Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kar Környezetgazdálkodási Intézet Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék
BÜKKI KARSZTTALAJOK NEHÉZFÉM SZENNYEZETTSÉGE Diplomamunka
Szerző: Juhász Judit Környezetmérnök MSc Hulladékgazdálkodási modul
Külső konzulens: Dr. Dobos Endre Egyetemi docens Belső konzulens: Tóth Márton PhD hallgató
Beadás dátuma: 2014. május. 8
Miskolc 2014, május
TARTALOM Magyar nyelvű összefoglaló .................................................................................. 4 Resümee ................................................................................................................. 5 Bevezetés ................................................................................................................ 6 1. A Bükk-hegység ..................................................................................................... 7 1.1 Földtana .............................................................................................................8 1.1.1. Barlangjai .................................................................................................. 9 1.2 Vízrajza ...........................................................................................................10 1.2.1. Források .................................................................................................. 11 1.2.2. Víznyelők ................................................................................................ 11 1.2.3. Vízfolyások ............................................................................................. 13 1.2.4. Tavak ...................................................................................................... 13 1.3 Éghajlata, időjárása .........................................................................................14 1.3.1 Téli hónapok a Bükkben .......................................................................... 14 1.3.2. Nyári hónapok a Bükkben ...................................................................... 15 1.3.3. A Bükk mikroklimatikus viszonyai ........................................................ 15 1.4. Talaja ..............................................................................................................15 1.4.1. A Központi-Bükk talajai ......................................................................... 16 1.4.2. A Bükkalja talajai ................................................................................... 16 1.4.3. A Bükkhát talajai .................................................................................... 17 1.5 Növényzete ......................................................................................................17 1.5.1 Tölgyes erdők zónája ............................................................................... 18 1.5.2 Bükkösök öve .......................................................................................... 20 1.5.3. A Bükk-hegység egyéb növénytársulásai: .............................................. 21
2. Talajjellemzők ...................................................................................................... 24 2.1. Talajok kialakulása és szintjei ........................................................................24 2.2. Talajkolloidok.................................................................................................25 2.2.1. Kolloidrendszerek csoportosítása ........................................................... 26 2.2.2. Kolloidméretű alkotórészek .................................................................... 27 2.3 Agyagásványok ...............................................................................................28 2.3.1. TO típusú agyagásványok....................................................................... 29 2.3.2. TOT típusú agyagásványok .................................................................... 29 2.3.3. TOT+O típusú agyagásványok (kloritcsoport) ....................................... 30 2.3.4. Kevert szerkezetű (közberétegzett) agyagásványok ............................... 30 2.4. Agyagásványok a Bükkben ............................................................................31 2.5. Talajok szennyező anyag adszorpciója ..........................................................31 2.5.1. Nehézfémek adszorpciója a talajokban .................................................. 32
3. A Bükkben végzett előzetes vizsgálatok eredményei .......................................... 34 3.1. Korábbi vizsgálati eredmények ......................................................................34 3.2. Előzetes vizsgálati eredmények ......................................................................35 3.2.1. A Bükki karsztról származó első mintavételezés eredményei ................ 36
2
4. Eredmények ......................................................................................................... 40 4.1. Őszi mintavétel és a hozzá kapcsolódó vizsgálatok .......................................40 4.1.1. Vizsgált terület kiválasztása, mintavételezés .......................................... 41 4.1.2. Laborvizsgálat menete ............................................................................ 42 4.1.3 Eredmények és kiértékelésük .................................................................. 43 4.2 Tavaszi mintavétel és a hozzá kapcsolódó vizsgálatok ...................................53 4.2.1. Vizsgált terület kiválasztása, mintavételezés .......................................... 53 4.2.2. Laborvizsgálat menete ............................................................................ 55 4.2.3 Eredmények és kiértékelésük .................................................................. 56 4.3 Talaj pH mérés a tavaszi talajmintákon...........................................................62 4.3.1. A pH mérés menete ................................................................................ 62 4.3.2. A pH mérés eredményei és kiértékelése ................................................. 62 4.4 Az őszi és tavaszi mintavétel eredményeinek összehasonlítása ......................64
5. Konklúzió ............................................................................................................. 65 Köszönetnyilvánítás ............................................................................................. 67 Irodalomjegyzék ................................................................................................... 69 Ábrajegyzék ......................................................................................................... 72 Táblázatjegyzék.................................................................................................... 75 Elemtartalommelléklet ......................................................................................... 77 Térképmelléklet.................................................................................................... 97 Fotómelléklet...................................................................................................... 101
3
MAGYAR NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÓ
Diplomamunkám
témája
a
Bükk-hegység
karszttalajinak
nehézfém
szennyezettsége. Magyarország vízbázisai, kiemelten a karsztos területeken, nemzeti parki védelmet élveznek. Épp ezért azt hihetnénk, hogy a karsztos területekről származó ivóvizek tiszták, viszont még ez a védettség sem képes garantálni, hogy a víz ne legyen nehézfémekkel szennyezett. A szennyezés legjobb detektálására a karszton kialakult talajok, barlangi- és töbör üledékek szolgálnak. A Bükk-hegység patakmedreiből származó üledékmintáknak nehézfém vizsgálatát végeztem az alábbi módon: A vizsgált terület kiválasztását terepbejárás és mintavétel követte. A mintákat labori körülmények között dolgoztam fel: Szárítottam, szitáltam, majd pH mérést és négy illetve kétlépcsős kioldást végeztem rajtuk karbonátos, kicserélhető, szerves, szulfidos, valamint szerves
és
szulfidos
elemtartalomra.
A
nehézfémtartalmat
atomabszorpciós
spektrofotométerrel határoztam meg. Az eredményeket táblázatban majd diagramon értékeltem ki. Az általam vizsgált öt nehézfém (kadmium, réz, higany, ólom, cink) közül csupán a higany mutatott szennyezést; a többi nehézfém kis mértékben, de megjelent a vizsgálatok során. Véleményem szerint a szennyezés antropogén eredetű; valószínűsíthetően a levegőből száraz illetve nedves ülepedéssel kerülhetett a talajba.
4
RESÜMEE Die ungarische Wasserbasis – am wichtigsten die Karstgebieten – in National Parken gesützt werden. Deshalb denken wir, diese Wasser sind sauber. Aber dieser Schutz kann nicht garantieren, dass die Wasser mit die Schwermetalle nicht verschmutzen. Jetzt eruiere ich in Bükk-Gebirge. Kommt vor hier das Wasser, das gibt der Mehrheit das Trinkwasser in Miskolc, die ist eine Großstadt. Mein Ziel: Exploriere diese potential Schadstoffe, die wirken die Wasserversorgung der Großstädte ein. Die besten ist für Verschmutzung detektieren, man soll Boden- und Höhle Sediment eruieren (Testverfahren im Anhang). Ich stelle das Folgen im Falle von Böden in Deutschland auf folgende Weise: Testbereich wählen, Feldstudien und probenahme, dann labortesten. In Labor dörrte ich die Probe in Trockenofen, Sieben die Probe und die Probe in 4 Stuffe aufbinden: Austauschlich, Carbonat, Organisch, Sulfid. Ich detektierte die Schwermetallgehalt mit Spektrometer Die Enden Tabellarisierung, Diagramm machen und auf Landkarte illustrieren. Einer die fünf Schwermetal war das Quecksilber über Grenzwert. Die Schwermetal Schvermutzung ist Anthropogene und es kommt aus Luft mit Dürr- und Naßsetzung.
5
BEVEZETÉS Diplomamunkám
témájául
a
Bükk-hegység
karszttalajainak
nehézfém
szennyezettségének vizsgálatát választom. Mint ahogy Magyarország ivóvízbázisainak többsége, a Bükk-hegység karsztos térsége is érzékeny terület, amely egy nagyváros, Miskolc vízellátásáért felelős. A Bükk-hegység nemzeti parki védettséget élvez, ezért azt várnánk, hogy az innen nyert víz szennyezés mentes; de még ez a védettség sem képes megóvni a területet a nehézfém szennyeződéstől. A szennyezés legjobb detektálására a karszton kialakult talajok, barlangi- és töbör üledékek szolgálnak. A magas szervesanyag tartalom és/vagy finom szemeloszlás hozzájárul a nehézfémek talajokban, üledékekben való megkötődéséhez. A szemcséken adszorbeált nehézfém labor körülmények között kinyerhető és detektálható. Dolgozatomban bemutatásra kerülnek a Bükk-hegység általános jellemzői, földtani, vízrajzi-, talajtani adottságai, éghajlata, növényzete valamint a hegységben korábban végzett hasonló jellegű kutatások eredményei. Saját méréseim kiterjednek a terepbejárásra, terepi mintavételre, a minták laborvizsgálatára;
ezen
belül
elemtartalom
vizsgálatra
és
pH
mérésre,
majd
atomadszorpciós mérésre. A kapott értékek Excelben való feldolgozását követően diagramok és táblázatok formájában kerülnek megjelenítésre, amelyet kiértékelés követ. Célom meghatározni, hogy a Bükk egyes területein mely nehézfémek jelennek meg és milyen koncentrációban. Jelentkezik-e határértéket meghaladó mennyiség, valamint ezen nehézfémek milyen eséllyel kerülnek bele a karsztvízbe, ezáltal jelentenek-e akár egészség- vagy környezetkárosító hatást? Amennyiben lehetőség nyílik rá, szeretném meghatározni a lehetséges szennyezés forrását.
6
1. A BÜKK-HEGYSÉG A Bükk-hegység az Északi-középhegység kiterjedt tagja. Dél felé az Alföld, északról és keletről a Sajó völgymedencéje fogja közre; a Mátra-hegységtől a Tarna-folyó völgye választja el. A Bükk domborzatára a 115-959 tszf.-i magasság a jellemző. Központja a Bükk-fennsík (Magas-Bükk), amely 800-900 m tengerszint feletti magasságú, nyugat-keleti irányban 20 km hosszú és 6-7 km széles. Az Északi-Kárpátok része, az Északi-középhegység tagjaihoz tartozik. Gyűrt és töredezett szerkezetű röghegység. Legmagasabb csúcsai az Istállóskő (959 m), a Bálvány (956 m) és a Tarkő (950 m) [26]. „A szorosabb értelemben vett Bükköt nyugatról a Tarna, keletről a Sajó völgye fogja közre. Északnyugaton a Hevesaranyos-Mikófalvi-medencére tekint, amely a Vajdavár-hegységtől (Ózd-Pétervásárai-dombságtól) választja el. Északon, a Bükkhát hegylábán túl a Szilvás-, majd a Bán-patak völgyéig terjed. Délen a Bükkalja széles hegylábfelszínével ereszkedik a Heves-Borsodi-Mezőségre” (http://bnpi.hu/oldal/foldrajz42.html). A Bükk-vidéket kistájakra osztjuk, amelyek az alábbiak: Bükk-fennsík, ÉszakiBükk, Déli-Bükk [10].
1. ábra: A Bükk-hegység (Forrás: http://www.natura.2000.hu/sites/default/files/terkepek/nagykep/hubn10003n.jpg 2014.03.20)
7
1.1 Földtana A Bükk-hegység (54., 55. ábra) a Bükk-egység részét képezi, amelyet északról az Aggteleki-egység, keletről a Zempléni-egység, délről a Tiszai-egység, dél-nyugatról a Szávai-egység, nyugatról a Pelsoi-egység. A Bükki-egységben a Bükk-hegység a Bükki parautochtonhoz tartozik. A hegység nagy részét a paleozoikumban, a triászban és a jurában képződött karbonátos kőzetek alkotják [1].
2. ábra: Magyarország mobilzónái (Ábra: Haas, 2001)
A hegység nagy része a földtörténeti óidó karbon szakaszának második fele (330310 millió éve) és a középidő jura szakaszának vége (170-150 millió éve) között képződött tengeri üledékekből, főként mészkőből, palává préselődött agyagból (agyag és kovapala), radiolaritból, dolomitból és homokkőből áll. Kialakulásuk a Földközi-tenger ősének, a Tethys-óceán déli részén történt [42]. A kialakult, szinte megszakítás nélküli tengeri üledéksor egyedi a Kárpátokban, viszont jellege szerint rokonságot mutat a Délkeleti-Alpokkal és a Dinári-hegységgel. A lerakódott üledékek minősége jól tükrözi a tengeri mélység változását, szellőzöttségét és oxigénellátottságát. Leggyakoribb kőzet a triász időszaki jól szellőzött, mély és sekélytengeri fehér és világosszürke mészkő. Répáshuta környékén a rózsaszín változat is előfordul. Ezen tiszta mészkőfajtákban jelennek meg a hegység karsztformái, és innen származnak a cementipari alapanyagok is [42]. A sekély, rosszul szellőzött, oxigénhiányos részeken képződött mészkőre jellemző az élőlények rothadásából származó bitumenes szürke vagy fekete szín. A bitumenes 8
mészkő előfordul a Nagy-fennsík északi oldalán és az Északi-Bükk késő karbon és perm rétegeiben. A tűzköves mészkő, amelyben a kalcium-karbonát (CaCO3) és a kova (SiO2) váltakozik a Déli-Bükkre jellemző. A kemény, nehezen pusztuló kova gyakran bordaként tarajosodik ki a víz által oldott, lecsiszolt mészkőből [42]. Kisebb területeken elterjedt a dolomit és a sekélytengeri homokkő. A Délnyugatiés az Északi-Bükk jelentős felszíni kőzetei az agyag- és kovapalák. Az agyagpalát még a század elején is használták tetőfedésre és írótáblának [42].
3. ábra: A Bükk-hegység földtani térképe 1:200 000 (Forrás: http://loczy.mfgi.hu/fdt100/ 2014.03.20)
1.1.1. Barlangjai
A Bükk változatos földtani felépítése következtében hiányzanak a nagy keresztmetszetű, hosszú barlangok kifejlődéséhez szükséges előfeltételek. A vízvezető, karsztosodó triászkori mészkövek és a vízrekesztő agyagpalák, porfiroidok sűrű változása miatt nem tudott nagyobb területen összefüggő, egységes karsztvízrendszer kialakulni. A csapadékvíz víznyelőkön keresztül tűnik el a karsztrendszerben, majd források alakjában bukik elő. Erodáló és korrodáló hatását nem tudja összpontosítva kifejteni, ezért több kisebb barlangot hozott létre. A Bükkben nyilvántartott barlangok és sziklaüregek száma megközelíti a háromszázat [16].
9
Legjelentősebb barlangjai [16]: •
István-barlang
•
Anna-barlang (56. ábra)
•
Miskolc-Tapolcai tavasbarlang
•
Pénzpataki-víznyelőbarlang
•
Jávorkúti-víznyelőbarlang
•
Bolhás-víznyelőbarlang
•
Létrástetői-víznyelőbarlang
1.2 Vízrajza A Bükk sajátossága, hogy karsztos fennsíkján nincs vízfolyás, a források ritkák. A fennsík meredek peremének lábánál több bővizű karsztforrás tor a felszínre. Egy részük időszakos forrás, nagyobb részük viszont állandó. A Bükk déli peremén az utóvulkanikus hatásra gyakoriak a hévforrások. A Bükk területén lévő tavak legtöbbje mesterségesen felduzzasztott tó, Pl. Hámori-tó [25], [40]. A hegység vízrajzi képét a mindenkori csapadék mennyisége határozza, amely hozzájárul a völgyek kialakításához. A Bükk felszínére évente átlagosan 773 mm csapadék hullik. Ennek jelentős része evaporációval, evapotranspirációval távozik a légkörbe [40].
4. ábra: A Bükk-hegység vízföldtani térképe 1:100 000 (Forrás: http://loczy.mfgi.hu/ewater/ 2014.03.20)
10
1.2.1. Források
Az el nem párolgott csapadék záporpatakok és hóolvadék formájában lefolyik, eközben hozzá járul a völgyoldalak kőzetmálladékának leöblítéséhez és a hordalék elszállításához. Ez a vízzáró agyagpalákból és vulkanikus kőzetekből álló terültekre jellemző. A mészkőből álló területeken a csapadék közel harmada beszivárog a mészkő résrendszerébe, és részt vesz a felszín alatti karszt kialakításában. Vulkáni kőzet, radiolarit, homokkő és gyengén karsztosodó mészkő esetében a beszivárgási érték jóval kisebb. A beszivárgó víz bizonyos idejű felszín alatti tartózkodás után források formájában lép a felszínre. Ezek lehetnek talaj vagy rétegforrások [40]. A talajvíz források vízhozama igen csekély, néhány liter percenként. A rétegforrások, a vulkanit és radiolit kőzetekből fakadó hasadékforrások vízhozama már jelentős, elérheti a 200 liter/percet is. Legjelentősebbek a mészkőből fakadó karsztforrások, amelyek akár több 10 km2-es vízgyűjtőről nyerik a vizüket [40]. A karsztforrások zöme a hegységperemen fakad, a hegységet ketté osztó Szinva- és Garadna-völgyben is jelentős források találhatók a helyi erózióbázishoz kötődve, amelyek vízhozama eléri a percenkénti több ezer litert. A legnagyobb hozamú források MiskolcTapolcán és Egerben találhatók. A források vízhozama [15]: Miskolc-tapolcai hidegforrás:
>40 000 liter/perc
Miskolc-tapolcai melegforrás:
>15 000 liter/perc
Egri melegforrás:
15 000 liter/perc
A mesterséges vízkivételek miatt a források természetes hozama csökkent [15]. A források vizének hőmérséklete a fakadási szinttel fordítottan arányos. A leghidegebbek a fennsík régióiban, a legmelegebbek a hegységperemi erózióbázison fakadnak. A Déli-Bükkre az időszakos források jellemzőek, amelyek aktivitása a karsztvízszint emelkedésével, csökkenésével áll összefüggésben [40].
1.2.2. Víznyelők
A víznyelőkben réteg- és hasadékforrások vizei nyelődnek el. A bükki víznyelők (57. ábra) nagy része időszakosan működik. Kis vízhozamok idején a víz már a nyelő előtt a medertörmelékben eltűnik. Legismertebb víznyelők [15], [40]:
11
•
Pénz-pataki víznyelő
•
Rejteki-víznyelő
•
Hollós-tetői-víznyelő
•
Rókafarmi víznyelő
•
Kaszás-kúti-visszafolyó
•
Barátság-kerti-visszafolyó A nyelőkben eltűnő vízfolyások oldó hatásának és a szállított hordalék koptató,
erodáló hatásnak következményeként barlangrendszereket alakítanak ki. A legjelentősebb víznyelők 4 zónához kapcsolhatók, ahol a vízgyűjtő terület nemkarsztos kőzetfelszínen, a nyelőpont viszont a mészkőterület vízzáró kőzethez közeli völgyi pontján alakult ki [15], [40]: •
Kis-fennsík: Barátság-kerti-visszafolyó - Sólyom-kútivíznyelő - Csókási-víznyelő Kaszás-rétivisszafolyó vonala. Megjelenés: Harica-források, Felső-forrás Királykút
•
Nagy-fennsík: Bánkúti-visszafolyó - Istvánlápai-víznyelő, Diabáz-, Fekete-, Jáspis, Szivárvány-, Szepesi-, István-lápai-, Létrási-vizesbarlang, Borókás-töbrök térsége
•
Diósgyőri terület: Fehérkő-lápai-víznyelő - Fényeskő-völgyi-víznyelő. Megjelenés: Diósgyőri-források
•
Répáshuta-tapolcai-karsztterület: Diós-völgytől a Rókafarmig tartó víznyelők. Megjelenés: Miskolc-tapolcai források A pontnyelésű víznyelők mellett a Bükkre jellemzőek a medernyelők. Kis
vízhozamok idején a patak egyre kisebb vízhozammal folyik tovább, mígnem teljesen eltűnik. Ezek nyelőképessége nem nagy, ezért nagy vízhozamok idején az elnyelődés nem jelentős. Medernyelős völgyszakaszok alakultak ki a Kis-fennskíon a Forrás-völgyben, a Száraz-völgy felső szakaszán, a Délnyugati-Bükkben az Esztáz-kőnél, valamint a Lökvölgyben. A Délkeleti-Bükk tűzköves mészkő és dolomit alkotta karsztjára jellemzőek még a medernyelők [15], [40].
