GEOTUDOMÁNYOK. A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 81. kötet

HU ISSN 1417-5398

GEOTUDOMÁNYOK A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 81. kötet

VIII. KÁRPÁT-MEDENCE ÁSVÁNY- ÉS GYÓGYVIZEI KONFERENCIA (TERMÁLVÍZ – BORVÍZ – EGÉSZSÉG)

MISKOLC, EGYETEMI KIADÓ 2011

HU ISSN 1417-5398

GEOTUDOMÁNYOK A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 81. kötet

VIII. KÁRPÁT-MEDENCE ÁSVÁNY- ÉS GYÓGYVIZEI KONFERENCIA (TERMÁLVÍZ – BORVÍZ – EGÉSZSÉG) 125 éve született Pávai Vajna Ferenc és Vendl Aladár 90 éve javasolt Schréter Zoltán termálkarsztos védőterületet Egerben 50 éve találtak termálkarsztvizet Egerszalókon Köszöntés Dr. Lénárt László hidrogeológus 60 éves

MISKOLC, EGYETEMI KIADÓ 2011

Szerkesztőbizottság: DR. KOVÁCS FERENC az MTA rendes tagja a Műszaki Földtudományi Kar Szerkesztőbizottságának elnöke DR. DOBRÓKA MIHÁLY egyetemi tanár a „Geotudományok” füzet Szerkesztőbizottságának elnöke

A szerkesztésben közreműködött: Dr. Szűcs Péter, Dr. Lénárt László, Zákányi Balázs

A megjelenést támogatta a Magyar Tudományos Akadémia X. Földtudományi Osztálya

A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 81. kötet (2011)

KONFERENCIA KÖSZÖNTŐ Tisztelettel köszöntöm a VIII. Kárpát-medence Ásvány-, Termál- és Gyógyvizei Konferencia minden kedves résztvevőjét, előadóit, hallgatóit és szervezőit a festői szépségű Egerszalóki völgyben. Nagy öröm számomra, hogy a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kara társ-szervezője lehet ennek a rangos nemzetközi rendezvénynek. Magyarországon már az 1929. évi XVI. törvénycikk II. fejezete kimondta, hogy az ásványvíz "az a víz, amelynek a rendes víztől eltérő összetétele, fizikai tulajdonsága és geológiai eredete van, és amely ennek következtében fokozottan üdítő, vagy az emberi szervezet életműködését előmozdító hatású". Irodalmi és publicisztikai forrásokból közismert, hogy a XIX. és a XX. században, amikor a gyógyítás területén nem álltak rendelkezésre erős és hatékony gyógyszerek, számos író és művész, politikus és híres ember súlyos vagy gyógyíthatatlan betegségét híres fürdőhelyeken gyógyvizekkel kúrálta. A régészeti feltárások azt mutatják, hogy a fürdőkultúra több ezer évre tekint vissza. Büszkék lehetünk arra, hogy Budapesten a Római Birodalom korától napjainkig, beleértve a török hódoltság korát is, népszerű és híres fürdők szolgálták a testi-lelki felüdülést. Az első világháborút követő időszakban a hazai szénhidrogén kutatás számos helyen addig ismeretlen melegvíz és gyógyvíz készlet feltárását eredményezte. Gondoljunk csak Hajdúszoboszlóra, vagy Bogácsra, Cserkeszőlőre vagy Zalakarosra. Sok helyen ezeket az új forrásokat az első időszakban nem, vagy csak egyszerű feltételek mellett hasznosították. Az elmúlt évtizedben azonban korszakváltás következett be, és szigorú ellenőrzés mellett a professzionális hasznosítás került előtérbe. Néhány évvel ezelőtt az Európai Bizottság is felismerte, hogy a felszín alatti vizek olyan értéket képviselnek, amelynek védelmét EU Irányelv formájában is szabályozni kell. Ennek a lépésnek a jelentőségét talán csak évtizedek múlva lehet igazán értékelni, amikor nyilvánvalóvá válnak a fenntartható ásvány- és gyógyvíz hasznosítás előnyei. Ugyanakkor hangsúlyozni kell, hogy további szemléletváltásra is szükség van, mert a vízhez itt Közép-Európában a bőséges rendelkezésre állás tapasztalata kötődik, ami könnyen pazarláshoz vezethet. Napjainkban a hazai hévizekkel kapcsolatban felfokozott remények körvonalazódnak az energetikai hasznosítás területén is. Fontos feladat a szakemberek számára, hogy tudományos alapokon fogalmazzák meg azt a feltételrendszert, mely területeken a hasznosítás mely módjának kell prioritást kapnia. 3

Konferencia köszöntő

Örömmel üdvözlöm a konferencia célkitűzését, és biztos vagyok benne, hogy fontos lépést fog jelenteni nemzeti kincsünk értékelése és fenntartható hasznosítása területén. A konferencia minden résztvevőjének eredményes tanácskozást kívánok! Végezetül nagy öröm számomra, hogy hazai felszín alatti vízkészletünk fáradhatatlan kutatóját és védelmezőjét, dr. Lénárt László egyetemi docens urat köszönthetem 60. születésnapja alkalmából a kar oktatói és a konferencia résztvevői nevében. Jó egészséget és sikerekben gazdag további életutat kívánok neki! Miskolc, 2011. július 20. Jó szerencsét! Dr. Tihanyi László dékán

4


PROLÓGUS (Dr. Lénárt László karszthidrogeológus 60. születésnapjára)

Mindig örömteli alkalom, ha egy régóta velünk dolgozó kollégánkat ünnepelhetjük. Jelen konferenciánk keretében a most 60 éves Lénárt Lászlót köszönthetjük. Laci 1977-ben rövid talajmechanikusi és kutatógeológusi pályát követően került az Egyetemre, ahol tanársegéd, sokáig adjunktus volt, majd az utóbbi időben vezető oktatóként egyetemi docensi munkakörben tevékenykedik. Előbb a FöldtanTeleptani Tanszéken, majd megalakulásától kezdve a HidrogeológiaiMérnökgeológiai Tanszéken dolgozik. Széleskörű érdeklődése sokunk előtt ismert: kedvenc témája a karsztok világa, a Bükk, ehhez kapcsolódóan a barlangok és a térség hévizeinek kutatása és megismerése. Nevéhez fűződik a Bükki Karsztvízészlelő Rendszer kialakítása, és immár évtizedek óta történő folyamatos működtetése a hidrogeológiai észlelés érdekében. Szenvedélyes gyűjtő, legyen szó kőzetekről, ásványokról vagy akár bélyegekről. És persze számára az volt talán a legnagyobb öröm, amikor ezeket a szórakozásait együtt művelhette: így születtek meg a barlangos képeslapjai, vagy a „Hidrogeológiai kirándulások a Bükkben” című egyetemi jegyzete. A szakmai közélet aktív szereplője, aki tevékenyen dolgozik a Magyar Karszt- és Barlangkutató Társulatban és a Magyarhoni Földtani Társulatban, évekig vezető tisztségeket is vállalva. Jelenleg a Magyar Hidrológiai Társaság Hidrogeológiai Szakosztályának elnökeként lát el fontos szakmai megbízást. Tudományos munkája mellett mindig igyekezett a szakma népszerűsítésében is élen járni, talán nem véletlen, hogy az ő irányításával készült a legtöbb Tudományos Diákköri (TDK) dolgozat az intézetben, ő találta ki a Víz Világnapja rendezvénysorozaton belül azt a fotóposzter versenyt, ami egyre nagyobb népszerűségnek örvend, és ahol a pályamunkák többsége már professzionális minőségű alkotás. Ez a rövid kis emlékező pályarajz nem lehet elég arra, hogy mindent felsoroljunk, arra viszont kiválóan alkalmas, hogy bemutassuk Lénárt Laci kollégánk sokoldalú és a közössége számára hasznos munkáját, aminek lendületes továbbfolytatását mindnyájan bízvást reméljük.

5

Prológus (Lénárt László karszthidrogeológus 60. születésnapjára)

A Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék munkatársainak és doktorandusz hallgatóinak a nevében ezzel a kiadvánnyal kívánunk Lénárt Lacinak további munkájában szép szakmai sikereket, még újabb évtizedeket jó erőben, egészségben és boldogságban! Isten Éltessen Sokáig! Miskolc, 2011. július 20. Szűcs Péter tanszékvezető egyetemi tanár

6

Kovács Balázs intézetigazgató


EGÉSZSÉGTURISZTIKA LEHETŐSÉGEI A REGIONÁLIS GAZDASÁGI EGYENSÚLY MEGTEREMTÉSÉBEN Kocziszky György egyetemi tanár Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar, Világ- és Regionális Gazdaságtan Intézet 3515 Miskolc, Egyetemváros, [email protected] Kivonat Az 1989 után végbement geopolitikai irányváltás (a többi posztszocialista országhoz hasonlóan) számos társadalmi- és gazdasági változást indukált hazánkban. Ezek közül talán a legnyomasztóbb, hogy az elmúlt két évtizedben a gazdaságpolitika nem tudta kezelni a rövid- és a hosszú távú, fenntartható gazdasági növekedés dilemmáját, ill. az ebből származó ellentmondásokat. A külső- és belső (makro- és mezo szintű) egyensúlytalanság komoly feszültségeket generál, a belső és a külső tőkeinjekciók ellenére az elmúlt két évtizedben a területi diszparitások mértéke nőtt. A tanulmány arra keresi a választ, hogy milyen szerepe lehet az egészségturisztikának a helyi, ill. térségi gazdasági egyensúly megteremtésében, a relatív konvergencia megindításában.

Absract: The geopolitical reverse after 1989 (similarly to the other post-socialist countries) has induced many changes in Hungary. The most overwhelming of them is the fact that it still cannot handle the dilemma of the short and long term, sustainable economic growth and the contradictions resulted from it. Social stress of similar extent is generated by the increase of regional disparities in the last two decades in spite of the declared government purposes and the internal and external capital injections. The paper aims at answering the question regarding the role of health tourism on creating the local and regional economic equilibrium.

1. Bevezetés A gazdasági és társadalmi felzárkózás reménye a hazai közgondolkodásban nem újkeletű. Közel 200 éve, a reformkortól napjainkig szellemi és politikai életünk színe-java (pl.: Széchenyi, Wesselényi, Ady, Bibó, stb.) a mindenkori korszellemnek- és a társadalmi-gazdasági viszonyoknak megfelelően hitet tett a felzárkózás szükségessége mellett, ill. polemizált ennek akadályairól.1/ 1/

„Miként lehetne Magyarországot a sárbolt kiemelni?” teszi fel a kérdést 1830-ban Széchenyi István Wesselényi Miklóshoz írt levelében (Széchenyi, 2004).

7

Kocziszky György

Az eredmény ellentmondásos: egyrészt a „húzd meg, ereszd el” típusú gazdaságpolitikának, másrészt a világgazdaságban lejátszódó konjunkturális ciklusoknak megfelelően hol kisebb, hol nagyobb makrogazdasági növekedésünk üteme, ill. az egyensúlyi pályától való eltérésünk mértéke, kibocsátási résünk előjele és nagysága, miközben a makro- és mezo szintű kibocsátások sokkoknak és a zavaroknak való kitettsége nőtt.

2. Egyensúlyhiány okai A hazai gazdaság egyensúlyhiánya nem újkeletű. A gazdaságpolitikával foglalkozó szakírók legfeljebb csak a folyamat felgyorsulásának időpontjában vitáznak (a többség az 1970-es évek elejétől datálja). A tartós egyensúlyhiány némi egyszerűsítéssel alapvetően három, egymással szoros kölcsönhatásban álló okra vezethető vissza (1. ábra).

1. ábra. Egyensúlyhiányt előidéző okok. (Forrás: saját szerkesztés) a) Alacsony hozzáadott érték, világpiaci kitettség A magyar gazdaság több mint három évtizede küzd avval a problémával, hogy a termékek, szolgáltatások hozzáadott értéke alacsony, a hazai gazdasági növekedés ütemét alapvetően befolyásoló ipari ágazatok kibocsátását (így „Kompország, kompország, kompország: Legképességesebb álmában is csak mászkált két part között: Kelettől Nyugatig, ki szívesebben vissza. Miért hazudták, hogy a komp-híd, ó Potyamkin, te kenetes kezű szent ember, te csak Katalin cárnőt csaltad meg. Idealisták és gonosztevők összeálltak, álság levegőköveiből várakat csináltak, teleujjongták a világot, hogy a Kárpátok alatt kiépült Európa. A Nagy Humbug nem Európának ártott meg, a hazugságot itthon hitték el. Minekünk váltig azt mondták, hogy itt Európa van, kultúréletre készültünk, s megfeszített idegekkel rángattuk magunkat előbbre”. Ady Endre, Budapesti Napló, 1905. október 15. (Ady Endre összes prózai művei. 7. kötet. Arcadum Adatbázis Kft.).

8

Egészségturisztika lehetőségei a regionális gazdasági egyensúly megteremtésében

növekedésünk ütemét is) elsősorban a világgazdaságban lejátszódó konjunkturális ciklusok, ill. a betelepült multinacionális társaságok fejlesztési és profit optimalizációs stratégiája határozta meg (növekedési ütemünket alapvetően az USA és az EU teljesítménye húzta, ill. fékezte). Evvel magyarázható, hogy adott térség (megye vagy régió) kibocsátása a korábbiaknál jobban függ a rezidens vállalkozások exportképességétől (exportdinamikájuk gyorsulásától vagy lassulásától). A tartósan alacsony teljesítményű megyék esetében az exportképesség alacsony, amit sem a helyi fogyasztás, sem pedig a helyi szolgáltatások hozzáadott értéke nem tud kompenzálni (a szolgáltatás export legkevésbé ezekre a térségekre jellemző). A globális konjunkturális környezethez jobban simuló megyék teljesítménye az elmúlt években folyamatosan nőtt, míg a perifériális helyzetűeké relatíve romlott, vagy jobb esetben stagnált. Az alacsony hozzáadott érték, a külpiaci kitettség, valamint az elmúlt nyolc esztendő (2002-2008) hibás gazdaságpolitikájának következtében monotonon nőtt hazánk államadóssága és külső eladósodottsága, ami különösen sérülékennyé teszi az országot. b) Fiskális húzások alacsony hatékonysága A piacgazdasági átmenet területileg eltérő helyzetben találta 1989-ben a hazai társadalmat és gazdaságot. A valós és a látens területi különbözőségek nem újkeletűek. Az 1980-as évek elején, közepén az ipar versenyképességének romlásával a monostruktúrális térségek nehéz helyzetbe kerültek (jó 20 évvel a Nyugat-Európában hasonló okokból jelentkező folyamatokat követően). Mint közismert, az akkori párt- és politikai vezetés ugyan ismerte ezeket a gondokat, de érdemben nem léptett (ehelyett látszatintézkedések születtek). A gazdasági- és geopolitikai irányváltás ezeket a folyamatokat felgyorsította. A mozgástér megváltozásából adódó lehetőségekkel a megyék (külső és belső okok miatt) különbözőképpen éltek meg, ami a különbségeket még látványosabbá tette. A térségek ágazati struktúrájától (az un. húzó ágazatok meglététől, ill. hiányától) függően alakult a régiók beruházási és foglalkoztatási dinamikája is; tartósan alacsony beruházás tartósan alacsony foglalkoztatottsággal párosult (2009 után némileg csökkent ugyan a munkanélküliségi ráta területi szóródása, de ez sokkal inkább a leszakadt térségekben jelentkező magasabb közfoglalkoztatásnak, mintsem a munkaerőpiaci helyzet javulásának következménye. Az 1990 után megindult átalakulás munkaerőpiaci következményeként kialakult hazánkban a Nyugat-Kelet irányú munkanélküliségi lejtő; az alacsonyabb

9

Kocziszky György

és a magasabb munkanélküliségi rátájú térségek között több mint tízszeres különbség jött létre.2/ A munkanélküliség szóródásának terjedelme 2006-tól masszívan nő, ami arra utal, hogy a foglalkoztatáspolitika zsákutcába került (2. ábra). 25

százalék

20 15 10 5 0 2000 2001 2002 2003 Minimum

2004 2005 2006

2007 2008 2009 2010

Maximum

Átlagév

2. ábra. Munkanélküliségi ráta megyénkénti szóródása. (Forrás: saját szerkesztés) A hazai költségvetésben megjelenő uniós források (1999: 3,3 Mrd.Ft; 2010: 706,8 Mrd.Ft, adatok folyó áron) és a felhasználás (1999: 14,9 Mrd.Ft; 2010: 804,8 Mrd.Ft, adatok folyó áron) 1999-2010 között dinamikusan növekedett. Bár az időtáv viszonylag rövid (ezért aligha vonható le messzemenő következtetés), de az jól látható, hogy a hazánkba érkező támogatásoknak a GDP növekedésére gyakorolt hatása elmarad az EU átlagától (1. táblázat). 1. táblázat. Támogatások GDP növekedésére gyakorolt hatása. Ország Portugália Spanyolország Görögország Írország Magyarország

GDP/EU* támogatás ~3% ~ 1,5 % ~ 2,6 % ~ 2,8 % ~ 2,1 %

Hozzájárulás a GDP növekedéséhez (%) 1989-1993 1994-1999 2000-2006 3,9 4,6 6,1 2,9 3,1 4,2 4,3 5,6 6,1 n.a. 8,9 8,6 1,2**

Megjegyzés: * AGENDA 2000 (max. 4 %) ** 2004-2006 között (forrás: saját számítások) Forrás: The R de of Fiscal Franfers for Regional Economic Convergence in Europa (No.1029.2009.) 2/

A foglalkoztatottak száma 2011. januárjában – a 15-74 éves korosztályban – 3 millió 743 ezer fő volt, ami 0,5 %-kal haladta meg az egy évvel korábbi értéket (KSH, 2011). A 15-74 éves munkanélküliek száma 487 ezer fő volt, 8 ezer fővel több, mint egy évvel korábban. A 11,5 %-os munkanélküliségi ráta lényegében megegyezett az egy évvel korábbival (a munkanélküliségi ráta a férfiak körében 12,0 %, a nők esetében pedig 10,9 % volt).

10


Ennek számos oka van, így pl.: • a forrásallokáció során megnyilvánuló „ötletroham”; • a források nagyobb része (60-65 %-a) egyszeri keresletnövelő, ill. közösségi infrastruktúra javító, nem pedig gazdasági potenciált erősítő hatású volt, ezen belül is magas az un. puha projektek aránya. Ezzel szemben az EU kohéziós politikájának alapvető célja az alacsony teljesítményű régiók felzárkóztatása. Ebből következik, hogy a támogatás akkor hatékony, ha (a támogatás nélküli állapothoz képest) többletkibocsátást generál. Az empirikus vizsgálatok és elemzések azt igazolják ebben a vonatkozásban is, hogy jelentős különbségek vannak (pozitív példák mellett nem ritka az alacsony abszorpciós hatékonyság); • a források odaítélése politikai érdekek alapján történt, jelentős részét nem a hosszú távú felzárkózásokat segítő beruházásokra fordították, így hatásuk is gyenge; • a források nem additívek, hanem helyettesítő jellegűek. Az esetek nagyobb részében nem plusz forrásként jelent meg, hanem kiváltotta a korábbi magánerős vagy állami beruházásokat (Kocziszky, 2010). Leszakadt és depressziós térségeink csapdába estek, mert az elmúlt évek fiskális húzásainak hatékonysága (egyrészt azok puha jellege, másrészt érzékenységi küszöb alatti szintje miatt) alacsony volt; a tőkeinjekciók elégtelennek bizonyultak a reál konvergencia generálásához (ehhez jóval nagyobb fiskális lökésre lett volna szükség).3/ A hazai térségek reál- és nominális konvergenciájának makro- és mezőgazdasági feltételein túl az elmúlt években hiányzott az ágazati és a helyi gazdaságpolitikai összhang, valamint az ezt megalapozó morális háttér. A programok egy része virtuális hatású volt, a támogatásokat „politikai látványtervekre” fordították. Kizárólag a fiskális- és monetáris eszközökkel variáló gazdaságpolitika elégtelen a regionális problémák kezelésére, mert a különböző sokkok eltérő mértékben érintik a megyéket. c) Morális elesettség Nem újkeletű az a felismerés, hogy stabil morális alapok nélkül aligha indítható el fenntartható gazdasági növekedés. A probléma nem kizárólagosan 3/

A humán fejlődési index rangsorának sem az élbolyában, sem pedig az alsó harmadában érdemi változás (2000-hez képest) nincs. A 2009. évi adatok szerint Budapest (0,8739 Győr-Moson-Sopron megye (0,687) és Fejér megye (0,669) pozíciói változatlanok, míg Nógrád (0,600) és SzabolcsSzatmár-Bereg megye (0,587) helyzete tovább romlott néhány százalékponttal.

11

Kocziszky György

magyar, de a közállapotok romlásának társadalmi- és gazdasági következményei hazánkban is súlyosak.4/

3. Paradigma váltás kívánatos irányai A gazdaságpolitika fő áramlata az elmúlt három évtizedben a növekedés megszállottja volt Napjainkig azonban egyre többen ismerik fel, hogy a gazdasági növekedést (még az olyan exportvezérelt gazdaságokban is, mint hazánk) elsősorban a termelékenység és a hozzáadott érték bővüléssel kell elérni, nem pedig a globális piacok növekvő hányadának megszerzésével.5/ A hazai gazdaságpolitika formálói előtt álló feladat nem csekély: egyszerre kell ledolgozni az alacsony foglalkoztatásból, valamint a hozzáadott értékből származó deficitből adódó kibocsátási hiányokat. Ehhez azonban gazdaságpolitikai paradigma váltásra van szükség! Ebben komoly szerepet játszhat az egészségturizmus. a) Egészségturisztikai piac mérete A gazdaságilag fejlett országokban (korosztályfüggően) egyre nagyobb figyelmet fordítanak az egészségmegőrzés különböző formáinak. A szakirodalom a kor és a jövedelmi-, valamint végzettségi viszonyoknak megfelelően négy (ifjúsági, felsőkategóriás-, mainstrem- és szenior) klasztert definiál (3. ábra). Bár az egészségturizmust alkotó turisztikai termékek alapszolgáltatásainak köre (a kínálat) igen hasonló, keresleti oldalon a vendégek motivációja mégis különböző lehet (Illing, 2011). Az egészségturizmus (más turisztikai termékkel összehasonlítva)6/ előnye:

4/

Európában a megkérdezett nagyvállalatok munkavállalóinak több mint harmada hajlandó készpénzt vagy egyéb ajándékot felkínálni egy üzlet elnyeréséért, és negyede nem bízik a cégvezetés etikus viselkedésében. Magyarország a második Oroszország után a visszaélések előfordulása alapján. A 25 európai országban készített felmérés keretében alkalmazottaktól a csúcsvezetőkig több mint 2300 munkavállalót kérdeztek meg. (A felmérés teljes egészében megtekinthető a http://www.ey.com/HU/FIDS weboldalon.) 5/ A gazdasági bővülést a feldolgozott termékek globális piacain elérhető részesedésért folytatott harc határozza meg, és ezt a felismerést viszonylag könnyen kommunikálják a választóik felé. A külső többleteket felmutató gazdaságokat általában „versenyképesnek” nyilvánítják, tekintet nélkül a gazdasági növekedésük vagy a termelékenységük alakulására. A kereskedelmi mérlegre úgy tekintenek, mint egy ország fő mutatójára, mintha csak valamely cégről lenne szó. A valóságban azonban a kettőnek alig van köze egymáshoz. A kereskedelmi mérleg egyszerűen a beruházások és a belföldi megtakarítások különbözetét jelenti, vagy általánosabban véve az összesített kiadások és a teljes kibocsátás eltérését. 6/ A szakirodalom két ágat határoz meg: a gyógy és a wellness turizmust (a gyógyturizmus ugyanis további részekre bontható: betegségmegelőzésre, gyógyászatra és rehabilitációra).

12


• relatíve hosszú tartózkodási idő (a kúra-alapú szolgáltatások miatt az eltöltött idő hosszabb, mint más turisztikai termékek esetén);

gyógy- és kultúrturizmus felső kategóriás-klaszter

wellners turizmus

képzettségi, jövedelmi viszonyok

egészségmegőrző mainstream klaszter családos egészségturizmus testépítés és divatirányzat

szenior klaszter gyógyszolgáltatás

ifjúsági klaszter szabadidő orientált egészségturizmus

fürdőszolgáltatás életkor

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

3. ábra. Korosztályfüggő igények. • magasabb fajlagos költés a specializált szolgáltatások és eszközök, valamint az egészségturizmus magas élőmunka-igénye miatt (különösen igaz ez a wellness turizmusra); • jelentős forrásszükséglet mind az infrastruktúra specializáltsága, mind pedig a turizmus átlagánál képzettebb szakszemélyzet miatt, az egészségszolgáltatók esetén mind az állandó, mind a változó költségek magasak; • kisebb szezonalitás az egészségturizmus szolgáltatásai általában időjárás-függetlenek, ezért főként nem nyári időszakban jellemző, hogy a látogatók gyógyhelyeket keresnek fel. A wellness esetén ez a közvetlen kapcsolat sokkal kevésbé igaz, mint a gyógyturizmusban. Általános az a feltételezés, hogy az emberek, ha az adott gyógymód, gyógytényező vagy személy hozzá tud járulni egészségügyi problémájuk 13

Kocziszky György

javításához, akkor hajlandóak áldozni (időt, energiát, pénzt) a gyógytényező felkeresésére. Mindezekből következően a gyógyturizmus motivációja erős, a társadalom széles köre potenciális fogyasztó; a piacot természetesen szűkíti azonban a specializált egészségügyi szolgáltatások magas ára, illetve a természetes gyógymódok elutasítása. A wellness turizmus szolgáltatásai magasabb igény kielégítését célozzák (ezeket a szolgáltatásokat igénybe vevők egyre többet hajlandóak saját magukkal, szellemi és fizikai állapotukkal foglalkozni, illetve specializált szolgáltatásokat is igénybe venni).7/ b) Egészségturisztikai foglalkoztatásra, jövedelmi viszonyokra gyakorolt hatása A turisztikai szervezetek és szakértők szerint a harmadik évezred első évtizedében a turizmuson belül az egészségturisztikai ráfordítások mutatják az egyik legdinamikusabb fejlődést (4. ábra).

4. ábra. Német gazdaság ágazati portfóliója. (1994-2000 között). Forrás: DETECON (2001)

Ennek jótékony jövedelemtermelő, foglalkoztatást javító, beruházást ösztönző, helyi adókat növelő és fizetési mérleget javító hatása van.

7/

Betegség esetén fogyasztói a gyógyszolgáltatásoknak, de számukra inkább a megelőzés, a szellemi és fizikai állapot megőrzése a fontos. A termékfejlesztés során azonban azt is figyelembe kell venni, hogy az igények szinte minden szintjén lehetséges egészségturisztikai szolgáltatásokat kínálni a fogyasztóknak.

14


A szatelit számláink adatai szerint a turisztikai ágazat részesedése a hazai GDP-ből bár évről-évre javuló tendenciát mutat (2000: 5,1 %; 2009: 6,3 %), szakértői becslések szerint legalább 3-4 %-kal alatta van a reális lehetőségeknek.8/ Ezen belül az egészségturisztikai ágazaté alig 13 %; Észak-magyarországi régióban még alacsonyabb ez az arány (3,6 %), holott jelentősen hozzájárulhatna a térség saját (autonóm) egyensúlyi pályájának kialakulásához.

4. Összefoglalás Az elmúlt két évtizedben az egészségturizmus társadalmi- és gazdasági szerepe ugrásszerűen megnőtt a fejlett országokban, ami egyrészt a társadalmak elöregedésével, másrészt az ágazat jövedelemtermelő, magas hozzáadott értéket, magas szakképzettséget igénylő, foglalkoztatást javító hatásával magyarázható. Az egészségturisztikai értékteremtő és foglalkoztatást javító hatásaira a regionális politika Észak-magyarországi irányítói, fejlesztői az elmúlt időszakban a kívánatosnál jóval kisebb figyelmet fordítottak, miközben az adottságok és a lehetőségek jobbak, mint az elért eredmények. Az ágazat regionális fejlesztése számításaink szerint 2020-ra 3-6 %-kal javíthatja a foglalkoztatást, 10-12 százalékponttal járulhatna hozzá a GDP bővüléséhez.

5. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként - az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalom [1] Ady Endre (1905): Az ismeretlen Korvin-kódex margójára. Budapesti Napló, 1905. október 15. (Közölve: 7. kötet. Arcadum Adatbázis Kft. 1999). Ady Endre összes prózai művei. [2] Kocziszky György (2010): Mítosz és valóság: Forrásbevonások hatása a regionális konvergenciára. Észak-Magyarországi Stratégiai Füzetek. VI. évf. 2. pp. 2-45. [3] Széchenyi István/Wesselényi Miklós (2004): Feleselő naplók. Helikon Kiadó, Budapest. [4] Illing K. (2011): Nachfrage im Gesundheitstourismus. Apollon Hochschule Bremen. Studienheft im BA-Studiengang Gesundheitstourismus.

8/

A területi diszparitások jelentősek. Amíg a Nyugat-dunántúli régió részesedése 11,9 %, addig az Észak-magyarországi régió csak 3,1 % (2009).

15

Kocziszky György

[5] Hilbert J./ Fretschner R./ Dülberg A. (2002): Rahmenbedingungen und Herausforderungen der Gesundheitswirtschaft. Gesenkirchen.

