A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 82 . kötet (2011)
Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton1 Papp Sándor – Géczy Gábor Bevezetés, célkitűzés Közismert, hogy a barlangi csepegővizek tisztasága vagy szennyezettsége a rendkívül összetett felszín/-borítottság–talajok/kőzetrétegek rendszerben végbemenő infiltráció „végeredményét” tükrözi. A barlangi vízminta-elemzések eredményeként az „output” mindig jól ismert, az „input” térképezése (a különböző eredetű szennyeződések bejutási helyeinek meghatározása [pl. a beépítettség miatt]) már bizonytalanságokkal terhelt, s gyakran kifejezetten rejtélyes a felszíntől a barlangok mennyezetéig terjedő talaj- és kőzetösszlet („fekete doboz”) szerepe a szennyező anyagok továbbítása vagy éppen feltartóztatása szempontjából. A felszíni szennyeződés mélybe jutása lehetőségeinek, ill. veszélyeinek feltárása ezért csakis többféle megközelítéssel, különböző vizsgálati módszerek együttes alkalmazásával lehetséges. Ilyenfajta komplex megközelítést kívántak meg a Budai-termálkarszton folytatott vizsgálataink is, amelyek fő céljai az alábbiak voltak: – a szóban forgó térség azon területfoltjainak elkülönítése, jellemzése, tipizálása és térképezése, amelyek földtani adottságaiktól, mikro-domborzatuktól, növénytakarójuktól, ill. különböző vastagságú, szemcseösszetételű, kolloidállapotú, következésképp eltérő „szűrőképességű” rétegekkel (talajok, laza üledékek, mesterséges feltöltések stb.) való fedettségüktől függően erősebb-gyengébb védelmet nyújtanak a szennyeződés beszivárgásával szemben vagy azt nem gátolva, veszélyeztetik a karsztvizek tisztaságát; – a szemét- és törmeléklerakó-helyek (rendszerint egykori kőfejtők), ill. a – gyakran illegális – beépítettséggel és az úthálózattal összefüggő veszélyforrások (szennyvízcsatornák, a közlekedés hatásai, az utak sózása stb.) számbavétele; – a karsztba jutott szennyező anyagok (barlangi szennyeződések) kimutatása és lehetséges korrelációjuk a felszíni szennyező forrásokkal. Konkrét vizsgálatainkat a térség egy-egy rész-mintaterületén (Ferenc-, József-, Mátyás-, Szemlő-hegy, Pál-völgy) végeztük, az alábbi tematikai bontásban: 1. a beépítetlen (részben természetközeli állapotban levő) területek geomorfológiai, növényzeti és talajviszonyainak értékelése beszivárgásszabályozószennyeződésvisszatartó hatásaik szempontjából; 2. a beépített területek okozta szennyeződésveszély; 3. a felszíni szennyeződések hatásai és következményei a barlangokban; 1
A tanulmány az Országos Tudományos Kutatási Alap támogatásával (T 007675 sz.) 1993 és 1996 között végzett környezet-érzékenységi kutatásokat (témavezető: PAPP S.) lezáró jelentés alapján készült.
