált talajban 20 tömegszázalékot meghaladóan vannak jelen.


32

TALAJVÉDELEM

1-4. ábra: Szemeloszlási görbe és a jellemző pontok


33

TALAJVÉDELEM

1-4b. ábra: A talaj szemcseleoszlása háromszög diagramban ábrázolva

A talajok osztályozása a szemcseátmérő szerint: Szemcseátmérő [mm] 200 felett 20 felett 200-ig 2 felett 20-ig 0,5 felett 2-ig 0,25 felett 0,5-ig 0,1 felett 0,25-ig 0,02 felett 0,1-ig 0,002 felett 0,02-ig 0,002 alatt

A szemcsecsoport neve, ha a szemcse Éles szemű, szögletes, sarkos Koptatott, gömbölyű Kőtömbök, kőomladék Görgeteg Durva kőtörmelék Durva kavics Apró kőtörmelék (murva) Apró kavics Durva homok Közepes homok Finom homok Homokliszt Iszap Agyag


34

TALAJVÉDELEM

A SZEMCSÉK ALAKJA, ANYAGA: A szemcsék alaki sajátosságait a talaj szerkezeténél tárgyaltuk. Az alaki sajátosságok a talaj üregrendszerének jellemzőit is befolyásolják. Az anyagi és alaki sajátosságokat az ásványos összetétel a szemcsék keménysége, koptatottsága együttesen befolyásolja. A szemcsék ásványos összetételét az abiotikus tényezők táblázatában mutattuk be. A SZEMCSÉK SŰRŰSÉGE: A szemcsék sűrűsége az ásványos összetételtől függ. A szemcsék sűrűségének ismerete a talaj állapotjellemzőinek számításához szükséges. A talajalkotó ásványok sűrűségei: kavics, homok homokliszt, lösz iszap agyag

s= 2,65 g/cm3 s= 2,67 g/cm3 s= 2,68 – 2,72 g/cm3 s= 2,72 – 2,80 g/cm3

A SZEMCSÉK FAJLAGOS FELÜLETE: Részletesebben a talaj üregrendszer tulajdonságainál tárgyaljuk, illetve a szemeloszlási görbénél tárgyaltuk a szemcsehalmaz fajlagos felületeloszlásának meghatározását.

1.4.2 A talaj üregrendszeréhez kapcsolódó tulajdonságok: A talaj üregrendszeréhez kapcsolódó tulajdonságok:  fajlagos felület  hatékony szemcseátmérő  víztartalom és az ehhez kapcsolódó jellemzők  fázisos összetétel  porozitások  tortuozitás  kapilláris tulajdonságok  porusméret-eloszlás  permeabilitás, szivárgási tényezők A szemcsék és üregek alaki és kapcsolódási viszonyainak vizsgálatára, a nagyítós és a mikroszkópos mérések szolgálnak. A hézagjáratok méret szerinti eloszlására jellemző, hogy azok általában kisebbek, mint a szemcsék méretei. A talajok viselkedésében döntő szerepe van a szemcsék felületének Minél nagyobb a szemcsék felülete tömegükhöz képest, annál jelentősebbek a szemcsék közötti, illetve a szemcsék és a víz (más kitöltő folyadék) közötti felületarányos elektromos erőhatások is. FAJLAGOS FELÜLET: Egy szemcsehalmaz fontos jellemzője a szemcsék összes felületének (As) és tömegének (Ms) hányadosa, a fajlagos felület (SV). A szemcsék felületét csak bonyolult fizikai mérésekkel lehet meghatározni.


35

TALAJVÉDELEM A szemcsék fajlagos felülete függ: a szemcsemérettől a szemcsealaktól a szemcsesűrűségtől Gömb alakú szemcse fajlagos felülete: (1-8)

SV= As / Ms= d2* / (s*d3*/6)= 6/(d*s)[m2/g]

Általános alakú szemcsékre a fajlagos felület: (1-9)

SV= s / (d*s) [m2/g] s- alaki tényező (-) s(g/cm3), d(mm), SV(m2/g)

A szemcsék fajlagos felületének jellemző értékei: a szemcse kavics homok iszap agyag (kaolinit) agyag (montmorillonit)

dm (mm) 10 1 0,005 0,0008 0,0003

alaki tényező 10 8 10 50 90

SV (g/m2) 4*10-4 3*10-3 0,75 23 109

HATÉKONY SZEMCSEÁTMÉRŐ: Egy talaj fajlagos felületéről az úgynevezett hatékony szemcseátmérő (dh) ad tájékoztatást. (1-10)

dh= 6 / (SV*s)= 6 / (s*As/Ms)= 6*Vs/As d10 [mm] Vs- a szemcsehalmaz szilárd részének térfogata