16


A BÜKKI TERMÁLKARSZT EGERSZALÓK-DEMJÉN-I RÉSZE FELTÁRTSÁGA Dr. Lénárt László egyetemi docens Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Kivonat A Bükki Termálkarszt Egerszalók-Demjén-i részéről érdemben 1961 óta beszélhetünk. Az EgerDemjéni Olajmezőn a De-42 kút szénhidrogénre meddő lett, de az eocén mészkőben lévő szegélyvizet feltárta. A 407,5 m mélyről felszínre emelkedő 65 °C-os termálkarsztvizet kezdetben öntözésre próbálták – sikertelenül – használni. Az 1960-as évek közepétől a kút vize a már „bevízkövesedett” (nem működő) tolózárak miatt a domboldalon végigfolyva gyönyörű mésztufadombot („sódomb”-ot) hozott létre, mely Egerszalók jelképévé vált. Az 1970-es évek elején két kis medencét építettek, mely a helyi fürdési igényeket jól kielégítette. 1987-ben melléfúrásos technikával lemélyítették a 426 m mély De-42/A kutat, mely hasonló minőségű és hőmérsékletű vizet adott. 1992-ben vizét gyógyvízzé minősítették. 2002-ben mindkét kútfejet felújították, a vízjogi engedélyeket rendezték. A régi kút a sódomb fenntartását, az új kút a 2007-ben megnyitott modern fürdő vízellátását biztosítja. A víz hűtése a 2010-ben megépített hőközpontban történik. A hőcserélőkben nincs mészkiválás. A Demjén K-10-es (Hegyes-kői) kút 2006-ban készült el. Mélysége 696,5 m, az eocén mészkőből kilépő termálkarsztvíz hőmérséklete 66 °C, minősége és gáztartalma hasonló az előző két kútéhoz. A próbaüzem során jelentős vörösbarna mészkiválás képződött. Ma a nyitott hűtőmedencében jelentős a fehér színű kiválás. A gyógyvízzé minősített termálkarsztvizet a demjéni fürdőben használják fel. A Demjén K-11-es (Kenderföldi vadászles) kút 2008-ban készült el. Mélysége 951,5 m, a kisebb mértékben a triász, döntő mértékben a bizonytalanul eocén korú, mészkőből kilépő termálkarsztvíz hőmérséklete 66 °C. Minősége hasonló az előző kutak vízminőségéhez, de a gáztartalomból hiányzik a metán. A próbaüzem során a kúthoz közel sárgásfehér, kénes, majd a kúttól távolodva előbb vörösbarna, majd néhány hónap múlva egyre világosabb sárgásbarna kiválás képződött. Vizét gyógyvízzé minősítették, az egerszalóki Termál Kemping fürdővízellátását és részben hőigényét biztosítja. Minden kút pozitív, a víz kora több ezer éves, eddigi működésük során egymásra káros hatást nem gyakoroltak. Jelenleg egy további új kút fúrása történik Demjén D-i határában. Abstract The Egerszalók-Demjén area of the Bükk thermal karst can be taken into account as an existing unit since 1961. It was when well De-42 of the Eger-Demjén Oil Field stopped yielding hydrocarbon but yielded subsurface waters stored in the Eocene limestone. The thermal karst water wells up from the depth of 407.5 m and its temperature is 65 °C. First the locals tried to use it for watering but the attempt was unsuccessful. From the middle of the sixties, the latches of the well did not close tight anymore, leading to a leakage of the well. As a result, the water has been flowing down on the

17

Dr. Lénárt László hillside, creating a very spectacular sinter cone (“salt hill”). This formation became the symbol of Egerszalók. Two small pools were built in the beginning of the 1970s which served quite adequately the spa bathing demands of the local people. In 1987 a second well was drilled next to the first one. The new well, named De-42/A, yields the same quality and temperature water as De-42 does. The water was classified as water suitable for medicinal use in 1992. The aboveground parts of both wells were refurbished in 2002, and the necessary legal documents were obtained. The old well is responsible for the maintenance of the “salt hill” and the new one provides the water supply of the modern bath complex, opened in 2007. A heat treatment centre was built in 2010, where the water is cooled. There is no calc residue in the heat exchanger. Well K-10 of Demjén (Hegyes-kői well) was completed in 2006. Its depth is 696.5 m. The temperature of the thermal karst water yielding from Eocene limestone is 66 °C. Its quality and gas content is similar to that of the two wells previously discussed. During the test run reddish brown residue was formed. Today there is an open cooling basin, and the white residue is significant in it. The thermal karst water is classified as medicinal water and used in the Demjén spa presently. Well K-11 of Demjén (Kenderföldi vadászles well) was completed in 2008. Its depth is 951.5 m. The temperature of the thermal karst water yielding from Triassic-Eocene limestone is 66 °C. Its quality is very similar to that of the wells mentioned above but its gas content doesn’t contain methane. During the test run different types of residue formed: close to the well yellowish white deposit appeared with sulphur content; further away from the well a different residue was detected: reddish brown at first, but a few months later it turned to a lighter yellowish brown deposit. The water is classified as water suitable for medicinal use. It is used in the Thermal Camping of Egerszalók; it supplies all its bath water, and partly satisfies its head demand. All the wells are positive. The age of the water can be measured in millennia. So far the wells created no negative impact on the yield of each other. Presently the water licence allows the drilling of another well in the south boundary of Demjén.

1. Bevezetés Egerszalók és Demjén térségében az 1961-es – szénhidrogénre meddő, de termálvízre produktív – egerszalóki termálkarsztkút létrehozása után indult meg a termálkarsztvíz felhasználása. Először helyi igényeket elégített ki, 1987-ben egy új kutat fúrtak a termálkarsztvíz nagyobb mértékű – jelentősebb fürdőn keresztül történő – felhasználása céljából. A helyi dimenzióból csak 2006-ban sikerült kilépni, létrehozva egy nemzetközi szintű fürdő-gyógyfürdő-szálloda együttest. 2006-ban és 2008-ban Demjénben készült el két termálkarsztkút. Az előző a demjéni fürdőt-gyógyfürdőt, az utóbbi az egerszalóki Termál Park Egerszalók létesítményeit látja el gyógyvízzel. Jelenleg készül Demjénben egy új termálkút és Egerszalókon is tervbe van véve egy további. A fentiek miatt az Egerszalók-Demjén Termálvölgy jelentősége egyre növekedni fog. Egerrel, ill. Andornaktályával együtt a DNy-i Bükk meghatározó termálkarsztvíz termelője és felhasználója.

18

A bükki termálkarszt Egerszalók-Demjén-i része feltártsága

2. A Bükki Termálkarszt Magyarország területének 9,9 %-án hideg karsztvízadó karbonátos kőzetek találhatók, viszont a termálkarsztvizet adó területek aránya 24 %-os az ország területéhez képest [Lénárt, 2011]. A karsztos hegységeinkben és peremükön hideg, előterükben langyos és meleg karsztforrások fakadnak, ill. meleg és forró vizet adó fúrt kutak működnek. Vizüket ivóvízként, valamint fürdési és gyógyászati célokra hasznosítják, ill. az emberi beavatkozás nélkül elfolyó forrásvizek ökológiai szempontból fontosak. Az utóbbi időben az energetikai (fűtési) célú termálkarsztvíz felhasználása is helyenként megvalósult. (Az 1800-as évek végétől napjainkig sokan álltak ki a hévíznek a fűtési, energetikai célú hasznosítása mellett, de a kezdeményezések zömmel elhaltak.) A termálkarsztvíz Magyarországon igen fontos víztípus, a vele való foglalkozás a szakmai okokon túlmenően jelentős gazdasági érdek is. Az EU Víz Keretirányelv alapján kijelölt 185 hazai, felszín alatti víztest közül 15 a termálkarsztos [Liebe, 2009]. Teljes területük 22.300 km2, ami az ország területének 24 %-a. (Magyarország területének kb. 1/3-án termelhetünk hideg és meleg karsztvizet.) A bükki HU_kt.2.1. termálkarsztvíz víztest (1. ábra) a maga 4.300 km2 -es kiterjedésével 2. a hazai területarányos rangsorban.

1. ábra. A bükki termálkarsztos víztest. (Liebe, 2009) A bükki termálkarszt Bükk-térséghez kapcsolódó részén lévő, ill. létesített langyos, meleg és forró források és kutak helyét, ill. a hideg-langyos-meleg karszt zonalitásának további bizonyítékait a 2. ábrán mutatjuk be. Ezen feltüntettük a Nyi irányban kapcsolódó Recsk-Bükkszék termálkarszt két jellegzetes termálkarsztvizes előfordulását (Recsk és Bükkszék), valamint a térség legmélyebb, Mályiban 2010-ben mélyült, 2311 m mély fúrásának a helyét is. Az előbbiek a Ny-felé történő kapcsolódáshoz adhatnak kutatási adatokat, az utóbbi a K-i irányban

19

Dr. Lénárt László

elnyúló termálkarszt földtani-vízföldtani viszonyait segíthet megismerni. (A mályi fúrásról részletes vizsgálati eredmények még nem állnak rendelkezésünkre.)

2. ábra. A Bükk-térség termálkarsztvíz nyerő helyei. (Lexa, 2000; Lénárt, 2011)

3. Az Egerszalók-Demjén-i rész feltártsága, jelentősége A területen lévő termálkarsztkutak (és egy, a cikkírása közben mélyített, a termálkarsztot megcélozó fúrás) pontosabb helyét a 3. ábrán mutatjuk be.

3. ábra. A terület termálkútjai és egy új kutatás (Smaragd-GSH 2010; Lénárt 2011) 20


Mindegyik fúrás a fedett karszton mélyült, az eltemetett karszt alaphegység felszínét [Smaragd-GSH Kft, 2010] a 4. ábrán láthatjuk.

4. ábra. Alaphegységi felszín térkép. (Smaragd, 2006; Lénárt, 2011) 5. ábra. Egerszalók-Demjén-i termálkarsztvíz kutak védőidomai. (Smaragd, 2010) Az 1. táblázatban a termálkarsztvíz kutak létesítéskori legfontosabb adatait tüntettük fel. 1. táblázat. A területen lévő kutak létesítéskori alapadatai. Kút jele, száma

Terepszint [mBf]

Talp [m]

Szűrő [m]

Nyugalmi nyomás [m]

Nyugalmi vízszint [mBf]

Talphőm. [°C]

Kifolyó víz hőm. [°C]

Egerszal. De-42 Egerszal. De-42a Demj. K-10 Demj. K-11

150 158,1 172 148,8

403 425,7 696,5 951

397-403 400,3-423,2 687-693 848-940,5

+19,2 +22 +13,7 +28,9

169,2 180,1 185,7 177,7

68,9 72,0 67,9 68,3

65,0 68,0 66,7 66,3

A kutak vizének mennyiségi és minőségi védelmét a kijelölt védőidomok biztosítják (5. ábra). A kutak egymásra hatása minimális, a hideg karsztvíznek a 21


termál karsztvízre gyakorolt hatása egyértelmű (6. ábra), bár nem olyan erős, mint a Bükk Fennsíki Mészkő Formációban. A Bükk-térség termálkarsztvíz termelése 2010-ben 3.263 em3 volt, amihez a túlfolyókon elfolyó, ökológiailag (is) hasznosuló vízmennyiségeket kell hozzászámolni, ill. a részleteiben nem ismert 10 % körüli további vízfelhasználást. Hideg karsztvíz szint (Nv-17) és termálkarsztvíz nyomásszintek 550

0,9

Nv-17 [mBf] De-K10 [bar]

Hideg karsztvíz szintje [ mBf ]

0,7 540 0,6 535 0,5 530 0,4

525

520 2008.01.01

Termál karsztvíz nyomásszint [ bar ]

0,8

545

0,3

0,2 2008.07.01

2009.01.01

2009.07.01

2010.01.01

2010.07.01

6. ábra. A nagymezői Nv-17 karszvízfigyelő kút (hideg, nyíltkarszt) és a hegységperemtől távol lévő demjéni K-10 termálkút (meleg, nyomás alatti karszt) napi átlagos vízszintjének, ill. nyomásszintjének változása, ill. kapcsolata A 7. ábrán a Bükk-térség víztermelését adjuk meg, külön feltüntetve a hideg, a langyos és a meleg-forró víztermelést. A De-42-es, 42/A-s kutak létesítése óta szabályozott felhasználás csak az utóbbi években történik. A rendelkezésünkre álló szórvány mérési és becslési adatokból megkíséreltük a kifolyó értékek meghatározását (8. ábra). Jól látható, hogy 2002től beszélhetünk víztermelési oldalról rendezett viszonyokról. (Az általános csökkenő tendenciát részben az utánpótlás csökkenésének, részben a tolózárak (kútfejek) elcseppkövesedése miatti hozamcsökkenésnek tudjuk be). A területen lévő négy kút (becsült és mért) termelési értékeit a 9. ábrán és a 2. táblázatban adjuk meg. A terület víztermelése viszonylag nagy és emelkedő tendenciájú. 22


2. táblázat. A területen lévő kutak hozam és geotermikus gradiens adatai. Kút Egerszalók De-42 Egerszalók De-42/a Demjén K-10 Demjén K-11

Gg [m/°C] 6,52 6,65 11,78 16,17

Év 2010 2010 2006 2008

Q [m3/d] 1400 3700 1150 1050

Kifolyás [m] 0 0 +0,7 +2

3,5E+07

a

b

c

3,0E+07

Yield [m3/year]

2,5E+07

2,0E+07

1,5E+07

1,0E+07

5,0E+06

0,0E+00 1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

7. ábra. A Bükk-térségi karsztvíztermelés hőmérséklet szerinti megoszlása. (Lénárt L., 2011; a: hideg; b: langyos; c: meleg és forró) 1 400

De-42 Vízkivétel (becslés, mérés) [1000 m3/év]

1 200

De-42/a

1 000 Becslés 800 Becslés

600

Becslés 400

200

0 1961. jan.

1971. jan.

1981. jan.

1991. jan.

2001. jan.

2011. jan.

8. ábra. Az egerszalóki De-42 és De-42/A kutak mért és becsült vízhozama 19612011 között (2011. II. félév: extrapolált). (Lénárt L., 2011) 23


4. Földtani-vízföldtani viszonyok A terület földtanilag rendkívül tagolt, a jelentős tektonika a tagolt alaphegységi felszín mellett változékony vastagságú fedő összletet hozott létre. A legfelső réteg, a miocén riolittufa a jelzett fúrásokkal feltárt területen 70-284 m, az oligocén agyag, agyagmárga 470-773 m vastagság. Az eocén mészkövet 20-43 m vastagságban tárták fel, de átfúrni csak a demjéni K-11 fúrás esetében sikerült. (A vízföldtani napló szerint a kb. 19 m vastag mészkőtörmelékes összlet eocén léte kérdéses, de ez az egyetlen fúrás, amelyben eocén alatt 83 m vastag triász mészkő van.) 1 600

Vízkivétel (mérés, becslés) [1000 m3/év]

1 400

De-42

De-42a

Demj-K10

Demj-K11

1 200

1 000

800

600

400

200

0 1961

1966

1971

1976

1981

1986

1991

1996

2001

2006

2011

9. ábra. Egerszalóki és demjéni kutak mért és becsült vízhozama 1961-2011 között (2011. II. félév: extrapolált). (Lénárt L., 2011) A vizsgált 6 termálkarsztvizet termelő kút közül 5 eocén mészkőből nyeri a vizét. A Demjéni K-11 esetében a 4 vízadó szakasz legjelentősebbje a bizonytalan korbesorolású eocén, a 3 triász vízadó alárendeltebb szerepű.

5. Összefoglalás A terület hidrogeológiai megismerése 1961-ben kezdődött és egy jelenleg mélyülő kutatófúrással pillanatnyilag is tart. Minden fúráson folyamatos hozam, vízszint és víznyomásmérés történik (az adatok a Bükki Karsztvíz Észlelő Rendszer részére is hozzáférhetőek), a vízjogi engedélyben meghatározott módon vízminőség- és 24


kútvizsgálatok történnek. A gyógyvízzé minősített kutak vizét (3. táblázat) határozatban kijelölt védőidomok védik. A fokozódó termelés biztonsága érdekében egy regionális figyelőkút lemélyítése, folyamatos mérése és az adatainak a felhasználása szakmailag messzemenően indokolt. 3. táblázat. A gyógyvíz-határozatok lényegi vízminőségi adatai. De-42/A

kalcium-, nátrium-, hidrogénkarbonátos jellegű, kénes, fluoridos, termális víz, jelentős metakovasav és metabórsav tartalommal Demj. K-10 kalcium-, nátrium-, hidrogénkarbonátos jellegű, kénes, termális víz Demj. K-11 magnézium-, nátrium-, hidrogénkarbonátos jellegű, kénes, fluoridos, termális víz, a szabad szénsav, a metakovasav és a metabórsav tartalom jelentős

6. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalom Less Gy. Et al., (2005) A Bükk hegység földtana. MÁFI, Budapest, 284 p. Lénárt L. (2008): Hideg, langyos és meleg karsztvíz-zónák a Bükkben és környezetében. Mineral waters in the Carpathian Basin 5th International Scientific Conference. Csíkszereda, 2008. július 25-26. pp. 41-50. Lénárt L. (2010): The Interaction of Cold and Warm Karst Systems in the Bükk Region. Proc. of the 1th Knowbridge Conference on Renewables, pp. 111-118, Miskolc. Lénárt L. (2011): Hol kerestek és hol találtak termálkarsztvizet a Bükk térségében? Műszaki Tudomány az Észak-kelet Magyarországi Régióban. Miskolci Egyetem, 2011.05.18. pp. 411-420. Liebe P. (SZERK.) (2003): Tájékoztatók hazánk felszín alatti vizeiről, KvVM, CD, Bp. Liebe P. (2009): Kéziratos térkép, Budapest. SMARAGD-GSH Kft. (2010): Egerszalók De-42 (K-4; 9-2) és De-42/A (K-7; 9-84) jelű hévízkutak védőidomának meghatározása. Kézirat. Szucs P; Kovacs B; Bobok E; Toth A; Madarasz T (2010): Technological Review of Geothermal Energy Utilization. Proceedings of the 1st Knowbridge Conference on Renewables, Miskolc, pp. 37-44.

25


.

26


MAGYAR JAVASLAT A TERMÉSZETES ÁSVÁNYVIZEK KINYERÉSÉRŐL ÉS FORGALMAZÁSÁRÓL SZÓLÓ 2009/54/EK DIREKTÍVA MÓDOSÍTÁSÁRA Bikfalvi Istvánné dr. titkár Magyar Ásványvíz Szövetség és Terméktanács, 1012 Budapest, Kuny Domokos u. 13-15., [email protected] Kivonat Az előadás azokat a változtatásokat tartalmazza, amelyeket Magyarország javasol a direktíva módosításával foglalkozó Bizottságnak

1. Bevezetés Nagyon időszerű és fontos megkezdeni az Unióban az ásványvizekre vonatkozó, hatályban lévő direktíva módosítását Az eredeti jogszabály 1980-ban készült, több, mint 30 évvel ezelőtt, tartalma idejétmúlt, nem tükrözi ennek a nagyon speciális iparnak a fejlődését. A jelenlegi direktíva alkalmazásának a gyakorlata azt mutatja, hogy új szabályozásra van szükség. A természetes ásványvíz olyan egyedi, természetes termék, amely különleges bánásmódot igényel, és amelynek a presztízsét meg kell őrizni. Ezért világos, egyértelmű szabályokra van szükség.

2. Uniós szabályozás Az Unióban jelenleg három olyan kötelező érvényű jogszabály van hatályban, amely az ásványvizek és forrásvizek szabályozásával foglalkozik: 1. az Európai Parlament és Tanács 2009/54/EK irányelve (2009. június 18.) a természetes ásványvizek kinyeréséről és forgalmazásáról, 2. a Bizottság 2003/40/EK irányelve (2003. május 16.) a természetes ásványvizek jegyzékének, koncentrációs határértékeinek és címkézési követelményeinek, valamint a természetes ásványvizek és forrásvizek ózonnal dúsított levegővel való kezelésére vonatkozó feltételeknek a megállapításáról, 27

Bikfalvi Istvánné dr.

3. a Bizottság 115/210/EU rendelete (2010. február 9.) a fluorid természetes ásványvizekből és forrásvizekből történő kivonásához használt, aktivált alumínium-oxid alkalmazásának a feltételeiről. A 2009/54/EK direktíva gyakorlatilag megegyezik a 80/777/EGK tanácsi irányelv, valamint az ezt módosító 96/70/EK irányelv rendelkezéseivel, az új szövegrészek semmilyen új előírást nem tartalmaznak, kizárólag a bizottsági eljárásokat érintik. A direktíva rendelkezései tehát – ahogyan azt a bevezetőben említettük – több, mint harminc évesek, idejétmúltak, szükség van új, világos, egyértelmű szabályokra.

3. Magyar szabályozás Magyarországon szintén három rendelet foglalkozik a palackozott vizek szabályozásával: 1. a 65/2004. (IV. 27.) FVM-ESZCSM-GKM együttes rendelet a természetes ásványvíz, a forrásvíz, az ivóvíz, az ásványi anyaggal dúsított ivóvíz és az ízesített víz palackozásának és forgalomba hozatalának szabályairól, 2. az 59/2006. (VIII.14.) FVM-EüM-SZMM együttes rendelet, amely a 65/2004. (IV. 27.) FVM-ESZCSM-GKM rendeletet módosítja, valamint 3. a 74/1999. (XII. 25.) EüM rendelet a természetes gyógytényezőkről. A 65/2004. (IV. 27.) FVM-ESZCSM-GKM rendelet – ahogyan a címéből látható – a gyógyvizek kivételével valamennyi vízfajta palackozását és forgalmazását szabályozza. A gyógyvizekre vonatkozó előírásokat a gyógytényező rendelet tartalmazza. Így Magyarországon minden vízfajtára van hatályban érvényes rendelet. A 65/2004. (IV. 27.) FVM-ESZCSM-GKM rendelet a 80/777/EGK, a 96/70/EK és a 2003/40/EK irányelvek átvételével készült, vagyis a természetes ásványvizekre és a forrásvizekre vonatkozó előírások – az uniós jogrendszer szabályainak megfelelően – teljes egészében megegyeznek az uniós előírásokkal. A rendelet Magyarország uniós csatlakozásakor lépett hatályba. A korábbi ásványvíz rendelet is összhangban volt az uniós direktívákkal, egy kivételtől eltekintve. A rendelet meghatározta az ásványvíz minősítéshez szükséges minimális ásványi anyag tartalmat: ez 1.000 mg/liter volt, illetve 500 mg/liter, de ebben az esetben egyes összetevőknek meghatározott mennyiségben kellett a vízben lenniük. Ennek a kritériumnak meg kellett szűnnie az Unióhoz való csatlakozáskor, mivel az uniós direktívák nem tartalmaznak ilyen határértéket. A magyar szakma azonban soha nem értett egyet ezzel az intézkedéssel, mivel fontosnak tartja, hogy az „ásványvíz” elnevezésű víz tartalmazzon is bizonyos, meghatározott mennyiségű 28

Magyar javaslat a természetes ásványvizek kinyeréséről és forgalmazásáról...

oldott ásványi anyagot, és ne csak az egyéb feltételek – amelyek természetesen szintén nagyon fontosak, mint a védett vízadó réteg, az eredendő tisztaság, az állandó összetétel, a helyben palackozás, stb. – alapján lehessen a vizet természetes ásványvízként elismerni. A 65/2004. (IV. 27.) FVM-ESZCSM-GKM rendelet tartalmazza a 1. különböző vízfajták fogalom-meghatározását, 2. a természetes ásványvíz elismerésének rendjét, 3. a természetes ásványvizek és forrásvizek kezelésére engedélyezett eljárásokat, 4. a természetes ásványvizek és forrásvizek mikrobiológiai előírásait, 5. a természetes ásványvizek és forrásvizek palackozási előírásait, 6. a természetes ásványvizek és forrásvizek megnevezésének szabályait, 7. a természetes ásványvizekben természetesen előforduló összetevők maximálisan megengedett határértékeit. A 2004-ben hatályba lépett rendelet szabályozta a palackozott ivóvíz, ásványi anyaggal dúsított ivóvíz és az ízesített víz készítéséhez felhasználható anyagokat is. A gyakorlatban azonban hamarosan bebizonyosodott, hogy ezekre az előírásokra nem csak, hogy nincs szükség, de gátolják az innovációt, az Európában egyre inkább megkedvelt egyéb vizek, az un. funkcionális vizek gyártását, ezért került sor 2006-ban a rendelet módosítására. Az 59/2006. (VIII.14.) FVM-EüM-SZMM rendelet notifikációja során az Unió illetékes Bizottsága kifogásolta a rendelet tervezetben szereplő „ízesített ásványvíz” megnevezést, azzal indokolva, hogy ez összetéveszthető a „természetes ásványvíz” megnevezéssel. Ezért az ízesítéssel, dúsítással, vagy ízesítéssel és dúsítással előállított vizek megnevezése – a Bizottság ajánlása szerint – az ízesítő, illetve dúsító anyag megjelölésével „természetes ásványvíz, vagy forrásvíz, vagy ivóvíz alapú ital”. A 74/1999. (XII. 25.) EüM rendelet szerint a gyógyvíz olyan természetes ásványvíz, amelynek bizonyított gyógyhatása van. A gyógyvíz felhasználás szempontjából kétféle lehet: fürdővízkénti, illetve ivási célú. Az ivási célú gyógyvíznek 1. meg kell felelnie az ásványvízre vonatkozó követelményeknek, és 2. csak fogyasztási előírások mellett fogyasztható.

4. Javaslat a direktíva módosítására A direktíva módosítását a következők teszik szükségessé.

29


Az 54/2009/EK irányelv jelenleg nem vonatkozik a gyógyvizekre, hanem azokat a gyógyszerekre vonatkozó 2001/83/EK irányelv hatálya alá sorolja. Véleményünk szerint azonban a gyógyvizek nem ennek az irányelvnek a hatálya alá tartoznak, mivel nem felelnek meg teljes egészében az irányelv „Gyógyszer” fogalmának, amely szerint a gyógyszer az emberi betegségek kezelésére vagy megelőzésére szolgáló anyag. A gyógyvíz nem egy mesterségesen, adott gyártástechnológia szerint előállított anyag, hanem természetes módon, emberi beavatkozás nélkül keletkezett termék. Inkább tartozik a 2009/54/EK direktíva hatálya alá, hiszen ez a termék is ásványvíz, csak olyan ásványvíz, amelynek gyógyhatása van. Elismeréséhez nem szükséges az a bonyolult engedélyezési eljárás, ami az egyéb gyógyszerek törzskönyvezéséhez szükséges, tökéletesen megfelelő, ha elismerése a 2009/54/EK direktíva I. melléklete szerint történik, csak gyógyvizek esetében a melléklet II. A fogalom-meghatározás alkalmazásának követelményei és feltételei című fejezetének 1.4. pontjának elvégzésével bizonyítani kell a víz gyógyhatást. Továbbá, a direktíva III. melléklete jelenleg is lehetőséget ad betegséget gyógyító állítás alkalmazására, mint „hashajtó hatású lehet”, vagy „vizelethajtó hatású lehet”, vagy „elősegíti a máj- és epeműködést”, stb., ezeket kell az I. melléklet II. pont 1.4. alpontja szerint bizonyítani. Jelenleg az Unió több tagállamában zavart okoz a gyógyvizek forgalmazásával kapcsolatban, hogy uniós szinten nem tisztázott a gyógyvíz fogalma. Az 54/2009/EK irányelv, illetve a 115/210/EU rendelet jelenleg a következő kezeléseket engedélyezi: 1. a kén és vasvegyületek szűréssel és ülepítéssel történő elválasztása, amit oxigén hozzáadása előzhet meg; 2. vas-, mangán- és kénvegyületek, valamint arzén ózonnal dúsított levegővel való kiválasztása, 3. fluorid kivonása aktivált alumínium-oxid alkalmazásával. Továbbá, a SCoFCAH állásfoglalása alapján nemzeti hatáskörben engedélyezhető az arzéntartalom csökkentésére a zöld homok (vas-oxid, mangánoxid) alkalmazása. Gyakorlati szempontból szükséges azonban, hogy a direktíva tartalmazza valamennyi, jelenleg engedélyezett kezelés leírását, és jogilag is lehetővé kell tenni a zöldhomokos kezelés alkalmazását. Kerüljön ebbe az irányelvbe a fluorid csökkentésre vonatkozó, jelenleg a 115/2010/EK rendeletben engedélyezett kezelés is: megkönnyíti a jogszabály alkalmazását, ha valamennyi rendelkezés egy helyen van szabályozva. Ugyanakkor nem célszerű a jelenleg engedélyezett kezelések számát a következőkben tovább bővíteni. A természetes ásványvíz egyik legfontosabb értéke az, hogy – az egyéb vizekkel szemben – eredendően tiszta, kezeletlen, illetve csak olyan fizikai eljárással kezelt, amely nem változtatja meg a víz 30

Magyar javaslat a természetes ásványvizek kinyeréséről és forgalmazásáról...

összetételét a tulajdonságait meghatározó alapvető alkotórészei tekintetében. Ha azonban egyre több összetevőt vonunk ki a vízből, ez a feltétel már nem teljesíthető, a természetes ásványvíz elveszti ezt a nagyon értékes tulajdonságát, előnyét a többi vízzel szemben. Európa szerte egyre nagyobb az igény a csecsemőknek adható vizek iránt. Azonban sem uniós szinten nincs meghatározva, hogy milyen követelmények alapján lehet egy vizet a csecsemőknek ajánlani, és néhány kivételtől eltekintve a legtöbb országban sem létezik erre vonatkozó nemzet jogszabály. Kézenfekvőnek látszik, hogy uniós szabályozás foglalkozzon ezzel a nagyon fontos kérdéssel. Végül szükséges, hogy a direktíva szabályozzon néhány olyan kérdést, amelyre igény van, de a jelenlegi irányelv nem tartalmaz ezekre vonatkozó előírásokat: 1. pontosítani kell több címkézési előírást, 2. meg kell határozni az eredeti tisztaság fogalmát, és a természetes ingadozás mértékét A felsoroltakat figyelembe véve Magyarország az alábbi javaslatot tette az 54/2009/EK irányelv módosítására (a direktíva fejezeti szerint felsorolva). 1. Az irányelv hatálya terjedjen ki az emberi fogyasztásra szánt, gyógyhatású természetes ásványvizekre, más néven a gyógyvizekre. 2. Meg kell határozni a gyógyvizek fogalmát, és erre javasoljuk a magyar szabályozásban megfogalmazott – az előzőekben ismertetett – követelményeket 3. Valamennyi, eddig engedélyezett kezelés legyen nevesítve 4. Kerüljön ebbe az irányelvbe a fluorid csökkentésre vonatkozó, jelenleg a 115/2010/EK rendeletben engedélyezett kezelés 5. A jelenleg engedélyezett kezelések számát a következőkben ne bővítsük. 6. Legyen kötelező feltüntetni az összes ásványi anyag tartalmat mg/liter értékben. 7. A természetes ásványvizek címkéjén a fogyasztó jobb tájékoztatása céljából legyenek feltüntethetőek olyan jelölések, amelyek minden természetes ásványvíz jellemző tulajdonságai, de a fogyasztók számára nem közismertek, pl. „eredendően tiszta”, védett vízadó rétegből származik”, „eredeti, természetes állapotában palackozva”, „hozzáadott, idegen anyagtól mentes”, stb. 8. Tisztázni kell a különböző kezelések alkalmazásakor kötelező jelöléseket. 9. Tisztázni kell az ásványvízzel kapcsolatos megnevezéseket, mint a víz neve, a kút neve, a kereskedelmi név, a „privat label”, stb. 31


10. Több, különböző földrajzi helyen lévő kút neve ne lehessen azonos. 11. Felül kell vizsgálni, és tisztázni kell az egészségre vonatkozó állításokat. 12. Meg kell határozni közösségi szinten a csecsemők táplálására alkalmas ásványvizek minőségi követelményeit. 13. Határértékeket kell meghatározni az összes ásványi anyag tartalom alsó és felső mennyiségére. Ennek alapján egyértelműen megkülönböztethető az ásványvíz, a forrásvíz, a gyógyvíz, és az ivóvíz. 14. Be kell illeszteni a direktívába a 2003/40/EK irányelv előírásait, mint a határértékeket tartalmazó I. melléklet, a fluorid feltüntetésére vonatkozó előírások, az ózonos kezelés engedélyezésének feltételei, jelölési előírásai. 15. Meg kell határozni az eredendő tisztaság határértékeit a Codex döntése alapján. 16. A tapasztalat alapján meg kell határozni a természetes ingadozás mértékét.