223
Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton
4. módszertani és gyakorlati javaslatok a karsztokat érintő környezetérzékenységi vizsgálatok továbbfejlesztéséhez, ill. a termálkarszt védelméhez. Jelen tanulmányban csupán az 1–2. pontban megjelölt vizsgálatok eredményeiről adunk számot, a karszt belsejében lejátszódó folyamatok vizsgálatának (a barlangi levegő radon-koncentrációjának mérése, ill. aeroszol-tartalmának analízise, a légkörzési modell alkalmazása stb.) ismertetésétől terjedelmi okokból el kell tekintenünk. A beépítetlen területek geomorfológiai, növényzeti és talajviszonyainak értékelése beszivárgásszabályozó-szennyeződésvisszatartó hatásaik szempontjából Az minden konkrét vizsgálat nélkül is nyilvánvaló, hogy a felszín (talaj)– kőzetek–barlangok–források rendszerben a (potenciális) felszíni szennyeződés beszivárgásának módját és mértékét elsősorban – a földtani viszonyokhoz messzemenően igazodó – domborzat, rajta a növény- és különösen a talajtakaró, mindezekkel összefüggésben a mikro/mezoklíma- és a lefolyásviszonyok sajátosságai határozzák meg. Az említett tényezőknek a szennyeződés terjedését befolyásoló (elősegítő vagy mérséklő) egyenkénti hatásairól általánosságban az 1. táblázat ad áttekintést. Hogy e sajátosságokról a kutatási területre vonatkozóan, konkrét képet kapjunk, elvégeztük az egyes rész-mintaterületek elérhető (nem beépített) részeinek – a geomorfológiai és növénytani megfigyelésekkel egyidejű – talajtani felvételezését 2 és a begyűjtött talajminták laboratóriumi elemzését. A kapott adatok birtokában megvizsgálhattuk, hogy az 1. táblázatban felsorolt tényezők milyen módon befolyásolják együttesen – egymás hatását erősítve, gyengítve, netán kioltva – az egyes rész-mintaterületek lefolyási-beszivárgási viszonyait. Az erre vonatkozó információkat öt nagyméretű (itt nem bemutatható), a területtipizálás alapjául is szolgáló táblázatban foglaltuk össze és három kategóriát állapítottunk meg. 1. A szennyeződés terjedését elősegítő hatásúnak (szennyeződés-érzékenynek) tekintettük – mindazokat a domborzati formákat, amelyek a „lefolyás < beszivárgás” formulával jellemezhetők (tetőszintek, [természetes és/vagy mesterséges] mélyedések – egyúttal mint az illegális szemétlerakás mindenütt meglehetősen „vonzó” térszínei –, pihenők, félsíkok); – a fentiek közül mindazokat a formaelemeket – beleértve a „pihenőnél meredekebb” (lefolyás > beszivárgás) lejtőket is –, amelyek rétegfejen alakultak ki;
2
A terepi felvételezést nem a hagyományos módon végeztük, mivel egyes rész-mintaterületek (József- és Szemlőhegy, részben a Pál-völgy) felszínét nem eredeti talaj-, hanem mesterségesen felrakott-elterített – általunk „antropogén talajkeverék”-nek nevezett – üledéktakaró borítja. Ezeket mindenütt egységesen – tehát az in situ talajokkal együtt – ún. folyamatos minták elemzései alapján jellemeztük.
224
Papp Sándor, Géczy Gábor
– az északias (ÉNy-i, É-i, ÉK-i) lejtőkitettséget, mivel a csapadékvíz lassúbb, egyenletesebb párolgása (evapotranspiráció), valamint az elhúzódó hóolvadás a lefolyás–beszivárgás arányát az utóbbi javára tolja el; – (közvetve) az erdős növénytakarót, minthogy azt a vizsgált területen többnyire a legsekélyebb, köves, sziklás váztalajjal fedett területfoltokon hagyták meg; – a sekély (< 20 cm) rétegű talajokat, amelyek viszonylag magas humusztartalmuk ellenére sem képesek hatékonyan korlátozni a szennyezett vizek mélybe szivárgását. 2. A beszivárgást csökkentő, ill. a szennyeződés kiszűrését, megkötését (adszorpcióját) elősegítő hatású tényezőnek minősítettük – mindenekelőtt az itt közepes vastagságúnak számító (> 20 cm) talajokat; valamint – a talajok bármely (lehetőleg több) rétegében jellemző kedvező kolloidállapotot – ezen az egyes rétegek átlagosnál magasabb humusz- és/vagy leiszapolhatórész-tartalmát3 értjük. 1. táblázat. A karsztok/barlangok veszélyeztetettségét befolyásoló tényezők és hatásaik A veszélyeztetettséget befolyásoló tényezők tetőszint, pihenő zárt mélyedés (talpszintje) (deráziós) völgy(ület) (antropogén is) Domborzat (formatípusok, lejtőkategória [%], kitettség)
lejtő réteglapon
lejtő rétegfejen északias kitettség délies kitettség
(Mikro- [mezo-]) klíma Vízrajz („mikro-” lefolyásviszonyok)
3
Hatásaik maradéktalan areális beszivárgás pont-, ill. foltszerűen koncentrált, teljes beszivárgás „lineárisan koncentrált” beszivárgás lehetséges potenciálisan csekély, a növekvő meredekséggel tovább csökkenő beszivárgás törvényszerűen fellépő, a lejtő és a rétegek dőlésszöge viszonyának függvényében eltérő mértékű rétegközi beszivárgás egyenletesebb nedvességellátottság, tartósabb beszivárgás gyorsabb lefolyás, erősebb párolgás és száradás
(a kitettséggel összefüggésben; l. ott) (a domborzattal összefüggésben; l. ott)
A 0,01 mm-nél kisebb szemcsefrakció-tartományba tartozó szemcsék aránya.