12
1.2.3. Vízfolyások
A mészköves területek jelentős része vízfolyásmentes, a töbrös felszínek nem rendelkeznek felszíni lefolyással. Ezzel szemben a pala-vulkanit kőzetekből álló területek kis vízhozamú vízfolyásokkal sűrűn átszőttek. A Bükkben eredő vagy a hegységen átfolyó patakok a Tisza vízgyűjtőjéhez tartoznak [8] [40]. A Délnyugati-Bükk déli részén olyan kis vízhozamú vízfolyások ismertek, mint az Ostoros-patak, Forró-kút, Cseresznyés-patak. A Délkeleti-Bükkre a medernyelők miatt száraz völgyek jellemzőek. A Déli-Bükk északi peremén is csak rövid patakok alakultak ki, amelyek a Répáshuta – Bükkszentkereszt vonal mentén lévő víznyelőkben tűnnek el. A Délkeleti-Bükk legnagyobb hozamú patakja a Hejő, amely a Miskolc-tapolcai-forrásnál ered és a Tiszába ömlik [8] [40]. Az Északnyugati-Bükk vízfolyásai nagy vízhozamú karsztforrásokból, a palaterület rétegforrásaiból és a palán belüli mészkőlencsék forrásaiból erednek. Ezek a vízfolyások a Sajót tápláló Bán-patakba ömlenek. Az Északkeleti-Bükk vízfolyásai a Kis-fennsík északi peremén lévő karsztforrásokból fakadnak, és a Sajóba ömlenek [8] [40]. A Bükk vízfolyásaira jellemzőek a forrás- és patakvizekből kivált mésztufa képződmények, amelyek minden karsztforrás által táplált patakban megtalálhatók. Pl.: Lillafüredi Szinva-vízesés mésztufa lépcsője, a Szalajka-völgy, a Forrás-völgy és a Sebesvíz-völgy mészkiválásai [8] [40].
1.2.4. Tavak
A Bükk-hegység terültén csak kis kiterjedésű tavak ismertek, melyek nagy része mesterséges. Pl.: Hámori-tó (58. ábra). A természetes eredetű tavak időszakosak. Kialakulhatnak víznyelőkben, ha a nyelőképességet meghaladja a vízhozam, vagy völgyekben torlaszok általi elgátolással. Az év egy részében a szabad vízfelületű fertések jöhetnek létre, amelyek inkább pocsolyák [40].
13
1.3 Éghajlata, időjárása A Bükk Magyarország hűvös hegyvidéki területeihez tartozik. A Déli-Bükk északi kétharmada ezen belül a mérsékelten nedves, hideg telű területekhez, a Bükk-fennsík és az Északi-Bükk a nedves, hideg telű változataihoz. A Déli-Bükk délkeleti szegélye nyúlik le a mérsékelten meleg területek közé [38]. A Bükk-fennsíkon az évi átlagos napfényes órák száma közel 1900, az évi középhőmérséklet 6 °C, a Garadna-völgyben 8,5 °C. Az évi csapadékmennyiség 800mm. A fennsíkon az uralkodóak a nyugati szelek, az átlagos szélsebesség 4-4,5 m/s [8]. Az Északi-Bükk évi napfénytartama a Bükk-fennsíkhoz hasonlóan 1900 óra, az évi középhőmérséklet 6-7 °C. Az évi csapadékmennyiség a kistáj északi részén 600 mm, a délin 700 mm. Uralkodóak a nyugati és a déli szelek, az átlagos szélsebesség 2,5-3 m/s [8]. A Déli-Bükkben az évi napfényes órák száma 1850 óra. Az évi középhőmérséklet a fennsík felöli oldalon 6,5-7 °C. Az éves csapadékmennyiség délről észak felé haladva 600 és 800 mm között változik. Leggyakoribbak a dél-nyugati és észak-keleti szelek, melyek átlagos sebessége 2,5-3 m/s [8].
1.3.1 Téli hónapok a Bükkben
A Bükk-fennsíkon a téli napfényes órák száma közel 200, az Északi-Bükkben 170 és 200 között változik, a Déli-Bükkben ez a szám közel 180 óra. A fennsík téli átlagos minimum hőmérséklete -16 és-18 °C, és átlagosan 80-100 napig fedi hótakaró a térséget, a maximális hóvastagság 50 cm. Ez a vastagság a Garadna völgye felé 20-25 cm. Az ÉszakiBükk átlagos minimuma -16 és -18 °C, a hótakarós napok száma közel 70, míg a maximális hóvastagság 20-30 cm. A legalacsonyabb téli hőmérséklet az Északi-Bükkben 15 és -17 °C között változik. A terület déli részén a téli havas napok száma már lecsökken 40-50 napra, míg a fennsík felőli oldalakon eléri a 80-90 napot. Az átlagos maximális hóvastagság 20-40 cm között változik [8] [38].
14
1.3.2. Nyári hónapok a Bükkben
A fennsíkon a fagymentes időszak 160 napig tart. Szélsőséges esetekben a karsztos terület töbreiben még a nyári hónapokban is előfordulhat fagypont körüli hőmérséklet. A nyári maximum hőmérséklet 26 és 28 °C között változik; a nyári napfényes órák száma 740 és 750 közötti. Az Északi-Bükk fagymentes napjainak száma 165 és 170 nap, a napfényes órák száma közel 740, míg a Déli-Bükk napfényes órái 750-760 közöttiek. A nyári legmagasabb hőmérséklet 28-30 °C [8].
1.3.3. A Bükk mikroklimatikus viszonyai
A hegység tagoltságából adódóan az egyes területek mikroklímája igen változatos. A déli, délies lejtők, töböroldalak több napsütést és nagyobb hőmennyiséget kapnak, amelyhez hozzájárul a világos kőzetek nagy albedó értéke. Ennek következtében a felszín a napsugárzás nagy részét visszaveri és szétszórja a levegőben. A sötétebb kőzetekből álló hegységekhez képest hamarabb kezdődik a hóolvadás és a virágzás, az egyes növényzeti övek magasabbra hatolnak, jellemzőek a melegkedvelő és szárazságtűrő fajok [38]. Az északi, északias lejtők és karsztos mélyedések visszaverő képessége éppen fordítva hat. A kőzetek kevés hőt nyelnek el, így nem tudnak annyit visszasugározni, hogy a környező levegőt fölmelegítsék. Ezen a területen az olvadás később indul meg, gyakoriak a hidegtűrő fajok és az egyes növényi övek is sokkal alacsonyabb tengerszint feletti magasságokban telepednek meg. Egy-egy meredek kelet-nyugati csapású hegygerinc két ellentétes oldalán olyan növényfajok telepednek meg, amely más területeken egymástól több száz kilométerre élnek [38].
1.4. Talaja „A Bükk-fennsíkon közepesen kötött vályogos barna erdőtalajok és rendzina talajok az uralkodók. A fennsíkot övező alacsonyabb hátakon és völgyekben a palás és egyéb kovasavban gazdag alapkőzeteken vályogos barna erdőtalaj, helyenként podzolos foltok alakultak ki” (Pécsi-Sárfalvi, 1960). „A hegységet hosszan elnyúló völgyek, szurdokvölgyek, meredeken letörő sziklafalak tagolják. A felszínformák erősen módosítják a zónának megfelelő klímát. A fennsík hűvös, csapadékos, viszonylag kiegyenlített klímájához viszonyítva a déli 15
hegyvonulatok szárazabbak, melegebbek, szélsőségesebbek. A hűvös, nedves szurdokok hasonlítanak a Kárpátok magas régióira. A fennsík töbreiben kialakult extrém mikroklíma sajátos élőhelyet jelent a növények számára. A Bükk jórészt mészkőből épült fel, de előfordul dolomit, agyagpala, riolit, diabáz, gabbró és kvarcit is. Az egyes kőzeteken különböző talajok alakultak ki. Uralkodó a barna erdőtalaj, a kvarcitra jellemző a podzolosodó savanyú talaj, a mészkőfelszínre a rendzina, a dolomitra a felszín aprózódásával létrejövő törmelékes talaj” (Suba, 2002).
1.4.1. A Központi-Bükk talajai
A Központi-Bükk (Bükk-fennsík, Északi-, Déli-Bükk) felszíne erősen tagolt, a tengerszint feletti magasság 425 és 959 m (Bükk-fennsík) között változik. A Bükk-fennsík karsztos, töbrös, dolinás triász kori mészkövén fekete-, barna- és vörösagyagos rendzinák alakultak ki, aszerint, hogy a mészkövet kísérő vörösagyagból mennyi maradt vissza és mennyi a mészkő oldási maradéka. Ahol a vörösagyag 1 méternél vastagabb, barnaföldek és agyagbemosódásos barna erdőtalajok a jellemzőek. A Garadna völgyben agyagpalán és homokkövön rankerek, savanyú, nem podzolos barna erdőtalajok és agyagbemosódásos barna erdőtalajok képződtek. A területet a tisztások kivételével erdő borítja [29]. Az Északi-Bükkben harmad időszaki és ennél is idősebb agyagos üledéken agyagbemosódásos barna erdőtalajokon mezőgazdasági művelés folyik. A terület mintegy 20%-án alakítottak ki szántókat. A Déli-Bükkben a terültnek csupán 2%-át hasznosítják mezőgazdasági célra agyagpalán kialakult erősen savanyú, nem podzolos erdőtalajokon (Répáshuta határában) [29].
1.4.2. A Bükkalja talajai
A Bükkalja három kistájra oszlik: Tárkányi-medence, Egri-Bükkalja és MiskolciBükkalja. A Tárkányi-medence nagyrészt riolittufából épül fel, amelyet miocén kori homok és kavics kísér. A felszínt ezek keverékéből álló lejtőhordalék fedi, amely lejtős anyagmozgás és erózió hatására jött létre. A talajokat az agyagbemosódásos barna erdőtalajok és a barnaföldek típusába soroljuk. A terület 40%-át szántó fedi [8] [29]. Az Egri-Bükkalja enyhén dél-kelere lejtő dombság, amely három közel egyforma területű sávra osztható: A hegységhez közel fekvő oligocén slir, márga és homokkő sáv, amelyre barna erdőtalaj jellemző. Ettől délre miocén riolittufa sáv áll, amelyen fekete 16
nyiroktalajok és barnaföldek alakultak ki (Egri borvidék alapja). A harmadik sávban pleisztocén lejtőhordalék adja a talajképző kőzetet. A rajta kialakult talajtakaró barnaföldből és csernozjom barna erdőtalajokból áll [8] [29]. A Miskolci-Bükkaljára jellemző a riolittufa sáv, melyhez kavics és homok társul; az Alföld pereme felé ezekhez még kis vastagságú lösz is kapcsolódik. Fekete nyirok talajok, agyagbemosódásos barna erdőtalajok és barnaföldek mozaikja képez talajtakarót, amelyhez az erodált terültek földes kopárja és humuszkarbonát talaja kapcsolódik. Az Alföld felé erősödik a csernozjom hatás [8] [29].
1.4.3. A Bükkhát talajai
A Bükkhát két kistájból, a Tardonai-dombságból és az Upponyi-hegységből áll. Az Upponyi-hegység devon és karbon mészkőből, homokkőből és palákból áll, amelyet körbevesz a harmadidőszaki dombság. A terület erősen tagolt és erősen erodált, ezért sok a földes kopár az agyagbemosódásos barna erdőtalajok között. Az erdőtalajok erősen savanyúak, kivételt képez a Bán-patak völgyét kitöltő humuszos barnaföld. A terület egyharmadán folytatnak szántóföldi művelést [8] [29].
1.5 Növényzete A hegységet, a nagymező kivételével a magasabb régiókban mindenütt erdőtakaró borítja. A Déli-Bükkre a meleg kedvelő tölgyesek, míg a fennsíkra és az Északi-Bükkre a nagy kiterjedésű bükkösök a jellemzők. A Bükk flóraelemei között főként a kárpáti és a pannóniai fajok az uralkodók [25]. A Bükk-hegység közel 60%-át erdők borítják. A magassági szinteknek megfelelően az erdővegetációnak három nagy zónáját különítjük el. 300 méteres magasságig a tölgyesek jellemzőek, majd egy átmeneti gyertyános övön keresztül a bükkösök veszik át az uralmat. Ezek a klímazonális erdők. A nagy zónákon belül több, helyi adottságoknak megfelelő társulás alakult ki [31].
17
1.5.1 Tölgyes erdők zónája
„A tölgyes erdők zónája széles övben veszi körül a központi, magas fekvésű bükköst. A délies kitettségű hegyoldalakon 600-650 m magasra is feljutnak, az északi részeken 300400 méterig terjednek.” (Suba, 2002) Ebbe a zónába tartoznak az alábbi társulások [31]: •
Cseres-tölgyesek
•
Melegkedvelő tölgyesek
•
Mészkerülő tölgyesek
•
Molyhos-tölgyes bokorerdők
•
Mészkősziklagyepek
•
Szilikátsziklagyepek
•
Gyertyános-tölgyesek
Cseres-tölgyes A tölgyerdők legelterjedtebb társulása, legjellemzőbb fáik a kocsánytalan tölgy (Quercus petraea) és a csertölgy (Quercus cerris). A fák idősebb állományokban elérik a 20-30 méteres magasságot. Mivel lombozatukon a fény áthatol, gazdag cserjeszint tud kialakulni. A társulás részét alkotják még a molyhos tölgy (Quercus pubescens), a tatár juhar (Acer tataricum), különböző galagonya, som és kecskerágó félék [31].
Melegkedvelő tölgyesek Ez a társulás a meleg, száraz, délies fekvésű hegyoldalakon fejlődik ki, ahol a mészköves alapkőzet fölött mészben gazdag talajok vagy mészhumusz alakul ki. A társulás jellemző fái a molyhos és a kocsánytalan tölgy (Quercus petraea). Cserjeszintje ennek a tölgyes társulásnak a leggazdagabb, de fajban gazdagnak mondható a gyepszint is. Cserjeszintjének jellemző növénye a cserszömörce (Cotinus coggygra) [31].
Mészkerülő tölgyesek „A mészkerülő tölgyesek társulásai kvarciton, palakőzeten vagy rioliton képződött, savanyú, helyenként podzolosodó talajokon alakultak ki. E társulás viszonylag alacsony, ritkás koronaszintjét jórészt a kocsánytalan tölgy alkotja, melyben megjelenhet a rezgő nyár (Populos tremula) és a nyírfa (Betula pendula) is” (Suba, 2002).
18
Molyhos tölgyes bokorerdők Bokoredő fedi a Bükk legmelegebb, sekély talajú délies fekvésű lejtőit. A fás növényzet nem alkot összefüggő állományt, mozaikszerűen jelennek meg a sztyepprét- és a sziklagyepfoltok. A molyhos-tölgyes bokorerdők állományai mészkövön, sekély redzinatalajon alakulnak ki. A vulkáni kőzetek erubáztalaján a magyar perjés bokorerdők alakultak ki. Jellemző növényei a cserszömörce (Cotinus coggyria) és a sajmeggy (Cerasus mahaleb) [31].
Mészkő sziklagyepek A sziklagyepek a vékony rétegű talajjal borított sziklákon fejlődnek ki. A Bükk hegységben megkülönböztetjük az alapkőzettől függően kialakuló mészkő-, szilikát-, és dolomitsziklagyepeket. Ezek közül legnagyobb kiterjedésűek a mészkősziklagyepek, melyek a mészkősziklák meredek letörésein, a magasan kiemelkedő mészkőhegyek oldalait borítják. A társulás jellegzetessége, hogy a növényzet csak hézagosan borítja az aljzatot, így az anyakőzet nagy foltokban a felszínen van [31]. A társulást ciprusmoha (Hypnum cupressiforme) és puhamoha alkotják, melyek kísérői a mohos csitri (Moehringia muscosa L.) és az édesgyökerű páfrány (Polypodium vulgare) [28].
Szilikát sziklagyepek A hegység egyes térségeiben, főleg Szarvaskő környékén felszínre kerülnek vulkanikus eredetű kőzetek: Diabáz és gabbró. A Bükk déli peremén riolit és riolittufavonulat húzódik, míg néhány helyen kvarcitos kőzetek alkotják a sziklákat. Ilyen területeken alakultak ki a nyílt szilikátsziklagyepek, ahol mohák, zuzmók fedik a csupasz sziklát [31]. Legfőbb fajai a ciprusmoha, de jellemző rá a sziklai ternye (Alyssum saxatile), büdös gólyaorr (Geranium robertianum), északi fodorka (Asplenium septentrionale), dombi füzike (Epilobium hirsutum), nagy varjúháj (Sedum magnum), madárberkenye (Sorbus aucuparia) [28].
Gyertyános-tölgyesek Ez a növénytársulás a Bükkben a 400-600 méter tsz. feletti magasságban jellemző. Átmenetet képez a száraz tölgyesek és a nedvesebb bükkösök között. A kontinentálisabb, hidegebb, fagyzugosabb helyeken a gyertyán önálló társulásként is jelen lehet. A 19
gyertyános-tölgyesek a völgyek alsó harmadára jellemzőek. Közepes nedvességigényük miatt a mezofil erdők közé sorolhatók. Kedvelik a közömbös vagy enyhén savanyú kémhatású talajokat [31].
1.5.2 Bükkösök öve
A bükkösök 600 méter feletti magasságban alkotnak összefüggő övet (zonális társulások), de a hűvösebb, északi lejtőkön akár 400 méterig is lehúzódhatnak (extrazonális társulások). A kevésbé kontinentális, kiegyenlítettebb, nedves klímát kedvelik. A közel 3035 méter magas bükkfák (Fagus sylvatica) lombkoronája nyáron erősen zárt, a napfény 1015%-át engedi át, ezért a bükkösök aljnövényzete a gyors életritmusú, tavaszi növényekből áll (59.ábra). Az árnyékoló hatás miatt a cserjeszint alig vagy szinte egyáltalán nem fejlődik ki, a gyepszintben nyáron az árnyéktűrő vagy árnyékkedvelő fajok jellemzőek [27] [30]. A Bükk hegységben három, egymástól különböző bükkös erdőtársulás alakult ki: montán (magashegységi), szubmontán (középhegységi), sziklai bükkösök [31].