5. Összefoglalás Nagyon időszerű, és fontos megkezdeni az Unióban az ásványvizekre vonatkozó, hatályban lévő direktíva módosítását Az eredeti jogszabály 1980-ban készült, több, mint 30 évvel ezelőtt, tartalma idejétmúlt, nem tükrözi ennek a nagyon speciális iparnak a fejlődését. Világos, egyértelmű szabályokra van szükség. A magyar javaslat a következő, legfontosabb változtatásokat tartalmazza: 1. Uniós szinten is meg kell fogalmazni a gyógyhatású ásványvizek, más néven gyógyvizek fogalom-meghatározását. 2. A direktívának tartalmaznia kell valamennyi, jelenleg engedélyezett kezelés (szűrés, ózonos kezelés, zöld homok alkalmazása, alumniumoxi-hidroxid alkalmazása) meghatározását. 3. Pontosítani kell több címkézési előírást 4. Meg kell határozni • az összes ásványi anyag tartalom minimális és maximális határértékét, • a csecsemőknek adható víz minőségi követelményeit, • az eredeti tisztaság fogalmát, és • a természetes ingadozás mértékét.

32


A SZOLYVA KÖRNYÉKI ÁSVÁNYVIZEK JELLEMZÉSE ÉS HASZNOSÍTÁSA Szemere Judit Beregi Hírlap szerkesztősége, O. Kobiljanszka u.21., 90202 Beregszász, Ukrajna, [email protected]

Kivonat Ukrajnában — akárcsak szerte Európában — egyre népszerűbb a gyógyturizmus. Kárpátalja kedvező adottságokkal rendelkezik a rekreáció és a gyógyüdülés terén, hiszen a vidék igen gazdag ásvány- és termálvízforrásokban. Kárpátalja területén közel 400 ásványvízforrás található, ezek vizei vegyi összetételüket és gyógyászati tulajdonságaikat tekintve nagyon sokfélék. Megtalálható a világon ismert majdnem minden ásványvíz analógja: hidrokarbonátos-nátriumos, hidrokarbonátos-szulfátos, kalciumos-magnéziumos, szulfidos, arzéntartalmú, szilíciumos. A kárpátaljai források napi hozamát mintegy 10 ezer köbméterre becsülik, ennek közel 7%-a hasznosítódik. Kárpátalján 19-féle gyógyhatású ásványvizet palackoznak, több forrás közelében szanatóriumok működnek, ahol a vizek jótékony hatását terápiás céllal alkalmazzák. Dolgozatomban röviden jellemzem Kárpátalja turisztikai vonzerejét, áttekintést adok az itt található ásványvizekről, bemutatom a Szolyva környéki ásványvízlelőhelyeket, illetve a Kvitka Polonini szanatórium példáján az ottani ásványvizek hasznosításának lehetőségeit, továbbá ismertetem néhány palackozott ásványvíz összetételét.

Abstract In Ukraine, like in other European countries, the medical tourism becoming more and more popular. Transcarpathia has favourable features regarding the recreation and spa as the county is rich in mineral and thermal springs. On the Transcarpathian area almost 400 mineral springs can be found. They are varying regarding their chemical consistence and therapeutic features. Here we can find the analogue of almost all known mineral waters: sodium hydrocarbonated, sulphate hydrocarbonated, calcium-magnesium hydrocarbonated, arsenic, with silicon and with sulphide. The daily yield of the Transcarpathian springs is estimated for 10 thousand cubic meters and only 7% of this is utilized. In Transcarpathia 19 kind of water with healing power are bottled. There are sanatoriums close to the springs where the beneficial effect of the water are used for recreation purposes. In my work I summarized the attractiveness of Transcarpathia from the tourism point of view. My aim was to give an overview about the mineral waters of the county. Places of occurrence of mineral waters near Szolyva were introduced and the possible utilization of mineral

1. Bevezetés Kárpátalja a fontosabb gazdasági mutatókat tekintve nem tartozik az ország fejlett vidékei közé. A rekreáció és a gyógyüdülés terén viszont kedvező adottságokkal 33

Szemere Judit

rendelkezik. Kárpátalja területének 80%-át hegyek borítják, itt található Ukrajna legmagasabb pontja, a Hoverla is (2061 m). A hegyekhez sűrű vízhálózat társul. A vidéken 424 folyót és patakot tartanak számon, négy folyó — a Tisza, a Borzsa, a Latorca és az Ung — hossza meghaladja a 100 km-t. 137 tó és víztározó találhatunk, ebből 32 a magashegyi övezetben. A legnagyobb a Szinevéri-tó (víztükre 7 ha), amely 987 m tengerszint feletti magasságban terül el. A megye területén közel 50 barlang ismert. Ukrajna függetlenné válása után jelentős változások történtek az ország gazdasági és társadalmi életében, a gazdaság különböző ágazatai folyamatosan rendezik soraikat, kezdik keresni, kialakítani arculatukat. Ez az arculatkeresés érezhető a gyógyturizmusban is. A szocialista rendszerben a szanatóriumi üdültetés volt az egyik legpreferáltabb üdülési forma. A túlméretezett, állami vagy kommunális tulajdonban lévő létesítmények többsége szakszervezeti támogatással működött. Az elmúlt években jelentős változások történtek a gyógyüdülési intézmények tulajdonviszonyait illetően, ezek többsége magánkézbe került. Az új tulajdonosok megpróbálnak lépést tartani a modern kor követelményeivel, ezzel egyidőben gazdaságos keretek közé terelni az intézmények működését. Kárpátalja rekreációs és gyógyüdülési ágazatát még mindig az átalakulás, formálódás jellemzi. Állandósulni látszik az intézmények száma, és megkezdődött a minőségi szálláshelyek kialakítása. Javulás tapasztalható az alapvető szolgáltatások terén, javul közbiztonság. Ugyanakkor még számos probléma vár megoldásra: infrastrukturális hiányosságok, kiépítetlen információs hálózat, megfelelően képzett szakemberek (és az őket képző intézmények) hiánya stb.

2. Kárpátalja ásványvizei Nagymértékben hozzájárult a kárpátaljai gyógyturizmus fejlődéséhez, hogy a vidék igen gazdag ásvány- és termálvízforrásokban. Az ásványvízforrások főleg a hegyvidéken találhatók, a termálvíz-lelőhelyek a megye síkvidéki területein. A gyógyhatású ásványvizek mennyisége és minősége alapján Kárpátalja első helyen áll Ukrajnában. Az ásványvizek ukrajnai kataszterében összesen 207 ásványvízlelőhely szerepel, ezek közül 39 Kárpátalján található. A kárpátaljai források napi hozamát mintegy 10 ezer köbméterre becsülik, ennek közel 7%-a hasznosítódik. Kárpátalján 19-féle gyógyhatású ásványvizet palackoznak, több forrás közelében szanatóriumok működnek, ahol a vizek jótékony hatását terápiás céllal alkalmazzák. A megyében 62 ásványvízlelőhely ismert. Kárpátalja területén közel 400 ásványvízforrás található, ezek vizei vegyi összetételüket és gyógyászati tulajdonságaikat tekintve nagyon sokfélék. Megtalálható a világon ismert majdnem 34

A Szolyva környéki ásványvizek jellemzése és hasznosítása

minden ásványvíz analógja: hidrokarbonátos-nátriumos, hidrokarbonátos-szulfátos, kalciumos-magnéziumos, szulfidos, arzéntartalmú, szilíciumos. A kárpátaljai ásványvizek 7 alapvető balneológiai csoportba, 30 típusba tartoznak. A kárpátaljai ásványvíz-lelőhelyek balneológiai csoportok szerinti megoszlását az 1. ábra mutatja be. Brómos, jódosbrómos, jódos 3% Vasaspolimetallikus 5%

Szulfidos 17%

Sziliciumos (termál) 3%

Termál 3%

Különleges összetevők és tulajdonságok nélküli 3%

Szénsavas 66%

1. ábra. A kárpátaljai ásványvíz-lelőhelyek balneológiai csoportok szerinti megoszlása. A gáztartalom szempontjából a kárpátaljai ásványvizek többsége (75%) szén-dioxidos, ugyanakkor megtalálhatók a kénhidrogénes, metános és radonos vizek is. A különböző ásványvizekben a mikroelemek más-más kombinációban találhatók meg, viszont olyan mennyiségekben, ami megfelel a gyógyászati dózisoknak. Ez lehetővé teszi alkalmazásukat a különböző emésztőszervi, szív- és érrendszeri, idegrendszeri, hormonális megbetegedések esetén. A földrajzi elhelyezkedés és a geológiai sajátosságok szerint a kárpátaljai ásványvízlelőhelyeket 3 alapvető csoportba sorolják: szolyvai, ökörmezői, ungi. Tartalékait tekintve a szolyvai a leggazdagabb, s egyben a legjobban tanulmányozott is. Az itteni vizek gyakorlati hasznosítása kiemelkedő. Szolyva környékén 17 forrás és 77 furat található, ezek közül a legjelentősebbek: • Polenai (309 m3/nap), • Újpolenai (303 m3/nap), • Ploszkei (88 m3/nap), • Golubinei (342 m3/nap), • Szolyvai (25 m3/nap), 35

Szemere Judit

• Nelipinei (5 m3/nap). Ezek az ásványvizek közepes és magas ásványianyag-tartalmúak. Magas hidrokarbonát-tartalmuk miatt rendkívüli tulajdonságokkal rendelkeznek.

3. Gyógyturizmus Kárpátalján Kárpátalja területét 10 rekreációs-gyógy övezetre osztják (2. ábra). A két legfejlettebb övezet a szolyvai és a munkácsi: Kárpátalja 16 szanatóriumából 9 itt található, és a helyi intézmények fogadják a kárpátaljai gyógyüdülők 2/3-át.

2. ábra. Kárpátalja rekreációs-gyógy övezetei és fontosabb gyógy- és ásványvízforrásai. A szolyvai rekreációs-gyógy övezet a Szolyvai járás területén fekszik. A Csoven, a Poljana, a Szonyacsne Zakarpattya, a Kvitka Polonini, a Kresztaleve Dzserelo szanatóriumok az itt található szénsavas, hidrokarbonátos, nátriumtartalmú ásványvízforrások mellett épültek. A szolyvai ásványvizet először 1463-ban egy Mátyás királynak szóló jelentésben említik. Az itteni vizek a XVI. századtól ismertek voltak Európában. Az 1800-as évek elejétől üdülőtelep is működik itt. A területen, amely a Schönborn grófság birtokaihoz tartozott, 1878-ban indult meg az ásványvizek palackozása Margit és Luhi-Erzsébet néven, amelyeket gyomorbántalmak és légúti betegségek kezelésére ajánlottak Jelenleg a Szolyva környékén elhelyezkedő szanatóriumok többsége emésztőszervi megbetegedések kezelésére, illetve műtétek utáni rehabilitációra szakosodott. A Poljana szanatóriumban ezen kívül szív- és érrendszeri, valamint 36


központi idegrendszeri betegségekben szenvedő betegeket is fogadnak, a Csoven szanatóriumban pedig TBC-s gyerekek gyógyítására szakosodtak.

4. A Kvitka Polonini szanatórium Az egyik legmodernebb, szinte minden igényt kielégítő gyógyüdülési intézmény a Kvitka Polonini szanatórium, amely Szolocsin községben, Szolyvától 5, a Csap– Kijev főúttól 2 km-re található. Az intézmény egy gyönyörűen kialakított 10 hektáros területen fekszik, ahol a különleges fák és bokrok, mesterséges tavak, hegyi patakok, sportpályák, játszóterek elbűvölik a látogatókat, akiknek a gyógyuláson kívül lehetőségük van lovaglásra, télen pedig síelésre, szánkózásra. A szanatórium két fő épülete egyszerre több mint 400 szállóvendég fogadására alkalmas, a szakképzett személyzet és a modern gyógyászati berendezések naponta több mint 550 páciens kezelését tudják biztosítani. A többi hasonló intézménytől eltérően ebben a szanatóriumban a környéken található lelőhelyekről, közvetlenül a forrásból 3 különböző ásványvizet alkalmaznak gyógyászati céllal: a Luzsanszka–4, Luzsanszka–7 és Poljana Kvaszova vizeket. Ezeket az ásványvizeket külön-külön vagy kombinálva ivókúrák, szénsavas fürdők, beöntések, inhaláció, hidromasszázs stb. formájában hasznosítják az emésztő- és a kiválasztó szervrendszer megbetegedéseinek, a cukorbetegség, anyagcserezavarok, ízületi és gerincbántalmak, a perifériás idegrendszeri, illetve szív- és érrendszeri megbetegedések kezelésére. Az intézményben lehetőség van a betegségek diagnosztizálására, ami után a gyógyulni vágyók több mint 30-féle gyógyászati eljárásban részesülhetnek. A Luzsanszka–4, Luzsanszka–7 és Poljana Kvaszova ásványvizek ionösszetétele hasonló. Mindhárom víz viszonylag nagy hidrokarbonát-tartalommal rendelkezik, ami segít a magas gyomorsavszint semlegesítésében. Alacsony ásványianyag-tartalmuk miatt, mint hipotóniás oldatok, kiválóan alkalmasak a salakanyagok, illetve a húgykő kiürítésére a szervezetből. A sziliciumvegyületek jelenléte, amelyek jó szorpciós tulajdonságokkal rendelkeznek, elősegíti a szervezet méreganyagoktól való megtisztítását. A vizek jól alkalmazhatók a gyógyszerek mellékhatásainak enyhítésére, továbbá vízhajtó hatásúak. A kalcium, kovasav, ortobórsav, fluor biológiailag aktív koncentrációja pozitív hatással van az anyagcsere-folyamatokra. Ezért fogyasztásuk elsősorban a gyomor- és bélrendszer különböző megbetegedései, cukorbetegség, illetve elhízás esetén javasolt. A Luzsanszka–4 ásványvíz jellemzői: szénsavas, bóros, alacsony ásványianyag-tartalmú, hidrokarbonátos-nátriumos, gyengén savas, hideg. Alapvető fizikai-kémiai tulajdonságait az 1. táblázat tartalmazza.

37

Szemere Judit

1. táblázat. A Luzsanszka–4 ásványvíz alapvető fizikai-kémiai tulajdonságai. Kationok NH41+ K1+ Na1+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+ Összesen Különleges összetevők Szén-dioxid Kénhidrogén ezen belül szabad Kovasav Ortobórsav Arzén Ásványianyagtartalom

Összetevők Mennyiség (g/l) Anionok Mennyiség (g/l) 0,0012 0,0019 F10,0346 0,0517 Cl11,0166 0,0029 Br10,1144 — I10,0160 0,0118 SO420,0008 3,0744 HCO31— — CO32— NO22— NO311,1836 Összesen 3,1427 Mennyiség (g/l) Egyéb tulajdonságok 1,91 13,6 0C Hőmérséklet 0,00050 6,0 pH 0,00046

Oxidációs képesség

0,0361 0,0475 0,00001

Fizikai tulajdonságok átlátszó Átlátszóság színtelen Szín kénhidrogénes Szag

4,41

Csapadék

1,31 mg/l O

—

A Luzsanszka–7 ásványvíz jellemzői: szénsavas, bóros, alacsony ásványianyag-tartalmú, hidrokarbonátos-nátriumos, gyengén savas, hideg. Alapvető fizikai-kémiai tulajdonságait az 2. táblázat tartalmazza. 2. táblázat. A Luzsanszka–7 ásványvíz alapvető fizikai-kémiai tulajdonságai. Kationok NH41+ K1+ Na1+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+

38

Összetevők Mennyiség (g/l) Anionok 0,0012 F10,0391 Cl11,0684 Br10,1072 I10,0151 SO420,0009 HCO31— CO32NO22NO31-

Mennyiség (g/l) 0,0024 0,0592 0,0023 0,0005 0,0166 4,1720 — — —


Összesen Különleges összetevők Szén-dioxid Kénhidrogén ezen belül szabad Kovasav Ortobórsav Arzén Ásványianyagtartalom

1,2319 Mennyiség (g/l) 2,02 0,0003

Összesen

4,2530

Egyéb tulajdonságok 13,0 0C Hőmérséklet 5,9 pH

0,0002


0,0333 0,0658 0,00001

Fizikai tulajdonságok átlátszó Átlátszóság színtelen Szín kénhidrogénes Szag

5,58

Csapadék

1,04 mg/l O

—

A Poljana Kvaszova ásványvíz jellemzői: szénsavas, bóros, közepes ásványianyag-tartalmú, hidrokarbonátos-nátriumos, gyengén savas, hideg. Alapvető fizikai-kémiai tulajdonságait az 3. táblázat tartalmazza. 3. táblázat. A Poljana Kvaszova ásványvíz alapvető fizikai-kémiai tulajdonságai. Kationok NH41+ K1+ Na1+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ Fe3+ Összesen

Összetevők Mennyiség (g/l) Anionok 0,0020 F1Cl11,9299 Br10,1416 I10,0190 SO420,0160 HCO310,0006 CO32NO22NO312,1091 Összesen

Különleges összetevők Szén-dioxid Kénhidrogén ezen belül szabad Kovasav Ortobórsav Arzén

Mennyiség (g/l) 2,02 0,0008

Ásványianyag-tartalom

7,88

Mennyiség (g/l) 0,0017 0,1312 0,0004 0,0001 — 5,4595 — — — 5,5929

Egyéb tulajdonságok 13,0 0C Hőmérséklet 6,50 pH

0,0006


0,75 mg/l O

0,0433 0,1350 0,00001

Fizikai tulajdonságok átlátszó Átlátszóság színtelen Szín szagtalan Szag — Csapadék

39

Szemere Judit

5. A kárpátaljai palackozott ásványvizek A kárpátaljai ásványvízforrások vizét nem csak az egészségügyi intézményekben hasznosítják. A megyében számos ásványvíz-palackozó cég üzemel. Ezek már nem a szovjet időben működő nagyüzemek, többségük ktf. formájában működik. A különböző palackozott ásvány- és gyógyvizek messze a megye határain túl is jól ismertek. A Szolyva környéki lelőhelyekről is többféle ásványvíz kerül az üzletek polcaira: Luzsanszka–1, Luzsanszka–3, Luzsanszka–4, Luzsanszka–7, Poljana Kvaszova, Poljana Kupelj, Szvaljavszka, Nelipinszka. Szolocsin községben, például, a „Margit” és a „Vodograj”, Polenán az „Aqua Polyana” és a „Mrija Gold” palackozza a helyi lelőhelyek ásványvizeit, általában közvetlenül a furatból. A palackozott ásványvizek címkéjén feltüntetik a furat mélységét, a víz általános ásványianyag-tartalmát, alapvető összetevőit, a fogyasztásával kapcsolatos orvosi javaslatokat. A 4–8. táblázatokban néhány ilyen palackozott ásványvíz összetételét mutatom be. 4. táblázat. A Poljana Kvaszova ásványvíz összetétele. Összetevők Ca2+ Mg2+ (Na1++ K1+)

Mennyiség (mg/l) Kationok 70–150 < 50 1500–3000 Anionok

HCO31SO42Cl1-

4500–8000 < 25 300–600 Különleges összetevők 100–250 H3BO3 6,5–12,0 Ásványianyag-tartalom

5. táblázat. A Poljana Kupel ásványvíz összetétele. Összetevők Ca2+ Mg2+ (Na1++ K1+) HCO31SO42Cl1-

40

Mennyiség (mg/l) Kationok 50–125 < 50 2000–2800 Anionok 4500–7000 < 25 200–600


Különleges összetevők 100–250 H3BO3 7,0–10,5 Ásványianyag-tartalom

6. táblázat. A Luzsanszka–7 ásványvíz összetétele. Összetevők Mennyiség (mg/l) Kationok 70–140 Ca2+ < 25 Mg2+ < 800–1400 (Na1++ K1+) Anionok 12600–3800 HCO3 < 50 SO42< 120 Cl1Különleges összetevők 35–130 H3BO3 3,6–5,5 Ásványianyag-tartalom 7. táblázat. A Luzsanszka–3 ásványvíz összetétele. Összetevők Ca2+ Mg2+ (Na1++ K1+)

Mennyiség (mg/l) Kationok < 180 < 50 550–1000 Anionok

HCO31SO42Cl1-

1900–2900 < 50 < 70 Különleges összetevők < 80 H3BO3 2,70–4,00 Ásványianyag-tartalom

8. táblázat. A Szvaljavszka ásványvíz összetétele. Összetevők Ca2+ Mg2+ (Na1++ K1+)

Mennyiség (mg/l) Kationok < 125 < 50 400–750

41

Szemere Judit

HCO31SO42Cl1-

Anionok

1450–2400 < 50 < 50 Különleges összetevők 20–60 H3BO3 2,00–3,30 Ásványianyag-tartalom

Irodalomjegyzék 1. Berghauer S. 2006. Gyógyturizmus Kárpátalján. In: Baranyai G., Tóth J. (szerk.) Földrajzi tanulmányok a Pécsi Doktoriskolából V. Pécs, PTE TTK FI. pp. 49–59. 2. Gönczy S. 2009. Földrajzi viszonyok, domborzat. In: Baranyi, B. (szerk.). Kárpátalja. Pécs–Budapest. MTA Regionális Kutatások Központja. Dialóg Campus Kiadó. pp. 108-118. 3. Kvitka Polonini szanatórium honlapja. http://kvitkapolonyny.com/about/ 4. Pop, Sz. 2002. Prirodnyi reszurszi Zakarpattya. Uzshorod. Spektral Kiadó. 5. Ukrajinszkij naukovo-doszlidnij insztitut medicsnoji reabilitaciji ta kurortologiji. 2006. Medicsnij (balneologicsnij) visznovok (az ukrajnai orvosi rehabilitációs és fürdőtani tudományos kutatóintézet gyógyászati /balneológiai/ szakvéleménye) 6. Zakarpatszka geologorozviduvaljna ekszpedicija. 2009. Himicsnij analiz vodi (a Kárpátaljai Geológiai Expedíció által kiadott jegyzőkönyv a víz vegyelemzésének eredményiről)

42


SZÁRAZ GÁZÖMLÉSEK ÉS AZ ÁSVÁNYVIZEKET KISÉRŐ GÁZOK A KELEMEN-GÖRGÉNY – HARGITA VULKÁNI VONULAT ÖVEZETÉBEN Péter Elek, Makfalvi Zoltán Geo-Aqua Egyesület Csikszereda, E-mail: [email protected], [email protected]

Kivonat A dolgozat a Kelemen – Görgény – Hargita utóvulkáni övezetében jelenlévő, a szénsavas ásványvizek keletkezésében is szerepet játszó, a fürdőgyógyászatban és palackozó iparban hasznosítható mofettagázokkal foglalkozik.

Abstract The,s study referies to the post – volcanic gas emmanations. These occuring in the post – vulcanic area of the Călimani – Gurghiu – Harghita mountain range, play an important role in the formation of the mineral – waters and are valuable resources in balneotherapy and bottling industry.

1. Bevezetés A Kelemen – Görgény – Hargita hegyvonulathoz kapcsolódó mofettikus gázömlések a legerőteljesebb utóvulkáni tevékenységnek tekinthetők Romániában, amelyek több ezer négyzetkilóméteres területen jelentkeznek. A gázömléses területek kiterjednek a neogén vulkáni övezet határain túlra, fellelhetők az intrakárpáti medencékben (Bélbori, Borszéki, Gyergyói, Csíki, Baróti, Háromszéki és Barcasági), az Erdélyi – medence keleti határvonalán, valamint a Keleti Kárpátok kristályos – mezozoos és flis övezetében. A mofettikus tevékenység ebben az övezetben száraz gázömlések, valamint az ásványvizeket kísérő gázok formájában jelentkezik. A főleg szén – dioxid tartalmu gázt a palackozó ipar és a fürdőgyógyászat hasznosítja.

2. Földtani és vízföldtani viszonyok Az utóvulkáni gázok felszínre jutásában ezen a területen a kéregszerkezeti törésvonalak és az ezekből kiinduló regionális és helyi tektonikai vonalak teszik lehetővé. A vulkáni vonulatban a gázok, a repedezett kőzetrészekben főleg mint száraz gázömlések fordulnak elő. Az intrakárpáti medncékben, a hidrogeológiai 43

Péter Elek, Makfalvi Zoltán

viszonyok következtében, a mofettagázok nagyrészt mint az ásványvizek oldott és szabad gázai jelentkeznek. A felszínalatti vizekben jelenlévő mofettagázok, növelvén a vizek oldóképességét, meghatározó szerepet játszanak a borvizek keletkezésében és felszínre jutásában. Az utóvulkáni övezet keleti és déli szélein, a metamorf és flis formációkban a gázok jelen vannak mindkét megjelenési formában. Az Erdélyi – medence keleti peremén a mofettikus eredetü szén – dioxid a gáznemű szénhidrogénekkel keveredve vegyes gázokként jelentkeznek.

3. A gázok fizikai, vegyi és radioaktiv jellemzői 3.1. A gázok fizikai paraméterei A gázok hőmérséklete nem mutat jelentősebb eltérést a környező levegő hőmérsékletéhez képest, amit a kovásznai, hargitafürdői és szentimrei Büdös fürdői mofettákban végzett mérések igazolnak. A gázok nyomásviszonyaival kapcsolatban, a legmagasabb nyomásértékeket az ojtózi (70 at.) és a bencédi (200 at.) fúrásokban jegyezték fel. A neoeruptívumban a mofettagázok főleg szabad gázemanációk formájában jutnak a felszínre. A mofettákban a gázszint változásával kapcsolatosan már a mult században megfigyelték, hogy az a légköri nyomás függvénye. A tusnádfürdői mofettában végzett mérések (1979 -1986) is azt mutatják, hogy a légköri nyomás növekedésével és a levegő hőmérsékletének csökkenésével a mofettában a gázszint csökken. A. Pricăjan és Șt.Airinei a szentimrei Büdös és a hargitafürdői mofetták gázszint valtozásaiban éves, évszakos, sőt napi ciklusokat vélt megállapítani, amelyeket a gázáramlás pulzációjával magyaráznak. A gázhozammal kapcsolatban, Ilosvay Lajos az 1800 –as években végzett kutatásai során meghatározta, hogy a torjai Büdös barlangban évente 737000 köbméter szén – dioxidot és 2850 köbméter kénhidrogént tartalmazó mofettagáz jut a felszínre. Gázhozammérések elsősorban a fúrások által feltárt szénsavas ásványvíz és gáztelepekre vonatkoznak. A tusnádi, kovásznai és málnásfürdői palackozóüzemek által kivont szén – dioxid 500 – 900 köbméter napi hozamot jelent. A gáz szén – dioxid koncentrációja a mofettákban a legmagasabb a mofetta alján és csökken a gázszint felszíne felé, amint azt a kovásznai, tusnádfürdői, hargitafürdői mofettákban történt mérések mutatják. Ugyanakkor a kimutatható gázszint felett egy, a levegővel való, keveredési szint alakul ki, amelyben a szén – dioxid tartalom 10 – 14 % - ot tesz ki.

44

Száraz gázömlések és az ásványvizeket kisérő gázok a Kelemen-Görgény–Hargita vulkáni...

3.2. A gázok radioaktivitása A Kelemen – Görgény – Hargita mofettikus övezetében a gázömlésekre jellemző az alacsony radioaktivitás. A kutatások szerint összefüggés létezik a kőzettani felépítés és a gázok radontartalma között. A legmagasabb radontartalmat a torjai Büdös barlangban mérték (36260 Bq/m3), ahol a gázok biotitis – amfibolos andezitekből jutnak a felszínre. Aránylag magas radontartalmat mértek a Központi és Dél Hargita mofettáiban, ahol a gázok külömböző andezittipusokkal érintkezve jutnak a felszínre ( 15700 – 24420 Bq/m3). A radon és ennek bomlástermékei hozzájárulnak a gázok ionizálásához, vagyis a negativ ionok feldúsulásához a mofettatérben, amely fürdőgyógyászati szempontból jelentős tényező.

3.3. A gázok vegyi összetétele A gázok vegyi összetétele igen változatos, a földtani és tektonikai viszonyoknak megfelelően. A fő alkotó rész a szén – dioxid, az utóvulkáni folyamatok terméke. A gázelegy összetételében 99%-ot is elérhet. Mivel a levegőnél magasabb fajsúlyu alkotóelem, a felszínre jutó gáz a térszín alacsonyabb részeit tölti ki, lehetővé téve mofetták létrehozását, a gáz befogását és tárolását. A gázok másik fontos komponense a kénhidrogén, amely úgyszintén posztvulkáni eredetü a vulkáni vonulat körzetében. A gázelegyben 0,5% alatti részarányban van jelen a Közponi és Dél Hargita gázömléseiben. A Keleti Kárpátok flis övezetében előforduló ásványvíz források kénhidrogén tartalma a homokköves összletben található pirit szemcsék bomlásához kötődik. A kénhidrogén jelenléte a vízben vagy a gázelegyben különleges fürdőgyógyászati értéket képvisel. A nitrogén, a szén – dioxid mellett, a legelterjedtebb gáz, amelynek aránya a termális vizeket kísérő gázokban meghaladhatja a 80%-ot. A metán szintén jelen van a gázelegyben, 1% feletti részaránya esetén szerves eredetünek tekinthető. Az atmoszférikus eredetü oxigén kisebb – nagyobb mértékben szintén jelen van a gázelegyben. Az említett komponenseken kívül a gázömlésekben előfordulhatnak nemes gázok (He, Ar, Kr, Rn) ,amelyek közül a radonnak van jelentősége balneológiai szempontból.

4. A gázok előfordulási területei A vulkáni vonulat déli részén, a Nagymadaras patak és Bálványosfürdő közötti területen fordulnak elő. Legismertebbek a torjai Büdös barlang, Hargitafürdő, a szentimrei Büdös fürdő gázömlései, de jelen vannak a Nagymadaras, Vargyas, 45


Bánya Vermed és Aszó patakok völgyeiben is, általában 1000 m .tengerszint feletti magasságban. Jellemző rájuk a szén- dioxid mellett a kénhidrogén jelenléte. Az intrakárpáti medencék gázömlései elsősorban ásványvízforrásokhoz kötődnek. Jelen vannak a bélbori, borszéki gyergyói, csíki, kászoni, háromszéki és baróti medencékben. Száraz gázömlések Kovászna, Tusnádfürdő és Gyergyócsomafalván fordulnak elő. A gázok összetételében a szén – dioxid dominál, kivéve a Maroshévíz – i forrásokat,amelyekben a nitrogén részaránya nagyobb a szén – dioxidénál. A flis övezetben az ásványvizek szabad gázai mellett száraz gázömlések is ismertek .Elterjedésük Gyímes, Csíkszentgyörgy, Lázárfalva, Kászon, Málnásfürdő, Mikóújfalu, Bodok, Előpatak Kovászna, Zajzon, Sugásfürdő területére esik. A gázok összetételében dominál a szén – dioxid, de egyes gázömlésekben a metán részaránya magasabb, helyenként a kénhidrogén is jelen van. Az Erdélyi – medence keleti peremén a gázömlések a medence neogén üledékei és a vulkáni vonulat képződményeinek határvonalán jelentkeznek, Székelyudvarhely, Korond – Parajd, valamint Bencéd, Tarcsafalva, Küsmöd térségében. A gázok összetételében a széndioxid mellett jelentős metán és nitrogén feldúsulás tapasztalható. Gyakran a metán dominál más komponensekkel szemben (1. sz. ábra).