Ha d10 értékét ismerjük, képet alkothatunk a szemcsehalmaz fajlagos felületéről. (1-11)

dh= d10= 6 / (SV*s)  SV= 6 / (d10*s) [g/m2]

AZ ÁLLAPOTJELLEMZŐK KÖZÖTTI ÖSSZEFÜGGÉSEK: Mint említettük a talaj szerkezetéhez tartozik egy üreg rendszer, amely jellemzéséhez szükséges ismernünk a talaj fázisos összetételét (szilárd – folyékony – gáz fázisok), az alkotórészek arányát. A szilárd részek közötti térrész a pórustér, ebben a pórusrendszerben mozognak a folyadékok és a gázfázisú komponensek.


36

TALAJVÉDELEM Az alkotórészek arányát kifejező jellemzők: Jellemző

Leíróegyenlet

víztartalom (W%)

W= Mw/Ms W%= (Mw/Ms)*100 e=Vh/Vs

hézagtényező (e) víztelítettségi fok (Sr)

szemcsetérfogat (s) hézagtérfogat (n)  porozitás víztérfogat (v) levegőtérfogat (l) mérlegegyenlet (a fázisos összetétel)

Sr= Vw/Vh Sr= (b*W*Gs)/ [Gs*w*(1+W)-b] s= Vs/Vt n= Vh/Vt v= Vw/Vt l= Vl/Vt

= n/s= (v+L)/s= (1-s)/s= n/(1-n) =(1+W)*s/b = v/n= v/(1-s)= v/(v+L)= W*Gs/e = 1/(1+e) = v+l= e/(1+e) = Sr*n = n-v= 1-v-s= n*(1-Sr) s= 1-n n= v + l s + v + l= 1

víztelítettségi állapotok: Sr= 0 -0,3 0,3-0,8 0,8-0,99 -1,00 JELÖLÉSEK

Átszámítási egyenletek = e*Sr*w/(1*s)= v*w/(s*s)

száraz nyirkos nedves közel telített telített

Msa szemcsék tömege Mw- a talajban lévő víz tömege Mn- természetes nedvességű tömeg Md- száraz tömeg (105 C) Vta talaj teljes térfogata Vsa szilárd szemcsék térfogata Vw- a talajban lévő víz térfogata Vhaz üregek (folyadékmentes) térfogata Vla levegő térfogata Srvíztelítettségi fok (Sr  Sw) ehézagtényező nhézagtérfogat, porozitás sszemcsetérfogat vvíztérfogat llevegőtérfogat


37

TALAJVÉDELEM

A kötött, finomszemcsés talajok adott tulajdonságú víztartalmai: Természetes nedvesség W (w –angol) Zsugorodási határ WS (SL –angol); WS= 0,65*WP Plasztikus (sodrási) határ WP (PL –angol) Folyási határ WL (PL –angol) Telítési víztartalom WT; WT= 20 + WL/4 Plasztikus-index IP= WL-WP (PI –angol) Folyási –index IL= (W-WP)/(WL-WP) (LI –angol) Konzisztencia-index IC= (WL-W)/(WL-WP) (CI –angol) Összefüggés a nedvesség tartalmak között: WS < W < WP < WL < WT

Az állapotjellemzők közé sorolhatjuk a különböző térfogatsűrűségeket is. Ezeket a talaj különböző állapotú tömegének és az adott állapothoz tartozó térfogat hányadosaként kapjuk. A gyakorlatban a telítettségi állapot szerint csoportosítjuk a térfogatsűrűségeket, lásd a táblázatot. 1-5. ábra: Porozitás típusok, A talaj fázisos összetétele (s-v-l oszlop) POROZÍTÁS TÍPUSOK szemcsén belüli üregek (elsődleges) {az üreg lehet közlekedő és nem- közlekedő} nem átjárható repedés (másodlagos) átjárható repedés, üreg (másodlagos) zsákszerű nyitott üreg (másodlagos) {a nem átjárható pórustér része}

A TALAJ FÁZISOS ÖSSZETÉTELE térfogat (V) 1,0

levegő (l) folyadék (v)