5. ábra: Bükkfák a Bükk-fennsíkon (Fotó: Juhász Judit)
Montán bükkösök 700 m felett alakulnak ki a montán bükkösök. Jellemző rájuk a kárpáti flóraelemek számának növekedése; jellemző növényei a sisakvirágok, mint a karcsú sisakvirág (Acontium variegatum) és a kárpáti sisakvirág (Acontium moldavicum) [31]. A montán bükkösök gyepszintjére jellemző a hajperje (Hordelymus europus), a berki aggófű (Senecio nemorensis), a nyúlsaláta (Prenathes purpurea) és az acsalapu 20
(Petasites albus). Szegényes cserjeszintjében megjelenik a farkas-boroszlány (Daphne mezereum) a bérci rózsa (Rosa pendulina) és a veresberkenye (Sorbus aucuparia) [27] [30].
Szubmontán bükkösök Mészkedvelő bükkösöknek is nevezik, meszes talajokon való kialakulásuk miatt. 600-700 méteres magasságot kedveli, de az északi lejtőkön lehúzódik 400 méterig is, a déli oldalon viszont 700 méteres magasságban is előfordul. A bükkfa állomány gyakran keveredik magas kőrissel (Fraxinus excelsior), kocsánytalana tölggyel és gyertyánnal (Carpinus betullus). Jellegzetes aljnövényzetének képviselői a szagos müge (Galium odoratum), az olocsán csillaghúr (Stellaria holostea), a bükksás (Carex pilosa) és az árnyékvirág (Majanthemum bifolium). A nedvesebb talajokon megjelenik a nenyúljhozzám (Impatiens noli-tangere), a podagrafű (Aegopidium podagraria), a pirosló hunyor (Helleborus purpurascens) [27] [30].
Sziklai bükkösök Elsősorban meredek, 30-50 fokos sziklás lejtőkön, dolomit-mészkő alapkőzeten és rendzina talajokon alakulnak ki. Flórájának összetétele változatos. Az itt megjelenő bükkfák ritkásan állnak, lealacsonyodnak, lombkoronájuk rosszul záródik, ezért köztük megjelenik a nagylevelű hárs (Tilia platyphyllos), a lisztes berkenye (Sorbus aria) és a kocsánytalan tölgy. Több társulás fajai találkoznak ezeken a területeken, gyakoriak a reliktumfajok, amelyek a felszínforma által kialakult termőhelyeken meg tudtak maradni. Gyakori a gyepszintben megjelenő magyar nyúlfarkfű (Sesleria hungarica), a tarka nyúlfarkfű (Sesleria varia), a tarka náditippan (Calamagrostis varis) és a lappangó sás (Carex humilis) [31].
1.5.3. A Bükk-hegység egyéb növénytársulásai:
A Bükk-hegységre jellemzőek még az alábbi társulások [31]: •
Hársas-kőrises sziklaerdő
•
Hársas-berkenyés sziklaerdők
•
Szurdokerdők
•
Telepített lucfenyvesek
21
Hársas-kőrises sziklaerdő A legmeredekebb sziklás lejtőkön és letöréseken alakul ki. Azon száraz területekre szorult vissza, ahol a bükk már nem él meg. Lazán záródó lombkoronaszint jellemzi, uralkodó fajai a hárs és a magas kőris (Suba, 2002). A fafajban gazdagabb erdőkben megjelenik a hegyi (Acer pseudo-platanus) és a korai juhar (Acer platanoides). Alacsonyabb lombkoronaszintet alkot a hegyi szil (Ulmus scabra), a berkenye, a kocsánytalan tölgy, míg dús cserjeszintet képez a mogyoró (Corylus avellana), a húsos som (Cornus mas), a sziklai gyöngyvessző (Spiraea media) és az ostorménfa (Viburnum lantana)[27] [30].
Hársas-berkenyés sziklaerdők A legmeredekebb sziklalejtőkön, letöréseken alakulnak ki. A társulás gazdag magashegyi, alhavasi reliktumfajokban. Fajösszetételükben nagy hasonlóságot mutatnak a sziklai bükkösökkel és más sziklaerdőkkel. (Suba, 2002) Kettős lombkoronaszintjében a magasabbat a kis- és nagylevelű hárs alkotja, míg az alacsonyabbat a lisztes berkenye. A cserjeszintet farkas-boroszlány, bérci rózsa (Rosa pendulina), ükörke lonc (Lonicera xilosteum) alkotják, aljnövényzetét havasi iszalag (Clematis alpina), hármas levelű macskagyökér (Valeriana tripteris), poloskavész (Cimicifuga europaea) és a havasi ikravirág [27] [30].
Szurdokerdők Mélyen bevágódott és meredek falakkal határolt szurdokvölgyekre jellemző társulás. A szurdokvölgyek mikroklímája jóval hidegebb a környezeténél, a völgyekbe kevés fény hatol le és a hó is később olvad el, mint máshol. A völgyekre jellemző a nedvesség és a nagy páratartalom, amely kedvez a mohák kialakulásának és a farontó gombáknak. Jellemző rájuk a sekély, nitrogénben gazdag nyershumusztalaj [31]. A faállományt bükk, hegyi juhar és magas kőris alkotja, de megjelenik a hegyi szil, korai juhar és a nagylevelú hárs. A cserjeszint helyenként hiányzik. Alkotói a fekete és a fürtös bodza (Sambucus nigra és S. racemosa), az egres (Ribes uva-crispa) és a havasi ribizke (Ribes alpinum). Karakterfajai a holdviola (Lunaria redivina), a gímpáfrány (Phyllitis scolopendrium) [27] [30].
22
Telepített lucfenyvesek A telepített lucfenyvesek a Bükk-fennsíkra jellemzőek. Idős állományt alkotnak a jávorkúti lucfenyők, de jávorkút közelében jellemzőek az erdei fenyők, Rejtek környékén és a Csanyik-völgyben a lombhullató vörösfenyő. A fenyvesek maguk körül savanyú talajt alakítanak ki, melyre a körtikefajok a jellemzőek: ernyős körtike (Chimaphila umbellata), kereklevelű körtike (Pyrola rutundifolia), gyöngyvirágos körtike (Orthilia secunda) [27] [30] [31].
Már nem a Bükkösök övéhez tartozó, a dolgozat szempontjából azonban elhagyhatatlan társulások a vizekhez, nedves élőhelyekhez kötődő társulások. A szubmontán égerligetek a hegyi patakokat, vízfolyásokat követik. Az égerligethez csatlakoznak a mélyebb, vízjárta területeken kialakult magaskórós, acsalapus társulások [31].
23
2. TALAJJELLEMZŐK A talajöv (pedoszféra) földtani értelemben az atom-, hidro- és litoszféra kölcsönhatása következtében kialakult kontakt geoszféra, a földkéreg legfelső, mállási övezete [23].
2.1. Talajok kialakulása és szintjei A talajok kialakulásában első lépcsőt képvisel a kőzetek fizikai aprózódása, amelynek eredményeképp megnő a kőzet felülete, a víz és a levegő általi átjárhatósága. A fizikai aprózódás több behatásra vezethető vissza [3]: •
Fagyhatás
•
Hőmérséklet ingadozás
•
Sókristályok repesztő hatása
•
Rétegnyomás csökkenése
•
Víz, gleccser és szél koptató hatása
A fizikai mállást kémiai, és biológiai mállás követi, mely során megváltozik a kőzetek kémiai és ásványtani felépítése is. A vízben könnyen oldódó anyagok, mint az alkáli fémek és alkáli földfémek sói, könnyen oldatba kerülhetnek. Ezek a folyamatok különösen jelentősek üledékes kőzetek esetében. A víz oldószeren túl a reakció résztvevője is lehet H+ és OH- által. A végtermék erősen függ a csapadékmennyiségtől, a talajvízben található ionok mennyiségétől, arányától és kémhatásától. Magyarország éghajlati és talajviszonyai között, mérsékelt mennyiségű csapadék és lúgos közeg mellett, főként illit és montmorrillonit agyagásványok keletkeznek [3]. Biológiai mállás során fizikai és kémiai változások mennek végbe. A változás kiváltó okai azonban biológiai folyamatok során keletkezett szerves savak, szénsav és a talajlakó élőlények igényei [3]. A talajban zajló folyamatok eredő egyensúlyi állapota ellentétpárokra bontható: 1. táblázat: Talajban zajló ellentétpárokra bontható folyamatok (Papp, 1997)
Szerves anyag felhalmozódás Savanyodás Kilúgozódás Agyagosodás Agyagvándorlás Oxidáció Szerkezetképződés
Szerves anyag lebomlás (ásványosodás) Lúgosodás Sófelhalmozódás Agyagszétesés Agyagkicsapódás Redukció Szerkezetleromlás
24
A fizikai, kémiai és biológiai mállás együttesen alakítják a talaj tulajdonságait és a legtöbb talajtípusnál ismert hármas rétegzettséget is [3]: 1. szint: Kilúgozási szint. Itt jellemzőek leginkább az oldódási folyamatok [3]. 2. szint: Felhalmozódási szint. Itt válnak ki és gyűlnek fel a kilúgozási szintből leszivárgó, talajoldat által szállított anyagok [3]. 3. szint: Bontatlan alakőzet [3].
6. ábra: A Bükk-hegység talajtérképe (Forrás: http://www.uni-miskolc.hu/~ecodobos/ktmcd1/terkep.htm 2014.04.05)
2.2. Talajkolloidok A talajban lévő szerves és szervetlen anyagok egy része a kolloidokhoz sorolható. Olyan két vagy több fázisú rendszer részét alkotják, ahol az anyag a tér valamelyik irányában 1 és 500nm közötti. Megkülönböztetünk fibrilláris, lamináris és korpuszkoláris kolloidokat. Ha a részecskék mérete közel azonos, homodiszperz rendszerről beszélünk, ha különböző, mint a talaj esetében, polidiszperz rendszerről van szó. A talaj szerkezeti elemeit összekötő kolloidális anyag megjelenhet [23]: •
Agyagásványok
•
Szerves anyagok
•
Vas-, alumínium-, mangán hidroxidok
•
Szénsavas mész 25
•
Mesterséges stabilizáló anyagok (talajkondicionáló szerek) formájában [23].
A kolloidok kisméretű anyagi részecskék; tömegükhöz képest rendkívül nagy felülettel rendelkeznek. Így a kolloidsajátságokat nem anyagi minőségük, hanem a részecskék mérete határozza meg, amely 1-500nm között van. Számos anyagból keletkezhetnek és ezért mesterségesen is előállíthatók. A talajokban a 2µm-t fogadták felső határnak [29].
2.2.1. Kolloidrendszerek csoportosítása
A kolloidokat csoportosítani tudjuk alaki- és felület sajátságok szerint [29].
Alaki sajátságok Aszerint, hogy a részecske a tér egy, kettő, vagy három irányába esik, megkülönböztetünk. Lamellás, fibrilláris és korpuszkuláris kolloidokat. A lamelláris kolloidok vékony lemezek, méretük a tér egy irányába nem éri el a kolloidméret felső határát. A talajokban az agyagásványok nagy része ehhez a csoporthoz sorolható. A fibrilláris kollodiok a tér egy irányában jelentős kiterjedéssel rendelkeznek, a tér másik két irányában azonban kolloidméretűek. Fonál alakjuk van, ide tartoznak a láncmolekulákból álló kolloidok; pl.: humuszkolloidok. A korposzkuláris kolloidok a tér mindhárom irányában kolloidméretűek és felveheti a gömb, kocka vagy szabálytalan alakot [29].
Felületi sajátságok A részecskék külső hatás nélkül is rendelkezhetnek elektromos erőtérrel, ha felületükön ionok, ionizált csoportok vagy poláris molekulák vannak. Ekkor a kolloid poláris felületű. Attól függően, hogy az elektromos erőteret létesítő felületi töltések többsége negatív vagy pozitív, a poláris felületek elektronegatívak vagy elektropozitívak [29]. A talajkolloidok töltése pH függő és állandó töltésből ered. A magyarországi talajok agyagásványai többsége negatív töltésfelesleggel bír, ezért felületükön jelentősebb a kation adszorpció. Ezen a kation rétegen képes egy újabb anion réteg megkötődni, a talaj kémhatásától függően savas közegben OH- csoportok szakadhatnak le az alumíniumról, és anionkötőhelyet képeznek. A szerves kolloidok esetében a kötőhelyek töltés szerinti megoszlása kiegyenlítettebb [3]. A különböző ionok a talajoldatból kiválva megkötődnek a kolloidok felületén. Ez a kötődés megbontható. Az ion a talajoldat összetételtől függően leválhat a kolloid 26
felületéről, lecserélődik egy másik azonos töltésű ionra vagy ioncsoportra, vagy oldatba kerül. A kolloidok felületén bármilyen töltéssel bíró részecske megkötődhet; a kötődési helyek száma korlátozott, ezért az ionok egyfajta versenyre kényszerülnek. Azonos koncentrációk esetében a nagyobb töltéssel bíró ionok vannak előnyben. Abban az esetben, ha egy ion koncentrációja magasabb a többi oldatban levő ionénál, a talajkolloid felületén való megkötődése nagyobb [3]. „Amiből a talajoldatban már egyébként is sok van, azt a kolloidok a felületükön megkötik, és helyettük olyan anyagokat engednek el, amelyek aránya a talajoldatban alacsony. A talajoldat összetétele így bizonyos határokon belül állandó tud maradni, biztosítva a talajlakó mikroszervezetek és növények állandó tápanyagellátását. Ezen felül fontos szerepe van e rendszernek a talaj kémhatásának szabályozásában is. Lúgos közegben a talajkolloidról leváló H+ ion lúgos kémhatást okozó OH- ionokkal egyesülve semlegesíti a kémhatást. A talaj savanyodásánál viszont a savas kémhatást okozó H+ iont köti meg a kolloid felszínén” (Dobos, 1994). A talaj kolloidok nem csak ionokat képesek a felszínükön megkötni, hanem egymáshoz is kapcsolódhatnak, felépítve a talaj szerkezetét meghatározó koagulumokat [3].
2.2.2. Kolloidméretű alkotórészek
A talajkolloidokat szervetlen és szerves kolloidokra, valamint ezek kapcsolatából képződött szerves-ásványi komplexkolloidokra bontjuk [29].
Ásványi kolloidok „Agyagásványok:
A
primer
szilikátok
mállása során képződő szekunder ásványok. A talaj agyagfrakciójának
legjelentősebb
(szubmikrokristályos
szerkezetű) komponensei.”
(Stefanovits,
Kovasavak,
2010)
Fe-
és
Al-
hidroxidok amorf gélek formájában válnak ki. Számottevő mennyiség az intenzív mállásban lévő 7. ábra: Talajkolloid (Forrás: http://www.mozaweb.hu/Lecke-BiologiaBiologia_12Az_elettelen_okologiai_tenyezok_II-102655 2014.03.23)
barna erdő- és egyes réti talajokban képződik. Ásványtörmelékek a felaprózódott kőzet finom eloszlású, mállásnak ellenálló részei. A talaj
agyagfrakciójában kvarc- és csillámpor formájában kis mennyiségben fordulnak elő [29]. 27
Szerves kolloidok Beszélhetünk humuszkolloidokról és nem humusz jellegű szerves kolloidokról. A humuszkolloidok különböző molekulatömegű, elágazó láncokból álló óriásmolekulák. A nem humusz jellegű szerves kolloidokhoz tartoznak a poliszacharidok és a fehérjék, amelyek kolloidsajátságú amorf anyagok. A szerves kolloidok jóval kisebb mennyiségben találhatók a talajban, mint az ásványi kolloidok, szerepük rendkívül jelentős, mivel a nélkülözhetetlenek a talaj szerkezetének kialakításában, víz- és tápanyag-gazdálkodásában [29].
Szerves-ásványi kolloidkomplexumok A talaj szerves ás ásványi alkotórészei erősebb vagy lazább kapcsolatban vannak egymással. A különböző minőségű kolloidok egymáshoz tapadva fordulnak elő [29]. „Az agyagásványok és a vas- vagy alumínium-hidroxidok egy részét vastagabb vagy vékonyabb humuszhártya veszi körül. A montmorillonit pedig a kristályrács rétegei közötti belső felületen is megköt humuszmolekulákat, s az így megkötött humusz a mikrobiológiai hatásokkal szemben igen ellenálló. A kapcsolódó szerves anyag megváltoztatja az ásványi kolloidok
felületi
sajátságait.
Agyagásványok
felületén
kovasav,
vas-
illetve
aluminiumhidroxid-bevonat is képződhet.” (Stefanovits, 2010)
2.3 Agyagásványok „Az „agyag” olyan 0,005-, vagy 0,002 mm-nél kisebb méretű kőzetanyag, amelyen a komponensek több, mint 50%-a a megjelölt méretkategóriába tarozik, és legalább 25%-a agyagásvány.” (Wallacher, 1990) Primer
szilikátok
átalakulásával
képződnek a szekunder ásványok, melyek a talaj agyagfrakciójának
legfontosabb
alkotórészei.
Adszorpciós és ioncserélő képességük miatt jelentős a szerepük a talajtani folyamatok szabályozásában, és a szilárd fázis vízzel szembeni viselkedés alakításában. Legtöbbjük rétegszilikát, de képződnek lánc-, és amorf
28
8. ábra: TOT szerkezetű agyagásvány (Forrás: http://what-when-how.com/wpcontent/uploads/2011/03/tmp64256_thumb.jpg 2014.03.23)
agyagásványok is. A rétegrácsos agyagásványokat az egymáshoz kapcsolódó rétegek száma és milyensége alapján csoportosíthatók (2. táblázat) [9]: 1. TO típus: Egy tetraéderes és egy oktaéderes sík alkot egy rácsköteget [9]. 2. TOT típus: Két SiO4 síkháló közé egy AlO(OH) oktaéderes réteg épül be [9]. 3. TOT+O típus [9] 4. Kevert szerkezetű agyagásványok [9]
2. táblázat: Rétegszilikátok osztályzása (Filep, 1988)
Osztály
Típus TO (1:1)
Csoport Kaolinit csoport Illit csoport Vermikulit csoport
Sorozat Dioktaéderes Dioktaéderes Trioktaéderes Dioktaéderes Trioktaéderes
TOT (2:1) Rétegszilikátok
Dioktaéderes Szmektit csoport Trioktaéderes Di-trioktaéderes
Pszeudo-rétegszilikátok Amorf ásványok
TOT+O (2:1+1)
Klorit csoport
Láncszerű
Hormitok
Röntgen-amorf
Allofánok
Trioktaéderes Di-trioktaéderes Trioktaéderes -
Fajta Kaolinit Illit Ledikit Vermikulit Montmorillonit Beidellit Nontronit Hektorit Szaponit Szudoit Pennin Klinoklór Paligorszkit Szepiolit Allofánok
2.3.1. TO típusú agyagásványok
Ahogy a fenti táblázatból is látható, a TO típusú agyagásványokhoz a kaolinit csoport sorolható. A komplexum elektromosan semleges. A kaolinit vízben nem duzzad, és kicsi a kationmegkötő képessége (3-15 mekv/100g) [9].