5. A mofettagázok felhasználása 5.1. Rövid történeti áttekintés A Kelemen –Görgény – Hargita vulkáni vonulat gázömléseivel kapcsolatosan már a XVIII. század elején történtek kutatások és feljegyzések, melyek a torjai Büdös barlang , Bálványosfürdő, Kovászna, Málnásfürdő, Sugásfürdő Tusnádfürdő Hargitafürdő és a szentimrei Büdös fürdőre vonatkoznak. A mofettagázok fellhasználásáról a fürdőgyógyászatban már a Johann Grantz Fürdőgyógyászati Enciklopédiájában találunk. Az 1839 évi Siebenbürgens Lexikon leírja a torjai Büdös barlang gázainak gyógyhatását és az alkalmazott primitív kezelési formákat. Orbán Balázs (1859) a kovásznai mofettákat írja le, valamint ezek használatát, ugyanakkor a gázszint változását kapcsolatba hozza a légköri nyomás változásával. Ilosvay Lajos (1878) leírja a gázfürdők sokféle gyógyhatását (az izületek ,a bőr, a légzés és a szem megbetegedése esetében) és az eredeti gyógykezelések népszerüségét a Székelyföldön. Elsőként ad magyarázatot a mofettagázok által kiváltott „elmelegedésre„.

46


47


C.H.Polichronie és Ilosvay L. elsőként végeztek kisérletet állatokon a torjai Büdös barlang gázfürdőjében. A székelyföldi gázömlésekkel részletesen Bányai János (1936) foglakozik A XX. század 70-es éveiben a hargitafürdői és a szentimrei Büdös fürdői mofettákban (Jakab K., Málnási G. 1974) végeznek balneológiai vizsgálatokat. A mofettagáz fürdőgyógyászati értékével kapcsolatban a bukaresti Balneológiai Intézet munkatársai végeztek értékes tanulmányokat. A gázok radioaktivitásának tanulmányozása terén G. Anastasiu (1941) és Szabó Árpád (1978) munkája kiemelkedő jelentőségű. A kovásznai mofettákat Csige I.és Gyila S. (2008) tanulmányozták.

6. A gázömlések hasznosítása 6.1. Fürdőgyógyászat Az első mofettának a torjai Büdös barlang tekinthető, amelynek létrejötte régi (kén)bánya munkálatok eredménye. A 14 m. hosszú, 2 m. széles és 3 m. magas bányajáratot már a XVII. században gázfürdőként használták. A XIX. században már egy egész sor mofetta létesült a Székelyföldön ( Hargitafürdő, szentimrei Büdös fürdő, Bányapatak, Sugásfürdő, Málnásfürdő, Bálványosfürdő, Kovászna, Tusnádfürdő, Lázárfalva, Csíkbánkfalva) a gázfeltörés helyén ásott gödrök kibélelésével és föléjük egyszerű faépületek felépítésével. A száraz gázömlésekre telepített mofettákon kívül a borvízforrások és fúrások vize szabad szén – dioxidjának kivonásával és elvezetésével létesítettek mofettákat ( Csíkszereda – Zsögödfürdő, Kovászna, Kézdivásárhely – Fortyogó fürdő, Hatolyka, Borszék, Székelyudvarhely – Szejke fürdő ). Az említett mofetták közül több már nem működik. A székelyföldi mofetták, kivéve a kezelőközpontokat (Kovászna, Tusnádfürdő, Zsögödfürdő ) csak a nyári szezonban működnek elsősorban a nehéz megközelítési lehetőségek, a zord időjárás és a mofetták nem megfelelő feltételei miatt, nyáron viszont nagy látogatottságnak örvendenek. Kevés az orvosi felügyelettel ellátott mofetta. A legtöbb mofettában a „kezelés” empirikus módon, orvosi ellenőrzés nélkül történik. A mofetták jelentős része felújítást igényel, úgy az építmény,mind a mofetta újrafoglalása megfelelő szakértői felügyelettel. A mofettaövezet leginkább hasznosított gyógytényezői a kovásznai mofetták, ahol öt mofetta működik rendszeres orvosi aszisztenciával a kezelőközpontok szerves részeként. Kovásznán, Tusnádfürdőn és Zsögödfürdőn a gázfürdő és a borvízfürdő egymást egészítik ki. A székelyföldi gázfürdők az alábbi betegségek gyógyítása esetében javasoltak ( általában kiegészítő kezelésként ): 48


magas vérnyomás és vérkeringési zavarok, izületi megbetegedések, idegrendszeri rendellenességek és egyes szakmai betegségek.

6.2. Palackozó ipar A mofettaövezet területén történik a természetes szénsavas ásványvíz jelentős hányadának palackozása ( Borszék, Bélbor, Csíkszentkirály, Tusnád, Csíkszereda, Bibarcfalva, Kovászna, Kézdivásárhely ).A mofettaövezetben a szénsavas ásványvizek jelentős részének magas vastartalma megköveteli, a palackozás folyamatában, annak kivonását gáztalanítás,ülepítés és szűrés által. A felszabaduló szén – dioxidot, az Európai Unios szabályok szerint, a „ természetes szénsavas ásványvíz” palackozásánál a palackozandó víz dusítására használják fel a tehnológiai folyamat végső szakaszában, anélkül, hogy az ásványvíz vegyi összetétele megváltozna. Annak ellenére, hogy a palackozók részben hasznosítják a saját ásványvizeiket kísérő gázt, sok palackozó kiegészítésként, vagy kizárólagos használatra a kereskedelemből szerzi be a természetes eredetű szén – dioxidot. Ennek következtében nehéz lenne meghatározni a palackozó ipar által kitermelt ée felhasznált szabad szén – dioxid mennyiségét.

7. A száraz gázömlések és az ásványvizeket kísérő gázok védelme Az ásványvizekre vonatkozó törvényes védelmi szabályozások, mint ásványi nyersanyagra amelyek a bánya törvény hatáskörébe tartoznak, a gázokra is érvényesek. Ennek ellenére a legtöbb mofetta nem rendelkezik egészségügyi és hidrogeológiai védő területtel. Kivételt képeznek a kovásznai, tusnádfürdői és zsögödfürdői mofetták, ahol az ásványvizekkel társítva volt lehetséges a védő területek meghatározása és törvényesítése a kitermelési licencek alapján. Egy pár esetben a mofettagáz emanációk környékét a megyei tanácsok védett övezetté nyilvánították, azonban hiányoznak azok a szabályozások amelyek ezen természeti értékek valódi védelmét biztosítaná.

8. Összefoglalás A dolgozat a gázömléseket, mint sajátos természeti kincset és annak hasznosítási lehetőségeit tárgyalja. Főleg a fürdőgyógyászatban történő jelenlegi hasznosítás problémáit és hasznosítási lehetőségeit szeretné hangsúlyozni. Ugyanakkor igen fontos feladatnak tekinti a gázömléses területek fokozottabb védelmének biztosítását. 49


Irodalomjegyzék Airinei St.,Pricăjan A.( 1975 ): Some geological connections between the mineral carbonic and thermal waters and the post – volcanic manifestations correlated with the deep geological structure of the Est – Carpthians territory – Romania. Studii tehnice si economice. Seria E. Hidrogeologie nr.12. Bucuresti. Airinei St. et al. ( 1975 ): Variatia manifestării bioxidului de carbon mofetic de la Băile Pucioasa Sântimbru si Harghita. Studii si cercetări geologice, geofizice si geografice. Geologie.20I,p.59-73. Gyila S., Csige I. ( 2008 ): Mérési nehézségek a mofetták kutatásában. E.M.T.X. Bányászati, kohászati és földtani Konferencia. Nagyszeben. p. 148 -152. Málnási G. ( 1974 ) : A csíki és háromszéki gázfürdők a XVI – XIX. században. Hargita megye természetes gyógytényezői. Hargita Megye Néptanácsa. Egészségügyi Igazgatóság. P. 407 – 426.p Péter E., Makfalvi Z. ( 1974 ): Emanatii de gaze în aureola postvulcanică activă a lantului eruptiv Gurghiu – Harghita. Aluta. 1974-75. Muzeul Sfîntu Gheorghe. Szabó Á. ( 1978 ) : Ape si gaze radioactive în România. Editura Dacia. Cluj – Napoca. Dr. Szabó Á. et al. ( 1957 ) : Magyar Autonom Tartománybeli ásványvizek és gázömlések. Akadémiai Könyvkiadó. Bukarest.

50


KIHÍVÁSOK ÉS LEHETŐSÉGEK A HAZAI ÁSVÁNY-, GYÓGY- ÉS HÉVÍZKÉSZLETEK FELTÁRÁSÁBAN ÉS HASZNOSÍTÁSÁBAN 1

Szűcs Péter 1 és Székely Ferenc 2

az MTA doktora, tanszékvezető egyetemi tanár, Miskolci Egyetem, HidrogeológiaiMérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515. Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 2 az MTA doktora, MTA Hidrológiai Tudományos Bizottság alelnöke Kivonat Magyarország ásvány-, gyógyvíz és hévízkészletei igen komoly nemzeti értéket képviselnek. E készletek hosszú távú megőrzésében és fenntartható hasznosításában a hazai hidrogeológusoknak fontos szakmai szerepet kell kapniuk. Kulcsszavak: ásványvíz, gyógyvíz, hévíz, hidrogeológia

Abstract This paper gives details about the complex utilization of mineral, medicinal and thermal water resources in Hungary. The hydrogeologists should play significant role in the sustainable use of these valuable natural resources in Hungary. Keywords: mineral water, medicinal water, thermal water, hydrogeology

1. Bevezetés Az ásvány- és gyógyvizeinket, valamint a hévizeket is magában foglaló felszín alatti vízkészleteink még inkább felértékelődnek a közel jövőben (Somlyódy 2011), hiszen a világban egyre szaporodnak a Föld lakosainak már jelenleg is mintegy felét érintő vízellátási problémák. Hazánk vízföldtani adottságai egyrészt igen jók, ugyanakkor a hidrogeológus szakembereknek igen speciális geográfiai, földtani, hidrológiai, vízföldtani és geotermikus viszonyokra kell számítaniuk (Mádlné Szőnyi 2006). Sajnos a változó természeti feltételek és adottságok mellett felszín alatti vízkészleteinket is veszélyeztetik azok az emberi hatások, amelyek egyrészt a környezeti elemek szennyeződésében vagy például az éghajlatváltozásban fejtik ki hatásukat (Szűcs et al. 2009). Mindezek ellenére Magyarország ásvány-, gyógy- és termálvíz kincse kiemelkedő, a nemzetgazdaság számára is nagyon jól hasznosítható, számos település és térség számára további felemelkedést és munkahely teremetést jelenthető természeti értéket képvisel. Az is világossá vált viszont, hogy az ásvány-, gyógy- és hévizek fenntartható hasznosítása területén új 51

Szűcs Péter, Székely Ferenc

tudományos eredményekre, innovatív szakmai megoldásokra, interdiszciplináris együttműködésre, széleskörű szakmai konzultációkra és új vízgazdálkodási stratégia kidolgozására van szükség. A Kárpát medence összetett vízrendszerébe (Tóth 1995) tartozó értékes felszínalatti vízkészleteink hasznosítása és védelme komplex, a határokon túlnyúló szemléletet, kutatást és vízgazdálkodási gyakorlatot igényel. Az ásvány és gyógyvíz ellátás minőségi bővítését, a gyógyászati, rekreációs és wellness igények kielégítését, valamint a geotermikus energia fokozott hasznosítását a nemzetközi szervezetekkel és tudományos trendekkel összehangoltan kell tervezni. Ugyanakkor ez nem teszi szükségtelenné a sajátosságainkra is kiterjedő hazai kutatást, fejlesztést, valamint gyakorlati intézkedéseket (Székely 2011). Ezeknek a kihívásoknak a megválaszolásában hangsúlyos szerepet kell kapnia a hazai szakmai ipari és tudományos élet képviselőinek (Bobok és Tóth 2010). A előadás keretében röviden bemutatásra kerülnek azok a legfontosabb információk, amelyeket a hazai ásvány-, gyógy- és hévíz készleteinkkel kapcsolatban napjainkban feltétlenül tudnunk kell. Ezután kerül sor a témakörhöz kötődően azoknak a műszaki, természettudományi, környezetvédelmi, balneológiai és humán egészségügyi, valamint egyéb interdiszciplináris jellegű megoldandó kérdéseknek a felvázolására, amelyeknek közel jövőbeli tudományos alaposságú megválaszolása feltétlenül szükséges ahhoz, hogy a már említett jó természeti adottságok magas szintű társadalmi hasznosítása megtörténhessen. Ismertetésre kerülnek azok a legújabb tudományos eredmények is, amelyek nemzetközi elismertséget hoztak a hazai hidrogeológiai kutatás több területén (Szanyi and Kovács 2010).

2. Specialitások a hazai ásvány-, gyógyvíz és hévíz készleteket illetően A hazai és az európai uniós szabályozás szerint az a víz természetes ásványvíz, amely védett vízadó rétegből származik, eredendően tiszta, szennyeződésmentes, összetétele ismert és a természetes ingadozás keretein belül állandó, a szigorú mikrobiológiai követelményeknek megfelel. Az ásványvizet a víznyerő helyen palackozzák, kezelésben nem részesül és a széndioxidon kívül nem tartalmaz idegen anyagot. Az ásványvizek hivatalos elismerésben részesülnek. Ha az ásványvizekről beszélgetünk, akkor fontos megemlíteni a hazánk szempontjából kiemelkedően fontos gyógyvizeket is (Liebe 2007). A gyógyvíz olyan ásványvíz, amely oldott ásványi anyag vagy gáztartalma következtében gyógyhatású, meghatározott betegségekre vonatkozó gyógyhatását szigorú előírásokhoz kötött orvosi vizsgálatokkal kimutatták.

52

Kihívások és lehetőségek a hazai ásvány-, gyógy- és hévízkészletek feltárásában és hasznosításában

Az Országos Gyógyhelyi és Gyógyfürdőügyi Főigazgatóság nyilvántartása szerint Magyarországon mintegy 195 elismert ásványvíz és 220 elismert gyógyvíz található. Fontos megemlíteni, hogy az Új Széchenyi Terv Gyógyító Magyarország – Egészségipari Programja is magában foglalja hazánk kivételesen gazdag termál-, ásvány- és gyógyvízkészletének, geotermikus adottságainak hatékony, sokrétű kiaknázását és hasznosítását. Az utóbbi 20 évben az ásványvízfogyasztás trendje jelentős növekedést mutat nem csak Magyarországon, de a világon mindenütt. Az ásványvízfogyasztás ma már szervesen hozzátartozik az egészséges életmódról kialakított képzetünkhöz (Borszéki 1998). 2009-ben és 2010-ben hazánkban az egy főre jutó ásványvízfogyasztás 110 liter/fő/év körül alakult (1. ábra). A kiváló természeti adottságokat jól jellemzi, hogy szinte minden ásványvíz típusfajta megtalálható Magyarországon (Dobos 2007). Ásványvíz-fogyasztás Magyarországon 1979-2010 120 110 109 105 105 100 85 80

Liter/fő/év

70 60

60

60

50 39.2

40

42.4

28 22.7 20

2.4

2.3

2.5

2.8

3.5

3.5

3.5

3.6

3.7

6.5

9.7

12.7 14

17.7

0 10 20 09 20

08 20

07 20

06 20

05 20

04 20

03 20

02 20

01 20

00 20

99 19

98 19

97 19

96 19

95 19

94 19

93 19

91 19

90 19

89 19

88 19

87 19

82 19

81 19

80 19

79 19

1. ábra. Az egy főre jutó hazai évi ásványvíz fogyasztás alakulása az utóbbi 30 évben. Igényeink és egészségi állapotunk szerint választhatunk a kénes, a radon tartartalmú, a savanyú, az alkalikus, a földes-meszes, a konyhasós, a keserű sós, a vasas és a jódos, valamint a brómos ásványvizek közül Magyarországon (Juhász 2002). Jelenleg több mint 50 különböző hazai palackozott ásványvíz található meg 53


a kereskedelmi a forgalomban (Nádasi és Udud 2007). Az ásványvíz nemcsak az emberi szervezetre gyakorolt kedvező hatása miatt fontos, hanem a szépségiparnak is kitűnő alapanyagul szolgálhat (pl. természetes ásványvíz alapú kozmetikumok). A teljesség kedvéért az is megemlíthető, hogy hazánkban a vezetékes ivóvizek nagyon sok helyen ásványvíz minőségűek. Igaz, közegészségügyi szempontok miatt enyhén klórozottak, illetve egyes vidékeken enyhén mellékízűek. Ezért fordulhat elő az is, hogy az olcsó és a mindig rendelkezésre álló csapvizek helyett sokszor a szubjektív igényeinknek jobban megfelelő, de a fajlagosan drága ásványvizeket részesítjük előnyben. Ennek ellenére kijelenthetjük, hogy a kiváló minőségű hazai felszín alatti vízkészletekből származó ásványvizeinknek és vezetékes ivóvizeinknek megvan a maga jelentősége és szerepe mindennapi életünkben. A tradicionális vízre épülő gyógyászati és rehabilitációs kezelések, az egyre népszerűbb wellness programok és hétvégék hatására többé-kevésbé a gyógyvizek ismerőjévé is vált sok honfitársunk. Bizonyos egészségügyi problémák esetén biztosan kapunk tanácsokat háziorvosunktól, barátunktól, kedves ismerősünktől arra vonatkozólag, hogy hova is érdemes elindulnunk egy kellemes fürdőt venni. Az ásvány- és gyógyvizeknek a szerepe és jelentősége mindennapjainkban ma már elévülhetetlen. Az ásvány- és gyógyvizek igazi értékét elsősorban a vízben oldott kémia elemek, ásványi anyagok és gázok minősége és mennyisége határozza meg (Marton 2009). A környezetvédelmi szempontokat is figyelembe vevő ásvány és gyógyvíz ellátás minőségi bővítését, a gyógyászati, rekreációs és wellness igények kielégítését, valamint a geotermikus energia fokozott hasznosítását a nemzetközi szervezetekkel és tudományos trendekkel összehangoltan kell tervezni. Ugyanakkor ez nem teszi szükségtelenné a sajátosságainkra is kiterjedő hazai kutatást, fejlesztést, valamint gyakorlati intézkedéseket (Szucs et al. 2006). Nagyon fontos lenne például, hogy az egyetemi oktatáson belül megjelenjen az önálló balneológus képzés. A hazai gyógyturizmus számára nagy jelentőséggel bír, hogy kormányzati támogatással igen jelentős fejlesztések történtek az elmúlt évtizedben. Több mint 100 termálfürdőfejlesztési projekt kapott támogatást. Az Országos Gyógyhelyi és Gyógyfürdőügyi Főigazgatóság nyilvántartása szerint Magyarországon mintegy 1200 hévízkút, 220 elismert gyógyvíz, 195 elismert ásványvíz, 70 gyógyfürdő, 5 gyógybarlang, 5 helyszíni kitermelésű iszaptelep, egy mofetta és 13 gyógyhely található. Nemzetközi összefüggésben hazánk az első 5 termálvízben leggazdagabb ország-csoportba tartozik. A fejlesztések eredményeként ma már kb. 40 nagy, nemzetközileg is elismert gyógy- és termálvízre épülő központ épült ki Magyarországon (2. ábra). Jelenleg az Új Széchenyi Terv Gyógyító Magyarország 54


– Egészségipari Programja magában foglalja hazánk kivételesen gazdag termál-, ásvány- és gyógyvízkészletének, geotermikus adottságainak hatékony, sokrétű kiaknázását és hasznosítását.

2. ábra. A hazai gyógyhelyek és a felszín alatti hévíztestek kapcsolata (forrás:VITUKI). A kiváló természeti adottságokat jól jellemzi, hogy szinte minden gyógyvíz típusfajta megtalálható hazánkban. A Kárpát-medence felszín alatti vizei egyedülálló módón egyszerre magas hőmérsékletűek és magas ásványi anyag tartalmúak. Az ásvány- és gyógyvizek kedvező élettani hatásaikat a bennük található, különböző összetételű oldott anyagok segítségével fejtik az emberi szervezetre. Gyógyvízkészleteink a gyógyhatások sokféleségét tekintve világszinten is egyedülálló értéket képviselnek. Igényeink szerint választhatunk a kénes, a radon tartartalmú, a savanyú, az alkalikus, a földes-meszes, a konyhasós, a keserű sós, a vasas és a jódos, valamint a brómos gyógyvizek közül Magyarországon. Az ásványvizek tekintetében is hasonlóan színes a hazai paletta. Több mint 60 különböző hazai palackozott ásványvíz található meg a kereskedelmi a forgalomban. Az ásványvíz nemcsak az emberi szervezetre gyakorolt kedvező

55


hatása miatt fontos, hanem a szépségiparnak is kitűnő alapanyagul szolgálhat (pl. természetes ásványvíz alapú kozmetikumok). A balneológia (gyógyfürdőtan) tudománya a gyógyforrásoknak és gyógyvizeknek a gyógyfürdői alkalmazásával foglalkozik. A fürdőkúrák során egyrészt víz fizikai tényezői (hőmérséklete, nyomása, felhajtó ereje) hatnak az emberi szervezetre. Ezeket a hatásokat használja fel a hidroterápia. Másrészt a gyógyvizek esetében a hidroterápiás hatásokat kiegészítik az oldott állapotban található ásványi anyagok és elemek hatásai. A hazai gyógyvizek orvosi hatásainak vizsgálata és mindennapi orvosi gyakorlatba való bevezetése a célja azoknak a kutatóknak, akik a közelmúltban megalapították a Nemzetközi Balneológiai Kutató Központot. A Miskolci Egyetemen található az ország egyetlen olyan hidrogeológiai profilú tanszéke, ahol hidrogeológus mérnökök képzése jelenleg is folyik. A hidrogeológia hazai oktatásának alapjait a Miskolci Egyetemen Dr. Juhász József professzor úr rakta le az 1960-as években. A hidrogeológus képzés önálló szakirányként 1978-ban indult el a Miskolci Egyetem. Az azóta végzett szakemberek jelentős elismerést szereztek mind a hazai földön, mind a világban. A Miskolci Egyetem Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszékén egy széleskörű nemzetközi kapcsolatokkal rendelkező oktatói gárda nőtt fel, amely a hidrogeológia oktatását és kutatását nemcsak hazai, hanem a jövőben nemzetközi szinten is tervezi. A folyamatos tananyagfejlesztés eredményeként a Miskolcon végzett hidrogeológus hallgatók korszerű ismeretek birtokában kezdhetik el munkájukat itthon vagy külföldön. A Hidrogeológai-Mérnökgeológiai Tanszék kutatási profilja a felszín alatti vizeket tekintve igen széleskörű. A tanszék életében a klasszikus hidrogeológiai kutatási vonalak (pl. vízföldtani paraméterek meghatározása, hidrogeológiai modellezés, vízháztartási vizsgálatok, kúthidraulika, vízminőség-védelem, szennyeződésterjedési modellezés, stb.) mellett megjelennek a karszthidrogeológia, a környezeti kockázatelemzés, a kármentesítés, az ásvány- és gyógyvíz hasznosítás és a geotermikus energia hasznosítás területei is. 2010 novemberében került átadásra a Miskolci Egyetem területén a Hidrogeológiai Mérőállomás, ahol az egyetemi hallgatók speciális hidrogeológiai terepgyakorlatokat hajthatnak végre. Az oktatási célok teljesülése mellett a kialakított és műszerezett kútcsoport és értékelő állomás rendszer lehetőséget ad arra is, hogy kutatni lehessen azokat a felszín alatti vizeket érintő jelenlegi változásokat, amelyek akár a mélyebben fekvő ásvány-, gyógyvíz és hévíz készleteinket (3. ábra) is veszélyeztethetik a jövőben.

56


3. ábra. Hévízfeltárásra alkalmas területek Magyarországon (forrás: VITUKI).

3. Összefoglalás Magyarország vezetékes vízellátásában igen nagy szerepe van a felszín alatti vízkészleteknek. Az ivóvíz ellátás több mint 95 százaléka felszín alatti vizeinkből származik. Másrészt híresek vagyunk ásvány- és gyógyvíz, valamint hévíz készleteinkről, kiváló geotermikus adottságainkról. A hidrogeológusok szakmai felelőssége igen nagy a tekintetben, hogy felszín alatti vizeinket mennyiségi és minőségi szempontokat is figyelembe véve fenntartható módon hasznosítsuk, illetve hosszú távon megőrizzük. Az utóbbi időkben számos új globális és lokális természeti és társadalmi problémával is kellett azonban szembesülnünk, amelyeknek káros hatásai sajnos igen jelentősek a környezeti elemekre, így a felszín alatti vizekre is. Ásvány-, gyógyvíz és hévízkészleteink védelme érdekében jelen és a jövő hazai hidrogeológusainak új típusú szakmai kihívásokra kell hatékonyt választ adniuk Magyarországon a Kárpát-medence belsejében.

4. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként - az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az 57


Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Felhasznált szakirodalom Bobok E., Tóth A. (2010): A geotermikus energia helyzete és perspektívái. Magyar Tudomány, 2010/8, 926-936. Borszéki Béla György: Ásványvizek, gyógyvizek. MÉTE Kiadó, ISBN 963 550 583 3. 1998. pp. 1-107. Dobos Irma: Magyar Ásványvízkutatás 1973-1991 között a Nyugati Kárpátokban. A Miskolci Egyetem Közlemény, A sorozat, Bányászat, 77. kötet, Geotudományok. VI. Kárpát-medence Ásvány- és Gyógyvizei Konferencia. Miskolc, Egyetemi Kiadó, 2009. pp. 29-38. Juhász J. (2002): Hidrogeológia. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1-1176. Lénárt L. (2006): A Bükk-térség karsztvízpotenciálja – a hosszú távú hasznosíthatóságának környezetvédelmi feladatai. Észak-magyarországi Stratégiai Füzetek. III. évf. 2. sz. pp. 17-28. Miskolc. Liebe Pál: Felszín alatti vizeink. Ásványvizeink, hévizeink. A Miskolci Egyetem Közlemény, A sorozat, Bányászat, 72. kötet, Geotudományok. IV. Kárpát-medence Ásvány- és Gyógyvizei Konferencia. Miskolc, Egyetemi Kiadó, 2007. pp. 25-36. Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia kézikönyv – ELTE Eötvös Kiadó, 626. p. Mádlné Szőnyi J. (2006): A geotermikus energia. Grafon, ISBN 963-218-058-5, 1-144. Nádasi T., Udud P. (2007): Ásványvizek könyve. Aquaprofit ZRt., Budapest, 2007. Somlyódy L. (szerkesztő) (2011): Köztestületi Stratégiai Programok. Magyarország vízgazdálkodása: helyzetkép és stratégiai feladatok. Magyar Tudományos Akadémia, Budapest, ISBN 978-963-58-608-5, 1-336. Szanyi J., Kovács B. (2010): Utilization of geothermal systems in South-East Hungary. Geothermics. 39: 357-364. Székely F. (2011): Éghajlati-, víz- és hőáramlási folyamatok kölcsönhatása felszín alatti áramlási rendszerekben – Hidrológiai Közlöny 91 évf. 2 szám, pp. 45-49. Szucs P. – Civan F. – Virag M., (2006): Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling – Hydrogeology Journal, 14: pp. 31- 43. Szűcs P, Sallai F, Zákányi B, Madarász T (szerkesztők). Szerzők: Jolánkai G, Kovács G, Madarász T, Mádlné Szőnyi J, Mándoki Mónika, Muránszkiné Mojoróczki Mária, Sallai F, Szűcs P, Takács J, Virág M, Zákányi B. Vízkészletvédelem. A vízminőségvédelem aktuális kérdései. Bíbor Kiadó, 2009., ISBN 978-963-9988-00-2, pp. 1-418 Tóth J. (1995): Hydraulic continuity in large sedimentary basins – Hydrogeology Journal (3), no. 4, pp. 4-16.

58


IZOTÓPGEOKÉMIAI VIZSGÁLATOK A CSÍKIMEDENCE ÁSVÁNYVIZEIBEN Dr. Fórizs István tudományos főmunkatárs MTA Geokémiai Kutatóintézet, 1112 Budapest, Budaörsi út 45., [email protected] Dr. Makfalvi Zoltán geológus Nyugdíjas, Csíkszereda (Miercurea Ciuc), str. M. Eminescu nr. 4/1, [email protected] Dr. Deák József ügyvezető GWIS Kft., 2120 Dunakeszi, Alkotmány u. 45., [email protected] Kármán Krisztina doktorandusz MTA Geokémiai Kutatóintézet, 1112 Budapest, Budaörsi út 45., [email protected] Dr. Vallasek István Nyugdíjas, 3400, Kolozsvár (Cluj-Napoca), Str. Pavlov Nr. 28., [email protected] Süveges Miklós ügyvezető HYDROSYS LABOR Laboratóriumi Szolgáltató Kft. 2014 Csobánka, Borony u. 28., [email protected] Kivonat Elkészítettük az ásványvizekben rendkívül gazdag Csíki-medence első izotóp-hidrológiai jellemzését. Meghatároztuk a vizek eredetének és védettségének kutatásához szükséges alapösszefüggéseket. Az izotóp-hidrológiai magassági hatás, vagyis a csapadék δ18O értékének 100m 18 magasságkülönbségenkénti változása ∆δ O/100m = -0,15. A helyi csapadékvíz vonalra a felszín alatti vizek alapján a δD = 8,3*δ18O + 14,7‰ egyenletet kaptuk, ami valószínűleg kisebb mértékű mediterrán hatást mutat.

Abstract We have made the first isotope hydrological characterisation of the Cuic Basin (Romania) which is very rich in mineral waters. The basic relations needed for the study of origin and vulnerability of groundwaters has been formulated. The isotope hydrological elevation effect, which is the change in mean δ18O value of precipitation by 100m elevation change, has been got as ∆δ18O/100m = -0,15. The local meteoric water line has been approached by the groundwater line as a δD = 8.3*δ18O + 14.7‰ which probably shows a slight Mediterranean effect.