225
Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton
1. táblázat folytatása A veszélyeztetettséget befolyásoló tényezők erdő gyep (esetleg cserjékkel) Növényzet fedetlen (kopár) felszín Talajtakaró – köves, sziklás váztalaj – fekete rendzina – barna rendzina – vörösagyagos rendzina – antropogén talajkeverék
talajvastagság a talajrétegek kolloid(humusz- és leiszapolhatórész-) tartalma (a talajtípussal is összefüggésben)
Hatásaik beszivárgás- és lefolyáscsökkentés, hordalék-visszatartás csak a rétegtani, domborzati és talajviszonyoktól függő beszivárgás/lefolyás
a beszivárgó vizek mechanikai és/vagy kémiai (adszorpciós) szűrése
3. Végül indifferensként, ill. bizonytalan hatásúként jelöltük meg azokat a tényezőket, amelyek e folyamatban véleményünk szerint nem játszanak döntő szerepet és/vagy hatásuk mértékét nem tudtuk biztonsággal minősíteni. Ilyenek: – a különböző talplejtésű, sekély völgyek, vápák, amelyekben a lefolyás viszonylag gyors és a szennyeződés általában az adott vízgyűjtőről (kifelé) elvezetődik – ennek ellenére egyes esetekben (pl. ha a völgytengely iránya kőzetrepedésekével esik egybe; talaj-, ill. üledékbélése csekély szűrőképességű stb.) komoly, „lineárisan koncentrált” szennyeződésbeszivárgás helyei is lehetnek; – a zárt gyepekkel borított felszínek, amelyek kompaktabb talajai feltétlenül jobban fékezik a beszivárgást, mint az erdők viszonylag nagy szervesanyagtartalmú, ám laza köves, sziklás váztalajai; – a gyenge-közepes humusz- és/vagy leiszapolhatórész-tartalmú talajok. Az e szempontok alapján kitöltött táblázatok adataiból első pillantásra meglehetősen vegyes, nehezen értékelhető kép rajzolódik ki: soronként végigtekintve az egymást erősítő és közömbösítő hatások kombinációinak sokaságát regisztrálhatjuk. Az adatok összevonása és egyfajta súlyozása nyomán azonban a kép lényegesen egyszerűsödött, s a tipizálást már kevesebb, ám valóban hatékony tényező jelentőségének mérlegelése alapján végezhettük el. Nyilvánvalóvá vált, hogy a domborzati formaelemek csak látszólag játszanak elsődleges szerepet a karszt felszínére jutó szennyeződés mélybe szivárgása befolyásolásában; a veszélyeztetettség mértékét mindenekelőtt az ezeket „hordozó” kőzetrétegek dőlésviszonyai határozzák meg! Ha ugyanis valamely hegytömeg ferde helyzetű, kibillent kőzetpadokból-rétegekből épül fel (mint ez a vizsgált területen általánosan jellemző), a domborzat síkjai (tetők, lejtők) nagyrészt rétegfejeket metszenek, amiből következik, hogy az e felületekre jutó szennyeződés igen nagy hányada a szivárgó vizek számára rendszerint jobban „járható” rétegközi
226
Papp Sándor, Géczy Gábor
rések, síkok mentén befelé mozog, s nagy eséllyel rövidesen a hegy(ség)tömb belsejébe, a karsztba jut. (Értelemszerűen kedvezőbb megítélés alá estek a réteglapon kialakult [réteglap által meghatározott] lejtők, mivel – hacsak nincsenek bennük jelentősebb haránttörések – a karszt adott részvízgyűjtőjének területéről elfelé [kifelé] vezetik a szennyeződéseket.) A szennyeződés-érzékenységi fokozatok megállapításához a továbbiakban változatlanul a talaj vastagságát és kolloidállapotát (az egyes szintek humusz- és leiszapolhatórész-tartalmát) vettük figyelembe. Úgy találtuk, hogy a sekély talajokkal borított – ráadásul rétegfejen kialakult – felszínrészleteknek a szennyeződés terjedésére gyakorolt kedvezőtlen tulajdonságait e talajréteg(ek) mégoly kedvező