üreg (n) szilárd váz (s) 0

Különböző térfogatsűrűségek: A sűrűség típusa száraz térfogatsűrűség (d) természetes térfogatsűrűség halom sűrűség (b, n)

formulája d= s/(1+e)= s*s b= n= (1*s+e*Sr*w)/(1+e) = (s*s +v*w)/1 = s*( 1+W)/(1+e) = s*(1-n) = (1+W) / [(W/(Sr*w) + (1/(Gs*w)]

megjegyzés Sr=0 0< Sr <1


38

TALAJVÉDELEM

telített térfogatsűrűség

víz alatti térfogatsűrűség

fajlagos sűrűség

t= (1*s+e*w)/(1+e) = s*s + n*w = s*s + (1-s) w = s*(s-w)+ w ’= t - w = ((s+e*w)/(1+e))- w = (s-w)/(1+e) = s*(s-w) Gs= s / w

Sr=1 v= n= 1-s

a felhajtó erővel csökkentve

Az angoloknál használatos

1-5b. Ábra: A talaj fázisos összetétele és a sűrűségek


39

TALAJVÉDELEM POROZITÁS, TORTUOZITÁS: A talaj porozitása, egy bonyolult szemcsekapcsolatok mellett kialakuló üregrendszer, amelynek több számszerűsíthető jellemzője van. A talaj porozitását, üregrendszerét jellemző paraméterek: Megnevezése porozitás (n)

elsődleges porozitás (n1)

másodlagos porozitás (n2)

kapilláris eloszlás, pórusméret eloszlás

Leírása Az elsődleges ás másodlagos üregrendszer együttes térfogatának arány a teljes minta térfogatához Blokk-porozitás, az aggregátumok szemcséinek porozitása. A szemcsés talaj keletkezésekor jön létre. A „homogén” réteg szemcseközi porozitásának külső hatásokra való megváltozása, új hézagtér kialakulása mellett. Az új, másodlagos porozitás üregtípusai: repedések, oldási üregek, ékek A járatrendszer méret szerinti eloszlását írja le. A bonyolult rendszerű üregrendszer helyettesítő, ekvivalens (egyenértékű) csőkötege, amelyben a csövek átmérője állandó, de nem azonos a talajban előforduló változatos pórusátmérőkkel.

Számszerűsítés, megjegyzés n= Vh/V Vh= Vh1 + Vh2

A pórusok terét zárt (nem átjárható) és nyitott (átjárható) részre lehet bontani. n1= Vh1/V A járatos porozitást közelíthetjük egy eltérő átmérőjű csőköteggel (makaróni modell) n2= Vh2/V

dc0= (n*4/(1-n))*(dh/) (cm) dc1= dc0/1,5 (cm) dc2=1,25*dc0 (cm) NS= n*4/(dc04*)

n- porozitás dc0- átlagos kapilláris  (cm) dc1- min kapilláris  (cm) dc2- max kapilláris  (cm) dc1(50%) és dc2(50%) NS- a csövek száma mintában eloszlású ekvivalens méretű dh- hatékony szemcseméret kapillárissal lehet közelíteni a (cm) talaj pórus eloszlását. - alaki tényező


40

TALAJVÉDELEM

tortuozitás, labirintus-faktor ()

szabad hézagtérfogat (n0)

permeabilitás vagy áteresztőképesség (K)

egyéb összefüggések

A porózus kőzet tortuozitásán a kőzet összefüggő hosszú pórusai csatornáinak tekervényességi mértékét értjük.

A gravitációs erő hatására vízteleníthető pórustér dpórus > 50 m Az áramló közegtől független csak a talaj szerkezetétől függő anyagszállítási jellemző.

Az áramlási közeg komponensei közötti kapcsolatok

= Lvalódi / L lineáris = sqrt(0,62*n-1,15 )  1,25 üledékben (becslés)  1,25…3,0 (max10) n- porozitás Lvalódi- a csatorna tekervényes hossza a minta két pontja között Llineáris- a minta ugyanezen két pontja közötti legrövidebb úthossz n0= 0,462 + 0,045Ln(k) 0,05< n0 < 0,30 k(m/sec)- szivárgási tényező [darcy, D]= 1cm hosszú kőzetnek, 1 cm2 felületén, 1 sec alatt, 1 cm3, 1 centipoise viszkozitású folyadékot ereszt át 1D= (1/1,013)*10-8cm2 K= 0,5*(1/(2*SV2))* (n3/(1-n)2*108 (darcy) permeabilitás (Kozenyegyenlet) r0= sqrt(8*K*2*10-4/n) (cm) átlagos pórus sugár SV= (2/r0)*n/(1-n) (1/cm) fajlagos felület K- permeabilitás (darcy) r0- átlagos pórussugár (cm) SV- fajlagos felület (1/cm)