1. Bevezetés Újabban a természetes ásványvíz fogalom meghatározásánál és a palackozás által való értékesítésnél feltétel a felszínalatti vízadó rétegből származó víz védettsége 59

Fórizs István, Makfalvi Zoltán, Deák József, Kármán Krisztina, Vallasek István, Süveges Miklós

és eredendő szennyezés-mentessége. Igen fontos a vizek eredetének és védettségének ismerete. Eme feltételek, valamint a vizek utánpótlódási feltételeinek megismerésében, az ásványvizek védőövezetének meghatározásában, a vízföldtani vizsgálatok és a hidraulikai modellezés mellett fontos szerepet játszanak az izotópgeokémiai vizsgálatok. A dolgozat, az utóbbi években megkezdett, a Csíki-medence ásványvizeiben végzett izotópgeokémiai vizsgálatok eredményeit foglalja össze. Célkitűzésünk a területen található főbb víznyerőhelyek vizeinek stabilizotópos (δD és δ18O) jellemzése, a lokális csapadékvíz vonal becslése, valamint az izotóphidrológiai magassági hatás kimutatása és mennyiségi meghatározása.

2. A terület (hidro)geológiája A tektonikus eredetű Csíki-medence a Keleti-Kárpátok középső részén, a vulkáni Hargita hegység, a kristályos, mezozoós Nagyhagymás, valamint a kréta-paleogén flis üledékekből álló Csíki-havasok által bezárt területen helyezkedik el. A 650-700 m magasan fekvő medencét északon a marosfői kristályos rög (891 m), délen a Tusnádi-szoros (650 m) határolja. A medencét nyugatról határoló Hargita hegység átlagos magassága 1800-1300 m, a keleti határát képező Nagyhagymás (1792 m) és Csíki-havasok (1550-1300 m) magassága északról dél fele csökken. A déli határán fekvő Csomád-hegység legmagasabb pontja az 1301 m magas Nagy Csomád. A minden oldalról zárt hegyközi medence az ország egyik hidegpólusa. Csíkszereda évi középhőmérséklete 5,9 °C, az évi átlagos csapadékmennyiség 589 mm. A medence éghajlatára jellemző a hőmérsékleti inverzió gyakorisága. A 60 km hosszú és 10-15 km széles Csíki-medence szerkezetileg és felszínalaktanilag Felcsíki, Középcsíki és Alcsíki medencerészekre tagolódik. Ezeket a medencealjzat kiemelkedő részei, az ún. „küszöbök” választják el egymástól. A medence aljzatát északon kristályos kőzetek, középső és déli részén krétakori flis képezi. A geológiai kutatások adatai szerint a medencét 50-800 m vastag pliocén-pleisztocén üledékösszlet tölti ki. A legfontosabb medenceüledékek a vulkáni szórástermékek (piroklasztitok). A rájuk települő pleisztocén homok, kavics és agyaglencsék anyaga főleg kárpáti eredetű, vastagsága 10- 60 m között változik. A medence keleti peremén a pleisztocén üledékeket az Olt baloldali mellékpatakainak holocén hordalékkúpjai fedik be. Az Olt árterének legfiatalabb képződményei a mocsári tőzeg és iszap. Vízföldtani szempontból a medencealjzatra lerakódott piroklasztitok víztároló képessége általában nagy. A negyedkori homokos-kavicsos rétegösszlet is jó víztároló. A Csíki-medence ásványvizének keletkezése a Hargita vonulat utóvulkáni tevékenységével van elsősorban kapcsolatban. A javarészt 60

Izotópgeokémiai vizsgálatok a Csíki-medence ásványvizeiben

széndioxidból álló gázok a medencét érintő törésvonalak közvetítésével jutnak a felszínre. A feltörő gáz részben a felszínalatti vizekbe oldódik, részben szabad gáz formájában van jelen. A kedvező vízföldtani és szerkezeti viszonyok következtében a Csíki medence Románia eddig ismert legjelentősebb szénsavas ásványvízkészletét rejti magába, biztosítva széleskörű értékesítési lehetőségüket az élelmiszeriparban (palackozás) és a fürdőgyógyászatban.

3. Mérési módszer A stabil hidrogén-és oxigénizotóp összetételt az MTA Geokémiai Kutatóintézetében Finnigan delta plus XP tömegspektrométerrel, 2011-ben végzett méréseket LGR LWIA-24d típusú lézerspektroszkóppal végeztük. A mérésekhez a tömegspektrométer esetében a BTW, a lézerspektroszkóp esetében pedig a BWS1, BWS2 és BWS3 labor sztenderdeket használtuk. Az eredményeket a szokásos δ értékben a VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) nemzetközi etalonhoz viszonyítva ezrelékben adjuk meg a következőképpen:

ahol Rmintaés Rsztenderd az oxigén vagy a hidrogén nehéz és könnyű izotópjainak mennyiségi aránya – 18O/16O vagy D/H(=2H/1H) – a mintában és a sztenderdben. A mérési eredmények bizonytalansága δD ±0,6‰, δ18O ±0,2‰. Minden mérést kétszer végeztünk el és a mérési eredményeket átlagoltuk. A trícium tartalom meghatározása a HYDROSYS Kft. (Budapest) laboratóriumában történt. A trícium-tartalmat ún. trícium egységben (TE) adjuk meg, ahol 1 TE = 1 trícium atom 1018 hidrogén atom között.

4. Minták A korábbi években Borszék, Csíkmadaras, Hargitafürdő, Tusnád és Csíksomlyó területén történt mintázás, ahol a stabil H- és O-izotópok mellett meghatároztuk a víz trícium-tartalmát és hőmérsékletét is (1. táblázat). Borszék ugyan nem a Csíkimedencében van, hanem attól északra, azonban a magassági hatás meghatározása céljából teljesen megfelelő. 2011 folyamán, a terület alaposabb jellemzése okán, kiterjedt mintázással 7 forrásból és 13 fúrt kútból vettünk vízmintát a stabilizotópos mérésekhez. A mintavételi helyeket az 1. ábra mutatja.

61


1. ábra. A stabilizotópos mérések vízmintavételi helyei.

5. Eredmények és értelmezésük Vaselli et al. 2002-ben közölt egy tanulmányt a Keleti-Kárpátok térsége ásványvizeinek és gáz kiáramlásainak eredetéről, ahol izotópos adatok is szerepeltek. A Csíki-medencében is vettek vízmintákat, egy minta kivételével csak δ18O értékeket közöltek. A lokális csapadékvízvonal és az izotóphidrológiai magassági hatás meghatározására nem tettek kísérletet. Ugyan szerény mintaszám alapján, de a következőkben mindkettő meghatározására kísérletet teszünk. Izotóphidrológiai magassági hatás Ha egy területen jelentős magasság különbségek vannak, akkor a magasabb térszínre hulló csapadék δD és δ18O értéke negatívabb, mint az alacsonyabb részekre hulló csapadéké. Ezt hívják izotóphidrológiai magassági hatásnak és alapvetően az oxigénre határozzák meg ∆δ18O/100m formában (Clark és Fritz

62


1997). Ennek segítségével lehet megbecsülni ismeretlen beszivárgási területű vizek beszivárgási magasságát. Az első alkalommal mintázott 5 forrás vizének környezeti izotópos (δD, δ18O, trícium) adatait, valamint hőmérsékletét az 1. táblázat tartalmazza. A hőmérsékleti adatok 5,2-18,5 °C tartományban szórnak. Csíkszereda éves középhőmérséklete 5,9 °C, ami jellemzőnek fogadható el a medencére. Ebből az következik, hogy több esetben a forrásvíz részben vagy teljesen mélyből föláramló víz, aminek beszivárgási területe magasabban van, mint a forráskilépés magassága. Ugyan a magasság emelkedésével a beszivárgó víz hőmérséklete csökken, a mélybe áramló vizet a földkéreg fölmelegíti. A Borszék 1. forrás és a hargitafürdői Csipike-forrás hőmérséklete közel esik az éves középhőmérséklethez. Mindkettő trícium-tartalma jelentős (4,3 és 8,4 TE), ami azt jelenti, hogy ezek a vizek 1952 után szivárogtak a felszín alá, hiszen ekkora trícium-tartalom csak az 1952-ben kezdődött nukleáris robbantásokból származhat. Ezek alapján föltételezhető, hogy ezen források beszivárgási magassága nem különbözik jelentősen a források magasságától. 1. táblázat. Források környezeti izotópos adatai, valamint a hőmérsékletük és tengerszint fölötti magasságuk a Csíki-medencében. Település (magyarul) Borszék Csíkmadara s Hargitafürd ő Tusnád Csíksomlyó

Település (románul)

Helyi név

Borsec

Borszék 1. forrás Mădăraş Ciuc Madaras „Fürdő” Băile Harghita Csipike-forrás Tuşnad Şumuleu Ciuc

Apor-forrás Kegytemplom, Borvíz forrás

Vízhőmérséklet [°C]

Trícium

δ18O

δD

[TE]

[‰]

[‰]

Magasság [mBf]

8,2

4,3

-10,36

-77,2

900

18,5

<1

-11,88

-85,4

680

5,2

8,4

-11,15

-77,5

1350

15,1

<1

-10,60

-76,1

650

13,3

<1

-10,19

-74,7

700

A 2. ábra mutatja a forrásvizek δ18O értéke és a magasság közti kapcsolatot. A magassági hatás pontosabb meghatározása érdekében föltüntettük az Alföldet is δ18O = -9,2‰ és 100 mBf adatokkal. A már említett Borszék 1. forrás és Csipikeforrás, valamint az Alföld egy egyenesre esnek. Érdekes módon a csíksomlyói kegytemplom melletti Borvíz-forrás is erre az egyenesre esik, pedig annak hőmérséklete 13,3 °C, vagyis jelentősen melegebb az évi középhőmérsékletnél, amiből arra következtethetünk, hogy a beszivárgási területe jóval magasabban van. Mivel azonban erre az egyenesre esik, ezért ezt a pontot is bevettük a magassági hatás kiszámításába. A négy pontra számított regressziós egyenes egyenlete 63


δ18O = 0,0015*magasság -9,1377, amiből a ∆δ18O/100m = -0,15 adódik. A Kárpátmedencében eddig két helyen határozták meg az izotóphidrológiai magassági hatást: 1) Malík és Michalko (2010) a szlovákiai Kis-Kárpátokban található Berezói-hegycsoportra (Brezovské Karpaty) -0,15-ot, vagyis a miénkkel egyezőt kapott, 2) míg Malík és társai (1993) a Nagy Fátra (Veľká Fatra) hegységre abszolút értékben valamivel kisebbet, -0,10-ed kaptak. Megállapítható, hogy a Csíki-medencére kapott ∆δ18O/100m = -0,15 nagyon hasonló a Kárpát-medence más részein mért értékhez.

2. ábra. A vizsgált források tengerszint fölötti magassága és δ18O értéke a Csíkimedencében. Lokális csapadékvíz vonal A csapadékvízben a δD és δ18O értékek között lineáris korreláció figyelhető meg, amit Craig 1961-ben írt le először és azóta referencia-vonalként használatos Globális Csapadékvíz Vonal (GCsVV, angolul Global Meteoric Water Line = GMWL) néven. Craig kevés adat alapján határozta meg az összefüggést és kerekített együtthatókkal közölte azt δD = 8*δ18O + 10‰ formában. Ma már az egész Földre kiterjedő csapadékgyűjtő hálózat segítségével sokkal több adat alapján pontosabban ismerjük ezt az összefüggést, azonban referenciának a Craig által közöltet használjuk. A helyi vagy lokális csapadékvíz vonalak (LCsVV) sok esetben kisebb-nagyobb mértékben eltérnek a GCsVV-tól. Egy szűkebb terület adatainak kiértékeléséhez ezért inkább a LCsVV-at használják. A száraz és félszáraz területek kivételével az éveken át gyűjtött csapadékvízben mért δD és δ18O adatok alapján fölállított LCsVV-lal gyakorlatilag megegyezik 64


vagy ahhoz nagyon közeli a felszín alá beszivárgott vizek alapján fölállított vízvonal, vagyis δD-δ18O korreláció (Deák 2006). Mivel a Csíki-medencében még nem határozták meg a lokális csapadékvíz vonalat, ezért azt megkíséreljük közelíteni a felszín alá beszivárgott vizek, vagyis források és kutak vizének stabilizotópos összetétele alapján. A 2. táblázat tartalmazza a 2011. évi mintázási kampány során gyűjtött vízminták δD és δ18O értékeit, a 3. ábra pedig a GCsVV-hoz való elhelyezkedésüket, valamint a regressziós egyenletet mutatja. A pontok a GCsVVhoz nagyon közel, töbségében a vonal fölött helyezkednek el. 2. táblázat. A mintázott források és kutak főbb adatai, valamit a mért stabil H-és Oizotópos összetétel.

65


‐60 δD = 8,3282*δ18 O+ 14,697 R² = 0,8799

δD [‰]SMOW

‐65 ‐70 ‐75

GCsVV ‐80 ‐85 ‐90 ‐12,5

‐12,0

‐11,5

‐11,0

‐10,5

‐10,0

‐9,5

‐9,0

18

δ O [‰]SMOW

3. ábra. A vizsgált vízminták stabilizotóp-összetétele a δD-δ18O diagramon a Globális Csapadékvíz Vonalhoz (GCsVV, δD = 8*δ18O + 10 ‰, Craig 1961) viszonyítva. A pontokra az Excel szoftverrel számolt regressziós egyenes egyenlete δD = 8,3*δ18O + 14,7‰, ami közel áll a referenciaként használt GCsVV-hoz. A kis eltérést magyarázhatja egyrészt a viszonylag kis mintaszám (19 adat), vagyis az eltérés csak látszólagos. Másrészt lehet, hogy az eltérés valóságos. Ekkor viszont fölmerül a mediterrán hatás kismértékű megjelenése. Mivel a Földközi-tenger fölötti levegő relatív páratartalma kisebb, mint a világtengereké, ezért azon csapadékvíz vonalak, ahol a Földközi-tengerből származó pára szerepet játszik, a GCsVV fölöttiek. Pl. a Kelet-Mediterrán Csapadékvíz Vonal (Gat és Carmi 1970) egyenlete δD = 8*δ18O + 22‰. Anatóliában már gyengébben jelentkezik ez a hatás (Şimşek 2003, Fórizs et al. 2011). Románia déli részén, Dobrudzsában Ţenu és társai (1975) felszín alatti vizeken nagyon erős mediterrán hatást mutattak ki. Mindezek alapján elképzelhetőnek tartjuk, hogy a Keleti-Kárpátok mentén, a Kárpát-medence felőli oldalon is jelentkezik kis mértékben.

6. Összefoglalás A Csíki-medence forrás és kútvizeinek izotópgeokémiai tanulmányozása alapján a következő két megállapítást tehetjük. • A Csíki-medencére jellemző izotóphidrológiai magassági hatás ∆δ18O/100m = -0,15.

66


• A Csíki-medence felszín alatti vizeiben a δD-δ18O korreláció δD = 8,3*δ18O + 14,7‰, ami feltehetően azonos vagy nagyon közel áll a lokális csapadékvíz vonalhoz és mutat némi mediterrán hatást. Irodalomjegyzék Clark, I., Fritz, P. (1997) Environmental Isotopes in Hydrogeology. Lewis Publishers, Boca Raton – New York, p. 328 Craig, H. (1961) Isotopic variation in meteoric waters. Science, N.Y. 133: 1702-1703 Deák J. (2006) A Duna-Tisza köze rétegvíz áramlási rendszerének izotóp-hidrológiai vizsgálata. Doktori (PhD) értekezés. Eötvös Lóránd Tudományegyetem, Természettudományi Kar, p. 112 Fórizs, I., S. Kele, J. Deák, A. Gökgöz, M. Özkul, M. O. Baykara, M. C. Alçiçek (2011) Comparison of the isotope hydrogeological features of thermal and cold karstic waters in the Denizli Basin (Turkey) and Buda Thermal Karst (Hungary). Central European Geology 54(1-2): 115-119 Gat, J.R., I. Carmi (1970) Evolution in the isotopic composition of atmospheric waters in the Mediterranean Sea area. Journal of Geophysical Research, 75: 3039-3048 Malík, P., Michalko, J. (2010) Oxygen Isotopes in Different Recession Subregimes of Karst Springs in the Brezovské Karpaty Mts. (Slovakia). Acta Carsologica, 39(2): 271-287 Malík, P., Michalko, J. & S. Rapant, (1993) Štruktúrno-hydrogeologická analýza karbonátov triasu krížňanského príkrovu vo Veľkej Fatre [Structural-hydrogeologic analyses of Krížna nappe Triassic carbonates in the Veľká Fatra Mts. (in Slovak)]. Manuscript – Archive of the Geofond Branch, State Geological Institute of Dionýz Štúr, Arch. No. 79413, Bratislava, pp. 277 Şimşek, S. (2003) Hydrogeological and isotopic survey of geothermal fields in the Büyük Menderes graben, Turkey. Geothermics, 32: 669-678 Ţenu A, Noto P, Cortecci G, Nuti S (1975) Environmental isotopic study of the BarremianJurassic aquifer in South Dobrogea (Roumania). Journal of Hydrology 26(3-4): 185198 Vaselli O., A. Minissale, F. Tassi, G. Magro, I. Seghedi, D. Ioane, A. Szakacs (2002) A geochemical traverse across the Eastern Carpathians (Romania): constraints on the origin and evolution of the mineral water and gas discharges. Chemical Geology 182: 637-654

67


68


ÁSVÁNYVIZEINK EREDETÉNEK, EREDETISÉGÉNEK ÉS VÉDETTSÉGÉNEK VIZSGÁLATA Dr. Deák József ügyvezető GWIS Kft., 2120 Dunakeszi, Alkotmány u. 45., [email protected] Dr. Fórizs István tudományos főmunkatárs MTA Geokémiai Kutatóintézet, 1112 Budapest, Budaörsi út 45., [email protected] Kármán Krisztina doktorandusz MTA Geokémiai Kutatóintézet, 1112 Budapest, Budaörsi út 45., [email protected] Süveges Miklós ügyvezető HYDROSYS LABOR Laboratóriumi Szolgáltató Kft. 2014 Csobánka, Borony u. 28., [email protected] Kivonat Az MTA Geokémiai Kutatóintézetében megmértük 47 különböző ásvány- és gyógyvízből vásárolt palackozott minta stabil hidrogén-és oxigénizotóp összetételét. A palackozott vízben mért stabil izotóp értékek eltérnek a víznyerésre használt kutakból vett nyersvíz minták adataitól (+0,3 ‰-kel a palackozott vizekben történő, kismértékű δ18O esetében és +1,2 ‰-kel δ2H-nél), ami izotópdúsulásra utal. A hazai felszín alatti vizekben ennél lényegesen nagyobb természetes változásokat tapasztalunk, ezért ez az eltérés nem zavarja a palackozott vizek alapján történő értékelést. Stabil izotóp adatok alapján ásványvizeink nagyobb része a mainál hidegebb klímában, vagyis a tízezer évvel ezelőtt véget ért jégkorszakban szivárgott be, ami nemzetközi összehasonlításban is különlegesnek („Hungarikumnak”) tekinthető. Három olyan palackozott ásványvizet találtunk, amelyek rendkívül negatív stabil izotóp összetételük alapján biztosan a jégkorszaki hideg csúcs idején (mintegy húszezer évvel ezelőtt) beszivárgott vízből származnak. Az a tény, hogy a hazai ásványvizek stabil izotóp összetétele ilyen széles sávban mozog, lehetőséget nyújt a palackozott vizek eredetiségének ellenőrzésére, vagyis annak kontrolljára, hogy nem hamisítják e palackozott vizeinket (elsősorban a nemzetközi piacon, jól bevezetett és közkedvelt vizeknél fog ennek veszélye fennállni). Ásványvizeink (két kút kivételével) védettek, vagyis kimutatási határ alatti tríciumot tartalmaznak. A 21/2001 rendeletben szereplő 1,6 TU, mint a védettség jelzője, ma már túl magas érték, hiszen 15 – 20 %-nyi friss (10 TU-s) víz hozzákeveredését még nem mutatja ki. Ezért javasoljuk a rendeletben szereplő 1,6 TU (0,2 Bq/l) határérték csökkentését akár 0,5 TU (0.06 Bq/l) értékre

Abstract

δ18O and δ2H ratio of 47 bottled mineral and medical water samples have been analyzed in the Institute for Geochemical Research Budapest. Stable isotope ratio data of bottled water exceed the raw water data. (+0,3 ‰ in δ18O and +1,2 ‰ in δ2H) referring to a to a small degree of isotope enrichment. This divergence does not disturb the evaluation by bottled water data as the natural

69

Deák József, Fórizs István, Kármán Krisztina, Süveges Miklós alterations are substantially higher. Stable isotope data prove that great part of our mineral waters have infiltrated in the Ice-age in colder climate than today indicating a very special attribute („Hungaricum”).of these groundwaters. Three bottled waters were found as isotopically extremely light proving the time of infiltration was just at the last Glacial peak period (about twenty-thousand years ago). Great divergence of stable isotope ratio of Hungarian bottled waters to each other provides a possibility to control the originality of these waters and to exclude their adulteration (having a danger of it mainly at the most popular bottled waters). Hungarian bottled waters are protected against the anthropogenic pollutions containing non detectable Tritium (excepting two wells). Maximal Tritium content of 1.6 TU as the limit of vulnerability by Ministerial Decree of 21/2001 is too high because allows mixing even 15 to 20 % of fresh (10 TU) component .We propose to decrease this limit value to 0.5 TU instead the 1.6 TU (0.2 Bq/l).

1. Bevezetés A felszín alatti vizek (így az ásványvizek) eredetének, utánpótlódásának, áramlásának és védettségének számítását koncepcionális és/vagy matematikai modellek felhasználásával végzik. A modellezés eredményeit természetes nyomjelzők – elsősorban izotóp hidrológiai adatok – alapján tudjuk verifikálni és a paramétereket pontosítani. Az ennek során keletkező információk (pl. hogy a víz hány ezer évvel ezelőtt szivárgott be, vagy hogy mentes e az antropogén szennyeződésektől) egyúttal jól felhasználhatók a palackozott ásványvizek népszerűsítésére. Hiteles intézmények pontos, megbízható mérései és értékelései segítenek a hazai fogyasztók aggályait eloszlatni és alapul szolgálhatnak a magyarországi ásványvizek kiváló tulajdonságainak nemzetközi bemutatásához. Palackozott vizeink országos izotóp-hidrológiai feltárására jelenleg nincs pénzügyi lehetőség, de az MTA Geokémiai Kutatóintézetének szervezésében, nagyrészt saját finanszírozásban, elkezdtük ezt a munkát, vagyis: 1. a kereskedelmi forgalomban kapható palackozott ásványvizek stabil oxigén (δ18O) és hidrogén (δ2H vagy más néven δD) izotóp összetételének mérését • a palackozás során fellépő esetleges izotópfrakcionálódás vizsgálatára • jégkorszaki eredetű vizek kimutatására • a stabil izotóp összetétel, mint „marker” használhatóságának vizsgálatára, amellyel az ásványvizek eredetiségét lehetne ellenőrizni 2. az elérhető ásványvíz trícium mérések eredményeinek begyűjtését és elsődleges értékelését 3. az ásványvíz palackozó cégek meggyőzését arról, hogy számukra is fontos lenne egy vízföldtani-izotóphidrológiai tanulmány a saját 70

Ásványvizeink eredetének, eredetiségének és védettségének vizsgálata

vizeikről és hogy ennek költségeit – legalább részben – fedezniük kellene. Eddig három céget (Magyarvíz Kft, Aquarius-Aqua Kft és Peridot-line Kft) sikerült rábeszélni, hogy részben finaszírozza az alábbi munkákat: • koncepcionális vízföldtani modell készítése az általuk palackozott vizet szolgáltató kutak környezetére Ez utóbbi munkák elvégzése folyamatban van, az ELTE TTK Környezetföldtani Tanszéke két diplomázó hallgatójának részvételével • a modell kalibrálása 14C vízkor, δ13C, trícium, δ18O és δ2H izotóp és vízkémiai adatok alapján • részletes tudományos háttér anyaggal dokumentált, rövid népszerűsítő (PR) anyag készítése Dolgozatunkban az 1. és 2. pontokban felsorolt munkák során eddig nyert eredményeket mutatjuk be. Az alkalmazott izotóp-hidrológiai módszerek részletes leírása korábbi publikációkban (Dénes-Deák, 1981., Deák, 2006.) már szerepel, ezért itt csak a legfontosabb tényeket közöljük, leegyszerűsített, közérthető formában.

2. A kereskedelmi forgalomban kapható palackozott ásványvizek stabil oxigén- és hidrogén-izotóp összetétele Eddig 47 különböző ásvány- és gyógyvízből vásároltunk palackozott mintát, amelyek stabil hidrogén-és oxigénizotóp összetételét az MTA Geokémiai Kutatóintézetében Finnigan delta plus XP tömeg-spektrométerrel, 2011-ben pedig LGR LWIA-24d típusú lézerspektroszkóppal mértük. Az eredményeket a szokásos δ értékben a VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water) nemzetközi etalonhoz viszonyítva ezrelékben adjuk meg a következőképpen:

ahol Rminta és Rsztenderd az oxigén vagy a hidrogén nehéz és könnyű izotópjainak mennyiségi aránya – 18O/16O vagy D/H(=2H/1H) – a mintában és a sztenderdben. A mérési eredmények bizonytalansága δD ±0,6‰, δ18O ±0,2‰. Minden mérést kétszer végeztünk el és a mérési eredményeket átlagoltuk. Első lépésként megvizsgáltuk, hogy a palackozott vízben mért δ18Opalack értékek eltérnek e a víznyerésre használt kutakból vett nyersvíz minták δ18Onyersv adataitól, vagyis hogy történik e izotóp frakcionálódás a palackba történő betöltés, illetve tárolás során. Összesen 11 olyan kútról állt rendelkezésre stabil izotóp vizsgálati eredmény, amelynek palackozott vizét is elemeztük. Az 1. ábrán látható 71

Deák József, Fórizs István, Kármán Krisztina, Süveges Miklós

eltérés (+0,3 ‰ δ18O esetében és +1,2 ‰ δ2H-nél) a palackozott vizekben történő, kismértékű izotópdúsulásra utal. A hazai felszín alatti vizekben ennél lényegesen nagyobb természetes változásokat tapasztalunk, ezért ez az eltérés nem zavarja a palackozott vizek alapján történő értékelést.

1. ábra. A nyers és a palackozott ásványvizek stabil oxigén izotóp összetételének összehasonlítása. A palackozott vizekben mért δ18O és δ2H adatok a beszivárgáskori klímát, pontosabban az akkori átlagos évi középhőmérsékletet jelzik. A jelenlegi magyarországi csapadékvíz átlagos stabil izotóp összetétele: δ18O = -9,3 ‰; δ2H = -65 ‰ (Deák 2006) ami megfelel a mostani 10,5 oC-os évi középhőmérsékletnek. Nemzetközi irodalmi felméréseink (Deák 2006) szerint a frissen bszivárgó felszín alatti vizek stabil izotóp összetétele jól egyezik a csapadék súlyozott évi átlagos δ18O és δ2H értékeivel. Emiatt a friss magyarországi talajvizekre és hideg, leszálló karsztvizekre a δ18O = -9 és -10 ‰, illetve a δ2H = -65 és -70 ‰ közötti értékek jellemzők. A holocén kor során az évi középhőmérséklet csak kismértékben ingadozott a jelenlegi átlaghőmérséklet körül, ezért az utóbbi tízezer évben beszivárgott vizek a maival egyező stabil izotóp összetételűek. 72


A jégkorszak során a klíma 1 – 10 oC-kal hidegebb volt a jelenleginél a Kárpát-medencében, de a talaj nem volt állandóan fagyott („permafrost”) mint Európa északi és nyugati részein. Emiatt a jégkorszak során – még a leghidegebb időszakokban is – történt beszivárgás, így felszín alatti vizeink folyamatosan kaptak utánpótlást a felszínről. Ennek a jégkorszakban utánpótlódó víznek azonban az alacsonyabb hőmérséklet miatt, lényegesen negatívabb (könnyebb) volt a stabil izotóp összetétele, követve az un. „hőmérsékleti-hatás” egyenletét (Yurtsever 1975): δ18O = 0,52*T – 15 [‰] δ2H = 4,2*T – 110 [‰] Fenti egyenletek alapján a tízezer évnél régebben, a jégkorszakban beszivárgott magyarországi felszín alatti vizekre a δ18O = -10 és -15 ‰, illetve a δ2H = -70 és 100 ‰ közötti értékek jellemzők. A mintegy 18 – 22 ezer (átlagosan húszezer évvel) ezelőtt, a legutolsó eljegesedési hideg csúcs (Würm-III) idején az évi középhőmérséklet 0 - +2 oC közötti volt a Kárpát-medencében, így az akkor beszivárgott vizek még markánsabb, -14 - -15 ‰ ill. -100 - 110 ‰ körüli stabil izotóp összetétellel jellemezhetők (1. táblázat). 1. táblázat. Összefoglaló a felszín alatti vizek stabil vízizotóp összetétele, a beszivárgáskori klíma és a beszivárgás ideje közötti kapcsolatról. a vízben mért 18

δ O

δ H

beszivárgáskori átlag hőmérséklet

[‰]

[‰]

[ C]

-9 _ -10

-60 _ -70

10 - 11

holocén

-10 _ -13,5

-70 _ -100

2 - 10

jégkorszak

-13,5 _ -15 -100 _ -110

0-2

jégkorszaki hideg csúcs

2

beszivárgás ideje

o

Felszín alatti áramlás során csak különleges esetekben változik a stabil vízizotóp összetétel, így a felszín alatti vízmintákban mért δ18O és δ2H adatok alapján számítani tudjuk a beszivárgáskori klímát, illetve annak alapján becsülhető (ellenőrizhető) a víz 14C kora. A palackozott vizeinkben mért δ18O és δ2H kapcsolat (2. ábra) nagyon szépen követi a globális csapadék víz-vonalat (GMWL), jelezve vizsgált ásványvizeink csapadék eredetét: 73


GMWL hazai ásványvizek

δ2H = 8* δ18O + 10 δ2H = 7,9* δ18O + 7,5

[‰] [‰]

Vizsgált palackozott vizeink stabil vízizotóp összetétele széles intervallumban változik (2. ábra), jelezve, hogy az 1. táblázatban felsorolt valamennyi klímatikus körülmény során volt folyamatos beszivárgás.