2.3.2. TOT típusú agyagásványok
Az ebbe a csoportba tartozó illitekben a Si:Al arány általában 3:1. A kicserélhető kationok megkötésére csak a kristály külső felületén és a fellazult rétegek között van lehetőség, ezért az illit csoport ásványai kevés kicserélhető kationt tudnak megkötni. A kationmegkötő képesség mintegy 15-40 mekv/100g [9]. A vermikulitokban a Si:Al arány 2:1 vagy 3:1. Ha az ásvány nagy mennyiségű K+ iont köt meg, a rétegek közti tér egy része hasonlóan az illitekhez, leszűkül, és az ásvány 29
bázistávolsága és a duzzadóképessége jelentősen csökken. A vermikulitok kationcsere kapacitása nagy, közel 120-200 mekv/100g [9]. A szmektitek kationmegkötő képessége kisebb, duzzadóképessége nagyobb, mint a vermikulitoknak. Adszorpciós kapacitásuk 60-120 mekv/100g. A kicserélhető kationokon kívül nagy mennyiségű víz és szerves anyag is található a rácsközti térben [9].
2.3.3. TOT+O típusú agyagásványok (kloritcsoport)
A kloritosodás következtében az ásvány elveszti a duzzadóképességét ezért kationmegkötő képessége csökken. A rögzített bázistávolság 1,4 nm. A kloritok adszorpciós kapacitása 10-40 mekv/100g körüli [9].
2.3.4. Kevert szerkezetű (közberétegzett) agyagásványok
A talajban gyakori, hogy ugyanaz az ásványi részecske nem csak azonos tulajdonságú egységekből áll, hanem különböző rétegkomplexumok váltakoznak benne. Több féle rétegkeveredés lehetséges [9]: „Szabályos
közberétegzettség:
A
különböző
rácskötegek
meghatározott
periodicitás szerinti sorrendben követik egymást.” (Filep, 1988) „Véletlen
elrendeződés:
A
rétegkomplexumok
egymásra
épülésében
szabályszerűség nem fedezhető fel.” (Filep, 1988) „Szegregációs keveredés: A szemcsén belül két rácstípus teljesen elkülönül egymástól.” (Filep, 1988) A talajokban több ásvány között alakulhat ki közberétegződés [9]: •
Illit - szmektit
•
Illit - vermikulit
•
Illit - klorit 9. ábra: Az illit agyagásvány szerkezete (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a /aa/Illstruc.jpg 2014.03.23)
30
2.4. Agyagásványok a Bükkben A Bükk-hegység területe három agyagásvány-társulassal jellemezhető. Legnagyobb részét szmektit és szemktit-illit alkotja, míg a Bükkhát területén illit-kloritos társulás figyelhető meg. A kloritosodás az agyagpalás területekre, míg az illetesedés a korábban részben vagy telje egészében lösszel fedett területekre jellemző. Az üledékekben uralkodó ásvány a kvarc, amely a társulások közel felét adja. Nagyobb magnézium tartalmú agyagpalákon önállóan, klorittal vagy szmektittel alkot társulásokat. Magnézium vesztés során a kloritból vermikulit, majd szmektit képződik; ezért talajainkra az átmeneti fejlődés a jellemző [4] [5].
2.5. Talajok szennyező anyag adszorpciója A vízben oldható szennyezőanyagok porózus közegben való terjedését két folyamat vezérli. Egyik az advekció (konvekció) (fizikailag/kémiailag oldott agyagok tömeges áramlása) és a diszperzió (a szennyezőanyag térbeli szóródása), amely diffúzióra (kiegyenlítődésig tartó mozgás) és mechanikus diszperzióra vezethető vissza [23]. „Bizonyos kísérőfolyamatok késleltetéshez vagy a szennyezőanyag lebomlásához (degradációjához) vezetnek. (…) A szennyezőanyag-koncentráció időbeli alakulását a konvekció, diszperzió, adszorpció és degradáció mértéke szabja meg. Az elemi térfogatban tárolt szennyezőanyag-mennyiség a be- és kilépő fluxusok különbségétől függ.” (Papp, 1997) Az adszorpció a szennyezőanyag felületi (reverzibilis) megkötődését jelenti. Az adszorpciót létrehozó erők nagysága, jellege és a megkötődés formája különböző [9]: •
Fizikai adszorpció (van der Waals-erők, hidrogénkötés)
•
Ioncsere (elektrosztatikus erők)
•
Kemiszorpció, komplexképződés (Koordinációs és egyéb kémiai kötések) „A fizikai adszorpció a töltés nélküli ionpárok, molekulák és fémorganikus
komplexek megkötésében, az ionadszorpció a különböző töltésű ionok és ionpárok elektrosztatikus visszatartásában, a kemiszorpció pedig egyes anyagok immobilizálódásban játszik jelentős szerepet. A talajokban a kemiszorpció is gyakori. (…) A nem specifikusan kötött (könnyen kicserélhető) kationokat főként elektrosztatikus erők tartják a felületen. A
31
specifikus adszorpció azonban ennél lényegesen erősebb kötődést jelent, mivel ekkor az ionok beépülnek vagy beilleszkednek az adszorbens felületébe.” (Filep, 1988)
2.5.1. Nehézfémek adszorpciója a talajokban
A Bükk-hegység talajai mészkő-dolomit alapkőzeten alakultak ki, ezért érdemes megnézni, tartalmazhat-e az alapkőzet magasabb koncentrációban nehézfémet. A mészkövek nehézfémtartalma alacsony (3. táblázat) [6] [22]:
3. táblázat: Mészkövek nehézfémtartalma (Merian, 1984; Kabata-Pendias, 1984)
Réz Kobalt Kadmium Nikkel Ólom Cink Mangán
Nehézfémkoncentráció Merian (1984) szerint [ppm] 4 2 0,165 15 5 23 700
Nehézfémkoncentráció KabataPendias (1984) szerint [ppm] 2-10 0,1-30 0,035 7-20 3-10
A táblázat adatiból jól látható; ahogy a mészkövekben csekély a nehézfémtartalom, úgy a karszton képződött talajokban is. A karsztos talajok nehézfémtartalma magasabb, mint az az alapkőzet összetételéből feltételezhető lenne [20]. A nehézfémek talajbeli mobilitását befolyásolja a pH, a szerves anyag tartalom, a fémek vízben való oldhatósága, kémiai alakja, a talaj típusa, a kationcsere kapacitás, a szénsavas mész- valamint a nedvességtartalom. A folyadék és szilárd fázis közötti fémmegoszlás meghatározó faktora a pH [34]. A kémhatás befolyásolja a nehézfémek oldhatóságát, az agyagásványok és a szerves agyagok adszorpciós képességét. A Brümmer féle mobilitási sor szerint a nehézfémek a következő pH-k esetén válnak mobillá [2]: •
Cd:
•
Mn, Ni, Zn, Co: pH<5.5
•
Al, Cu, Cr:
pH<4.5
•
Pb:
pH<4
pH<6-6.5
Az alacsonyabb kémhatás elősegíti a nehézfémek mobilitását és a talajoldatba kerülését. A fémek talajkolloidokon való adszorbeálódása fém specifikus [2].
32
A nehézfémek eloszlásában nagy szerepe van a talajok szervesanyag-tartalmának. A szerves anyagok a nehézfémekkel fém-organikus komplexeket képeznek, így növelik a talajok fém-visszatartó képességét. Különösen erős hajlamot mutat a fém-organikus komplexek képzésére a kadmium, az ólom és a cink. A nagy mennyiségű szerves anyagok megnövelik az adszorpciós helyek számát, ezáltal segítik a nehézfém megkötődést. Így a talaj a nehézfémeket időlegesen ki tudja vonni a táplálékláncból [35] [36] [37].
4. táblázat: A dolgozatban szereplő nehézfémek szennyezettségi határértékei (Forrás: http://www.complex.hu/jr/gen/hjegy_doc.cgi?docid=A0900006.KVV)
CAS szám 7440-47-3 7440-48-4 7440-02-0 7440-50-8 7440-66-6 7440-38-2 7439-98-7 7440-43-9 7440-31-5 7440-39-3 7439-97-8 7439-92-1 7440-42-8
Határérték Veszélyezettséget mg/kg jelző besorolás 50 K2 20 K2 20 K2 200 K2 200 K2 10 K1 20 K2 5 K1 10 K2 700 K2 1 K1 10 K2 500 K2
Nehézfém Króm Kobalt Nikkel Réz Cink Arzén Molibdén Kadmium Ón Bárium Higany Ólom Bór
33
3. A BÜKKBEN VÉGZETT ELŐZETES VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI Dolgozatom szempontjából érdemes hangsúlyt fektetni az Bükk-hegységben végzett előzetes vizsgálatra. Ezek részben a Kútfő projekt előtti vizsgálatokhoz, részben a Miskolci Egyetem Kútfő projektjének 2.3-as moduljához köthetők.
3.1. Korábbi vizsgálati eredmények Bár az alapkőzet alapján magas karbonát-tartalmat és semleges körüli kémhatásokat várnánk, ez nem igazolódik teljes mértékben a vizsgált talajok esetében. A talajok többségében 1 % alatti, gyakran 0 % a kalcium-karbonát-tartalom. A vizsgált talajoknak csak kb. 1/3-a semleges és gyengén lúgos kémhatású. A talajok döntően gyengén savanyú és savanyú kémhatással rendelkeznek [36]. Keveiné et all. (2008) Bükk-fennsíki minták esetében vizsgálta a cink, kadmium, ólom, kobalt és krómtartalmat. A talajok összes nehézfémtartalmát királyvizes feltárással végezték, ezen túl Lakanen-Erviö módszerrel vizsgálták a növények számára felvehető, mobilis nehézfém mennyiséget is. Minden mintavételi ponton két mélységből vettek mintát: 5-10 és 30-40 cm-es mélységből, az eredmények azonban csak az 5-10 cm-es mélység nehézfémtartalmát közlik. A védett területen származhat nehézfém terhelés a közlekedésből (Cd, Zn, Pb), mezőgazdasági művelésből, és a légköri ülepedésből, amelyhez hozzájárul, hogy a Bükk és Aggteleki-hegység között helyezkedik el a régió vegyipari tengelye, valamint itt található egy ércdúsító is [20]. A bükki mintákban a cink, ólom, kobalt és króm mennyisége a szennyezettségi határérték alatt maradt, a kadmium azonban határérték feletti mennyiségben volt jelen. Az eredményeket az alábbi táblázat mutatja [35]:
5. táblázat: A bükki minták összes nehézfémtartalma (Forrás: Zseni, 2003) Bükk minta 2/5-10 3/5-10 9/5-10 10/5-10 15/5-10 20/5-10 19/5-10
összes nehézfémtartalom (ppm) Zn Cd Pb Co Cr 86,2 45,2 7,9 19,5 1,35 174,6 5,6 33,9 2,33 134,4 93,0 48,4 11,2 29,9 1,53 113,5 39,3 10,3 30,1 2,71 106,9 71,2 13,6 37,2 2,59 186,9 7,5 30,6 3,75 113,3 110,8 53,2 13,3 71,7 1,91
34
pH (H2O)
szerves a.%
4,60 5,33 5,67 5,40 5,64 6,48 5,29
16,2 magas 37,5 34,9 76,4 magas 36,6
18/5-10 17/5-10 21/5-10 22/5-10 23/5-10 5/5-10 7/5-10 8/10-20 24/5-10 25/5-10 26/5-10 13/5-10 1/5-10 12/5-10 4/5-10 6/5-10 11/5-10 14/5-10 16/5-10
127,7 102,8 172,3 95,3 114,3 102,4 79,9 63,2 120,1 97,2 90,9 119,9 111,2 84,2 108,5 79,7 63,1 62,3 110,3
3,75 1,59 3,50 0,69 1,00 1,80 1,10 0,67 0,56 0,62 0,94 1,77 1,09 0,57 1,57 0,77 0,68 0,31 2,44
60,6 52,8 83,3 50,5 51,0 48,9 27,6 23,5 57,2 49,9 46,5 82,4 47,8 47,3 53,2 37,4 34,3 36,7 49,9
12,8 12,7 13,3 13,7 15,3 11,0 7,2 6,1 8,1 12,0 12,8 14,1 11,3 7,5 10,5 7,9 7,4 8,0 16,4
83,2 53,5 36,5 50,6 38,2 46,1 28,3 23,6 30,3 29,4 25,0 33,1 23,4 22,8 34,8 28,2 16,5 15,9 29,4
6,39 5,53 6,53 5,38 6,47 7,29 5,16 5,40 4,50 5,36 5,49 6,08 4,71 3,50 6,34 5,80 4,83 5,45 5,41
36,5 38,7 81,5 35,0 25,9 25,6 39,6 17,5 48,5 39,8 66,4 55,4 39,1 88,6 34,9 19,6 55,4 29,5 38,2
A bükki minták esetén a kadmium a legmobilabb, míg a króm a legfixáltabb elem a talajokban: Cd >> Pb >> Co > Zn >> Cr [20]. A Cd és a Cr összes mennyisége szignifikáns összefüggést mutat a kémhatással. A szervesanyag- és nehézfémtartalom között szignifikáns korreláció áll fent az összes és felvehető formában lévő cink és ólom, valamint a felvehető formában levő Cd és Co esetében [35]. „A korrelációs koefficiensek értéke alapján a felvehető nehézfém mennyiségére erősebben hat a szerves anyag mennyisége, mint az összes nehézfémtartalomra.” (Zseni, 2003)
A felső rétegek szerves anyagban gazdagabbak. A Cd, Pb és Zn jellegzetesen dúsul a felszíni mintákban, amelynek oka a nehézfémek szerves anyagokhoz való erős kötődése [35].
3.2. Előzetes vizsgálati eredmények A Kútfő projekt 2.3-as modulja foglalkozik a bükki töbrökben és barlangokban felhalmozódott törmelékben lévő szerves és szervetlen szennyezők műszeres, kvantitatív meghatározásával és szerepének tisztázásával, valamint a nyert adatok alapján szükség esetén vízbázisvédelmi javaslatok megfogalmazásával. A projekt vizsgálatok céljai az alábbiak [39]: •
Töbrök üledékvastagsága törvényszerűségeinek feltárása
•
Az üledékek vízföldtani szerepe a beszivárgásban és a barlangképződésben
•
Az üledékek szennyezés-akkumuláló képessége
•
Barlangi üledék-felhalmozódások felmérése 35
•
Az üledék szennyezettségének felmérése
•
A szennyezettség hatása a kitermelendő vízkészletekre
3.2.1. A Bükki karsztról származó első mintavételezés eredményei
Az első mintavétel 2013 nyarán került sor. A vizsgálatokat Hernádi Béla és Tóth Márton végezték a bükki (10. ábra) és az aggteleki karszt terültén. Dolgozatom szempontjából a bükki karszt területe fontos, ezért az eredmények bemutatásánál az aggteleki területeket mellőzöm. A Bükk-hegység területén az alábbi pontokon történtek mintavételezések (6., 37. táblázat) [14]:
6. táblázat: Hernádi-Tóth féle mintavételi pontok (Hernádi-Tóth, 2013)
Bükk hegység Mintaszám Hely B5 Pénz-pataki-vnybg. B42 Répáshuta szennyvízmû vny. B2 Tavi-nyelõ B208 Községi vf. B1 Bánkúti 1. sz. vnybg. B871 Kurtabérci vny. B2 Jávor-kúti 5. sz. vnybg. B8 Mexikó-völgyi-vnybg. B9 Hollós-tetõi-víznyelöbarlang B13 Jávorkúti 1. B10 Rókafarmi-vny. B6 Orosz-kúti-vny. B41 Répáshuta K felsõ B190 Jávorkúti szennyvízt. vny. B4 Szivárvány-bg. B0 Diabáz-bg.
36
10. ábra: A kútfő projekt 1. méréseinek helyszínei (Hernádi-Tóth, 2013)
A mintákat előkészítés során szárítószekrényben 24 órán át 105 °C-on tömegállandóságig szárították, majd porcelán mozsárban porították, és 2 mm-es szitán átszitálták. 10 g talajmintához 2 mólos salétromsavat adagoltak, majd a kapott szuszpenziót 2 órán keresztül rázató géppel rázatták. Az első analízist Atomabszorpciós spektrométerrel végezték, míg az ellenőrző méréseket ICP-AES-ben. Az AAS-rel készített elemzések alapján több mérési pontban határérték feletti koncentrációt találtak a higanyra és a kadmiumra (N – nem szennyezett; SZ - szennyezett) (7. táblázat) [14].
7. táblázat: A Hernádi-Tóth féle mérés eredményei higanyra és kadmiumra (N – nem szennyezett; SZ szennyezett) (Forrás: Hernádi-Tóth, 2013)
Mintaszám B5 B42 B2 B208 B1 B871 B2 B8 B9 B13 B10 B6 B41 B190 B4 B0
Bükk hegység Hely Pénz-pataki-vnybg. Répáshuta szennyvízmû vny. Tavi-nyelõ Községi vf. Bánkúti 1. sz. vnybg. Kurtabérci vny. Jávor-kúti 5. sz. vnybg. Mexikó-völgyi-vnybg. Hollós-tetõi-víznyelöbarlang Jávorkúti 1. Rókafarmi-vny. Orosz-kúti-vny. Répáshuta K felsõ Jávorkúti szennyvízt. vny. Szivárvány-bg. Diabáz-bg. 37
Hg
Cd
N SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ N SZ N N SZ N SZ N
SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ SZ N SZ SZ SZ SZ
Mivel a higany esetében a határérték felett 2 nagyságrendnyivel nagyobb koncentrációt is mértek, ICP-AES készülékkel ellenőrző mérést végeztek (8. táblázat). A készülék igazolta ezt a magasabb értéket. A kadmium esetében magasabb és határérték feletti koncentrációkat mértek AAS-el, mint az ICP-AES készülékkel, így elképzelhető, hogy az atomabszorpciós spektrofotométer által kapott eredmények túlbecsülik a kadmium koncentrációját. (Sárga kiemelés jelöli a határérték feletti koncentrációt) [14].
8. táblázat: Az ICP és AAS féle mérési eredmények összevetése (Forrás: Hernádi-Tóth, 2013)
As Ba Cd Cr Cu Fe Hg Mn Mo Ni Pb Sn V Zn
Határérték ICP-AES AAS ICP-AES AAS ICP-AES AAS mg/kg 21-es mintapont 125-ös mintapont 196-os mintapont 15 0,49 0,00 0,45 - mg/kg 250 49,92 88,77 35,78 - mg/kg 1 0,00 1,48 0,00 4,28 0,00 5,16 mg/kg 75 0,00 2,18 0,00 4,26 0,00 5,95 mg/kg 75 4,73 6,70 2,40 6,68 0,00 0,46 mg/kg - 4774,14 4217,00 1768,92 490,30 1133,16 240,10 mg/kg 0,5 53,43 0,00 89,98 101,30 93,33 206,40 mg/kg - 1387,36 1367,00 618,50 528,40 351,14 204,20 mg/kg 7 0,00 0,00 0,00 10,50 0,00 23,70 mg/kg 40 1,55 8,30 0,90 11,40 0,00 13,80 mg/kg 100 14,08 13,36 15,51 23,83 2,75 1,67 mg/kg 30 3,41 1,10 0,00 - mg/kg 5,71 8,52 4,11 - mg/kg 200 15,75 43,86 41,02 91,52 25,50 44,95 mg/kg
„Savanyú
környezetben
a
nehézfémek
mobilizációja
fokozódik,
ennek
következtében a vízzel könnyen tovaterjednek. A Bükkben a mészkő és dolomit jelenlétének következtében a talaj pH a semleges és enyhén lúgos intervallumban mozog. Általában ezeknek a talajoknak a pufferkapacitása is nagyobb, ami azt jelenti, hogy a környezet savanyodását (pl. savas eső) képes pufferelni. Ilyen körülmények között a nehézfémek migrációja korlátozott.” (Hernádi – Tóth, 2013) „Karsztárvizek esetén a nagy mennyiségben lefutó víz, ugyanakkor képes ezeknek a nehézfémeknek a szállítására. De ebben az esetben sem beszélhetünk oldott formában történő migrációról, inkább a hordalékkal történő terjedés, áthalmozódás lehet a jellemző.” (Hernádi – Tóth, 2013)
38
„Bár a vizsgálatok során megállapítottuk, hogy a nehézfémek közül a higany és a kadmium magas koncentrációban van jelen a víznyelőkben, barlangi üledékekben, mégis ezek valószínűleg nem befolyásolják a források vízminőségét, mert a gyengén lúgos pH miatt nem oldódnak be a karsztvízbe.” (Hernádi – Tóth, 2013)
39
4. EREDMÉNYEK Az általam végzett munkafolyamat idejébe két vizsgálatsorozat fért bele, amelyet két mintavétel előzött meg. A két mintavételt és a hozzájuk kapcsolódó labori kísérleteket külön-külön tárgyalom, mivel a két mintavétel eltérő módon, nem azonos időben történt. A közreműködésemmel
végzett
mintázások
a Bükk-hegység területére (11.