A pórustér méret szerinti csoportosítása: A póruscsoport: Mikrpórusok Mezopórusok Makropórusok

Finom pórusok Közepes pórusok Közepesen durva pórusok

Makropórusok és repedések

Durva pórusok Igen durva pórusok és repedések

Átmérő (m)  0,2 0,2 – 10 10 – 50 50 – 1000  1000

Vízgazdálkodás Kötött víz pórustere Kapilláris pórustér Kapilláris-gravitációs pórustér Gravitációs pórustér

A pórusméret-eloszlás alapvetően befolyásolja a folyadékmozgást a földtani közegben.


41

TALAJVÉDELEM

1-6. ábra: Kapilláris rendszer modellje

Kapilláris rendszer modellje: PÓRUSMODELL feltöltve

kiűrítve Az emelési magasságot a legkisebb átmérőjű pórus határozza meg

CSŐKÖTEG - MAKARÓNI MODELL

Csőkötegek helyzete a talajprizmában

TORTUÓZITÁS FOGALMA L rövid természetes csőszál L term

Tortuozitás () = L term / L rövid L term

csőköteg természetes hossza

L rövid

csőköteg legrövidebb hossza (a két végpont távolsága)


42

TALAJVÉDELEM 1.5 A földtani közeg, a felszín alatti vizek fogalma és környezetvédelmi szempontú tulajdonságai Az alábbi fogalmak a potenciális (lehetséges) és a ténylegesen bekövetkezett környezeti szennyeződésekhez kapcsolódnak, a mélyebb geológiai zónák jellemzésére szolgálnak. A mélyebb zónák tárgyalására azért van szükség, mert a termőtalaj szennyeződési mélysége a mérsékelt éghajlatú zónában kb. 2,0 m, ezt a mélységet a közepes és nagyobb léptékű szennyeződések általában meghaladják. A felmérésekkel, a mintavételekkel el kell érni a talajvíz szintjét (ez átlagosan 3-6 m a felszín alatt), néha ennél mélyebben is kell vizsgálódni (10-20 m-re).  Földtani közeg A Föld felszíne és felszín alatti rétegei anyaga ide értve a talaj, a kőzetek, beleértve az ásványokat és ezek természetes és átmeneti formáit is.  Felszín alatti víz Minden, a föld felszíne alatt a telítetlen és a telített zónában elhelyezkedő víz, amely közvetlen érintkezésben van a földtani közeggel, és részt vesz a felszín alatti vízkörforgalomban és kapcsolódik a felszíni vízkörforgáshoz. A földtani közeg, a talaj és a felszíni alatti vizek helyzetüknél (kapcsolatuk miatt) fogva nem választhatók szét. A szennyeződési folyamatoknál is együtt kell kezelni a két képződményt. A földtani közeg egyik meghatározó tulajdonsága a geológiai – anyagi tulajdonságok:  földtani közeg kiválasztott részének (földtani test) geometriai méretei  a földtani test térbeli helyzete (mélysége, dőlése, tektonizáltsága, struktúrája, litológiája, fáciese stb.)  a földtani test fizikai, kémiai és biológiai, toxikológiai tulajdonságok, amelyek megszabják, befolyásolják, gyorsítják - lassítják a szennyezőanyagok mozgását a környezeti elemekben (földtani közeg – felszín alatti vizek), ezenkívül a szennyezők eltávolítási módszerét (a kármentesítést) is megszabják. A másik legfontosabb környezetvédelmi tulajdonsága a sérülékenység (vulnerability), amely szerint egy hipotetikus (feltételezett) szennyezőanyag terhelése milyen mértékben érinti kedvezőtlenül a vízadó földtani közeget (a vízadót). A VÍZADÓ-KÖZEG SÉRÜLÉKENYSÉGÉNEK KOMPONENSEI: 



Hidraulikai értelemben -és a földtani közeg kőzettani felépítéséből fakadóan (zártsága miatt)- a vízzel mozgó szennyezők nem tudnak behatolni a védett víztározóba (hozzáférhetetlenség). A felszín alatti régió hígitási (hígulási) kapacitása (vízmozgása, vízmennyisége miatt), a szennyezőanyagok fiziko-kémiai késleltetése, visszatartása (retardáció) vagy megkötése (adszorpció) következtében.