2. ábra. Magyarországi ásványvizek stabil oxigén és hidrogén-izotóp aránya. Látható, hogy ásványvizeink nagyobb része a mainál hidegebb klímában, vagyis a tízezer évvel ezelőtt véget ért jégkorszakban szivárgott be, ami nemzetközi összehasonlításban is különlegesnek („Hungarikumnak”) tekinthető. A több mint tízezer éves vízkor (amit sajnos jelenleg még kevés 14C adattal tudunk alátámasztani) biztosíték arra, hogy beszivárgáskor semmiféle antropogén szennyezés nem érhette ezeket a vizeket. A stabil izotóp összetétel csupán jelzése annak, hogy valószínűleg jégkorszaki beszivárgású vizekkel van dolgunk. Pontos, megbízható, nemzetközi porondon is bizonyítható szakvéleményt csakis komplex vízföldtani és izotóphidrológiai vizsgálatok alapján lehet mondani. Három olyan palackozott ásványvizet találtunk, amelyek rendkívül negatív stabil izotóp összetételük alapján biztosan a jégkorszaki hideg csúcs idején (mintegy húszezer évvel ezelőtt) beszivárgott vízből származnak. Ezek a termelő kutak Albertirsán, Pusztazámoron és Cegléden találhatók. Az első két hely

74


környezetének részletes vizsgálata (koncepcionális modell, 14C vízkor, stabil izotópok, vízkémia) most kezdődött, az üzemeltetők megbízásából. Az a tény, hogy a hazai ásványvizek stabil izotóp összetétele ilyen széles sávban mozog, lehetőséget nyújt a palackozott vizek eredetiségének ellenőrzésére, vagyis annak kontrolljára, hogy nem hamisítják e palackozott vizeinket (elsősorban a nemzetközi piacon, jól bevezetett és közkedvelt vizeknél fog ennek veszélye fennállni). Ugyanakkor a törzsvevőket is megnyugtatná, hogy külső, független intézmény időnként ellenőrzi ásványvizük eredetiségét egy olyan módszerrel (stabil izotóp összetétel) amit nagyon nehéz hamisítani. Ennek érdekében ásványvíz minőségi adatbankot kellene létrehozni, ahol a rendszeres stabil izotóp (és esetleg más komponens) mérési adatait összegyűjtve és értékelve, azonnal kiszűrhetők az esetleges problémák. Az adatok idősorának elemzésével nem csak a hamisítás, hanem a réteg túlterhelése is időben észlelhető lenne („early-warning”).

3. Ásványvizeink védettségének vizsgálata Az 59/2006. (VII. 14.) FVM-EüM-SZMM együttes rendelet 2§-a értelmében a természetes ásványvíz védett felszín alatti vízadó rétegből származik. A 21/2001 Miniszteri rendelet szerint védett rétegből származik az a felszín alatti víz, amely 1,6 TU-nál kevesebb tríciumot tartalmaz, tehát trícium méréssel egyértelműen eldönthető, hogy egy palackozásra szánt ásványvíz megfelel e a fenti előírásnak. A trícium (3H) izotóp alkalmazását az teszi lehetővé, hogy az 1952-ben megkezdett hidrogén-bomba kísérletek miatt, az 1952 után hullott csapadékból utánpótlódó felszín alatti vizekben mindenütt 1 TU feletti trícium tartalom mérhető, míg az 59 évnél régebben beszivárgott vizeknek ma már 0,2 TU alatti a trícium koncentrációja. (Részletesen lásd Dénes-Deák 1981, Deák 2006). Ellentmondásnak tűnik, hogy több ezer, sőt több tízezer éves, jégkorszaki beszivárgású vizeknél az 1952 után beszivárgott friss vizet keressük, de a források és kutak túltermelése miatt megváltozhatnak a természetes áramlási viszonyok. Az utánpótlódást meghaladó mértékű termelés miatt a víztermelő kutak/források környezetében lévő talajvíz, valamint fiatalabb sekély rétegvíz vagy karsztvíz mobilizálódhat és járulékos készletként hozzákeveredhet az eredetileg idős, védett felszín alatti vízhez. Az 1952 után beszivárgott – így potenciálisan szennyezett – fiatal komponens kimutatásának egyik leghatékonyabb módszere a trícium koncentráció mérése. Az Országos Közegészségügyi Intézet Vízbiztonsági osztálya (Borsányi Mátyás) statisztikai feldolgozás céljára rendelkezésünkre bocsátotta az elérhető ásványvíz trícium mérési adatokat. Megállapítható, hogy ásványvizeink (két kút 75


kivételével) trícium-mentesek, vagyis kimutatási határ alatti tríciumot tartalmaznak. A trícium adatok értékelésénél két alapvető probléma merült fel: • A vizsgált trícium mérések kimutatási határa nagyon eltérő, sok a <1,6 TU érték, míg a legpontosabb méréseknél <0,4 TU szerepel. Mivel a trícium adatok alapján a hozzákeveredő komponenst és annak maximális arányát kívánjuk kimutatni, nem mindegy, hogy milyen kimutatási határral végzik a trícium elemzést. Ráadásul a hozzákeveredő friss komponens trícium tartalma is fontos adat. A 3. ábrán bemutatjuk, hogy különböző trícium kimutatási határok esetén milyen biztonsággal lehet kizárni a friss komponens jelenlétét.

3. ábra. A trícium kimutatási határának szerepe a felszín alatti vizek védettségének vizsgálatában. Jelenlegi friss felszín alatti vizeink trícium tartalmát 5 és 15 TU közöttinek, átlagosan 10 TU-nak tekintve, a 3. ábrán látható, hogy a hagyományos, folyadékszcintillációs méréstechnikával elérhető <0,5 TU kimutatási határ átlagosan 4%-nál kevesebb friss komponens jelenlétét biztosítja. Amennyiben ennél nagyobb biztonsággal akarjuk a 76


friss komponens jelenlétét kizárni, célszerű 3He módszerrel végezni a mérést, amelynek kimutatási határa 0,1 TU így 1%-nál kisebb a keveredési arány a 10 TU-s friss vízből . Ha szükséges, akár 0,001 TU is mérhető (Palcsú L. személyes közlés) Debrecenben az MTA Hertelendi Laboratóriumban. Ezek a mérések azonban lényegesen drágábbak és tovább tartanak, mint a hagyományos trícium elemzések a 3. ábrán látható, hogy a 21/2001 rendeletben szereplő 1,6 TU, mint a védettség jelzője, ma már túl magas érték, hiszen 15 – 20 %-nyi friss (10 TU-s) víz hozzákeveredését még nem mutatja ki. Amikor ez a rendelet készült, a jelenleginél magasabb volt a friss felszín alatti vizek trícium tartalma, ami azóta, a 12,4 év felezési idővel történő trícium bomlás és a csapadékvíz 10 TU körüli 3H tartalma miatt lecsökkent. Amennyiben a felszín alatti vízkészletek vízminőségének védelme a cél, a rendeletben szereplő 1,6 TU (0,2 Bq/l) határértéket le kellene csökkenteni akár 0,5 TU (0.06 Bq/l) értékre. • A kimutatási határ alatti trícium tartalom csak a pillanatnyi állapotot jelzi, vagyis hogy a mintavétel idején védett e a vízadó réteg. Ez az állapot időben változhat, a túltermelés miatt mobilizálódott friss víz nem azonnal éri el a vízadó réteget, lehet hogy hosszabb ideig tartó felszín alatti szivárgás után jelenik meg. Ezért a védettséget rendszeres trícium mérésekkel ellenőrizni kell, mert a kimutatási határ feletti trícium tartalom megjelenése első jelzése lehet a réteg túltermelésének és a friss, potenciálisan szennyezett víz hozzákeveredésének

4. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Clark, I., Fritz, P. (1997) Environmental Isotopes in Hydrogeology. Lewis Publishers, Boca Raton – New York, p. 328

77


Dénes GY. – Deák J. (1981): Felszín alatti vizek környezeti izotóp vizsgálata, VITUKI témajelentés, 721/1/22 Deák J. (2006) A Duna-Tisza köze rétegvíz áramlási rendszerének izotóp-hidrológiai vizsgálata. Doktori (PhD) értekezés. Eötvös Lóránd Tudományegyetem, Természettudományi Kar, p. 112. Fórizs, I., S. Kele, J. Deák, A. Gökgöz, M. Özkul, M. O. Baykara, M. C. Alçiçek (2011) Comparison of the isotope hydrogeological features of thermal and cold karstic waters in the Denizli Basin (Turkey) and Buda Thermal Karst (Hungary). Central European Geology 54(1-2):115-119 Yurtsever, Y. (1975): Worldwide survey of stable isotopes in precipitation, Rep. Sect. Isotope Hydrology, IAEA, Nov. 1975, p. 40

78


KOMPLEX FIZIOTERÁPIA EREDMÉNYEINEK ÉRTÉKELÉSE AZ OBJEKTÍV ÉS SZUBJEKTÍV ADATOK STATISZTIKAI FELDOLGOZÁSA ALAPJÁN Juhász Eleonóra 1 , Lénárt László 2 , Barkai László 3 1

doktorandusz, 2egyetemi docens, 3egyetemi tanár Miskolci Egyetem, Mikoviny Sámuel Földtudományi Doktori Iskola, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 2 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 3 Miskolci Egyetem, Egészségügyi Kar, 3508 Miskolc, Mész u.1. 1

Kivonat A gyógyászati gyakorlatban a népesség egy részének egészségi állapotát térképezik fel csupán és objektív és szubjektív adatok alapján becsülik a megbetegedési arányokat. Mindez ma elengedhetetlen az egészségügyi szolgáltatások tervezése, valamint az egészségtudományok fejlődése szempontjából. A felmérésekkel szemben megbízhatóságuk mellett elvárt, az alacsony pénzügyi igényük. Jelen vizsgálatban 40-60 év közötti 30 fő adatait dolgoztuk fel, akik egy 6 hetes mozgásprogramban vettek részt. Kérdéseinkre statisztikai eljárásokkal kerestük a válaszokat. A fizioterápiás és szomatometriás vizsgálati módszerek által szolgáltatott adatok alkalmasak voltak arra, hogy a résztvevők fizikai állapotát objektíven leírjuk. Igazoltuk, hogy a 30 főt szakmailag indokolt volt együtt tréningeztetni. Mivel azon 15 résztvevő fizikai állapota, akiknek van mozgásszervi diagnózisa nem különbözött szignifikánsan attól a 15 főétől, akiknek pedig nem volt. Így ez a csoportot nem szerepelhetett kontroll csoportként. A kérdőívvel a résztvevők szubjektív egészségi állapotát sikerült számszerűsíteni és értékelni. Mind az objektív, mind a szubjektív paraméterek elemzése a minta igen rossz fizikai állapotát igazolta. Aki diagnosztizált mozgásszervi betegséggel rendelkezik önmaga fizikai egészségét szignifikánsan rosszabbnak ítéli meg, mint az, akinek nincs diagnózisa. Egy 6 hetes mozgásprogram objektív és szubjektív változók szignifikáns javulását képes eredményezni.

Abstract In the therapeutical practice the health status of some part of population is studied only and the rate of morbidity is valuated on basis of its objective and subjective dates. Nowadays this is essential from the point of view of planning of the health services and improvement of the health sciences. The survey is expected to be accurate and low financial pretension. In this research we studied the dates of 30, 40-60-year-old persons, who have taken part in a 6-week training-program. We research for answers to our questions by statistical methods. The dates are given by physiotherapeutical and somatometrical assessment methods, which are suitable to describe participants’ physical status objectively. We demonstrated that was given occupational reasons to train together the 30 participants. As that the 15 persons’ physical status, which has musculoskeletal diagnosis and the other 15 persons’ physical status, which hasn’t, aren’t different to each other significantly. So, this

79

Juhász Eleonóra, Lénárt László, Barkai László group can’t appear as a control group. We managed to determine the participants’ subjective health status numerically by valuation of a questionnaire. The analysis of the objective and subjective parameters demonstrated the research group’s wrong physical status. Who has a musculoskeletal diagnosis, to value the own physical health worse than who hasn’t it. A 6-weeks training-program can cause improvement of objective and subjective parameters significantly.

1. Bevezetés Az egészségügyi ellátás minőségbiztosítása és fejlesztése érdekében, a mindennapi ellátás körülményei között használni kell a tudományos eredményeket. A bizonyítékokon alapuló gyakorlat (EBP) megvalósulását a szakmai irányelveken kívül, a szisztematikus irodalmi áttekintések is segítik [1]. Az elmúlt évben Magyarországon megalakult Nemzetközi Balneológiai Kutató Központ kiemelt célja a magyar termálvízkincs orvosi hatásainak vizsgálata, használatának EB alapokra helyezése [2]. Az egészségi állapot legpontosabb leírásához a vizsgálni kívánt népesség minden tagját tüzetes kivizsgálásnak kellene alávetni, melynek során a kóros állapotok minden fajtáját fel lehetne fedezni. A gyakorlatban az efféle folyamat helyett a népesség egy kis részének egészségi állapotát térképezik fel, objektív és szubjektív adatok alapján becsülik a megbetegedési arányokat. Mindez ma elengedhetetlen az egészségügyi szolgáltatások tervezésénél, valamint az egészségtudományok fejlődésének szempontjából. A felmérésekkel szemben megbízhatóságuk mellett elvárt, igen lényeges tényező alacsony költségigényük. A kilencvenes években folyó kutatások eredményei szerint a magyar lakosság egészségi állapota nem csak az objektív mutatószámok alapján, hanem az emberek saját megítélése szerint is kedvezőtlennek tekinthető. Egyre nagyobb az egyetértés azt illetően, hogy fontos az, a beteg milyennek látja az egészségi statusát, melyek a megélt-átélt problémái, hogy vélekedik az egészségügyi eredményekről. A standardizált orvos-biológiai kérdőívek minden olyan lehetséges aspektust próbálnak feltérképezni, amelyek az emberek jól-létét befolyásolhatják. Hazánkban is, hasonlóan más országokhoz, a legelterjedtebb egészségügyi panaszok a mozgásszervi fájdalmak. Ismerjük például a gerincbetegek számát, az egyes gerincelváltozások tüneteit, sokféleségét, a folyamatok stádiumait, azok gyakoriságát. Azt azonban kevésbé, hogy a dolgozóképes korosztály milyen tünetekkel él, melyik az a panasz, vagy más ok, ami miatt először szakorvoshoz fordul, s annak során diagnosztizálásra kerül elváltozása. Sőt azt sem, hogy szubjektív egészségérzete mikor, mely tünet hatására változik meg és hogy a diagnosztizálás ténye befolyásolja e és mi módon hogylétét. Ezek a felvetések szolgáltak vizsgálatunk alapgondolatául.

80

Komplex fizioterápia eredményeinek értékelése az objektív és szubjektív adatok statisztikai…

2. Az SF-36, mint kérdőíven alapuló egészségprofil Orvosi, egészségügyi, biológiai, pszichológiai tudományos vizsgálatok gyakran mérőskálákat használnak szubjektív értékelések számszerűsítésére. A skálák túlnyomó része írott, vagy szóban feltett kérdésekre alapul. A „36- item Short Form Health Survey” (SF-36) kérdőív egy, a számos általános életminőséget mérő skála közül a 14 év fölötti népesség számára [3]. A teszt magyar változatban is validált és ismertek az egészségesekre vonatkozó magyar normálértékek [4]. 36 kérdésbe tömörítve méri fel a betegek saját egészségi állapotukról alkotott véleményüket. 8 életminőségi kérdéscsoportot tartalmaz. Úgy, mint a fizikai aktivitás (PF), a fizikai problémákból adódó szerepkorlátozottság (RP), a testi fájdalom (BP), az általános egészségérzet (GH), a vitalitás (VT), a társadalmi aktivitás (SF), az érzelmi problémákból adódó szerepkorlátozottság (RE) és az általános mentális egészség (MH). Az SF-36 értékelésénél a beteg a válaszai alapján mind a 8 dimenzió esetében 0-100 közötti értéket kap. A 0 jelenti a legrosszabb, a 100 pedig a legjobb életminőségnek megfelelő értéket. A RF, RP, BP és GH értékek a fizikai egészség (PCS) megítélésre szolgál, míg a RE, VT, MH, és SF értékek adják a mentális egészség (MCS) számát. Hazánkban az SF-36 kérdőív a klinikai területek széles körében alkalmazott mind orvosi, mind fizioterápiai jellegű kutatásokban, ahol a beavatkozások után az egészségi állapotban bekövetkezett változást szeretnénk mérni [5, 6]. Az általa kapott eredmények jelentősen hozzájárultak az elmúlt 20 évben a hazai egészségügyi kutatási törekvésekhez.

3. Kutatási célok Célunk volt, statisztikai módszerekkel elemezni 1. a fizioterápiai és szomatometriai módszerekkel meghatározott objektív fizikai állapotot, feltárni az egyén testösszetétele, mobilitása és állóképessége közötti kapcsolatokat és azok változásait, 2. a kérdőíves módszerrel meghatározott szubjektív egészségi állapotot és annak változásait, 3. az objektív és szubjektív fizikai állapot összefüggéseit, 4. mely változókat képes jelentősen befolyásolni. egy 6 hetes mozgásprogram.

4. Anyag és módszer A mintát az Egészségturisztikai kutatóközpont létrehozása, innovatív egészségturisztikai termékek kifejlesztése (EM_ITN3_07-egeszseg) megnevezésű projekt keretében a Miskolci Egyetem Egészségügyi Kara által szervezett 81

Juhász Eleonóra, Lénárt László, Barkai László

„Komplex klíma-, hidro- és mozgásterápia a Miskolc-tapolcai barlangfürdőben” című tréningprogram résztvevőinek eredményei adták. A 40-60 év közötti 30 fő önként vett részt a 6 hetes programban. Az egészségi állapot objektív megítéléséhez a vizsgálati paramétereik közül kiválasztottunk 7-et, melyek egyszerű, fizioterápiás módszerrel lettek meghatározva és metrikus adatot szolgáltatnak az egyén testösszetételéről, gerinc-, mellkas-mobilitásáról és állóképességéről. Így a testtömeget, a bőrredő-összeget és a tomporkerületet. Továbbá a mellkas-kitérést és a kétoldali oldalra hajlás (laterálflexió) különbségét, valamint az akaratlagos apnoe (légzésvisszatartás) időt és a 6 perc alatt megtett járástávolságot. A testtömeget, az 5 bőrredő méretet (biceps, triceps, has, csípő, lapocka alatti) és a kerületi méretet standardizált szomatometriai mérési útmutató szerint vettük fel [7], a további 4 adatot a fizioterápiai mozgásvizsgálatnak megfelelően. Az egészségi állapot szubjektív megítéléséhez az SF-36 kérdőívet használtuk. A standard 36 kérdést papír alapon kapta meg a résztvevő. A kiértékelés során minden dimenzió kapott egy pontértéket, majd egy elektronikus kalkulátor segítségével kaptuk meg a fizikai egészség (PCS) és mentális egészség (MCS) értékeket. Az elemzéséhez különféle adatfeldolgozási eljárásokat alkalmaztunk. A hely és skálaparaméterek becslésére a legelterjedtebb számtani átlagot (T) és empírikus szórást (σ) határoztuk meg, valamint a kedvezőbb rezisztens és robusztus tulajdonságokkal rendelkező leggyakoribb érték (M) és dihézió (ε) értékeit [8, 9]. Az értékeléshez a Pearson-féle korrelációs (r) módszert használtuk és a Studentféle t-próbákat (t), 95%-os szignifikanciaszintet alapul véve (p<0,05) [10, 11].

5. Eredmények A 7 vizsgált objektív paraméter átlagát, szórását, leggyakoribb értékét és dihézióját elemeztük. A program előtt a mintában a normál testtömegtől jelentősen nagyobb testtömegeket találtunk (T=78,6633, σ=17,5304, M=74,628, ε=10,8254). A testtömeg-kategóriákat tekintve 20 fő túlsúlyos, közülük 11 fő fokozottan. Elhízott 6 fő, 2 fő ebből fokozottan. Csupán 3 fő normál testtömegű és 1 fő sovány. A bőrredő-mérés alapján az össz-zsír adatok magasak (T=120,533, σ=41,1136, M=119,8452, ε=38,624). A kategorizálás után azt találtuk, csupán 3 fő túlzsíros és a többi résztvevő elhízott. A tomporkerület méretek magasak (T=107,3, σ=10,4187, M=105,8297, ε=8,1442) és 18 főnél meghaladja a mellkas kerületét. A mellkas mobilitását mutatta a mellkas-kitérés adatunk, mely alacsony (T=3,2633, σ=1,5435, M=3,2419, ε=1,4544). A gerinc mobilitását a laterálflexió oldalkülönbségének eredményei alapján határoztuk meg. Az értékek magasak 82


(T=2,3633, σ=1,5271, M=2,2026, ε=1,4394), a minta tagjai közül 17 főnek 2cmnél nagyobb elmozdulásbeli eltérése van. Az akaratlagos apnoe idő esetében, az értékek alacsonyak (T=36,5513, σ=16,0044, M=36,686, ε=17,7298). A 30 másodperces időt csupán a minta 2/3-a lépte át, ezért azt mondhatjuk a minta állóképessége kedvezőtlen. A járásteszt eredmények alapján a minta fizikai teljesítő képessége igen alacsony (T=542,787, σ=66,3261, M=549,6892, ε=47,0527). A 7 vizsgált paraméter alapján a résztvevők jellemzően kedvezőtlen testösszetétellel rendelkeznek, gerincük és mellkasuk mobilitása csökkent és állóképességük alacsony. A korrelációs vizsgálat során az egyes vizsgálati paraméterek között kerestünk kapcsolatot. Azt találtuk, hogy a legszorosabb a kapcsolat a testsúly és a bőrredő-összeg között (r=0,8209). Kapcsolatot találtunk a bőrredő-összeg és a tomporkerület között is, de kevésbé szorost (r=0,7314). Kapcsolatot nem találtunk az apnoe és mellkas-kitérés (r=0,2511), apnoe és járás (r=0,1609), mellkas-kitérés és járás (r=-0,1042), járás és bőrredő-összeg (r=-0,0416), valamint a mellkaskitérés és laterálflexió oldalkülönbsége (r=0,0367) között. Utóbbiaknál szakmailag ezek a kapcsolatok felvethetők, kimutatni ezeket mintánkban, vélhetően az alacsony elemszám miatt, nem tudtuk. Mivel a csoport felének már volt orvosilag diagnosztizált degeneratív (kopásos) gerincbetegsége, a kezdeti fizikai állapotokban különbséget kerestünk a már diagnosztizált és nem diagnosztizáltak körében. A kétmintás t-próba eredményei alapján azt mondhatjuk, az objektív paraméterek nem mutatnak szignifikáns különbséget a két csoport között (testsúly t=0,2715, apnoe idő t=1,57, mellkas-kitérés t=1,2544, tomporkerület t=0,1792, bőrredő-összeg t=0,894, laterálflexió oldalkülönbsége t=0,0363, járás t= 1,665). Visszamérés után azt találtuk, a résztvevők testtömege nőtt (T=0,3267, σ=1,6406, M=0,5416, ε=1,1703). A bőrredő-méretek kedvező irányú változásai, igen jól mutatták a program hatásosságát (T=-11,0667, σ=12,924, M=-10,7145, ε=13,9713). A tomporkerület változásánál a szélső értékekre kevésbé érzékeny módszerek eredményeit vettük figyelembe, enyhe növekedést tapasztaltunk (T=0,0267, σ=4,0514, M=0,5719, ε=2,0769). Mintánkban a mellkas mobilitása nőtt (T=1,3467, σ=1,795, M=1,269, ε=1,9388). A gerinc mobilitásának növekedését és az aszimmetria csökkenését tudtuk regisztrálni, mivel csökkent a kétoldali laterálflexió különbsége (T=-0,43, σ=2,0136, M=-0,6434, ε=1,3278). Az akaratlagos apnoe idő nőtt (T=11,8963, σ=12,2257, M=12,3508, ε=9,8502). A járásteszt kedvező irányú változása volt mérhető (T=23,4733, σ=53,056, M=23,4748, ε=-2440,34). A járási sebesség 1,5m/s-ról 1,57m/s-ra nőtt. Az utóbbi két eredmény utal az állóképesség javulására. A nagy súlyfelesleggel bíró gerincbetegek számára a subaqualis tréning szakmailag megfelelő. A víz, felhajtó 83


ereje révén a saját tömeg jelentős részét - megfelelő bemerülés mellett - mintegy leveszi. A mozgás egyrészt könnyebbé válik, másrészt viszont nehezebbé is, hiszen a víz, mint ellenállási közeg van jelen. Ez a testre azonban nem hat axiálisan. Az egyéb irányú erőhatások pedig a dinamikus stabilizációt javítják, az izomerőt növelik. A kerületi paraméterek esetében mindenképp gondolnunk kell arra, a hogy a zsírtömeg csökkenés mellett, az izomtömeg növekedés is megjelenik tréning hatására. Ez esetben a testösszetétel még kedvezőbb befolyásolásáról beszélhetünk. Ha a testtömeg csökkentése is cél, és ez mindenképp javasolt a gerincbetegeknél, a programokat diétával érdemes kiegészíteni. A kérdőíves 8 dimenzió esetében vizsgáltuk a padló és plafon értékeket, a norma alapú értékek átlagát, szórását, leggyakoribb értékét és dihézióját. Az értékelésben 0 értéket padló értékként és a maximális, 100-ast plafon értékként neveztük meg [12]. A program előtt a fizikai aktivitást (PF) értékelve padló értéket nem mértünk, 4 főnél plafont, náluk diagnosztizált elváltozás nem volt. A fizikai problémákból adódó szerepkorlátozottság (RP) értékelésénél 4 fő padló értéket mutatott, közülük 3 főnek van diagnózisa. Plafonértéket 13 főnél mértünk, közülük 9 fő nincsen diagnosztizálva. Az érzelmi problémákból adódó szerepkorlátozottság (RE) értékelésénél 3 fő padló értéket mutatott, közülük 2 fő diagnosztizált. Plafont 18 főnél mértünk, egyenlő arányban mindkét csoportban. A társadalmi aktivitás (SF) dimenzióban padló érték nem fordult elő. Plafon 8 főnél volt mérhető, nincs diagnózisa ebből 5 főnek. A testi fájdalom (BP) esetében padló értéket 2 diagnosztizált résztvevőnél találtunk és 4 főnél plafont, 3 fő ebből nem diagnosztizált. A vitalitás (VT) dimenziónál 1 diagnosztizált egyén kapott padló értéket, plafon nem volt. Az általános mentális egészség (MH) értékelésekor nem találtunk padló értéket, és 1 nem diagnosztizált főnél plafont. Az általános egészségérzet (GH) dimenziója nem adott sem padló, sem plafon értéket. Ez látható az 1. táblázatban. 1. táblázat. Az SF-36 minimum és maximum számított értékeinek összesítése tréning előtt (n=30).

Padló/plafon értékek- összesen Padló/plafon értékek- diagnózis nincs Padló/plafon értékek- diagnózis van

PF

RP

RE

SF

BP

VT

MH

GH

0/4

4/13

3/18

0/8

2/4

1/0

0/1

0/0

0/4

1/9

1/9

0/5

0/3

0/0

0/1

0/0

0/0

3/4

2/9

0/3

2/1

1/0

0/0

0/0

Tehát a fizikai problémákból adódó szerepkorlátozottság dimenziónál vélték úgy legtöbb esetben a résztvevők, hogy teljesítményük minimális. Az érzelmi 84


problémákból adódó szerepkorlátozottság dimenziót vélték legtöbben maximális értékűnek, azaz nincsenek korlátozva. A diagnózissal bíró egyének többször említenek minimális teljesítményt, mint azok, akiknél nincs diagnózis. Ez adódhat abból az egyszerű tényből, hogy sok esetben nem onnan számítódik a „beteg vagyok” élmény, amikor a tünet megjelenik, hanem onnan, amikor az orvos diagnózisként megnevezi a bajt. A kalkulátor által kiszámolt fizikai egészség (PCS) és mentális egészség (MCS) értékek átlagát, szórását, leggyakoribb értékét és dihézióját értékeltük. A résztvevők saját fizikai egészségüket (T=45,6967, σ=9,8858, M=46,3913, ε=11,5711) átlag alattinak tartják. A mentális egészségüket jobbra értékelték (T=49,53333, σ=11,69, M=51,5226, ε=10,6088), a leggyakoribb érték eredményét tekintve az, az átlagon felüli. Fizikai egészségét a diagnózissal bíró 15 fő 4/5-e (12 fő) átlag alattinak érzi. A diagnózissal nem rendelkezőket megvizsgálva ez az arány alacsonyabb, csupán 1/3 (5 fő). A kétmintás t-próbát elvégezve megállapítható a két csoport PCS értéke között a különbség szignifikáns (t=2,3146). A mentális egészség megítélésében ilyen különbséget nem találtunk a diagnosztizáltak és nem diagnosztizáltak között (t=0,1526). A korrelációs vizsgálat során a fizioterápiai vizsgálati paraméterek és a PCS értékek között kerestünk kapcsolatot. Arra kerestünk választ, hogyan viszonyulnak egymáshoz a kiindulási objektív tényezők és a szubjektív fizikai értékelés. A kapcsolat, bár nem túlzottan szorosan, leginkább a szubjektív fizikai egészség és a bőrredő-összeg (r=-0,5865) között mutatkozott meg. A szubjektív fizikai egészség és a tomporkerület (r=-0,5567), valamint a testsúly (r=-0,5082) közötti kapcsolat kissé gyengébb volt. Még gyengébb kapcsolatot találtunk a járással kapcsolatban (r=0,3830), a laterálflexió oldalkülönbségével (r=-0,3192), az apnoe idővel (r=0,2562) és a mellkas-kitéréssel (r=-0,0420). Azaz, a résztvevők jellemzően testösszetételük, testsúlyuk és tomporméretük alapján ítélték meg saját fizikai egészségüket. Ez összecseng azon megállapításunkkal, miszerint a testsúly csökkentése és a testösszetétel javítása egy mozgásprogramnak feltétlenül célja kell, hogy legyen. Méréseink arra mutatnak rá, ezek a paraméterek a szubjektív egészségérzetet jobban befolyásolják, mint az, hogy az egyén egyszerre nem tud hosszú távon eleget gyalogolni, vagy az, hogy nem elég mozgékony a gerince. A 2. táblázatban a norma alapú pontozás tréning előtti és utáni eredményeinek átlagát, szórását, leggyakoribb értékét és dihézióját tüntettük fel dimenziónkét. A szakirodalom egyre gyakrabban ajánlja ennek a pontozásnak a figyelembe vételét, a számítottal szemben [5, 6]. A vizsgált 8 dimenzió eltérő szélességű eredményeket ad, eltérő magasra állítja a plafont, mivel eltérő keskenységi kört értékelnek. Ezáltal minden skála átlagos ponthatára jelentősen különbözik a profilban. A norma alapú pontozás 85


értékelése a jobb összehasonlíthatóság miatt tisztábban mutatja a betegség egészségre gyakorolt hatását. 2. táblázat. Az SF-36 norma alapú pontozásának tréning előtti és utáni eredményei (n=30).

PF RP RE SF BP VT MH GH

E átlag

E szórás

E leggy. ért.

E dihézió

U átlag

U szórás

U leggy. ért.