ábra)
korlátozódnak. A mintavételek helyszínét a Kútfő projekt 2.3-as moduljában végzett előzetes vizsgálatok eredményei alapján jelöltem ki (3. fejezet). Azokon a terülteken, ahol előzőekben nagyobb nehézfém koncentrációt mutattak ki, ismételt mintavételt javasoltam. Ezek az alábbi pontokon történtek (11., 48-53. ábra; jelkulcs: 37-39 táblázat):
11. ábra: A mintavételi pontok a Bükk területén (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
4.1. Őszi mintavétel és a hozzá kapcsolódó vizsgálatok Egy teljes vizsgálatot több lépésre lehet bontani. Első lépés a vizsgált terület meghatározása és a mintavételi pontok kijelölése. Ezt követi a mintavételi pontok környezetének bejárása és a konkrét mintavétel. A mintákat labori körülmények között dolgozom fel, majd táblázatok segítségével elemzem.
40
4.1.1. Vizsgált terület kiválasztása, mintavételezés
Az őszi mintavételt 2013. október. 23-án Sűrű Péter PhD hallgatóval végeztük. A mintavételi pontokat előzetesen, az előző vizsgálat eredményei alapján jelöltük ki. Hernádi Béla ás Tóth Márton a települések alatti részeken vettek mintákat. Azon települések esetében, ahol az ő méréseik szennyezettséget mutattak ki, a települések felett a vízfolyások medrében újbóli mintavételt
végeztünk.
Ebből
a
háttérszennyezettségre
következtetünk. A mintavétel során 11 helyről vettünk mintát, mindegyik alkalommal patakmederből vagy árokból, minden 12. ábra: Bükkszentlászlói minta (Fotó: Juhász Judit)
esetben
a
talaj
felső
20
centiméteréből.
Az
alábbi
településekről a következő darabszámban vettünk mintákat: •
Mexikó-völgy
2 darab (60., 61. ábra)
•
Bükkszentlászló
2 darab (12. ábra)
•
Bükkszentkereszt
2 darab (63. ábra)
•
Répáshuta
3 darab
•
Jávorkút
2 darab (64. ábra)
A talajmintavételek az MSZ 21470-1:1998 vonatkozó szabvány alapján végeztük. A mintavételhez felhasznált segédeszközök: •
Mintatartó edény
•
Ásó
•
Lapát
•
Gumikesztyű
•
GPS (62. ábra)
•
Fényképezőgép
A mintavevő eszköz minden használat előtt meg lett tisztítva. A mintákat szennyezésmentes, tiszta, jól szellőzött, hűvös és sötét helyiségben tároltam.
41
4.1.2. Laborvizsgálat menete
A laborvizsgálatok elvégzésében Tóth Márton PhD hallgató nyújtott segítséget. A mintákat 24 órán keresztül 105 oC-on tömegállandóságig szárítottam, majd a szárítás után porcelán mozsárban porítottam és 0,2 mm-es szitán átszitáltam. A mintákra négy féle kioldást alkalmaztam (13. ábra). •
Kicserélhető
•
Karbontásos
•
Szerves
•
Szulfidos
Kicserélhető elemtartalom: 2 gramm illetve 0,2 gramm tömegű előzőleg kiszárított, porított és leszitált mintát
13. ábra: Szerves elemtartalom vizsgálat (Fotó: Juhász Judit)
mérek műanyag üvegcsébe, amelyre 20 ml MgCl2-ot öntök. A mintát és az oldatot rázással keverem, majd állni hagyom [32].
Karbonátos elemtartalom (67. ábra): 2 gramm illetve 0,2 gramm tömegű előzőleg kiszárított, porított és leszitált mintát mérek műanyag üvegcsébe, amelyre 20 ml Nátrium-acetátot (NaOAc) öntök. A mintát és az oldatot rázással keverem, majd állni hagyom [32].
Szerves elemtartalom: 1 gramm illetve 0,1 gramm tömegű előzőleg kiszárított, porított és leszitált mintát mérek műanyag üvegcsébe, amelyre 10 ml 1,5 mólos HNO3-ot, 4,5 ml H2O2-t és 5 ml 3,2 mólos Ammoium-acetátot (NH4OAc) öntök. A mintát és az oldatot rázással keverem, majd állni hagyom [32].
Szulfidos elemtartalom (MSZ 21470-50:2006 szerint): 1 gramm illetve 0,1 gramm tömegű előzőleg kiszárított, porított és leszitált mintát mérek műanyag üvegcsébe, amelyre 7,5 ml 37%-os HCl-ot és 2,5 ml 65%-os HNO3-at öntök. A mintát és az oldatot rázással keverem, majd állni hagyom.
42
Az oldószeres mintákról 1 és 5 nap után (68. ábra) automata pipetta segítségével 11 ml oldószert kémcsövekbe veszek, majd desztillált vízzel tízszeresére hígítottam. A hígított mintákat Unicam 929 Atomabszorpciós spektrométerrel vizsgáltam (14. ábra).
14. ábra: Atomabszorpciós spektrométer (Fotó: Juhász Judit)
A spektrométer mg/l-ben adja meg a mért értékeket, amelyet táblázat segítségével mg/kg-ba váltottam át (17-26. táblázat). A táblázatokban feltüntetett adatokat diagramon ábrázoltam (4.1.3-as fejezet; 28-37. ábra).
4.1.3 Eredmények és kiértékelésük
A mellékletben ábrázolt eredményeket az oldás fajtája szerint csoportosítottam, elkülönítve az 1. és 5. napi eredményeket. A különböző kioldások az eltérően mobilizálható nehézfémek kinyerését szolgálják. A kicserélhető elemtartalom a kolloidok felszínén kötött nehézfémeket mutatja. Ahogy haladunk az egyre agresszívebb oldószerek felé, az oldószer már nem csak a szemcsék felületéről oldja a nehézfémeket, hanem egyes szemcséket (szulfidok, karbonátok) felold. Ezért is figyelhető meg egy folyamatos emelkedés a számértékekben, ahogy haladunk a kicserélhető elemtartalomtól a szulfidos felé.
43
15. ábra: Kadmium mérése szerves és szulfidos oldatokból (Fotó: Juhász Judit)
A 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet (a földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről és a szennyezések méréséről), tartalmazza az általam vizsgált nehézfémek B szennyezettségi határértékeit (1. melléklet). A B határértékeket rávetítve a táblázatban kapott eredményekre,
megfigyelhető,
mely
esetekben
kell
számolnunk
komolyabb
szennyezéssel. A „B” értékeke mg/kg-ban a vizsgált öt nehézfém esetében a következők:
9. táblázat: Nehézfémek határértékei [mg/kg] (Forrás: http://www.complex.hu/jr/gen/hjegy_doc.cgi?docid=A0900006.KVV)
7440-50-8 7440-66-6 7440-43-9 7439-97-8 7439-92-1
Réz Cink Kadmium Higany Ólom
75 200 1 0,5 100
K2 K2 K1 K1 K2
Ha megfigyeljük a kicserélhető elemtartalomra vonatkozó eredményeket (10. táblázat), a határérték túllépés egyik eleme esetében sem történt (16. ábra). Réz és higany egyáltalán nem fordul elő az 1 napos mintákban, az 5 napos mintákban a réz megjelenik, bár minimális mértékben. A kadmium megengedett határértéke 1 mg/kg, amelyet egyik érték sem ér el, viszont mindegyik 1 napos minta tartalmazza a határérték tized-húszad részét. Érdekes, hogy az 5. napi kioldás minden esetben 0 marad. Bár határértéket meg nem haladó, viszont a többi mintától feltűnően eltérő cink érték (16,3 mg/kg) mutatkozik az 1 napos vizsgálatnál a Bszl (Bükkszentlászló) minta esetében (a rövidített mintanevekhez jelkulcsot lásd: 38. táblázat). Ez az érték megfigyelhető az 5 napos kioldásnál is (16,3 mg/kg), amelyhez még egy kimagasló érték társul: Rph1 (Répáshuta, 1. 44
minta), 18,3 mg/kg-os értékkel. Mindkét minta település környezetéből származik, így előfordulhat, hogy antropogén hatás okozza a jelenlétét. Karbonátos oldódásnál (11. táblázat, 17. ábra) is megfigyelhető a kadmium 1. és 5. napi mintáinak eltérése. Az 1 napos mintáknál jelen van a határérték alatti, de minden mintánál megjelenő állandó érték, míg az 5 naposnál három minta kivételével jellemző a 0 érték. A többi három esetében is elhanyagolható mértékű a kadmium tartalom. Hasonlóan az előző két táblázat értékeihez, az 1 napos réz értékei is szinte minden esetben nullák vagy ahhoz közeliek, míg az 5 naposnál minimálisan, de jelen van az említett elem. A mex2 (Mexikó-völgy 2. számú minta) és a Bszl_s (Bükkszentlászlói salakból vett minta) értékek mind az 1 mind az 5 napos vizsgálatnál határérték alattiak, viszont mindkét esetben a többi mintához képest kiemelkedő értéket mutatnak. A kicserélhető elemtartalomhoz hasonlóan a Bszl és a Rph1 értékek még mindig kiemelkedést mutatnak. Mind a kicserélhető, mind a karbonátos elemtartalom a mobilis, növények számára közvetlenül felvehető frakció becslésére is alkalmazható, mert hasonló a Lakanen-Erviö oldat összetételéhez, amit pontosan erre a célra fejlesztettek ki. A szerves oldószerrel kinyert mennyiségek (12. táblázat) a lassan vagy középtávon felszabaduló frakciókat mutatja. A szerves oldószerrel végzett vizsgálat eredménye (18. ábra) csupán a réz esetében mutat eltérést az előzőekhez képest. A Rph2 (Répáshuta 2. számú minta) és a Rph3 (Répáshuta 3. számú minta) minták közel 1 mg-al több rezet tartalmaznak, mint a többi minta, és ez a kiemelkedés nem csak az 1, hanem az 5 napos kioldásoknál is megfigyelhető. A szerves oldás már a szerves talajkolloidokon kötött elemtartalmat mobilizálja a szemcsék felszínéről, így savanyú talajoknál elképzelhető, hogy a savas talajoldat oldja ezt a frakciót. Amennyiben a bükki talajok között találunk savanyút, hasonló mennyiségek kerülhetnek természetes folyamatok során a karsztvízbe. Meglepő eredményt a szulfidos oldás produkált (13. táblázat, 19. ábra), amely során az eddig 0 értékű higany értékei a Mexikó-völgyi (mex1, mex2), a bükkszentlászlói (Bszl), a bükkszentkereszti (Bszk1, Bszk2) és a répáshutai minták közül kettőben (Rph1, Rph2) a határértékben meghatározott érték sokszorosára nőtt. Az 1 napos mintákhoz képest az 5. napi kioldások a répáshutai minták esetén visszaestek 0 értékre; a többi higanytartalmú minta pedig erőteljesen csökkenést mutat. Mivel a szulfidos kioldás az általam elvégzett oldások közül a legerősebb, és csak a lassan feltáródó nehézfémeket oldja, a táblázatokban szereplő nehézfémtartalmak is ebben a lépésben érik el a maximumot.
45
Összegezve a feltüntetett kioldási sorból kapott eredményeket elmondható, hogy a mex1, a mex2, a Bszl, a Bszk1 és a Bszk2 jelű mintákra kiemelt figyelmet kell fordítani a nagy mennyiségű higanytartalom miatt. Ezen túl érdemes lenne felkutatni, vajon Bükkszentlászló és Répáshuta esetében mi okozhatja a kiemelkedő cink tartalmat, valamint lehet-e szerepe antropogén hatásnak a réz enyhe megnövekedésében a Mexikó-völgy és Répáshuta esetében. A bükkszentlászlói salak esetében figyelembe kell venni, hogy nem természetes talajt, hanem égési mellékterméket vizsgáltunk. Célunk ezzel az utolsó mintával az volt, hogy megtudjuk, milyen szennyező potenciálja van a salakoknak, amelyből a csapadékkal nehézfémek tudnak kimosódni. A
könnyen
mobilizálható,
növények
által
felvehető
nehézfém
tartalom
elhanyagolható mértékben jelent meg a kioldásokban, ezért elmondható, közvetlen hatással nincsenek az ökoszisztémára. Még savanyú talajok esetében sem képesek határértéket meghaladó mértékben mobilizálódni, a szulfidos oldásnak megfelelően agresszív folyamatokkal pedig nem találkozunk a vizsgált területen.
46
10. táblázat: Összesített táblázat kicserélhető elemtartalomra; őszi mintavétel
Cd Kicserélhető mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
1. nap 0,050 0,190 0,160 0,190 0,180 0,230 0,190 0,150 0,150 0,150 0,100
Cu 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Hg 5.nap 0,060 0,040 0,010 0,100 0,160 0,040 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Pb 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 0,050 0,420 0,110 0,200 0,070 0,160 0,120 0,310 0,060 0,150 0,310
Zn 5.nap 0,000 0,000 0,150 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,160
1. nap 0,020 0,000 16,300 0,000 0,480 0,850 0,300 0,490 0,000 0,410 0,160
5. nap 0,000 0,650 16,300 0,000 0,000 18,300 0,080 1,700 0,710 0,610 0,000
Kiemelkedő, de határérték alatti érték; Határérték feletti érték 11. táblázat: Összesített táblázat karbonátos elemtartalomra; őszi mintavétel
Cd Karbonátos mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
1. nap 0,140 0,190 0,160 0,230 0,250 0,250 0,260 0,190 0,180 0,210 0,260
Cu 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,020 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,040 0,120
1. nap 0,040 0,310 0,100 0,000 0,020 0,040 0,010 0,000 0,000 0,000 0,280
Hg 5.nap 0,120 0,860 0,070 0,190 0,020 0,280 0,110 0,240 0,020 0,180 0,660
1. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
47
Pb 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 0,570 0,690 0,390 0,360 0,560 0,600 0,630 0,490 0,290 0,350 0,850
Zn 5.nap 0,700 0,740 0,220 0,880 0,440 0,200 0,640 0,380 0,160 0,480 0,750
1. nap 0,600 2,510 16,300 1,230 1,810 1,690 0,390 0,490 0,900 0,640 1,540
5. nap 1,230 2,760 16,300 6,630 1,430 19,700 0,790 1,700 2,000 1,930 2,040
12. táblázat: Összesített táblázat szerves elemtartalomra; őszi mintavétel
Cd Szerves mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
1. nap 0,140 0,190 0,160 0,230 0,250 0,250 0,260 0,190 0,263 0,238 0,425
Cu 5. nap 0,300 0,100 0,000 0,150 0,150 0,013 0,013 0,000 0,050 0,040 0,200
1. nap 0,713 1,263 0,325 1,050 0,950 1,263 2,213 2,375 0,350 1,188 2,200
Hg 5.nap 0,738 1,263 0,363 1,213 1,013 1,350 2,413 2,500 0,438 1,225 2,300
1. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Pb 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 1,663 2,038 0,613 1,300 1,400 0,575 1,025 1,025 0,900 0,513 1,088
Zn 5.nap 1,650 1,400 0,220 1,125 1,000 0,200 1,188 0,600 0,600 0,550 0,950
1. nap 2,663 2,713 23,500 5,700 3,800 3,338 1,500 4,413 1,138 3,000 4,350
5. nap 2,713 2,950 16,875 5,838 3,688 19,700 1,875 2,800 2,163 2,675 4,100
13. táblázat: Összesített táblázat szulfidos elemtartalomra; őszi mintavétel
Cd Szulfidos mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
1. nap 0,320 0,210 0,170 0,400 0,400 0,320 0,330 0,340 0,460 0,238 0,580
Cu 5. nap 0,360 0,180 0,080 0,250 0,210 0,100 0,100 0,060 0,180 0,110 0,360
1. nap 2,370 4,080 0,900 3,190 2,820 2,840 5,610 5,130 1,320 2,970 6,090
Hg 5.nap 2,290 4,020 0,960 3,260 2,660 3,190 5,710 5,040 1,190 3,130 7,410
1. nap 61,830 61,530 57,410 26,490 46,280 9,540 2,160 0,000 0,000 0,000 0,000
48
Pb 5. nap 45,780 27,500 26,770 20,800 9,300 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 4,060 6,200 2,460 5,560 2,810 2,710 2,860 3,110 2,650 2,570 2,580
Zn 5.nap 4,680 6,320 2,820 4,470 2,910 3,520 3,430 3,800 2,460 3,120 3,480
1. nap 3,070 3,720 23,500 8,180 3,800 3,338 2,630 4,413 1,138 4,100 4,350
5. nap 5,770 3,990 16,875 7,100 3,688 27,600 3,020 3,440 2,163 6,070 4,100
Kicserélhető elemtartalom_1. mérés 18,000 16,000 mex1 14,000
mex2
12,000
Bszl Bszk1
10,000
Bszk2
8,000
Rph1 Rph2
6,000
Rph3 Jk1
4,000
Jk2 2,000
Bszl_s
0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5.nap Cu
1. nap
5. nap
1. nap
Hg
5.nap
1. nap
Pb
16. ábra: Összesített diagram kicserélhető elemtartalomra; őszi mintavétel
49
5. nap Zn
Karbonátos elemtartalom_1.mérés 20,000 18,000 16,000
mex1 mex2
14,000
Bszl 12,000
Bszk1 Bszk2
10,000
Rph1 8,000 Rph2 6,000
Rph3 Jk1
4,000
Jk2 2,000
Bszl_s
0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5.nap Cu
1. nap
5. nap
1. nap
Hg
5.nap
1. nap
Pb
17. ábra: Összesített diagram karbonátos elemtartalomra; őszi mintavétel
50
5. nap Zn
Szerves elemtartalom_1.mérés 20,000 mex1 mex2 15,000
Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1
10,000
Rph2 Rph3 Jk1
5,000
Jk2 Bszl_s 0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5.nap Cu
1. nap
5. nap
1. nap
Hg
5.nap
1. nap
Pb
18. ábra: Összesített diagram szerves elemtartalomra; őszi mintavétel
51
5. nap Zn
Szulfidos elemtartalom_1.mérés 60,000
50,000
mex1 mex2 Bszl
40,000
Bszk1 Bszk2
30,000
Rph1 Rph2 20,000
Rph3 Jk1
10,000
Jk2 Bszl_s
0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5.nap Cu
1. nap
5. nap
1. nap
Hg
5.nap
1. nap
Pb
19. ábra: Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; őszi mintavétel
52
5. nap Zn
4.2 Tavaszi mintavétel és a hozzá kapcsolódó vizsgálatok A tavaszi mintavétel során két helyszínen vettünk mintákat, Bükkszentkereszten (65. ábra) és Jávorkúton (66. ábra). Mivel mindkét területen határérték alatt, de mértünk nehézfém koncentrációt, valamint a mintavételi helyek talaja is megfelelő volt a vizsgálathoz, ezért ezt a két települést jelöltük ki. A talajok megfelelőssége az alábbi pontokon alapult: •
A talaj nem kavicsos, könnyen vágható bele rézsű, a mintavétel viszonylag könnyű
•
A szárított minta könnyen porítható
•
A szárított és porított minta nagy arányban tartalmazott 0,2 mm alatti szemcséket. Így a viszonylag kisebb mennyiségű szárításra kerülő minta is nagy mennyiségben szolgáltatott oldószerbe helyezhető mintaanyagot.