kolloidállapota sem tudja ellensúlyozni; ennek jelentősége csak a mélyebb talajszelvények esetében számottevő. A mondottak figyelembevételével készítettük el az eltérő mértékű szennyeződésveszéllyel (szennyeződés-érzékenységgel) jellemezhető téregységek (mikrotér-típusok) összefoglaló táblázatát (2. táblázat). A beépített területek okozta szennyeződésveszély Mint a mintaterület út- és csatornahálózatát feltüntető térképvázlaton is kitűnően tanulmányozható, a fentebb vizsgált, nagyrészt természetközeli állapotú területfoltokat sűrűn beépített lakóövezet veszi körül, amelyek – ill. részben az ezekhez kötődő funkciók – máris állandó vagy időszakos (alkalmi), nyilvánvaló vagy rejtett, de mindenképpen igen veszélyes szennyeződések forrásai, ill. azokká válhatnak. Állandó veszélyforrások: – a szemét- és törmeléklerakó-helyek (rendszerint egykori kőfejtők) ma már lefedett, ennek ellenére változatos szennyezőanyagokat kibocsátani képes – és sajnos, felderíthetetlen – belső részei; – a szennyvízcsatorna-hálózatba be nem kötött porták emésztőgödreinek, szennyvízszikkasztóinak szivárgásai; – a sűrű és lejtős (!) úthálózaton közlekedő gépjárművek kipufogógázai. Időszakos veszélyforrások: – a csatornahálózat meghibásodásai; – az utak sózása.
227
Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton
2. táblázat. A felületi szennyeződésveszély (szennyeződés-érzékenység) fokozatai (1–5.) És területi típusai az egyes rész-mintaterületeken Az adott tértípus A szennyeződésveszély mértéke
1. igen nagy
2. nagy
3. közepes
4. mérsékelt 5. kicsi
jellemzői
konkrét (talajszelvénnyel jellemzett) előfordulása
<20 cm vastagságú talajréteggel fedett (bélelt), zárt Ferenc-hegy 1., 8. mélyedések rétegfejen, a talaj kolloidállapotától szelvény függetlenül Ferenc-hegy 2., 3., 4., 5., 6., 7., 9.; <20 cm vastagságú talajréteggel fedett tetőszintek, József-hegy 1., 2., 3., pihenők, lejtők rétegfejen, a talaj kolloidállapotától 5.; Mátyás-hegy 2.; függetlenül Pál-völgy 1., 2., 5.; Szemlő-hegy 2., 3., 5., 6., 7. szelvény Mátyás-hegy 1.; >20 cm vastagságú, közepes-magas kolloidtartalmú Szemlő-hegy 1., 4., talajjal fedett felszínek rétegfejen 8., 10., 11. szelvény Ferenc-hegy 10.; <20 cm vastagságú, gyenge-közepes kolloidtartalmú József-hegy 4.; Páltalajjal fedett lejtők réteglapon völgy 3., 4. szelvény >20 cm vastagságú, közepes-magas kolloidtartalmú Szemlő-hegy 9. talajjal fedett felszínek réteglapon szelvény
Irodalom GÉCZY, G.–CSIGE, I.–SOMOGYI, G. 1989. Air circulation in caves traced by natural radon. – Proc. of 10. International Cong. of Speleology, Budapest. pp. 269–273. GÉCZY G.–HUNYADI I.–CSIGE I.–HAKL J. 1995. A karsztok légkörzési modellje. – Karszt- és Barlangkutatás, X. pp. 237–249. KERTÉSZ ZS.–HUNYADI I.–BORBÉLYNÉ K. I.–GÉCZY G. 1996. Antropogén szennyezők nyomai a Szemlő-hegyi-barlangban. – Környezeti ártalmak ... VI. pp. 93–103. PAPP S.–GÉCZY G. 1997. Jelentés a „Budai-termálkarszt fedőrétegeinek veszélyeztetettségi vizsgálata” c., 1993 és 1996 között OTKA-támogatással végzett kutatómunkáról. – ELTE Természetföldrajzi Tanszék, Budapest. 21 p. 23 ábra, 3 táblázat, fotodokumentáció. (Isten éltessen, Hevesi Attila!) TAKÁCSNÉ BOLNER, K.–TARDY, J.–NÉMEDI, L. 1989. Evaluation of the environmental impacts in Budapest’s caves on the basis of the study of the quality of dripping waters. – Proceedings 10th International Congress on Speleology, Budapest. pp. 634–639.
228