U dihézió

47,223 46,803 48,386 44,836 46,22 53,013 48,85 43,943

8,3799 10,537 10,448 10,448 12,524 11,924 12,497 10,787

47,903 47,864 50,763 45,345 47,344 55,646 51,312 44,828

9,4043 12,401 8,7823 11,926 12,082 7,756 8,9381 10,26

49,103 49,86 52,743 51,873 54,666 59,876 56,45 48,206

7,933 9,143 6,969 7,313 9,751 8,076 6,751 11,586

50,156 52,106 55,295 53,490 56,434 60,927 57,483 48,969

8,1471 7,2267 0,2581 6,31 9,2169 4,8987 5,5406 12,662

Az értékeléskor a szélső értékekre kevésbé érzékeny leggyakoribb értékeket vettük figyelembe. Tréning előtt, ahogy azt a táblázat mutatja (világoskék mezők), a résztvevők RE, VT és MH értékei haladják meg csupán az átlagot. Azaz, ez a középkorú, gerincelváltozásokat hordozó, kereső, aktív kör önmagát a fizikai aktivitás, a fizikai problémákból adódó szerepkorlátozottság, a testi fájdalom, az általános egészségérzet és a társadalmi aktivitás tekintetében önmagát átlag alattinak tartja. Véleményünk szerint ez az eredmény igen kedvezőtlen. A 6 hetes tréning hatására történt javulás szembetűnő. Minden dimenzióban növekedést találtunk. Az ábrán látható (rózsaszín mezők) már csupán az általános egészségérzetüket vélték a résztvevők átlag alattinak. Azaz, azt mondhatjuk, a tréning a résztvevők saját egészségükről alkotott véleményüket javította. A PCS (T=48,95, σ=9,1915, M=50,0119, ε=9,8894) és a MCS (T=56,89667, σ=7,50019, M=58,3964, ε=4,406) értékeket is magasabbnak mértük. A leggyakoribb érték módszerével meghatározott értékek átlag felettiek a fizikai és a mentális egészség tekintetében is. Kerestünk olyan résztvevőt, akinek objektív és szubjektív eredményei egyaránt javulást mutatnak. A legjobb eredményt a 12. és a 19. számú egyén adta, akiknél csupán egy fiziológiai paraméter változása nem volt kedvező irányú (járástávolság csökkent, illetve nőtt a laterálflexió oldalkülönbsége). Meglepő eredmény volt továbbá, hogy annál a 15 résztvevőnél is javult az egészség-érzet, ahol 2, 3, 4, sőt 5 objektív paraméter rosszabb eredményt adott a kiinduláshoz képest. Úgy véljük ezt a programot, az önmagára kevés időt szánó, rohanó életvitel megtöréseként élték meg a résztvevők. A „kicsit figyelhetek 86


magamra”, „lenyűgöző barlangi környezet”, „kizökkentem a mindennapokból” élmények a szubjektív tényezőkre kedvezően hatottak. Az objektív és a szubjektív paraméterek változásainak eredményeit a 3. táblázat foglalja össze. Az egymintás t-próbával kapott értékek közül több szignifikáns javulást mutat (rózsaszín mezők), s ez igazolja a program eredményességét. 3. táblázat. Az objektív és szubjektív paraméterek változásainak t-értékei (n=30). Diagn. nincs

Diagn. van

Testsúly 2,9605 Laterálfl. 1,0175 Testsúly 0,8111 Laterálfl. 0,5633

Apnoe 5,7 Járás 2,744 Apnoe 12,9 Járás 0,8907

Mellk. kit. 2,9259 PCS 0,982 Mellk. kit. 2,9189 PCS 2,4604

Tomp. ker. 1,7875 MCS 2,5077 Tomp. ker. 0,5862 MCS 2,4403

Bőrredőössz. 1,595

Bőrredőössz. 6,0978

Legjelentősebb az apnoe idő és a mellkas-kitérés változása az objektív paraméterek közül. A szubjektív paraméterek közül a mentális egészsége változott a résztvevőknek szignifikánsan. Különbséget kerestünk a tréning hatására bekövetkezett objektív és szubjektív változások között, a már diagnosztizált és nem diagnosztizáltak körében. Az objektív adatok változásai közül szignifikáns volt a járástávolság növekedése a nem diagnosztizáltaknál. A testsúly változása szintén szignifikáns volt ebben a csoportban (világoskék mező), ez azonban egy kedvezőtlen irányú változás volt, a résztvevők híztak. A diagnosztizáltaknál a bőrredő-összeg csökkent jelentős mértékben, továbbá a szubjektív fizikai megítélés javulását is szignifikánsnak kaptuk ebben a csoportban.

6. Megbeszélés A fizioterápiai és szomatometriai egyszerű, kis eszközigényű – tehát költségtakarékos – vizsgálati módszerek által szolgáltatott adatok alkalmasak voltak arra, hogy a résztvevők fizikai állapotát objektíven leírjuk. Mind a testösszetételre, mind a mobilitása és az állóképességre is több paramétert választottunk, ám a szakirodalomban leírt kapcsolatokat közöttük igazolni nem sikerült. Statisztikai számításokkal bizonyítottuk, hogy a 30 főt szakmailag indokolatlan lett volna külön tréningeztetni és a diagnózissal nem rendelkezőket egészséges kontrollként értelmezni. Mivel a 15-15 fő fizikai állapota egymástól nem különbözött szignifikánsan. A kérdőívvel a résztvevők szubjektív egészségi 87


állapotát sikerült számszerűsíteni és értékelni. Mind az objektív, mind a szubjektív paraméterek elemzése a minta igen rossz fizikai állapotát igazolta. Aki diagnózissal rendelkezik önmaga fizikai egészségét szignifikánsan rosszabbnak ítéli meg, mint az, akinek nincs diagnózisa. Ellenére annak a ténynek, hogy objektíven állapotuk nem eltérő. Egy 6 hetes mozgásprogram objektív és szubjektív változók szignifikáns javulását képes eredményezni. Kérdéseinkre a statisztikai számítások által válaszokat kaphattunk, melyek egy komplex terápia értékeléséhez és tudományos közléséhez ma már nélkülözhetetlen.

7. Összefoglalás Munkánkban egy páratlan hidrogeológiai és klimatológiai adottságokkal bíró helyszínen kivitelezett komplex fizioterápiás tréningprogram eredményeit elemeztük adatfeldolgozási eljárások segítségével. Megállapításaink arra világítanak rá, hogy a degeneratív ízületi problémákkal élők száma jóval nagyobb lehet, mint a nyilvántartott betegszám. A tünetekkel való együttélés pedig a saját egészségérzetre kihat, rontja az egyén életminőségét. Azt reméljük, hogy ennek a vizsgálatnak, a jelentős változásokat felmutató eredményei elősegítik a fizioterápiás eljárások hatásosságát igazoló és mérő tudományos igényű kutatásokat. Továbbá, hogy rámutattunk a Miskolc-tapolcai barlangfürdő különleges természeti adottságainak, infrastruktúrájának rekreációs, prevenciós, rehabilitációs célú, egyre szélesebb körű felhasználásának szükségességére.

8. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1] Dr. Gődény S.: A bizonyítékokon alapuló ellátás jelentősége, IME III. évfolyam 7. szám, 2004 október – 24-25. oldal [2] http://www.medicaline.hu/cikk_print/uj_balneologiai_szervezet 2011.01.06. [3] Ware J. E. Jr.: SF-36 Health Survey: Manual and interpretation guide. The Health Institute, New England, Medical Centre, Boston MA. 1993. [4] Czimbalmos Á., Nagy Zs., Varga Z., Husztik P.: Páciens megelégedettségi vizsgálat. Népegészségügy, 1. 1999.

88


[5] Ware J. E. Jr.: Improvements in short-form measures of health status: Introduction to a series, Journal of Clinical Epidemiology 61. 2008 – pp. 1-5 [6] Mawson S.: What is the SF-36 and can it measure outcome of physiotherapy? Physiotherapy vol. 88. No 4, 1995 April – 208-212. pp [7] „Unisex human fantom-Oscar”: ELTE-TTK, antropometriai jegyzet, 1998. [8] P. Szűcs, F. Civan, M. Virag: Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling. Hydrogeology Journal 14, Springer-Verlag DOI 10. 1007/s10040-004-0426-1 2006 – pp. 31-43 [9] Szűcs P., Tóth A., Virág M.: A leggyakoribb érték (MFV) módszerének alkalmazása a hidrogeológiai modellezésben. Hidrogeológiai Közlöny, 86. évf., 4. szám 2006 július-augusztus – 29-36. oldal [10] Elekes A.: Kutatásmódszertan - Bevezetés az egészségtudományi kutatások módszertanába, Semmelweis Egyetem 2007 – 99-107. oldal [11] Dr. Nádori L., Dr. Derzsy B., Dr. Fábián Gy., Dr. Ozsváth K., Dr. Rigler E., Dr. Zsideg M.: Sportképességek mérése 1989 – 60-85. oldal [12] Dr. Varjú C.: A betegség kimenetelének és követésének vizsgálatára alkalmas módszerek kidolgozása és alkalmazása szisztémás sclerosisban és idiopathiás gyulladásos izombetegségekben, doktori értekezés 2008 – 51. oldal

89


90


A BUDAPESTI MOLNÁR JÁNOS-BARLANG TERMÁLVIZÉNEK VESZÉLYEZTETETTSÉGE Leél-Őssy Szabolcs 1 , Bergmann Csaba 2 , Bognár Csaba 3

1

ELTE TTK Földrajz ésFöldtudományi Intézetében, az Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, egyetemi docens, 1117, Budapest, Pázmány sétány 1/[email protected] 2 2626, Nagymaros, Diófa utca 37., [email protected] 3 Dr. Radó György Honvéd Egészségügyi Központ, Mobil Biológiai Laboratóriumi Komplexuma, [email protected]

Összefoglalás Budapesten, a Rózsadomb alatt húzódik a ma már közel 8 km-es hosszúságban és 100 méteres mélységben ismert, szinte teljesen langyos termálvízzel kitöltött Molnár János-barlang. A barlang a Rózsadomb ma már közel 50 km-es hosszban ismert barlangrendszerei közül azt egyetlen, amelyik a karsztvíz szintje alatt húzódik. Kialakulását az eocén Szépvölgyi Mészkőben és Budai Márgában a lokális és intermedier vízáramlási rendszerek keveredésekor fellépő keveredési korróziónak köszönheti, járatait a tektonikai irányok jelentős mértékben preformálták. Korát alig néhány tízezer évre becsülhetjük. A barlang jelenleg is a korróziós szakaszban tartózkodó, fejlődő, oldódó járatrendszer, amelyikben még nincsenek karbonátos kiválások. Másfél éven keresztül végeztünk a barlang vizén és levegőjében mikrobiológiai vizsgálatokat, valamint a csepegő vizeken és a tóból vett vízmintákon vízkémiai és stabil izotópos elemzéseket. Ezek szerint a barlang levegője és vize kiváló minőségű, de a barlangi csepegő vizekben már megjelentek benne a hálózati vízből, származó komponensek, és kimutathat a csapadékvíz által bemosott szennyeződések is. Mivel a barlang járatai lakott területe alatt húzódnak, fokozottan veszélyeztetettek az antropogén szennyeződésekre, amit a csőhálózatok fokozottabb ellenőrzésével, és a felszín kemikália terhelésének csökkentésével lehet megelőzni.

Abstract The Molnár János Cave, currently known in a length of nearly 8 km and in a depth of 100 meters, almost entirely filled with lukewarm thermal water, spreads in Budapest, under the Rózsadomb. Among the caves systems of Rózsadomb known in a total length of nearly 50 km, this cave is the only one spreading under. Its formation is owing to mixing corrosion occurring at the mixing of local and intermediate water flow systems in the Eocene Szépvölgy Limestone and Buda Marl, the passages were preformed by tectonical trends in a significant extent. Its age may be estimated not more than a couple ten thousand years. The cave is a developing, dissolving passage system actually being in the corrosion phase, which doesn’t contain any carbonate precipitations yet. Microbiological investigations were performed on the water and air of the cave, in addition water chemistry and stable isotope analyses on dripping water and water samples taken from the lake for one and a half year period. According to the results air and water of the cave is of excellent quality, but components originating from the water main have already occurred in the cave’s dripping water and contamination inwashed by meteoric water can also be detected.

91

Leél-Őssy Szabolcs, Bergmann Csaba, Bognár Csaba Because passages of the cave spread under inhabited area, they are increasingly endangered by anthropogenic contamination that can be prevented by increased control the of the pipe networks and reduction of the chemicals load of the surface.

1. A Molnár János-barlang földrajzi elhelyezkedése Budapest belterülete alatt, a II. kerület szívében, a József-hegy mélyében húzódik a Molnár János-barlang. Bejáratai a Frankel Leó u. 48. sz., kalandos történetű (jelenleg a Budapest Gyógyfürdői és Hévizei Zrt tulajdonát képező) ingatlanon nyílnak. A bozótos domboldalon, 12 méterrel a Malom-tó vízszintje felett egy kisméretű, hajdan lezárt, de ma nyitott kis barlangbejáraton keresztül lehet leereszkedni a barlangot szinte 100 %-ban kitöltő langyos karsztvíz szintjéig. Innen mindkét irányban a mennyezetig kitölti a járatokat a víz. Nehéz megközelítése miatt ezt a bejáratot a búvárok nem használják. A búvárok által kedvelt bejárat egy, a talaj szintjében elhelyezkedő tolóajtó az ingatlan közepén, a Malom-tó mögött, ahol lépcsőn keresztül juthatnak be az Alagút-forrásba, ill. azon keresztül a barlangba. Innen alig pár méterre található a Boltív-forrás, amelybe a Malom-ágon keresztül érkezik a víz: ez a járat azonban törmelékkel teljesen kitöltött, feltáratlan (Kalionovits, 2003). Az ingatlan szélén a XIX. század végén emelt „mű török fürdő” épülete mögött 1977-ben hajtottak egy vízszintes, átlag 3 m átmérőjű vízszintes alagutat, 180 m hosszban, mintegy 3 m-el a karsztvíz szintje felett. (A táró végébe egy liftet terveztek a hegy peremén álló SZOT-szálló vendégei részére, amely azonban sosem épült meg). Ez a táró a bejáratától 3 m-re keresztezi a barlang Dexion-ágát, amely itt egy pár méteren keresztül levegős, karsztvíz szint feletti résszel is rendelkezik. Ez a folyosó azonban mindkét irányban meglehetősen szűk, nem alkalmas arra, hogy bejáratnak használják. A táró 83. méterénél nyílik egy 7 méteres keresztfolyosóból a 2008-ban megnyitott, a Kessler Hubert-terembe vezető, 9 m hosszú kis segédtáró (Leél-Őssy et al, 2008), amelyen keresztül a legkényelmesebben közelíthető meg a barlang belseje. (Megjegyezzük, hogy a táró 60. méterénél nyíló, kb. 40 m hosszú Szt. Lukács-kristálybarlang tk. a Molnár János-barlang része, csupán a járat alját képező, és a Kessler-terem vízzel kitöltött alsó része fölött elhelyezkedő agyagdugó biztonsági megfontolásokból nem lett átbontva). Az alagút további, kb. 100 méteres szakasza alaprajzilag 3 helyen is keresztezi a barlang hasadékait, de magasabb szinten azoknál, így ezeken a pontokon nincs bejárat a barlangba.

92

A budapesti Molnár János-barlang termálvizének veszélyeztetettsége

A barlang fő hasadékai nyugati irányban mélyen benyúlnak a József-hegy tömbje alá. A legtávolabbi bontáspontok megközelítéséhez kb 1700 métert kell úszniuk a búvároknak, végig a víz alatt. Ezek a végpontok már közel 100 m mélyen helyezkednek el a bejárathoz, ill. a karsztvíz szintjéhez képest, de orográfiai okok miatt itt már 70-80 m vastag sziklaboltozat helyezkedik el a karsztvíz szint felett. A járatok egészen a Rómer Flóris utca – Orgona utca sarkáig húzódnak. Utcákkal nehéz lehatárolni a barlangot, de mondhatjuk, hogy keletről a Frankel Leó utca, délről a Rómer Flóris utca, nyugatról az Orgona utca, északról a Kavics utca által határolt területen húzódik a barlang ma közel 8 km hosszan ismeret járatrendszere. (1. ábra).

1. ábra. A Molnár János-barlang kiterjedése.

2. A Molnár János-barlang geológiai adottságai A Molnár János-barlang járatai az eocén kor vége felé keletkezett Szépvölgyi Mészkőben, és a rétegsorban azt fedő Budai Márga bryozoás márga tagozatában oldódtak ki (a többi rózsadombi barlang képződményein végzett urán-soros korhatározások eredményei alapján alig néhány tízezer éve). A folyosók sokszor a 93

Leél-Őssy Szabolcs, Bergmann Csaba, Bognár Csaba

két kőzet határát is jelzik: alsó részük a mészkőbe, felső részük a márgába mélyül. A geológiai vizsgálatokat nehezíti, hogy a barlang csak búvárfelszeréssel járható. A szokatlanul nagy, 100 métert is megközelítő mélység rendkívüli technikai nehézségek elé állítja a búvárokat: Magyarországon talán 10 olyan búvár sincsen, akinek képesítése és képessége lehetővé teszi a végpontokon való munkát. Így kevés információnk van barlang mélyebb részeiről. A búvárok nem jelezték, hogy elérték volna a triász időszakban keletkezett kőzeteket, vagy akár az eocén alapkonglomerátumot, alapbreccsát. Az intenzív feláramlás, ill. keveredés miatt azonban a Molnár János-barlang folyosóira a budai viszonylatban szokatlanul nagy méretek a jellemzőek: nem ritkák a 10 m szélességű, ill. a még magasabb folyosók. Az előző fejezetben már említett 23.000 m3-es Kessler Hubert-terem alighanem a világ legnagyobb termálkarsztos keletkezésű barlangterme. 90 %-ban víz tölti ki, de egy 10 m magas kupola borul a kb. 20 m átmérőjű, 27,0 oC-os vizű tó fölé…Mind a víz alatti járatokban, mind a Kessler-teremben a tó fölött rengeteg korróziós gömbüstöt (10-30 cm-eseket), és egyes esetekben gömbfülkéket (akár több m átmérőjűeket) figyelhetünk meg. A felső járatok befoglaló kőzete a márga, amelyik meglehetősen szívós, tömött szövetű, szürkés kőzet, A Kessler-terem oldalában a kőzet kissé oxidálódott és sárgás színezetű lett. A barlangterem falán néhány mm vastagságban agyag borítja kőzetet: itt a karbonát tartalom kioldódott belőle. A tó fölött 1-1,5 m magasságig fekete, mangánoxidos, leheletvékony bevonat borítja a kőzetet. A barlang hátsó járatai már 100 méternél is mélyebben húzódnak a felszínhez képest. Itt, a Rómer Flóris utca környékén a Budai Márga típusos agyagmárga rétegei, és kisebb foltokban Kiscelli Agyag alkotják a felszínt (Horusitzky,1939, WEIN, 1977): A Molnár János-barlang nevezetes arról, hogy a járatok több helyen tárnak föl baritteléreket, amelyeken az egyes táblák élhosszúsága 2,5-3,0 cm is lehet! A legtöbb helyen fekete mangános (ásványos összetételét tekintve Nagy, 2008 vizsgálatai szerint romanechit és hollandit) bevonat borítja néhány tized mm vastagságban a kristályokat. Néhány helyen visszaoldott kalcittelérekkel, esetenként farkasfogas megjelenésű, szkalenoéderes kifejlődésű kristályokkal is találkozhatunk mind a víz alatt, mind a vízszint feletti részeken. A Kessler-terem oldalában tömeges kifejlődésű, földes megjelenésű piszkos szürke gipsz lerakódások találhatók, ill. esetenként az oldalfalból 1-2 cm-es szürkés, kristálylapokkal határolt vékony gipsztűk meredeznek. A Szt-Lukácskristálybarlang mellékágában 6-8 cm-es, hófehér gipsz kristály csoportok állnak ki az oldalfalból.

94


A táró oldalfalában egyes szabadon hagyott gömbfülkékben árvalányhajas kifejlődésű gipsz szálakat is megfigyelhetünk. Egyes helyeken vékony piritkalkopirit kiválások is előfordulnak a kőzetben. A táróban, a segédtárón keresztül érkező kipárolgásból a falat borító beton téglákon közelebbről még meg nem határozott, puha, morzsolható, jelentős víztartalmú fehér, másodlagos kiválások láthatók nagy mennyiségben.

3. A Molnár János-barlang hidrológiai adottságai A Molnár János-barlang a Rózsadomb körzetében (az ismert közel 50 km-es összhosszúságú barlangok között) az egyetlen természetes üregrendszer, ahol a karsztvíz szabadon tanulmányozható. Ez az egyetlen, még korróziós szakaszban lévő barlang, ahol az üregkeletkezés, az oldódás természetes folyamata in situ megfigyelhető, mérhető. (Kísérleteinkben pontosan bemért kőzetpogácsák tömegvesztését regisztráljuk). Már a Kessler-teremben is jól megfigyelhető, hogy nem igaz az a széles körben elterjedt vélekedés, hogy az oldódásért felelőssé tehető keveredési korrózió tényezői az aszcendens és a deszcendens vizek keveredése. Alig van itt érzékelhető közvetlen vízbejutás (barlangi csepegés). Ráadásul méréseink szerint a csepegések jelentős része hálózati eredetű – l.- később). Voltak olyan hónapok, amikor a csekély hozam miatt egyáltalán nem tudtunk itt csepegő vizet gyűjteni. Mindenesetre ennek a mennyisége az Alagút és Boltív forrás 9 l/secos hozamához képest elenyésző. Ugyanakkor regisztrálható, hogy a barlang járataiban található források vízhőmérséklete 17 oC és 27 oC között változik. Egyértelmű tehát, hogy a különböző aszcendens forráságak vize keveredik, és ez a vegyülés okozza a keveredési korróziót. Ugyancsak itt, ebben a barlangban tapasztalhatjuk, hogy a források körzetében nincs jelen a felszín évi középhőmérsékletével megegyező hőmérsékletű „hideg” karsztvíz. A hegylábi források itt langyos vizű források, a melegebb források (Római-kút, Király-forrás) a hegyláb és a Duna közötti folyami teraszon fakadnak. (A fürdő egyébként használja a teljesen mesterséges Lukács/VII. sz. kút jóval melegebb vizét is). A Lukács-uszoda nagy úszómedencéi a barlangból csövön kivezetett forrásvizet használják. A Molnár János-barlang forrásai valószínűleg a megcsapolási területhez közeli nyílt karsztos térszínen beszivárgó, meteorikus eredetű, intermedier áramlási rendszer vizét juttatják a barlangba. A mesterséges kutak viszont már a regionális áramlási rendszerek jóval melegebb vizét csapolják meg. A Rózsadomb területén lokálisan beszivárgó vizek szerepe a források szempontjából elhanyagolható. A bő hozamú Duna-parti források kialakulását hagyományosan egy hatalmas vízkörzési rendszerhez kötik (Kovács-Müller, 1980). Napjainkban nem veszik 95


biztosra, hogy a regionális áramlási rendszerek is a Duna jobb parti karsztos területek beszivárgásából táplálkoznak (Erőss, 2010). Felvetődik más beszivárgási környezet (pl. a Gödöllői-dombság) is. Részletesebb izotóp elemzések talán választ adhatnak erre a kérdésre. Az azonban biztos, hogy a regionális és intermedier áramlási pályák vizei a szerkezeti törésvonalak mentén, a források közelében keverednek egymással: a különböző mélységből, esetleg különböző beszivárgási területről érkező, különböző kőzetekkel érintkezett, és ezért különböző kémiai összetételű és hőmérsékletű forráságak vize elegyedik egymással. A mélyből érkező forráságak az izotópos mérések tanúsága szerint több ezer, egyes esetekben több tízezer évet töltöttek el a mélyben (Maucha, 1987). Gyakorlatilag nincs bennük juvenilis, tehát a felszíni vízkörforgásban eddig még részt nem vett összetevő. (Tóth, 1999, Goldschreider et al., 2010)

4. Barlangkeletkezés a budapesti Rózsadombon A Rózsadomb (ideszámítjuk a Margit-hídtól a Látó-hegyig terjedő teljes területet) összes barlangjai a termálkarsztos barlangok csoportjába tartoznak (Leél-ŐssySurányi, 2004). A felszín alatti áramlási rendszeren belül elfoglalt helyük alapján (kiáramlási területen, a regionális és intermedier áramlási rendszerek magcsapolódási zónájában találhatók) hipogén karsztbarlangnak tekinthetők. (Klimchouk, 2007, Erőss, 2010). Kioldódásukban a különböző eredetű forrásvizek keveredésekor fellépő keveredési korrózió játszotta a döntő szerepet (Ford, 1995). Az eltérő fizikaikémiai adottságú (hőmérsékletű, ill. oldott anyagtartalmú) komponensek folyamatos utánpótlódása következtében huzamosabb időn át fennálló keveredési korrózió jelentős méretű barlangüregeket old és oldott ki a földtörténeti múltban is (l. az előző fejezetet). Ezek a barlangok tehát fosszilis forrásjáratoknak tekinthetők. Jellemző rájuk a hirtelen, drasztikus belső méretváltozás, a hatalmas hasadékok megléte, a gömbfülkékkel és eróziós gömbüstökkel való tagoltság, a labirintusos, bonyolult járathálózat, a hidrotermás ásványokkal való borítottság és a tektonikus preformáltság, a többszintes kifejlődés, egyes nagy hasadékok metszéspontjánál nagyméretű omlások kialakulása. A most vizsgált Molnár János-barlang arculata tökéletesen megegyezik a többi rózsadombi nagybarlangéval, csupán a vízzel való kitöltöttség és karbonátos kiválások hiánya jelenti a különbséget. További vízszintcsökkenés, ill. néhány tízezer év után azonban itt is minden bizonnyal megjelennek majd ezek az ásványok… Évtizedek óta felismert tény, hogy a különböző oldatok csak a kőzetek repedéseiben, hasadékaiban tudnak közlekedni, ennek köszönhető a barlangi 96


alaprajzokra pillantva a jelentős tektonikus preformáció, az egymással párhuzamos főhasadékok megléte az egyes rózsadombi barlangokban. A terület folytonos kiemelkedése, a Duna erőteljes bevágódása (és a karsztvízszint utóbbihoz történő igazodása) következtében ezek mára szárazzá, inaktívvá váltak és pusztuló, eltömődő fázisba kerültek.

5. A Molnár János-barlang kutatástörténete A Molnár János-barlang egyik bejárata az egyetlen természetes módon nyitott barlangbejárat volt a Rózsadombon. Másfél évszázaddal ezelőtt Molnár János gyógyszerész ebbe leereszkedve, elérve a barlang vízzel kitöltött járatait (tk. a karsztvizet), mintát vett abból, és összevetette a lejtő aljában, az Alagút- és Boltívforrás- által táplált, és az Árpád-korban létesített Malom-tó vizével. Megállapította azok nagyfokú kémiai hasonlóságát, és ez alapján feltételezte a két vízlelőhely közötti összeköttetést, tk. a később róla elnevezett barlang meglétét. A barlang méret adottságai miatt a nehézbúvároknak esélyük sem lett volna a barlang felfedezésére. Csupán a múlt század ötvenes éveitől kezdve, Cousteau kapitány forradalmi újításainak elterjedés ezután történhettek kísérletek a barlang feltárására. 1953-ban Holly Sándor és Holly Ferenc az árvízi forrásszáj felől légzőkészülék nélkül, szabad tüdős módszerrel tette meg az első felfedezéseket, amik akkor pár méteres járatot eredményeztek. Szintén 1953-ban Kessler Hubert, Ráday Ödön és Chambre Attilának nem sikerült a Boltív-forrás felől bejutni a barlangba. Hat év múlva történt újabb, szintén eredménytelen próbálkozás. 1960-ban történt a barlang feltárásában az első jelentős siker: Hajdú László, Marek István, Hortolányi Gyula és Monostori Ervin az Alagút-forrás felől beúsztak a barlangba, és eljutottak az árvízi forrásszájig. A következő évtized nem hozott újabb áttörést, bár sok próbálkozás történt. 1972-ben azonban több száz m járatot tártak fel a Ferencvárosi Természetbarát Sportkör Delfin szakosztályának búvár barlangászai, amit a következő években újabb felfedezések követtek. Elsősorban Kalinovits Sándor, Plózer Istrván és Kollár K. Attila neve érdemel közülük említést. Az 1984-ben az ő térképezésük alapján megjelent barlang atlasz már fél km-es járatrendszert ábrázol. 2001-ben a barlang végpontján található meleg víz beáramlási helyen többnapos bontás árán Gyurka Zsoltnak (Kalinovits Sándor kutatásvezetősége mellett) sikerült felfedeznie a barlang belső járatait. Ha nem is egy csapásra, de a folyamatos feltárások révén néhány év alatt a barlang ismert hossza a többszörösére nőtt, ma már meghaladja a 7,5 km-t . A bejárattól kb 130 m-re 97


húzódó, a búvárok által. „Szén-dioxidos-terem”-nek nevezett csarnokba is akkor sikerült bejutni. A terem levegője (eredeti nevéhez méltóan) emberi belégzésre alkalmatlan volt. Az első fejezetben említett táróból kiindulva azonban lehetőség volt egy mesterséges bejárt kialakítására. Surányi Gergely vezetésével 2008. júniusában szeizmológiai mérést végeztünk, és megállapítottuk, hogy a táró mely pontja esik legközelebb a teremhez, és az attól milyen irányban, milyen messzire húzódik. A biztonság kedvéért augusztus 15-én egy magfúrást hajtottunk, amely 11,5 méteres távolságban valóban elérte a termet 2008. szeptember-október folyamán Adamkó Péter és Leél-Őssy Szabolcs irányításával egy elektromos vésőgép segítségével, ill. kézi erővel egy lejtős tárót hajtottunk, amely 8,5 méter után belyukadt a terembe. Annak alsó 1 méterét széndioxidban nagyon dús (6,5 %-ban) levegő töltötte ki, amely belégzésre alkalmatlan volt. A levegőt egy csővezeték és két ventillátor segítségével felfrissítettük. A termet a Szemlő-hegyi- és a Ferenc-hegyi-barlang felfedezőjéről, a feltárásunkat lehetővé tevő József-hegyi-táró „szülőatyjáról”, KESSLER Hubertről neveztük el A terem hátsó részében egy nagy omlásra lehet 6-7 m magasságig felkapaszkodni (a terem közepén húzódó kovás zóna alatt), majd a túloldalán leereszkedve egy kb. 8 m hosszú, alig 1 m széles tóba jutunk. Ennek a túlsó végén egy jelentős vető található, amely mellett állandó vízbeszivárgás látható. A vető mellett a vízszinthez képest ma már 30 m magasra sikerült feljutnunk. Innen reméljük az összeköttetés megtalálását a József-hegyi-barlang felé.