4.2.1. Vizsgált terület kiválasztása, mintavételezés
A 2014. február. 24-én végzett mintavétel jellege eltért az előzőétől. A mintavételt Dobos Endre egyetemi docenssel, Bertóti Réka Diána és Sűrű Péter PhD hallgatókkal végeztük. Míg az őszi mintavétel során 11 helyről a talaj felső 20 centiméteréből vettünk mintát, addig itt 2 helyszínen több mélységből. Célunk a különböző mélységek vételével a nehézfém szennyezés eredetének megállapítása. Amennyiben a nehézfém a felszíni rétegekben koncentrálódik, a szennyeződés a felszín felől, csapadékkal vagy ülepedéssel érkezik. Ha a mélyebb rétegekbe, akkor lehet kőzet eredetű. Ezt a lehetőséget a szakirodalmak alapján elvetem, mivel a Bükk-hegység mészköveiben nincs nehézfém felhalmozódás. Ezen kívül a mélyebb rétegekben felhalmozódott fémek oka lehet a felszínről való beszivárgás és adszorbeálódás, valamint a más szennyező forrásról felszíni-, felszín alatti vizekkel odakerült és felhalmozódott szennyezés.
53
20. ábra: A Bükkszentkereszti rézsű (Fotó: Juhász Judit)
Az általunk kijelölt ponton egy méter mély rézsűt vágtunk, majd kijelöltük a réteghatárokat. A Bükkszentkereszti pont (20.ábra) esetében ezek az alábbiak: 0-20:
Vályogos homok
20-50:
Kavicsos, kőtörmelékes; vályogos homok
50-60:
Durva, apró kavicsos homok (lassú folyású, eróziós felszín)
60-70:
Homokos vályog, megjelenik az agyag; szerkezetes kevésbé tömörödött, tele van faszéndarabokkal és töredezett téglákkal
70-90:
Magas kavicstartalom, homokos vályog (agyagos homok)
90-100:
Vályogos-homok, nincs gyengén szerkezetes kiválás
A bükkszentkereszti viszonylag fiatal talaj, a teljes rétegsor végig karbonátos (+++). Karbonát tartalma minimum 5%, pH-ja 8 körüli. Ezen a ponton 4 mélységből vettünk mintát, amelyek az alábbiak: •
Bszk1:
0-20
•
Bszk2:
40-50
•
Bszk3:
70-80
•
Bszk4:
90-100
Bükkszentkereszten ettől a ponttól közel 10 méternyire egy vizesárok található. Ennek felső 20 centiméteres mélységéből vettünk ez előzőeken felül még egy mintát. A Jávorkúti minta (21.ábra) esetében is hasonlóan jártunk el. A rézsű az alábbi rétegekre osztható: 0-10:
A szerves anyag tartalom több, mint
20%, a réteg vályog ( 10 YR - 2/3 színskála) 10-30:
Homokos
időszakos
vályog
vízfolyásra utal 30-60:
Glej
(változó
nedvességi
állapot).
Mindig időszakos vízborítottságot jelez. A réteg homokos vályog. 60-80:
Mészkőtöredék
felhalmozódás
(laposak), vályogtalaj. 80-100: 21. ábra: A jávorkúti rézsű (Fotó: Juhász Judit)
Vályogos homok, glej.
A jávorkúti talaj a lápos réti talajok közé sorolható. Jávorkúton szintén 4 mélységből, az alábbi
54
mélységekből vettünk mintát: •
Jk1:
0-10
•
Jk2:
10-30
•
Jk3:
30-60
•
Jk4:
80-100
A két területről összesen 9 mintát vettünk az alábbi elosztásban: •
Bükkszentkereszt
4+1 darab
•
Jávorkút
4 darab
A talajmintavételek az előző mintavételhez hasonlóan az MSZ 21470-1:1998 vonatkozó szabvány alapján végeztük. A mintavételhez felhasznált segédeszközök: •
Mintatartó edény
•
Ásó
•
Lapát
•
Gumikesztyű
•
Sósav
•
pH papír
•
GPS
•
Fényképezőgép
A mintavevő eszköz minden használat előtt meg lett tisztítva. A mintákat további felhasználásig szennyezésmentes, tiszta, jól szellőzött, hűvös és sötét helyiségben tároltam.
4.2.2. Laborvizsgálat menete
A laborvizsgálatokat az előző fejezetben (4.1.2.) bemutatott módon végeztem, ezért ennek részletes tárgyalását nem ismétlem meg. Mivel az előző mérés eredményei szerint a kicserélhet és a karbonátos elemtartalom szinte minden elem esetében nulla volt, ezért ebben az esetben csak a szerves és szulfidos kioldást végeztem el (22., 69., 70. ábra). A
spektrométeres
mérésre
kapott
eredményeket elemenként táblázatosan és diagramon ábrázolva is megadtam a mellékletben. Az összesített 55
22. ábra: Szulfidos oldat spektrométeres vizsgálata (Fotó: Juhász Judit)
táblázat értékeit a 14., 15. táblázat, míg az összesített diagram értékeit a 23., 24., 25. ábra tartalmazza.
4.2.3 Eredmények és kiértékelésük
A spektrometriás mérést ugyanarra az öt elemre végeztem (Cd, Cu, Hg, Pb, Zn), mint az előzőekben (27-36. táblázat, 38-47. ábra). Ha megnézzük a 14. táblázat értékeit a szerves kioldásra, látható, hogy egyik elem sem éri el a határértéket sem az 1, sem az 5 napos kioldásra. Hasonlóan az előző fejezet eredményeihez, itt is megfigyeltem, hogy több minta ugyan határérték alatt, de a többihez képest kiemelkedést mutat. Ilyen a kadmium esetében a Bszk4-es minta az 5. napi kioldásra (a rövidített mintanevekhez jelkulcsot lásd:14., 15., 39. táblázat). Ebben a mintában a kadmium tartalom közel duplája a többi minta kadmium tartalmának. Réz esetében mind az 1 mind az 5 napos kioldásra a Bszk2-es minta mutat 6,6 mg/kg-os kiemelkedést. Nagyobb a cinktartalom a Bszk1 és a Bszkva (vizes árok) minták 5 napos kioldásaiban. Szulfidos kioldás esetén (15. táblázat) a magasabb, de továbbra is határérték alatt maradó értékben a Bszk4 mellett megjelenik a Bszk1-es minta is. Réz esetében mind az 1es, mind az 5-napos kioldásnál a Bszk2 mellé társul a Bszk3 közel 5 mg/kg-os értékkel. Ennél a kioldásnál, mint azt az előző vizsgálatból várható volt, megjelenik határérték feletti értékkel a higany a Bszk1 és Bszk2 mintákban (az előző vizsgálatnál a bükkszentkereszti mintákban is megjelenik a határérték fölötti higany). Mivel a teljes szelvényben találtunk különféle hulladékot (műanyag kupak, téglatörmelék, faszén), előfordulhat, hogy a magasabb higany érték forrása is a vizsgált területen felhalmozódott hulladék között keresendő. A Bszk1-es mintában a cinktartalom stagnálást, míg a Bszkva mintában 3 milligrammnyi emelkedést mutat. Érdemes megnézni az összesítő diagramokat (23., 24., 25. ábra). Kék szín jelöli a bükkszentkereszti, barna a jávorkúti mintákat, a mélység változását pedig mindkét szín árnyalatainak a változása mutatja. A bükkszentkereszti mintáknál megfigyelhető, hogy a kadmium, az ólom és a cink a mélység felé haladva csökkenő tendenciát mutat. Ez a három fém a levegőből ülepedéssel vagy csapadékkal kerülhetett a talajba. Higanyt ugyan csak a szulfidos kioldás eredményezett, az is csupán a felső 50 centire korlátozódik. A talaj legfelső rétege szerves anyagban gazdagabb, ezért ebben a rétegben jobban megkötődnek az említett nehézfémek. Érdemes jobban megfigyelni a rezet. A felső 20 centiméter kisebb
56
koncentrációban tartalmazza ezt a fajta fémet, mint a 40-50 centi között vett minta, amely kavicsos, homokos vályog. A Bükkszentkereszten megfigyelt szabályosan változó tendencia nem mutatkozik meg a jávorkúti mintákban. A kadmium tartalom a mélység felé enyhe növekedést mutat, míg a réz és az ólom a 10 és 60 centiméteres mélységben a felső 5 centis réteghez képest növekszik, majd 80 és 100 centi között ismét csökken. A jávorkúti mintákban a spektrométer higanyt nem mutatott ki. A cink kioldása eltér az 1. és 5. nap között. Az 1 napos kioldásban a cink tartalom a mélységgel együtt csökken, míg az öt naposnál a mélységgel együtt nő. Arra, hogy a felső rétegben miért nem kötődött meg sem a kadmium, sem az ólom, a magyarázat a mintavételi pont időszakos vízborítottságával függ össze. Bár a felső rétegek szerves anyag tartalma nagyobb, mint 20%, az időszakos vízfolyással ebből a rétegből kimosódhatnak a szemcsék, amelyek a glejes 10 és 60 centi közötti rétegekben halmozódnak fel ismét. Ha összevetem a bükkszentkereszti és a jávorkúti minták eredményeit, megfigyelhető, hogy míg a szárazabb területen a nehézfémek koncentrációja a mélység felé csökken, addig feltehetően az időszakos vízborítottság is elég a fémeket adszorbeált talajszemcsék mobilizációjához. Ezért az adott réteg fémtartalma a víztartalom függvényében változik.
57
14. táblázat: Összesített táblázat szerves elemtartalomra; tavaszi mintavétel
Szerves Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Mintavételi mélység [cm] 0-20 40-50 70-80 90-100 0-20 0-5 10-30 30-60 80-100
Cd 1. nap 0,225 0,138 0,113 0,125 0,175 0,113 0,100 0,138 0,150
Cu 5. nap 0,250 0,150 0,150 0,488 0,238 0,163 0,163 0,200 0,238
1. nap 3,675 6,625 3,563 2,975 2,800 1,938 3,525 3,750 2,338
Hg 5. nap 3,375 6,663 3,750 3,100 2,875 1,538 3,013 3,725 2,363
1. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Pb 5. nap 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 4,763 3,900 2,688 1,950 4,325 3,188 3,313 3,013 2,825
Zn 5. nap 4,375 3,613 2,538 1,988 3,763 2,513 3,113 2,713 2,700
1. nap 0,000 2,994 0,638 0,438 2,969 2,363 1,538 0,744 0,494
5. nap 7,463 5,663 4,800 2,825 7,663 4,800 4,525 4,700 6,113
Kiemelkedő, de határérték alatti érték; Határérték feletti érték 15. táblázat: Összesített táblázat szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel
Mintavételi Szulfidos mélység [cm] Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
0-20 40-50 70-80 90-100 0-20 0-5 10-30 30-60 80-100
Cd 1. nap 0,225 0,138 0,113 0,125 0,175 0,113 0,100 0,138 0,150
Cu 5. nap 0,630 0,220 0,190 0,488 0,310 0,310 0,280 0,320 0,350
1. nap 3,675 6,625 5,030 3,490 3,750 1,938 3,525 4,420 3,200
Hg 5. nap 3,990 6,663 5,100 3,460 3,870 1,740 3,013 4,650 3,120
58
1. nap 5,990 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Pb 5. nap 71,050 17,690 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
1. nap 4,763 3,900 2,690 2,140 4,325 3,188 3,313 3,013 2,825
Zn 5. nap 5,310 4,870 2,810 2,400 5,510 3,050 3,440 3,340 3,140
1. nap 2,910 2,994 0,638 0,438 3,435 2,363 1,538 1,165 0,750
5. nap 7,463 5,663 4,800 3,110 10,680 4,800 4,525 4,700 6,113
Szerves elemtartalom_2. mérés 9,000
8,000
7,000 Bszk1
6,000
Bszk2 Bszk3
5,000
Bszk4 Bszkva
4,000
Jk1 3,000
Jk2 Jk3
2,000
Jk4
1,000
0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5. nap Cu
1. nap
5. nap Hg
1. nap
5. nap Pb
23. ábra: Összesített diagram szerves elemtartalomra; tavaszi mintavétel
59
1. nap
5. nap Zn
Szulfid elemtartalom_2. mérés 80,000
70,000
60,000 Bszk1 50,000
Bszk2 Bszk3 Bszk4
40,000
Bszkva Jk1
30,000
Jk2 Jk3
20,000
Jk4 10,000
0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5. nap Cu
1. nap
5. nap Hg
1. nap
5. nap Pb
24. ábra: Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel
60
1. nap
5. nap Zn
Szulfid elemtartalom_2. mérés nagyított 18,000 16,000 14,000 Bszk1 12,000
Bszk2 Bszk3
10,000
Bszk4 Bszkva
8,000
Jk1 Jk2
6,000
Jk3 Jk4
4,000 2,000 0,000 1. nap
5. nap Cd
1. nap
5. nap Cu
1. nap
5. nap Hg
1. nap
5. nap
1. nap
Pb
25. ábra: Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel (nagyított)
61
5. nap Zn
4.3 Talaj pH mérés a tavaszi talajmintákon A bükkszentlászlói és jávorkúti mintákon pH mérést is végeztem. Amennyiben a talajok pH-ja a savanyú felé tolódik, a pH lehet az oka a mintákban található fémtartalom rétegek szerinti eloszlásának. Ez különösen a jávorkúti mintákban magyarázná a mélyebb rétegekben való felhalmozódást.
4.3.1. A pH mérés menete
A mintákat tálcára tettem és 24 órán keresztül légszárazságig szárítottam. Mintánként műanyag üvegcsébe 6 gramm talajhoz 15 cm3 desztillált vizet öntöttem. A mintákat rázató géppel rázattam, majd 12 óra pihentetés után pH mérővel határoztam meg a szuszpenzió pH-ját.
4.3.2. A pH mérés eredményei és kiértékelése
Az eredményeket az alábbi táblázat mutatja:
16. táblázat: A pH mérés eredményei
Minta Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszk.v.a Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Mintavételi mélység [cm] 0-20 40-50 70-80 90-100 0-20 0-5 10-30 30-60 80-100
pH 7,87 8,04 8,15 8,21 7,90 7,80 7,35 7,59 7,80
A táblázatból látható (16. táblázat), a minták pH-ja 7,35 és 8,21-es értékek között mozognak. Ezen értékek semleges körüli pH-t jellemeznek. A pH-k mérési pontok és mélységek szerinti eloszlását két külön diagram mutatja:
62
2.mérés_Bszk_talaj pH 8,30 8,20 8,10
Bszk1
8,00
Bszk2
7,90
Bszk3
7,80
Bszk4
7,70 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
26. ábra: A bükkszentlászlói minták pH változása a mélységgel; tavaszi mintavétel
Ahogy fenti diagramból látható (26. ábra), Bükkszentkereszten a legfelső talajréteg (0-20 cm) pH-ja 7,87. A mélységgel a talaj pH növekszik. 40 cm mélységben már eléri a 8as pH-t, 1 méteres mélységre pedig a 8,21-et. A vizes árok (Bszk.v.a) értéke (7,9) egyik diagramon sem lett szerepeltetve. Bár a Bszk minták közelében vettünk, nem ugyanabból a talajszelvényből, így különálló értéket képvisel. Látható azonban, hogy mint a talaj felső rétege, hasonló értéket ad, mint a Bszk1es minta (7,87). Jávorkút esetében (27. ábra) a 0-5 cm-es mélységben mért 7,8-as pH, a 10 és 30 centi között visszaesik 7,35-re, majd a 30 és 60 cm közötti rétegben növekedni kezd; itt már eléri a 7,59-et, 1 méteres mélységben pedig a 7,8-as értéket.
2.mérés_Jk_talaj pH 7,90 7,80 7,70 7,60
Jk1
7,50
Jk2
7,40
Jk3
7,30
Jk4
7,20 7,10 Jk1
Jk2
Jk3
Jk4
27. ábra: A jávorkúti minták pH változása a mélységgel; tavaszi mintavétel
63
4.4 Az őszi és tavaszi mintavétel eredményeinek összehasonlítása Az októberi mintavétel során a felső 20 centiméteres rétegekből vettünk mintát. Ezen rétegek időszakos vagy állandó vízborítottságnak vannak kitéve. A tavaszi minták eredményeiből következtetve arra jutottam, mivel mindegyik mintavételi hely állandó vagy időszakos vízborítottságú, nem elég csupán a felszínt vizsgálni; a mintavételi helyek mindegyikén érdemes lenne vertikális mintavételt végezni, ezzel megállapítható lenne a nehézfémszennyeződés bemosódásának mértéke. Mivel a felszíni rétegben minden minta esetén találtunk csekély mennyiséget, a mintavételezés pedig a teljes Központi-Bükkre kiterjed, a nehézfém csapadékkal vagy száraz ülepedéssel került a területre. A szennyezés forrását nehéz megjelölni, mivel nem ismerjük a szennyezés korát. Okozhatta a vizsgált fémek jelenlétét a hegység határába települt, mára megszűnt nehézipar, vagy akár hatással lehet rá a közlekedés, de nem vethető el az országhatáron átnyúló, északi szelek hozta szennyezés lehetősége sem. Ha megfigyeljük a pH mérésre kapott eredményeket, hasonló eloszlásúak, mint a talajréteg szennyezettségek. A Bükkszentkereszti minták esetében a nehézfémtartalom csökkenéssel növekszik a pH, míg a Jávorkúti minták változását (kezdeti csökkenés, majd növekvés) a pH szintén követi. Mivel a pH-k semlegeshez közeli értéket adtak, nem befolyásolják a nehézfémtartalmat. Ehhez a pH-knak a savas érték felé kellene eltolódniuk. Így elmondható, hogy a talaj pH és a nehézfémtartalom nem befolyásolják egymást.