A vízadó képződmény érzékenysége (sensibility) a víztartó típusára (vízáteresztő réteg kőzettani kifejlődésére) jellemző


43

TALAJVÉDELEM A sérülékenység, a földtani, hidrogeológiai környezet szennyeződésekkel szembeni természetes védelmi képessége (ez térképi fedvényeken ábrázolható). Ez a tulajdonság a vízföldtani rendszerre vonatkozik, egy a kőzetanyagában érzékeny víztartó típus térbeli elhelyezkedésétől, vízáramlási viszonyaitól és más víztartókkal való kapcsolatától függően (horizontális –vertikális nyomások, átvezetések) érzékeny, kevésbé érzékeny, vagy érzéketlen. A földtani közeg és a felszín alatti vizek vizsgálatához műszaki földtani modellt állítunk fel. Területi modell kialakítása, vizsgált terület jellemzéséhez, a környezeti felülvizsgálathoz, kárfelméréshez, kármentesítés tervezéséhez, új beruházásokhoz szükséges környezeti hatásvizsgálathoz – hatásvizsgálathoz szükséges. A területi modell kialakítási lépései: geológia: -regionális geológia -topográfia -helyi geológia, hidrogeológia -helyi rétegek nem-telített zóna: telített zóna: felszíni / felszín alatti vizek -talajtípusok -vízadó rendszer kapcsolata: -talajrétegek -vízadó paraméterek -táplálás, források / -kémiai – fizikai összetétel -források, táplálás / vízkivétel fogyasztás, vízkivétel -áramlási folyamatok -folyásirány -fizikai jellemzők -hidraulikus gradiens, az áramlási sebesség, időbeni változások Elsődleges geológiai modell felépítése és dokumentumai:

1) Keresztszelvények és térképek (fúrási adatok) 2) A szivárgási tényező meghatározása a geológiai egységeken belül és közöttük 3) A szivárgási rendszer ábrázolása keresztszelvényeken, bemutatva a nyomást és a vízgyűjtő területeket 4) A szivárgási rendszer és a nyomásviszonyok kapcsolata a szivárgási tényezőkkel és a határok viszonyokkal 5) Vázoljuk fel a 3D geológiai modellt 6) Véglegesítsük a modellt felhasználva a topográfiát és a főbb jellegzetességeket

A szennyező anyagok kikerülése és környezeti elemekben való mozgása (szétterjedése) környezetben élő, illetve ott elhelyezkedő élő és élettelen elemekre, környezeti rendszerekre (ökoszisztémákra) semleges vagy káros (pusztító) hatást gyakorolhatnak. A környezetszennyeződés ezen részével a kockázatfelmérés és a kockázatkezelés foglalkozik. Az alábbiakban felsorolunk néhány a termőtalajra és földtani közegre, a szennyezett területekre jellemző vizsgálati jellemző csoportot.


44

TALAJVÉDELEM

A FÖLDTANI KÖZEG, A FELSZÍNALATTI VÍZ ÉS A SZENNYEZŐANYAGOK JELLEMEZŐ TULAJDONSÁGAI, AMELYEK A KÁRESEMÉNY LEÍRÁSÁRA HASZNÁLATOSAK:

CSOPORT Tömeg – szállítási (transzport) jellemzők

A talaj anyagi reakcióinak jellemzői

Szennyeződés tulajdonságai

Mérnöki jellemzők

JELLEMZŐK *talaj szövete *nem telített zóna hidraulikai vezetőképessége *diszperzivitás *nedvességtartalom eloszlása a függőleges mentém *sűrűség - d *porozitás *telített szivárgási tényező *beszivárgási viszony *rétegtani leírás stb. *megoszlási tényező – Kd *kation csereképesség – CEC *Eh *pH *talajélet *a talaj tápanyag tartalma *a szennyeződés abiotikus / biológiai degradációs viszonyai *a talaj ásványos összetétele *a szennyeződés összetétele *az anyag vízoldhatósága *dielektromos állandója *diffúziós tényezője *mól-tömege *parciális gőznyomása *a vízkémiai állapota stb. *a talajvíz mélysége a felszíntől *a szennyezett talaj mélysége, vastagsága, térfogata *szállíthatósága *eróziós tulajdonsága *dőlése *tömörítési tényezője, nyírása (építési jellemzői) stb.


45

A FÖLDTANI KÖZEG, A TALAJ, A FELSZÍN ALATTI VIZEK 1

Recommend Documents