64
5. ÖSSZEFOGLALÁS Diplomadolgozatom témájául választottam a Bükk-hegység karszttalajainak nehézfém
szennyezettségeinek
vizsgálatát.
A
témaválasztást
indokolja,
hogy
Magyarország ivóvízbázisai érzékeny területeken találhatóak. Ezek közül nemzeti parki védettséget élvez a Bükk-hegység karsztos területe. A hegység vize Miskolc város - amely nagyváros - ivóvízellátását biztosítja. Azt várnánk, hogy a nemzeti parki védettség szennyezés mentes, tiszta ivóvizet eredményez, ám még ez a védettség sem képes meggátolni, hogy a terület nehézfémmel ne szennyeződjön. Célom volt megvizsgálni azon területeket, amelyek forrásaként szolgálhatnak a Miskolc város vízét szennyező helyszíneknek. A nehézfém szennyezés legjobb detektálása a talajok, valamint a barlangi üledékek, amelyeken finom szemeloszlásuk és/vagy magas szerves anyag tartalmuk miatt a nehézfémek könnyedén megkötődnek. Dolgozatomban bemutatásra kerültek a Bükk-hegység általános jellemzői, földtani, vízrajzi- valamint talajtani jellemzői, éghajlata és növényzete. Az irodalomkutatás során helyet kaptak a Bükkben végzett dolgozatomhoz kapcsolódó korábbi vizsgálatok (Keveiné, Zseni, Hernádi-Tóth). Mintavételre két alkalommal került sor. Az októberi mintavétel során 11 helyszínről, patakmeder vagy árok felső 20 centiméteréből vettünk mintát. A mintavétel célja a települések feletti területtel, hogy megállapítható legyen, a Hernádi-Tóth féle mérések eredményeit a vizsgált települést okozta. Második, tavaszi mintavételkor, két helyszínen vertikális mintavételre került sor, amellyel meghatározhatóvá vált a szennyezés forrása, valamint a nehézfémek mélység szerinti eloszlása. A mintavételt laborvizsgálat követte. Minden mintát 5 elemre: kadmium, réz, higany, ólom és cink. Az őszi mintákra kicserélhető, karbonát, szerves és szulfidos elemtartalmat néztem. Mivel szinte minden esetben a kicserélhető és karbonát elemtartalomra nulla értéket kaptam, a második mintavételből származó mintákra már csak szerves és szulfidos elemtartalmat vizsgáltam. A tavaszi mintákon pH mérést is végeztünk. A spektrométerrel kapott eredményeket táblázatokban és diagramokon ábrázoltam. Saját értékeimet összevetve az előzetes vizsgálatok eredményeivel, az alábbiakra jutottam:
65
Keveiné és Zseni vizsgálatai kiterjednek a cinkre, a krómra, az ólomra, a kobaltra és a kadmiumra. Ezek közül a króm több mintákban, az ólom két mintában, míg a kobalt egy mintában határérték feletti. Az általuk vett minták pH-ja a savas felé tolódik. Zseni szerint a Cd és a Cr összefüggésben áll a kémhatással, míg a Cd, Pb és Zn szerves anyaghoz való kötődése miatt, jellegzetesen dúsul a felszíni mintákban. Hernádi és Tóth a bükki víznyelők és barlangok üledékéből vettek mintákat, és spektrométerrel valamint ICP-vel az alábbi nehézfémek mennyiségét mérték: As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, V, Zn. Ezen fémek közül a mintákban a kadmium, a higany és a molibdén volt határértéket meghaladó mennyiségben. Az általam végzett mérésekből a következő eredményekre jutottam: •
A vizsgált 5 nehézfémből csak a higanyra kaptam határérték feletti érteket.
•
Saját mérési eredményeim az előzetes bükki mérésekhez képest eltérőek. Keveiné és Zseni méréseiben az ólom, Hernádi és Tóthéban a kadmium volt határérték felett, az én méréseimben ezen fémek közül egyik sem.
•
A nehézfém koncentráció a mélység felé haladva csökken, ezért a szennyezés nem az alapkőzetből származik.
•
A nehézfémek a szerves anyagokhoz kötődnek, amely magyarázza, hogy a felső rétegben mért magasabb a koncentráció.
•
A talajminták pH-ja a semlegeshez közeli, és bár a nehézfémtartalomhoz hasonló módon a mélységgel együtt változik, nem okozója a fémek koncentráció változásának.
•
Minden horizontálisan vett mintában a higanyon kívül megtalálható a másik vizsgált négy nehézfém, határérték alatti mennyiségben. A minták a teljes központi Bükköt lefedik. A nehézfém szennyezés a levegőből, száraz vagy nedves ülepedéssel került a területre.
•
A szennyezés valószínűleg antropogén eredetű; kora nem ismert, ezért okozója lehet az egykor virágzó miskolci nehézipar, de akár az északról jövő légáramlatoknak köszönhetően származhat az országhatáron túlról. Az előző pontok alapján az alábbiakat javaslom:
•
Azon pontokon, ahol csak felszíni mintavételre került sor, egy ismételt, mélységi mintavételt is érdemes lenne elvégezni; ezáltal a Bükk egyes helyszínein megfigyelhető lenne a nehézfém szennyezés mélység szerinti eloszlása.
66
•
Minden egyes ilyen módon vett minta esetében pH-t kell nézni. A pH változás magyarázhatja a nehézfém eloszlást valamint a pH értékből következtetni lehet a fémek mobilizálhatóságára az adott területen, ezáltal meghatározható, milyen mértékben kerülhet nehézfém a karsztvízbe, valamint a miskolci ivóvízbe.
•
Az általam vizsgált nehézfém sort érdemes lenne kibővíteni azon fémekkel, amelyek az előzetes vizsgálatok során meghaladták a határértéket: Króm és molibdén.
67
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Szeretném
megköszönni
a
diplomamunka
megvalósulásához
nyújtott
segítséget
konzulenseimnek:
Dr. Dobos Endre Egyetemi docens Földrajz- Környezettani Tanszék Tóth Márton PhD hallgató Hidrogeológiai- Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék Továbbá:
A tanulmány/kutató munka a Miskolci Egyetemen működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0049 jelű „KÚTFŐ” projektjének részeként – az Új Széchenyi Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
68
IRODALOMJEGYZÉK [1.] Budai T. (é.n.): A Bükk-hegység földtana - PTE TTK Környezettudományi Intézet [2.] BRÜMMER ET AL. (1991): Schwermetallbelastung von Böden. - Mitteilungen Dt. Bodenkundl. Gesellschaft 63, pp. 31-42. [3.] Dobos E. (1994): Talajtan-talajvédelem – Miskolci Egyetem, Miskolc [4.] Dobos et all (2013): A bükki barlangok üledékeinek általános talajtani és ásványtani jellemzői. Agrokémia és Talajtan. 62 (2013) 2, pp. 235-250. [5.] Dobos E. - Lénárt L. (2013): A bükki barlangok üledékeinek szennyezettsége. Agrokémia és Talajtan. 62 (2013) 2, pp. 251-266. [6.] Dobos E.: Talajtakaró in. Baráz et al. (2002): A Bükki Nemzeti Park, Eger - pp. 149153 [7.] Dold-Fontobé (2002): A mineralogical and geochemical study of element mobility in sulfide mine tailings of Fe oxide Cu–Au deposits from the Punta del Cobre belt, northern Chile - Elsevier [8.] Döményi Z (2010): Magyarország kistájainak katasztere [9.] Filep Gy. (1988): Talajkémia – Akadémia Kiadó, Budapest pp.71-83 [10.] Haas et al. (2001): Carbon isotope anomaly and other geochemical changes at the Triassic–Jurassic boundary from a marine section in Hungary. – Geology, 29/11, pp. 1047–1050 [11.] Hall et al (1996): Selective leaches revisited, with emphasis on the amorphous Fe oxyhydroxide phase extraction – Elsevier [12.] Hartai É. (2005): Teleptani alapismeretek – Miskolci Egyetem, Miskolc [13.] Hartai É. (2006): Magyarország földtana – Miskolci Egyetem, Miskolc [14.] Hernádi B.-Tóth M. (2013): Víznyelő és barlangi talajminták nehézfém tartalmának vizsgálata a Bükk és az Aggteleki-hegységben – Miskolci Egyetem, Miskolc [15.] Izápy G. - Sárváry I. (1993): Tájékoztató a magyarországi karsztos termálvízelőfordulások állapotáról. Budapest, Eger, Hévíz, Miskolc-Tapolca. KHVM-OMFB. Bp. VITUKI Rt. [16.] Jakucs-Kessler (1962): A barlangok világa – Egyetemi Nyomda, Budapest [17.] Juhász J. (1987): Hidrogeológia – Akadémia kiadó, Budapest. [18.] KABATA PENDIAS, A. - PENDIAS, H. (1984): Trace elements in soil and plants. – CRC Press, Boca Raton, P 315 [19.] Kapocsy Gy. (1993): Nemzeti parkjaink – Officina Nova, h.n. [20.] Keveiné Bárány, I. et al (2008). Nehézfém-szennyezési vizsgálatok hazai karsztokon In: Fodor I (Ed.), A fenntartható fejlődés környezetvédelmi összefüggései a Kárpátmedencében (pp. 72-83.). Pécs
69
[21.] LAKANEN, E. - ERVIÖ, R. (1971): A comparison of eight extractants for the determination of plant available micronutrients in soil. - Acta Agr. Fenn. 123, pp. 223-232. [22.] MERIAN, E. (ed,) (1984): Metalle in der Umwelt. - Verlag Chemie GmbH (Weinheim, Florida, Basel), P 722 [23.] Papp Z. (1997): A talaj és védelme – Széchenyi István Főiskola, Győr [24.] Papp Z. (1997): Földtani alapismeretek (Geológia I-II.) - UNIVERSITAS, Győr. [25.] Pécsi-Sárfalvi (1960): Magyarország földrajza – Akadémia Kiadó, Budapest [26.] Pelikan et all (2005): A Bükk-hegység földtana – Magyar Állami Földtani Intézet, Budapest [27.] Sándor A. (1983): Kilátás a Kövekről, Bükki Nemzeti Park – Mezőgazdasági Kiadó, Budapest [28.] Simon T. – Seregélyes T. (2003): Növényismeret – Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 6. kiadás [29.] Stefanovits et all (2010): Talajtan – Mezőgazda Kiadó, Budapest, 2. kiadás; pp. 1626, 50-57, 86-129 [30.] Suba J (1983): A Bükk növényei In. Sándor A. (1983): Kilátás a Kövekről, Bükki Nemzeti Park – Mezőgazdasági Kiadó, Budapest pp 189-235 [31.] Suba J. (2002): A Bükk növényvilága – Mezőgazda Kiadó, Budapest [32.] Tessier et al (1979): Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Universite du Quebec, Quebec Canada [33.] Wallacher L. (1990): Környezetföldtan (jegyzet), Miskolc [34.] WELP, G. - BRUMMER, G. W. (1999): Adsorption and solubility of ten metals in soil samples. - Journal of Plant Nutrient and Soil Science, 162 (2), pp. 155-161. [35.] Zseni A. (2003). Karsztos mintaterületek talajainak kicserélhető kationtartalma és nehézfém-terhelése. In: Veress, M. (Ed.) Karsztfejlődés VIII. (pp. 273-295.). Szombathely [36.] Zseni A. et all. (2002). A talaj és növényzet nehézfém-tartalmának vizsgálata karsztos mintaterületen. In: Veress, M. (ed.), Karsztfejlődés VII (pp. 297-315.). Szombathely [37.] Zseni A. (2001). A talaj kémhatása és a növényzet kapcsolata néhány hazai karsztterületen. In: Molnár, J. (Ed.) Földrajz az egész világ: Geográfus Doktoranduszok V. Országos Konferenciája (pp. 67-74.). Miskolc [38.] Hevesi Attila: A Bükk-hegység földrajza; A hegység éghajlata, időjárása (2014.02.28) http://bnpi.hu/oldal/foldrajz-42.html [39.] Lénárt László: Hideg és meleg karsztvíztestek kapcsolatrendszerének jobb megismerését és védelmét célzó kutatások (2014.03.15) http://www.kutfo.unimiskolc.hu/files/files/K%C3%9ATF%C5%90_2_modul_modul%C3%A9rtekezlet_2013_0 1_22.ppt
70
[40.] Sásdi László: A Bükk-hegység földrajza; Vízrajz (2014.02.28) http://bnpi.hu/oldal/foldrajz-42.html [41.] Szerző Ismeretlen: A Bükk-hegység földrajza; Helyzete és határai (2014.02.28) http://bnpi.hu/oldal/foldrajz-42.html [42.] Szerző ismeretlen: A Bükk kialakulása, földtani felépítése (2014.02.27) http://bnpi.hu/oldal/foldtan-40.html [43.] Szerző ismeretlen: Atomabszorpciós spektrometria (2014.03.01) http://www.unimiskolc.hu/home/web/wwwkoh/www/hun/tanszekek/kt/kollegak/aas_kieg.pdf [44.] Szerző ismeretlen: Hatályos jogszabályok gyűjteménye (2014.03.05) http://www.complex.hu/jr/gen/hjegy_doc.cgi?docid=A0900006.KVV
71
ÁBRAJEGYZÉK 1. ábra
A Bükk-hegység ................................................................................................ 7
2. ábra
Magyarország mobilzónái ................................................................................. 8
3. ábra
A Bükk-hegység földtani térképe 1:200 000 ..................................................... 9
4. ábra
A Bükk-hegység vízföldtani térképe 1:100 000 .............................................. 10
5. ábra
Bükkfák a Bükk-fennsíkon .............................................................................. 20
6. ábra
A Bükk-hegység talajtérképe ........................................................................... 25
7. ábra
Talajkolloid ...................................................................................................... 27
8. ábra
TOT szerkezetű agyagásvány .......................................................................... 28
9. ábra
Az illit agyagásvány szerkezete ....................................................................... 30
10. ábra
A kútfő projekt 1. méréseinek helyszínei ......................................................... 37
11. ábra
Mintavételi pontok a Bükk területén ............................................................... 40
12. ábra
Bükkszentlászlói minta .................................................................................... 41
13. ábra
Szerves elemtartalom vizsgálat ........................................................................ 42
14. ábra
Atomabszorpciós spektrométer ....................................................................... 43
15. ábra
Kadmium mérése szerves és szulfidos oldatokból .......................................... 44
16. ábra
Összesített diagram kicserélhető elemtartalomra; őszi mintavétel ................... 49
17. ábra
Összesített diagram karbonátos elemtartalomra; őszi mintavétel ..................... 50
18. ábra
Összesített diagram szerves elemtartalomra; őszi mintavétel .......................... 51
19. ábra
Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; őszi mintavétel ........................ 52
20. ábra
A Bükkszentkereszti rézsű ............................................................................... 53
21. ábra
A jávorkúti rézsű .............................................................................................. 54
22. ábra
Szulfidos oldat spektrométeres vizsgálata ....................................................... 55
23. ábra
Összesített diagram szerves elemtartalomra; tavaszi mintavétel ...................... 59
24. ábra
Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel ................... 60
25. ábra
Összesített diagram szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel (nagyított) . 61
26. ábra
A bükkszentlászlói minták pH változása a mélységgel; tavaszi mintavétel ..... 63
27. ábra
A jávorkúti minták pH változása a mélységgel; tavaszi mintavétel ................. 63
28. ábra
1 napos korrigált eredmények kadmiumra ....................................................... 77
29. ábra
5 napos korrigált eredmények kadmiumra ....................................................... 78
30. ábra
1 napos korrigált eredmények rézre .................................................................. 79
72
31. ábra
5 napos korrigált eredmények rézre .................................................................. 80
32. ábra
1 napos korrigált eredmények higanyra ............................................................ 81
33. ábra
5 napos korrigált eredmények higanyra ............................................................ 82
34. ábra
1 napos korrigált eredmények ólomra .............................................................. 83
35. ábra
5 napos korrigált eredmények ólomra .............................................................. 84
36. ábra
1 napos korrigált eredmények cinkre ................................................................ 85
37. ábra
5 napos korrigált eredmények cinkre ................................................................ 86
38. ábra
1 napos korrigált eredmények kadmiumra ....................................................... 87
39. ábra
5 napos korrigált eredmények kadmiumra ....................................................... 88
40. ábra
1 napos korrigált eredmények cinkre ................................................................ 89
41. ábra
5 napos korrigált eredmények rézre .................................................................. 90
42. ábra
1 napos korrigált eredmények higanyra ............................................................ 91
43. ábra
5 napos korrigált eredmények higanyra ............................................................ 92
44. ábra
1 napos korrigált eredmények ólomra .............................................................. 93
45. ábra
5 napos korrigált eredmények ólomra .............................................................. 94
46. ábra
1 napos korrigált eredmények cinkre ................................................................ 95
47. ábra
5 napos korrigált eredmények cinkre ................................................................ 96
48. ábra
Mintavételi helyek a Bükkben ......................................................................... 98
49. ábra
Mintavételi helyek a Bükkben 2. térkép .......................................................... 98
50. ábra
1. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről ........................................ 99
51. ábra
2. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről ........................................ 99
52. ábra
3. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről ...................................... 100
53. ábra
4. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről ...................................... 100
54. ábra
A Bükk-hegység látképe ................................................................................ 101
55. ábra
A Bükk-hegység látképe 2 ............................................................................. 101
56. ábra
Az Anna-barlang ............................................................................................ 101
57. ábra
Víznyelő a Bükkben ...................................................................................... 102
58. ábra
A Hámori-tó ................................................................................................... 102
59. ábra
Madársóska .................................................................................................... 103
60. ábra
Mintavétel a Mexikó-völgyben ...................................................................... 103
73
61. ábra
Mintavételi hely a Mexikó-völgyben ............................................................ 103
62. ábra
GPS koordinátamérés Bükkszentlászlón ....................................................... 104
63. ábra
Őszi mintavétel Bükkszentkereszten ............................................................. 104
64. ábra
Őszi mintavétel Jávorkúton ........................................................................... 105
65. ábra
Tavaszi mintavétel Bükkszentkereszten ........................................................ 105
66. ábra
Szelvényásás Jávorkúton a tavaszi mintavétel keretében ............................... 106
67. ábra
Talajmintákról származó karbonátos oldatok ................................................ 106
68. ábra
1 és 5 napos kioldásokból származó oldatok ................................................. 107
69. ábra
Szerves és szulfidos kioldások ....................................................................... 107
70. ábra
Szulfidos kioldások előkészítése atomabszorpciós vizsgálatra ..................... 108
74
TÁBLÁZATJEGYZÉK 1. táblázat:
Talajban zajló ellentétpárokra bontható folyamatok ................................... 24
2. táblázat:
Rétegszilikátok osztályzása ......................................................................... 29
3. táblázat:
Mészkövek nehézfémtartalma ..................................................................... 32
4. táblázat:
A dolgozatban szereplő nehézfémek szennyezettségi határértékei ............ 33
5. táblázat:
A bükki minták összes nehézfémtartalma ................................................... 34
6. táblázat:
Hernádi-Tóth féle mintavételi pontok ......................................................... 36
7. táblázat:
A Hernádi-Tóth féle mérés eredményei higanyra és kadmiumra ............... 37
8. táblázat:
Az ICP és AAS féle mérési eredmények összevetése ................................ 38
9. táblázat:
Nehézfémek határértékei [mg/kg] ............................................................... 44
10. táblázat: Összesített táblázat kicserélhető elemtartalomra; őszi mintavétel ............... 47 11. táblázat: Összesített táblázat karbonátos elemtartalomra; őszi mintavétel................. 47 12. táblázat: Összesített táblázat szerves elemtartalomra; őszi mintavétel ...................... 48 13. táblázat: Összesített táblázat szulfidos elemtartalomra; őszi mintavétel .................... 48 14. táblázat: Összesített táblázat szerves elemtartalomra; tavaszi mintavétel .................. 58 15. táblázat: Összesített táblázat szulfidos elemtartalomra; tavaszi mintavétel ............... 58 16. táblázat: A pH mérés eredményei............................................................................... 62 17. táblázat: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra ................................................... 77 18. táblázat: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra ................................................... 78 19. táblázat: 1 napos korrigált eredmények rézre ............................................................. 79 20. táblázat: 5 napos korrigált eredmények rézre ............................................................. 80 21. táblázat: 1 napos korrigált eredmények higanyra ....................................................... 81 22. táblázat: 5 napos korrigált eredmények higanyra ....................................................... 82 23. táblázat: 1 napos korrigált eredmények ólomra.......................................................... 83 24. táblázat: 5 napos korrigált eredmények ólomra.......................................................... 84 25. táblázat: 1 napos korrigált eredmények cinkre ........................................................... 85 26. táblázat: 5 napos korrigált eredmények cinkre ........................................................... 86 27. táblázat: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra ................................................... 87 28. táblázat: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra ................................................... 88 29. táblázat: 1 napos korrigált eredmények rézre ............................................................. 89
75
30. táblázat: 5 napos korrigált eredmények rézre ............................................................. 90 31. táblázat: 1 napos korrigált eredmények higanyra ....................................................... 91 32. táblázat: 5 napos korrigált eredmények higanyra ....................................................... 92 33. táblázat: 1 napos korrigált eredmények ólomra.......................................................... 93 34. táblázat: 5 napos korrigált eredmények ólomra.......................................................... 94 35. táblázat: 1 napos korrigált eredmények cinkre ........................................................... 95 36. táblázat: 5 napos korrigált eredmények cinkre ........................................................... 96 37. táblázat: Előzetes mérési koordináták ........................................................................ 97 38. táblázat: 1. mérés koordinátái ..................................................................................... 97 39. táblázat: 2. mérés koordinátái ..................................................................................... 97
76
ELEMTARTALOM MELLÉKLET A 2013.október.23-ai (őszi) vizsgálat részletes eredményei A kadmiumra kapott 1 napos korrigált eredmények: 17. táblázat: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra
Cd (1.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,050 0,190 0,160 0,190 0,180 0,230 0,190 0,150 0,150 0,150 0,100
0,140 0,190 0,160 0,230 0,250 0,250 0,260 0,190 0,180 0,210 0,260
0,140 0,190 0,160 0,230 0,250 0,250 0,260 0,190 0,263 0,238 0,425
Szulfid 0,320 0,210 0,170 0,400 0,400 0,320 0,330 0,340 0,460 0,238 0,580
Cd_1.nap 0,7 0,6 0,5 Szulfid
0,4
Szerves 0,3
Karbonát Kicserélhető
0,2 0,1 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
28. ábra: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra
77
Bszl_s
A kadmiumra kapott 5 napos korrigált eredmények: 18. táblázat: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra
Cd (5.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,000 0,020 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,040 0,120
0,300 0,100 0,000 0,150 0,150 0,013 0,013 0,000 0,050 0,040 0,200
Szulfid 0,360 0,180 0,080 0,250 0,210 0,100 0,100 0,060 0,180 0,110 0,360
Cd_5.nap 0,4 0,35 0,3 0,25
Szulfid
0,2
Szerves Karbonát
0,15
Kicserélhető 0,1 0,05 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
29. ábra: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra
78
Bszl_s
A rézre kapott 1 napos korrigált eredmények: 19. táblázat: 1 napos korrigált eredmények rézre
Cu (1.nap)
Kicserélhető Karbonát Szerves
Szulfid
mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,040 0,310 0,100 0,000 0,020 0,040 0,010 0,000 0,000 0,000
0,713 1,263 0,325 1,050 0,950 1,263 2,213 2,375 0,350 1,188
2,370 4,080 0,900 3,190 2,820 2,840 5,610 5,130 1,320 2,970
Bszl_s
0,000
0,280
2,200
6,090
Cu_1.nap 7 6 5 Szulfid
4
Szerves 3
Karbonát Kicserélhető
2 1 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
30. ábra: 1 napos korrigált eredmények rézre
79
Bszl_s
A rézre kapott 5 napos korrigált eredmények: 20. táblázat: 5 napos korrigált eredmények rézre
Cu (5.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,060 0,040 0,010 0,100 0,160 0,040 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,120 0,860 0,070 0,190 0,020 0,280 0,110 0,240 0,020 0,180 0,660
0,738 1,263 0,363 1,213 1,013 1,350 2,413 2,500 0,438 1,225 2,300
Szulfid 2,290 4,020 0,960 3,260 2,660 3,190 5,710 5,040 1,190 3,130 7,410
Cu_5.nap 8 7 6 5
Szulfid
4
Szerves Karbonát
3
Kicserélhető 2 1 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
31. ábra: 5 napos korrigált eredmények rézre
80
Bszl_s
A higanyra kapott 1 napos korrigált eredmények: 21. táblázat: 1 napos korrigált eredmények higanyra
Hg (1.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Szulfid
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
61,830 61,530 57,410 26,490 46,280 9,540 2,160 0,000 0,000 0,000 0,000
Hg_1.nap 70 60 50 Szulfid
40
Szerves 30
Karbonát Kicserélhető
20 10 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
32. ábra: 1 napos korrigált eredmények higanyra
81
Bszl_s
A higanyra kapott 5 napos korrigált eredmények: 22. táblázat: 5 napos korrigált eredmények higanyra
Hg (5.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Szulfid 45,780 27,500 26,770 20,800 9,300 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Hg_5.nap 50 45 40 35 30
Szulfid
25
Szerves
20
Karbonát
15
Kicserélhető
10 5 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
33. ábra: 5 napos korrigált eredmények higanyra
82
Bszl_s
Az ólomra kapott 1 napos korrigált eredmények: 23. táblázat: 1 napos korrigált eredmények ólomra
Pb (1.nap)
Kicserélhető Karbonát Szerves
Szulfid
mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2
0,050 0,420 0,110 0,200 0,070 0,160 0,120 0,310 0,060 0,150
0,570 0,690 0,390 0,360 0,560 0,600 0,630 0,490 0,290 0,350
1,663 2,038 0,613 1,300 1,400 0,575 1,025 1,025 0,900 0,513
4,060 6,200 2,460 5,560 2,810 2,710 2,860 3,110 2,650 2,570
Bszl_s
0,310
0,850
1,088
2,580
Pb_1.nap 7 6 5 Szulfid
4
Szerves 3
Karbonát Kicserélhető
2 1 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
34. ábra: 1 napos korrigált eredmények ólomra
83
Bszl_s
Az ólomra kapott 5 napos korrigált eredmények: 24. táblázat:5 napos korrigált eredmények ólomra
Pb (5.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,000 0,000 0,150 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,160
0,700 0,740 0,220 0,880 0,440 0,200 0,640 0,380 0,160 0,480 0,750
Szulfid
1,650 1,400 0,163 1,125 1,000 0,200 1,188 0,600 0,600 0,550 0,950
4,680 6,320 2,820 4,470 2,910 3,520 3,430 3,800 2,460 3,120 3,480
Pb_5.nap 7 6 5 Szulfid
4
Szerves 3
Karbonát Kicserélhető
2 1 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
35. ábra: 5 napos korrigált eredmények ólomra
84
Bszl_s
A cinkre kapott korrigált 1 napos eredmények: 25. táblázat: 1 napos korrigált eredmények cinkre
Zn (1.nap)
Kicserélhető Karbonát Szerves
Szulfid
mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2
0,020 0,000 16,300 0,000 0,480 0,850 0,300 0,490 0,000 0,410
0,600 2,510 16,300 1,230 1,810 1,690 0,390 0,490 0,900 0,640
2,663 2,713 23,500 5,700 3,800 3,338 1,500 4,413 1,138 3,000
3,070 3,720 23,500 8,180 3,800 3,338 2,630 4,413 1,138 4,100
Bszl_s
0,160
1,540
4,350
4,350
Zn_1.nap 25
20
Szulfid
15
Szerves Karbonát
10
Kicserélhető 5
0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
36. ábra: 1 napos korrigált eredmények cinkre
85
Bszl_s
A cinkre kapott 5 napos korrigált eredmények: 26. táblázat: 5 napos korrigált eredmények cinkre
Zn (5.nap) mex1 mex2 Bszl Bszk1 Bszk2 Rph1 Rph2 Rph3 Jk1 Jk2 Bszl_s
Kicserélhető Karbonát Szerves 0,000 0,650 16,300 0,000 0,000 18,300 0,080 1,700 0,710 0,610 0,000
1,230 2,760 16,300 6,630 1,430 19,700 0,790 1,700 2,000 1,930 2,040
2,713 2,950 16,875 6630 3,688 19,700 1,875 2,800 2,163 2,675 4,100
Szulfid 5,770 3,990 16,875 7,100 3,688 27,600 3,020 3,440 2,163 6,070 3,970
Zn_5.nap 30 25 20 Szulfid Szerves
15
Karbonát 10
Kicserélhető
5 0 mex1 mex2
Bszl
Bszk1 Bszk2 Rph1
Rph2
Rph3
Jk1
Jk2
37. ábra: 5 napos korrigált eredmények cinkre
86
Bszl_s
A 2014.február.24-ei (tavaszi) vizsgálat részletes eredményei A kadmiumra kapott 1 napos korrigált eredmények: 27. táblázat: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra
Cd (1. nap) Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szerves
Szulfid
0,225 0,138 0,113 0,125 0,175 0,113 0,100 0,138 0,150
0,225 0,138 0,113 0,125 0,175 0,113 0,100 0,138 0,150
Cd_1.nap 0,250
0,200
0,150 Szulfid Szerves
0,100
0,050
0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
Jk3
38. ábra: 1 napos korrigált eredmények kadmiumra
87
Jk4
A kadmiumra kapott 5 napos korrigált eredmények: 28. táblázat: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra
Cd (5.nap) Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szerves
Szulfid
0,250 0,150 0,150 0,488 0,238 0,163 0,163 0,200 0,238
0,630 0,220 0,190 0,488 0,310 0,310 0,280 0,320 0,350
Cd_5.nap 0,700 0,600 0,500 0,400 Szulfid 0,300
Szerves
0,200 0,100 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
Jk3
39. ábra: 5 napos korrigált eredmények kadmiumra
88
Jk4
A rézre kapott 1 napos korrigált eredmények: 29. táblázat: 1 napos korrigált eredmények rézre
Cu (1.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
3,675 6,625 3,563 2,975 2,800 1,938 3,525 3,750 2,338
Szulfid 3,675 6,625 5,030 3,490 3,750 1,938 3,525 4,420 3,200
Cu_1.nap 7,000 6,000 5,000 4,000 Szulfid 3,000
Szerves
2,000 1,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
40. ábra: 1 napos korrigált eredmények cinkre
89
Jk3
Jk4
A rézre kapott 5 napos korrigált eredmények: 30. táblázat: 5 napos korrigált eredmények rézre
Cu (5.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
3,375 6,663 3,750 3,100 2,875 1,538 3,013 3,725 2,363
3,990 6,663 5,100 3,460 3,870 1,740 3,013 4,650 3,120
Cu_5.nap 7,000 6,000 5,000 4,000 Szulfid 3,000
Szerves
2,000 1,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
41. ábra: 5 napos korrigált eredmények rézre
90
Jk3
Jk4
A higanyra kapott 1 napos korrigált eredmények: 31. táblázat: 1 napos korrigált eredmények higanyra
Hg (1.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Szulfid 5,990 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Hg_1.nap 7,000 6,000 5,000 4,000 Szulfid 3,000
Szerves
2,000 1,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
42. ábra: 1 napos korrigált eredmények higanyra
91
Jk3
Jk4
A higanyra kapott 5 napos korrigált eredmények: 32. táblázat: 5 napos korrigált eredmények higanyra
Hg (5.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
71,050 17,690 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Hg_5.nap 80,000 70,000 60,000 50,000 Szulfid
40,000
Szerves
30,000 20,000 10,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
43. ábra: 5 napos korrigált eredmények higanyra
92
Jk3
Jk4
Az ólomra kapott 1 napos korrigált eredmények: 33. táblázat: 1 napos korrigált eredmények ólomra
Pb (1.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
4,763 3,900 2,688 1,950 4,325 3,188 3,313 3,013 2,825
4,763 3,900 2,690 2,140 4,325 3,188 3,313 3,013 2,825
Pb_1.nap 6,000 5,000 4,000 Szulfid
3,000
Szerves 2,000 1,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
44. ábra: 1 napos korrigált eredmények ólomra
93
Jk3
Jk4
Az ólomra kapott 5 napos korrigált eredmények: 34. táblázat: 5 napos korrigált eredmények ólomra
Pb (5.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
4,375 3,613 2,538 1,988 3,763 2,513 3,113 2,713 2,700
5,310 4,870 2,810 2,400 5,510 3,050 3,440 3,340 3,140
Pb_5.nap 6,000 5,000 4,000 Szulfid
3,000
Szerves 2,000 1,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
45. ábra: 5 napos korrigált eredmények ólomra
94
Jk3
Jk4
A cinkre kapott 1 napos korrigált eredmények: 35. táblázat: 1 napos korrigált eredmények cinkre
Zn (1.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
0,000 2,994 0,638 0,438 2,969 2,363 1,538 0,744 0,494
2,910 2,994 0,638 0,438 3,435 2,363 1,538 1,165 0,750
Zn_1.nap 4,000 3,500 3,000 2,500 Szulfid
2,000
Szerves
1,500 1,000 0,500 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
46. ábra: 1 napos korrigált eredmények cinkre
95
Jk3
Jk4
A cinkre kapott 5 napos korrigált eredmények: 36. táblázat: 5 napos korrigált eredmények cinkre
Zn (5.nap)
Szerves
Bszk1 Bszk2 Bszk3 Bszk4 Bszkva Jk1 Jk2 Jk3 Jk4
Szulfid
7,463 5,663 4,800 2,825 7,663 4,800 4,525 4,700 6,113
7,463 5,663 4,800 3,110 10,680 4,800 4,525 4,700 6,113
Zn_5.nap 12,000 10,000 8,000 Szulfid
6,000
Szerves 4,000 2,000 0,000 Bszk1
Bszk2
Bszk3
Bszk4
Bszkva
Jk1
Jk2
47. ábra: 5 napos korrigált eredmények cinkre
96
Jk3
Jk4
TÉRKÉPMELLÉKLET A mintavételekhez tartozó koordináták és térképek 37. táblázat: Előzetes mérési koordináták
Előzetes mérés (Jelölőszín: fekete) Térképi jelölés Hely EOVY A1 Pénz-pataki-vnybg. 761819 A2 Répáshuta szennyvízmű vny. 761128 A3 Tavi-nyelő 763900 A4 Községi vf. 768423 A5 Bánkúti 1. sz. vnybg. 756731 A6 Kurtabérci vny. 762850 A7 Jávor-kúti 5. sz. vnybg. 760504 A8 Mexikó-völgyi-vnybg. 772006 A9 Hollós-tetői-víznyelöbarlang 765267 A10 Jávorkúti 1. 760755 A11 Rókafarmi-vny. 765507 A12 Orosz-kúti-vny. 768123 A13 Répáshuta K felső 760879 A14 Jávorkúti szennyvízt. vny. 760422 A15 Szivárvány-bg. 762100 A16 Diabáz-bg. 756870
EOVX 302441 301087 307641 303221 306710 305147 307348 304142 303112 307447 302866 304828 301357 307110 307538 306758
38. táblázat: 1. mérés koordinátái
Térképi jelölés B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11
1. mérés (Jelölőszín: piros) Hely Minta Mexikó-völgy 1. minta Mex1 Mexikó-völgy 2. minta Mex2 Bükkszentlászló BSZL Bükkszentkereszt 1. minta BSZK1 Bükkszentkereszt 2. minta BSZK2 Répáshuta 1. minta RPH1 Répáshuta 2. minta RPH2 Répáshuta 3. minta RPH3 Jávorkút 1. minta JK1 Jávorkút 2. minta JK2 BSZL_sal Bükkszentlászló salak
EOVY 752880 772449 769722 768416 768439 760145 759241 759839 760423 760424 770216
EOVX 305224 304612 305778 303367 304042 302667 301593 301898 307146 307106 305481
39. táblázat: 2. mérés koordinátái
2. mérés (Jelölőszín: kék) Hely Térképi jelölés Minta EOVY 2. mérés Bükkszentkereszt C1 2. Bszk 768432 C2 2.Bszk_va 2. mérés Bükkszentkereszt vizes árok 768444 2. mérés Jávorkút 760508 C3 2. Jk
97
EOVX 303225 303226 307447
48. ábra: Mintavételi helyek a Bükkben (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
49. ábra: Mintavételi helyek a Bükkben 2. térkép (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
98
200m
50. ábra: 1. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
200m
51. ábra: 2. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
99
52. ábra: 3. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
53. ábra: 4. térképrészlet a Bükki mintavételek helyszíneiről (Forrás: Papp Kristóf, Juhász Judit)
100
FOTÓMELLÉKLET
54. ábra: A Bükk-hegység látképe (Fotó: Juhász Judit)
55. ábra: A Bükk-hegység látképe 2 (Fotó: Juhász Judit)
56. ábra: Az Anna-barlang (Fotó: Juhász Judit)
101
57. ábra: Víznyelő a Bükkben (Fotó: Juhász Judit)
58. ábra: A Hámori-tó (Fotó: Juhász Judit)
102
59. ábra: Madársóska (Oxalis corniculata) (Fotó: Juhász Judit)
60. ábra: Mintavétel a Mexikó-völgyben (Fotó: Sűrű Péter)
61. ábra: Mintavételi hely a Mexikó-völgyben (Fotó: Juhász Judit)
103
62. ábra: GPS koordinátamérés Bükkszentlászlón (Fotó: Juhász Judit)
63. ábra: Őszi mintavétel Bükkszentkereszten (Fotó: Juhász Judit)
104
64. ábra: Őszi mintavétel Jávorkúton (Fotó: Juhász Judit)
65. ábra: Tavaszi mintavétel Bükkszentkereszten (Fotó: Juhász Judit)
105
66. ábra: Szelvényásás Jávorkúton a tavaszi mintavétel keretében (Fotó: Juhász Judit)
67. ábra: Talajmintákról származó karbonátos oldatok (Fotó: Juhász Judit)
106
68. ábra: 1 és 5 napos kioldásokból származó oldatok (Fotó: Juhász Judit)
69. ábra: Szerves és szulfidos kioldások (Fotó: Juhász Judit)
107
70. ábra: Szulfidos kioldások előkészítése atomabszorpciós vizsgálatra (Fotó: Juhász Judit)
108