6. Vízminőség vizsgálatok a Molnár János-barlangban Másfél éven keresztül folyamatosan végeztünk a barlangban mikrobiológiai vizsgálatokat (mind a vízből, mind a levegőből), és kémiai, ill. stabil izotópos elemzéseket. A, Levegő bakteriológiai vizsgálatok eredményei A Kessler-teremből 3 ponton vettünk 17 alkalommal levegőmintás. A kitenyésztett baktérium telepek száma alacsony volt (Kevesebb,. Mint 100 CFU, azaz telepképző egység 100 liter levegőben). A mintákból kórokozó baktérium egyetlen egy esetben sem volt kimutatható. Az izolált baktériumok döntő többsége a Bacillus és a Micrococcus genusba tartozott. B, Víz bakteriológiai vizsgálatok eredményei A Kessler-terem 3 pontján 11 esetben végeztünk bakteriológiai vizsgálatot a tó vizében. Az Enterococcus szám, a Legionella szám, és az Escherichia coli szám minden esetben 0-nak bizonyult. Koaguláz-negatív Staphylococcus minden 98


mintából kitenyészett, de száma nem haladta meg a 100 CF1 litert. Egyedül a Streptococcus szám volt minden esetben és mintában magas ( 2x, 3x 103), melynek okát még vizsgáljuk. Összegzésképpen elmondható, hogy a Molnár János-barlang Kessler Huberttermének levegője mikrobiológiailag tiszta, a baktériumok száma és faji megoszlása hasonlít a Szemlő-hegyi-barlang levegőjéhez. A víz higiénésmikrobiológiai állapota szintén kiváló. Kórokozó baktériumot a vizsgált időszakban egyetlen esetben sem tudtunk kimutatni. Jelentős fekáliás, ill. antropogén szennyeződés ez eddig nem volt kimutatható. C, Vízkémiai és stabil izotópos elemzések a Molnár János-barlang csepegő vizein és a Kessler-termi tavon. A Molnár János-barlangban hét mintavétli ponton (3 csepegő- és 4 forrásvíz minta) végeztünk vízkémiai és stabilizotópos vizsgálatokat. 2009. május és 2011. január között ihavi rendszerességgel elemeztük a vizek kémiai összetételét. A laboratóriumi mérések során a következő paramétereket vizsgáltuk (zárójelben az alkalmazott módszer): pH, fajlagos elektromos vezetőképesség (elektroanalitikai), nátrium- és káliumtartalom (lángfotometria), szulfát-, nitrát-, nitrit-, ammónium- és ortofoszfátion koncentráció (UV/VIS spektrofotometria), lúgosság, kalcium-, magnézium- és kloridion mennyiség (titrimetria). A kémiai vizsgálatokkal párhuzamosan 2010. szeptemberéig mértük a vizek oxigénjének és hidrogénjének stabilizotópos összetételét (lézerspektroszkópia) is. A kapott eredmények alapján megállapítható, hogy a forrásvizek minősége kiváló, a kémiai és stabilizotópos összetételük stabil, nem mutatnak jelentős ingadozásokat. A barlang vizében meleg (jégkorszaki) és hideg (holocén) komponens keveredik. A belső részekről származó (Kessler-terem, "Belső-tó") és a külső környezettel közvetlenebb kapcsolatban álló minták (Malom-tó, Dexion-ág) a vizsgálatok alapján kis mértékben elkülönülnek. A meleg komponens a barlang belsejében nagyobb arányban van jelen, melyet a negatívabb δ18O és δD (deutérium) értékek (jégkorszaki beszivárgás) és számos kémiai paraméter magasabb koncentrációja jelez (hosszabb áramlási pálya, több idő a kőzetek oldására). A csepegő vizek kémiai és stabilizotópos összetétele különbözik, amelyért elsősorban a csapadékvíz és a közműhálózatból származó víz eltérő arányú keveredése felel. A "Cseppkő-fal" mintavételi ponton a víz jelentős mértékben csapadék eredetű. Ezt alátámasztják a stabilizotópos eredmények, melyek többnyire jó egyezést mutatnak a budapesti csapadékvíz δ18O értékével. A csepegés intenzitása a nagy havi csapadék mennyiségekkel összefüggést mutat, amelyet a vezetőképesség és számos ion koncentrációjának csökkenése (hígulás) jelez. A másik két kisebb csepegési rátájú pont (Kessler-termi csepegés, táró-csepegés) vize 99


elsősorban a közműhálózatból (főként a szennyvízhálózatból) származik. Ezekben a csepegő vizekben az antropogén (nitrát) és részben antropogén (szulfát, klorid) eredetű ionok koncentrációja tartósan és jelentősen meghaladta az ivóvíz minőség követelményeiről szóló, 201/2001 (X.25) Korm. rendeletben foglalt határértékeket. A stabilizotópos eredmények a Duna vizéhez közeli értékeket mutatnak, ami szintén jelzi, hogy a víz főként közműhálózatból származik (mivel parti szűrésű, ezért stabilizotópos összetétele jól egyezik a Duna vizével).

7. Szennyeződési esélyek a vízelemzések alapján Minden barlang a kőzetben lévő láthatatlan repedéseken keresztül kommunikál a külvilággal. A külső- és belső hőmérséklet különbség, ill. a légnyomás változása miatt kialakuló állandó légcsere miatt nem használódik el a rózsadombi barlangok levegője a gyakori látogatottság mellett sem. A szennyeződések közvetítésére azonban elsősorban a felszínről bejutó víz az alkalmas. Vízkémiai elemzésünk kimutatta, hogy a barlangba bejutó vizek nem kizárólag csapadék eredetűek, hanem hálózati vízből (a hegyvidéken a hálózati veszteség 5-10 % közötti!) is táplálkoznak. Más rózsadombi barlangok csepegő víz elemzései kimutattak csatorna szivárgásokat is. Mivel a barlang járatainak jelentős része sűrűn beépített belterület alatt húzódnak, nyilvánvaló (és méréseink alapján már bizonyított is) az erős veszélyeztetettség. Jelenleg a Vérhalom utca és a Frankel Leó út közötti lejtő a hajdani SZOT-szálló átépítése miatt lakatlan, de ha az épület torzó tervezett átalakítása lakásokká megtörténik, akkor a környezeti terhelés itt is jelentős mértékben emelkedni fog. Bár méréseink szerint a barlang vize jelenleg szinte az ivóvíz szabványt is kielégíti, a fölötte húzódó nagyszámú csatorna miatt félő, hogy a későbbiekben rosszabb értékek is előfordulhatnak. A csapadékvíz is bemoshat különböző kemikáliákat (amiket a kertek tárgyázásához, az utak sózásához, ill. a medencék fertőtlenítéséhez használnak). A barlang veszélyeztetettsége ott a legkisebb mértékű, ahol vízzáró, vagy közel vízzáró agyagmárga, ill. Kiscelli Agyag rétegek alkotják a felszín közeli rétegeket.

8. Összefoglalás, javaslatok Méréseink szerint a Molnár János-barlang vize jelenleg tiszta, de bizonyos jelek mutatnak arra, hogy az ivóvízhálózatból is bejut felszíni szennyezés. Kimutattuk a csepegő vizek és a csapadék hozam egyértelmű kapcsolatát is, ami a lakott terület egyes szennyezéseit (l. az előző fejezetet) bemoshatja a barlangba. A csatornahálózat meghibásodása, kialakuló tömítetlenséges, esetleges törése jelenti a 100


legsúlyosabb veszélyt a barlang vizére (ill. a fürdőket tápláló karsztvíz vízminőségére). Tekintettel kell lennünk arra, hogy a Rózsadomb Dunára néző lejtőjének a felszínét Budai Márga, ill. Kiscelli Agyag borítja, és ezek a helyenként meredek lejtők kifejezetten csúszás, ill. suvadás veszélyesek. A felszín közeli gravitációs tömegmozgás pedig mindennemű csővezetékre potenciális veszélyt jelent,. Ha ezt a vízkincset meg akarjuk óvni a szennyeződéstől, akkor a csővezetékek, különösen a szennyvíz vezetékek fokozott, állandó monitoringozására van szükség, és arra, hogy a meredek hegyi utak csúszásmentesítését ne nátrium-kloriddal oldják meg, valamint arra, hogy az ingatlanokon a kemikáliák használatát tiltsák be, ill. környezetbarátabb technológiát terjesszenek el.

9. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Egri Cs. (2011): 10 év: 36 km – 21. századi felfedezések Magyarországon.- A Földgömb, Al-világ tematikus különszám, 66-79. Erőss A. (2010): Characterization of fluids and evaluation of their effects on karst development at the Rózsadomb and Gellért Hill, Buda Thermal Karst, Hungary. – PhD Dissertation, Eötvös L. University, 171 p. Ford, D. C. (1995): Some thoughts on hydrothermal caves.- Cave and Karst Science Vol. 22. No. 3. 107-118 Goldscheider, N.– Mádl-Szőnyi, J.– Erőss, A.– Schill, E. (2010): Review: Thermal water resources in carbonate rock aquifers.– Hydrogeology Journal 18, pp. 1303-1318. Horusitzky H. (1939): Budapest Duna jobbparti részének hidrogeológiája. – Hidrológiai Közlöny 18, 1-404. Kalinovits S. (2003): Molnár János-barlang (in: Székely K. szerk: Magyarország fokozottan védett barlangjai) Mezőgazda Kiadó, Budapest, 260-263. Klimchouk, A.B. (2007): Hypogene Speleogenesis: Hydrogeological and Morphogenetic Perspective. – Special Paper no.1, National Cave and Karst Research Institute, Carlsbad, 105 p. Kovács J. és Müller P. (1980): A Budai hegyek hévizes tevékenységének kialakulása és nyomai. – Karszt és Barlang 1980/II, 93-98.

101


Leél-Őssy Sz. – Surányi Gergely (2004): The peculiar hydrothermal caves in Budapest (Hungary).-Acta Geol. Hung. 2003/4. 407-436. Leél-Őssy Sz., Adamkó P., Kalinovits S. (2008): Víz- és földalatti csodavilág: a budapesti Molnár János barlang.- Környezetvédelem, XVI/6, 30-31. Maucha et al. (1987): Hidrogeológiai szakvélemény a Rózsadomb komplex környezetvédelmi vizsgálatához. Kézirat, VITUKI témajelentés Tsz.: 7624/1/455/014, 84 p. Nagy S. (2008) – A Budai-hegység hidrotermás folyamatainak szerepe a Bátori-barlang és a Ferenc-hegyi barlang kialakulásában.- Szakdolgozat, kézirat, ELTE, Budapest, 110 p. Tóth, J. (1999): Groundwater as a geologic agent: An overview of the causes, processes, and manifestations. – Hydrogeology Journal 7, pp. 1-14. Wein Gy. (1977): A Budai-hegység tektonikája. – MÁFI Alk. kiadvány, Budapest, 76 p.

102


A HÉVÍZ-, ÁSVÁNY- ÉS GYÓGYVÍZGAZDÁLKODÁS KÉRDÉSEI HATÓSÁGI SZEMMEL, KIEMELTEN EGERSZALÓK-DEMJÉN TÉRSÉG VIZSGÁLATÁRA Hojdákné Kovács Eleonóra, Iván Krisztián Észak-magyarországi Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség 3530 Miskolc, Mindszent tér 4. Kivonat Hazánk fekvése, geológiai adottságai miatt jelentős termálvízkészletünk, melynek összetétele, minősége sok esetben alkalmas ásványvízzé, gyógyvízzé minősítéshez. Ugyanakkor éppen a geológiai adottságokból fakad a termálvízkészleteink utánpótlódásának korlátozottsága is. Éppen ezért nagyon fontos ezen „vízkincsünk” körültekintő, takarékos használata, hasznosítása, és egyben mennyiségi valamint minőségi védelme is. A hatályos jogszabályok a nemzetgazdaság érdekeinek és az Európai Unió elvárásainak megfelelően szabályozzák a felszín alatti vízhasználatok engedélyezését és védelmét. A növekvő hévíz-, ásvány- és gyógyvízigények, ill. a felhasználás növekedése is szükségessé teszi az átgondolt és kiszámítható vízgazdálkodást. Az e szakterületen az észak-magyarországi vízügyi hatóságnál összegyűlt tapasztalatok és felmerülő kérdések rövid áttekintésére teszünk kísérletet az alábbiakban.

Rövid előzetes A jelenlegi ásványvíz-, gyógyvíz- fogalommeghatározás alapján megállapítható, hogy mind az ásványvíz (természetes ásványvíz), mind a gyógyvíz kategóriában lehetnek hévizek és hidegvíznek minősülő vizek egyaránt. Előadásunkban – tekintettel arra, hogy az eddigi gyakorlatban hazánkban és illetékességi területünkön is elsősorban ezek előfordulása, hasznosítása jellemző, és a köztudatban is elsősorban erre asszociálunk – termálvizekkel, valamint ásványvízzé és gyógyvízzé minősített termálvizekkel foglalkozunk. Ide soroltuk azokat a termálkarsztos előfordulásokkal kimutatottan kapcsolatban lévő vizeket is, melyek hőmérséklete éppen a termálvizes határérték (30 °C) körül ingadozik.

1. Bevezetés Az Észak-magyarországi Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség elsőfokú vízügyi hatóságként a hévíz-, ásvány- és gyógyvízhasználatokkal kapcsolatban elsősorban az engedélyezési, ellenőrzési feladatokat látja el, valamint a hidrogeológiai védőidomok, védőterületek kijelölését végzi, Borsod-Abaúj-Zemplén megye egészének, Heves megye nagy részének, valamint Jász-Nagykun-Szolnok megye 3 településének területén. Az 103

Hojdákné Kovács Eleonóra, Iván Krisztián

illetékességi területünk változatos földtani és vízföldtani felépítéséből adódóan a felszín alatti vízhasználatok, ezek között hévíz, ásványvíz és gyógyvízkészletek is változatosak: termálvízbeszerzésre karsztos vízadóból és porózus összletekből, forrásokból, negatív és pozitív nyugalmi nyomásszintű kutakból egyaránt vannak példáink. Területünkön összesen 6 db termálvíztest van, ebből 3 karsztos, 3 porózus víztest. Az adottságok különbözőségének megfelelően a problémák is változatosak és szerteágazóak.

2. Az engedélyezett hévíz-, ásványvíz- és gyógyvízhasználatok, védőidomaik áttekintése illetékességi területünkön A Felügyelőség nyilvántartásában 50 db engedélyezett termálvizet hasznosító objektum szerepel. A vízgazdálkodási nyilvántartást vezető ÉKÖVÍZIG 2007-ben 64 db hévizet feltáró objektumról adott számot, az általunk közölt érték a jelenleg érvényes vízjogi üzemeltetési engedéllyel rendelkező kutakra, forrásokra vonatkozik. A hiányzó objektumok szénhidrogén kutatófúrásból vagy szerkezetkutató fúrásból visszamaradt kutak, továbbá olyan, vízjogi létesítési engedéllyel épített kutak, melyeket víztermelésbe ezidáig nem állítottak be, használaton kívüli vagy megfigyelő létesítmények. További 11 db hévízkút kivitelezésére van érvényes vízjogi létesítési engedély (ebből 1 db visszasajtoló kút) és több új vízbeszerzés elvi vízjogi engedéllyel rendelkezik, vagy vízjogi létesítési engedélyezési eljárása folyamatban van. A hasznosított hévízkutak, -források közül jelenleg 14 db vize van gyógyvízzé minősítve, további 7 db objektumnál az „ásványvíz” megnevezés használata engedélyezett. Az engedélyezett összes termálvíztermelő kapacitás 8.121.583 m3/év. Ebből az ásványvízzé és gyógyvízzé minősített hévízkészlet megoszlását az 1. ábra szemlélteti. A vízkészletekkel való takarékos gazdálkodás és minőségi védelem biztosításának jogi szabályozása terén az elmúlt években a kérdéskör fontosságát felismerve számos jogszabály, jogszabály módosítás született. A vízbázisvédelemmel kapcsolatban alkalmazott legfontosabb jogszabály a jelenleg hatályos 123/1997. (VII. 18.) Korm. rendelet, mely a védelmet biztosító tiltások, korlátozások elrendelésére vonatkozó részletes szabályokról rendelkezik. A kormányrendelet értelmében a hidrogeológiai védőidomok, védőterületek kijelölése csak közcélú vízbázisokra kötelező, ugyanakkor e rendelet alapján biztosítható az ásvány- és gyógyvízkutak, -források vízbázisainak védelme is. Ugyancsak védőterület (ill. több zónából álló védelmi rendszer) szükséges a 104

A hévíz-, ásvány- és gyógyvízgazdálkodás kérdései hatósági szemmel, kiemelten Egerszalók-Demjén...

közfürdők vízellátását biztosító kutak és források védelméhez (121/1996. (VII. 24.) Korm. rendelet).

1. ábra. A jelenlegi joggyakorlat szerint az ásvány- és gyógyvízkutak védőidomának tervezése a minősítő határozatot kiadó ÁNTSZ Országos Tisztifőorvosi Hivatal előírása alapján (vagy az előírásnak való megfelelés érdekében) történik, ugyanakkor a minősített ásvány- és gyógyvizek számát és a lefolytatott kijelölési eljárásokat összevetve az a tapasztalat, hogy a védettség igazolása általában elegendő, a védőidom kijelölésére nem minden esetben kerül sor. A hévízkutaknál, különösen a gyógyvízzé is minősített hévizeknél a vízbázis védelme ugyanakkor fokozottabb mértékben beruházói igény, ami a tulajdonos, üzemeltető számára is szükségessé teszi a védőidom kijelölését. Fontos megemlíteni, hogy a védőidom kijelölése a hatályos jogszabály alapján alapvetően a vízkészlet minőségi védelmét szolgálhatja. Figyelembe véve, hogy termál gyógyvíznél a vízadó általában nagy mélységben és/vagy feláramlási zónában helyezkedik el, a minőségi védelem főként mélyfúrások, esetleg bányászati tevékenység kedvezőtlen hatásainak megelőzése érdekében lehet szükséges. A vízminőség védelménél a gyakorlatban sokkal inkább van (lenne) igény tulajdonosi, üzemeltetői részről a vízmennyiség védelmére, a vízhőmérséklet fenntartására. Különösen igaz ez a Délnyugati-Bükk térségére. A termálvíz, ásvány- és gyógyvízhasználatokra vonatkozóan érvényben lévő védőidom határozatokat az 1. táblázat tünteti fel (van olyan ásvány-és gyógyvíztermelő létesítmény, amelyre vonatkozóan a védőidom kijelölésére még a kormányrendelet hatályba lépését megelőzően került sor, a táblázat ezeket is tartalmazza).

105


1. táblázat. Ásványvízkutak, -források megnevezése és védőidomaik. Objektum Határozat Eger, Szent József forrás folyamatban Miskolc-Tapolca termálkút 20.540/1987. Sárospatak-Végardó III. 955-1/2011. 12.912-7/2005 Tiszaújváros (T-5, II. kút) Gyógyvízkutak, -források védőidomai Objektum Bogács I. és II. sz. kút Bükkszék Demjén Kenderföldi Demjén Hegyeskő völgyi Eger, forráscsoport (Tükör-forrás, Strand I., Bárány uszoda) Egerszalók De-42/A Mezőkövesd I/A, II. Tiszaújváros T-4

Határozat H-6978-6/2003. 6862-12/2007., mód.: 1260-4/2008. 1848-10/2010. folyamatban folyamatban H-559-96/2004., mód.: 10/2007. és 565-8/2011. folyamatban

2574-

12.912-7/2005

A védőidommal rendelkező ásvány-gyógyvíz termelések mennyiségi megoszlását az 2. ábra mutatja.

3. Az engedélyezési, védőidom kijelölő eljárások során gyakran jelentkező kérdések, problémák: • A vízbázisok, elsősorban a karsztos vízadók megfelelő ismeretének hiánya, ebből fakadóan a rendelkezésre álló hévízkészlet mennyiségének, utánpótlódási viszonyainak meghatározásában rejlő bizonytalanságok. Ezek bővítése egy-egy beruházó, vállalkozó anyagi lehetőségein túlmutatnak, egy konkrét engedélyezési eljárás során a kérelmezőtől nem várható el. • A hévízhasználati igények a vízadók kellő ismeretének hiányában a jelenlegi ismeretességi szinten már feltárt területekre koncentrálódnak (Eger, Egerszalók, Bogács, Miskolc) ugyanakkor kihasználatlan, elsősorban szénhidrogén kutatásból visszamaradt objektumok vannak területünkön, pl. Dél-Borsodban. 106


2. ábra. • A hévízadók megismerésére szolgáló monitoring kialakítása, tartós üzemeltetése a nagy települési mélység, költségek miatt megfelelően nem biztosíthatóak. • A korlátozott utánpótlódással rendelkező vízadóknál a tartós üzemi víznyomásszint kialakulása, az egymásrahatások vizsgálata hosszabb időt venne igénybe. Ez hasznosítás nélküli termálvíz elengedést jelent, ami mind felszín alatti vízgazdálkodási, mind felszíni vízvédelmi szempontból problémás. • Az új vízhasználat hatása az érdekeltek együttműködése nélkül nem vizsgálható. • A hatályos vízbázisvédelmi kormányrendelet alapján a hévízhasználatoknál fontos mennyiségi védelemre vonatkozó kijelölésre csak korlátozottan van lehetőség. A kormányrendelet alapvetően a vízminőség védelemre vonatkozóan adja meg a szakmai szempontokat, számítási módokat, a mennyiségi védelemre vonatkozóan különösen karsztos vízbázisok védelme tekintetében korrekt módon nem alkalmazható. • Le lehet-e zárni a pozitív kutakat, vagy meghatározott mértékű túlfolyást folyamatosan biztosítani kell? Utóbbi esetben engedélyezhető-e hasznosítás nélküli víztermelés? Erre vonatkozóan a szakértői vélemények megoszlanak. • Sok esetben a hévízhasznosítást a komplex hasznosítás igénye nélkül tervezik. 107


Megemlítünk továbbá egy, a hatályos jogszabályok alapján problémás eljárásjogi kérdést is: Az ásvány- és gyógyvízzé minősítéshez a 74/1999. (XII. 25.) EüM rendelet értelmében „teljes körű” vízvizsgálat szükséges, azonban jelenleg jogszabály nem rögzíti ezeket a vizsgálati paramétereket. A gyakorlatban a vízvizsgálatokat a 21/2002. (IV. 25.) KöViM rendeletben az alapállapotvizsgálatra előírt paraméterekre végzik el, azonban tárgyát tekintve az utóbbi jogszabály csak víziközművekre vonatkozik. További probléma, hogy a víztermelő létesítmény vízjogi üzemeltetési engedélyében meg kell határozni a vízkészlethasználati járulék alapját képező víztípust (termálvíz, gyógyvíz). Ez azonban minősítés hiányában az engedélyezés során nem lehetséges. A minősítés feltétele ugyanakkor az, hogy a víztermelés érvényes vízjogi üzemeltetési engedéllyel rendelkezzen. Az általánosan ismertetett kérdéskörök mellett a konferencia helyszínéhez igazodva kitérünk Egerszalók-Demjén(-Eger) térségének gyógyvízhasználatával kapcsolatos néhány kérdésre is. A fentebb felsorolt problémák a térségben szinte kivétel nélkül előfordulnak, ezért a helyi hévízhasznosítások sajátosságainak rövid áttekintését követően a térségben felmerülő további kérdéseket emeljük ki.

4. Egerszalók-Demjén(-Eger) térségének termálvízhasználatai A jelenleg nyilvántartott térségi termálvízhasználatokat a 2. táblázat foglalja össze: 2. táblázat. Objektum megnevezése Eger AT-8 Eger AT-10 Egerszalók De-42 Egerszalók De-42/a Demjén Hegyeskő-völgyi Demjén Kenderföldi Demjén 0184/77 hrsz. Eger, Tulipánkert utcai Eger, Bárány uszoda forrása Eger, József forrás aknakút Eger, termál strandfürdő forrásai

108

Üzemeltető Heves Megyei Vízmű Zrt. Egerszalóki Gyógyforrást Üzemeltető és Szolgáltató Kft. Demjén Termál Fürdő Kft. Villgépszer Kft., Hajdu Index Kft. Egri Korona Borház Kft. Villa Völgy Kft.

Lekötött vízmennyiség 416 000 m3/év 0 105.850 m3/év 803.000 m3/év 181.857 m3/év 125.000 m3/év 175.000 m3/év 20.000 m3/év 196.566 m3/év

Eger Termál Kft.

132.196 m3/év 178.437 m3/év


Objektum megnevezése Eger, Török-fürdő forrásai Eger, Török-fürdő alatti kút Eger, Szent József kút Eger, Petőfi téri vízmű I., III. sz. kút

Üzemeltető

Lekötött vízmennyiség 128.880 m3/év 72.000 m3/év

Heves Megyei Vízmű Zrt.

17.520 m3/év

Heves Megyei Vízmű Zrt.

1.350.000 m3/év

a gyógyvíz vastag, az ásványvíz vastag dőlt, a tervezett kút dőlt betűkkel szedve

A jelenleg is üzemelő térségi hévízkutak közül az elsőket (Egerszalók De42, Eger AT-8, -10) az Eger környéki szénhidrogénkutatás keretében létesítették az 1960-as évek első felében, azonban a megfelelő hasznosítás, ill. engedélyezettség érdekében érdemi intézkedések csak az ezredforduló után történtek. A térség termálvízhasználatait triász és eocén korú karsztos vízadók táplálják, a hasznosított vízkészlet a Bükk termálkarszt víztesthez tartozik. A hévíztermelő objektumokat pozitív nyugalmi és üzemi nyomásszintek jellemzik, a térségben szivattyús hévíztermelést a Felügyelőség nem engedélyezett. Az első hévíztermelések nyersanyagkutató fúrásokból történtek, EgerszalókDemjén térségében (Észak-Magyarországon egyedülálló módon) a szénhidrogén termelés a korábbi évtizedeknél lényegesen kisebb mértékben ugyan, de jelenleg is folyik. A térségben a termálvízigény, főként az új vízbeszerzési lehetőségek iránti igény az utóbbi években folyamatosan növekszik, a problémák is elsősorban ebből adódóan jelentkeznek: A földtani felépítésből eredő bizonytalanságok a vizsgált karsztos vízadóban a porózus összleteknél komolyabb fejtörést okoznak a beruházónak, tervezőnek és az engedélyező hatóságnak egyaránt. A már feltárt területen, a meglévő kutak védőidomain a rendelkezésre álló (hasznosítható) vízkészlet nagyságából, a meglévő hévízkutaktól távolodva pedig a földtani felépítésből eredő bizonytalansággal kell számolni. A vizsgált térségben további problémát okoz, hogy az eddig rendelkezésre álló vizsgálati eredmények szerint az egerszalóki termálvízhasználatok összefüggésben vannak a több száz éves fürdőkultúrájáról ismert Eger, fürdőkörnyéki forrásokkal. Erre tekintettel Egerszalók térségében a víztermelő kapacitás növelésére vonatkozó kérelemnél jelentős területre kiterjedő, regionális jellegű modellvizsgálatok igénye merül fel. Az eddigi szakértői vizsgálatok megállapításai alapján a térségben a pozitív nyomásszintek fenntartása szükséges, ami a kitermelhető vízmennyiségeket 109


korlátozhatja. Nincs azonban meghatározva a szükséges nyomásszintek konkrét értéke. A vízgazdálkodási érdekből fontos komplex hasznosítás igénye a vízkőválásra hajlamos vízkészlet következtében számos műszaki problémát vet fel. További megoldásra váró feladatként jelentkezik a térségi, a termálkarszt nyugalmi nyomásszintjét észlelő „közös” (az egyes vízhasználóktól független, állami fenntartású?) monitoring megvalósítása. Az új termálvízkutak esetében a vízjogi létesítési engedélyezés és a térség már meglévő vízhasználatainak védelme összekapcsolódik. Az új vízbeszerzések felvetik a meglévő hidrogeológiai védőidomok felülvizsgálatának szükségességét is. Már eddig is több hidrogeológiai védőidom lehatárolása, ill. kijelölése történt meg, melyeket a következő átnézetes térkép szemléltet (a meglévő és tervezett meleg és langyosvizes karsztkutak és források helyét ● jelzi (3. ábra)). Amint az a térképen látható, a térségi védőidomok részben átfedésben vannak. A Felügyelőség által kiadott határozatok az egyes vízkivételek teljes hidrogeológiai védőidomait kijelölik, figyelembe véve, hogy a védelmet adott vízbázis érdekében kell biztosítani. A termelt vízmennyiségek növelésével az átfedésben lévő területek (térrészek) változhatnak.

5. Összefoglalás Az országos tendenciának megfelelően térségünkben is érzékelhető a lakossági ivóvízfogyasztás, ebből eredően a karsztból folytatott ivóvíztermelés hozzávetőleg két évtizede kezdődött csökkenése. Ennek eredményeként, továbbá az utóbbi évek csapadékos időjárása következtében ezidáig az 1990-es évek elején felvázolt lehetőség, a termálforrások elapadása nem következett be. Ugyanakkor a termális vízadókból, különösen a karsztrendszerből tartósan kitermelhető vízmennyiséget továbbra is a sokévi átlagos beszivárgás határozza meg, ezért az átgondolt, takarékos hévízgazdálkodás és -védelem fontosságát a jövőben is szem előtt kell tartani. Előadásunkban nem foglalkoztunk a hévíztermeléssel tervezett kizárólag geotermális energiahasznosítás kérdéskörével. Illetékességi területünkön egyre nagyobb igény jelentkezik erre, ami elsősorban a termálvizek hőmérsékleti viszonyai és a hőmérséklet változásból adódó vízminőség változás problémáját veti fel. A kérdéskör megfelelő jogi szabályozását mielőbb meg kell oldani, a hatások átfogó értékelésére a még hiányzó szakmai tapasztalatok birtokában a jövőben kerülhet sor.

110


3. ábra. A feláramlási zónákban lévő melegvizes források hőtartalmának védelme érdekében új szakmai problémaként jelentkezik még a víztermelés nélküli hőhasznosítás hatásainak vizsgálata, szükség szerinti szabályozása (kisebb talpmélységű szondafúrások).

6. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. A hévíz, ásványvíz-gyógyvíz gazdálkodást szabályozó legfontosabb jogszabályok: 1995. évi LVII. törvény a vízgazdálkodásról

111


72/1996. (V. 22.) Korm. rendelet a vízgazdálkodási hatósági jogkör gyakorlásáról 123/1997. (VII. 18.) Korm. rendelet a vízbázisok, a távlati vízbázisok, valamint az ivóvízellátást szolgáló vízilétesítmények védelméről 147/2010. (IV. 29.) Korm. rendelet a vizek hasznosítását, védelmét és kártételeinek elhárítását szolgáló tevékenységekre és létesítményekre vonatkozó általános szabályokról 30/2008. (XII. 31.) KvVM rendelet a vizek hasznosítását, védelmét és kártételeinek elhárítását szolgáló tevékenységekre és létesítményekre vonatkozó műszaki szabályokról 101/2007. (XII. 23.) KvVM rendelet a felszín alatti vízkészletekbe történő beavatkozás és a vízkútfúrás szakmai követelményeiről 43/1999. (XII. 26.) KHVM rendelet a vízkészletjárulék kiszámításáról 121/1996. (VII. 24.) Korm. rendelet a közfürdők létesítéséről és működéséről 219/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek védelméről 221/2004. (VII. 21.) Korm. rendelet a vízgyűjtő-gazdálkodás egyes szabályairól 74/1999. (XII. 25.) EüM rendelet a természetes gyógytényezőkről 65/2004. (IV. 27.) FVM-EszCsM-GKM rendelet a természetes ásványvíz, a forrásvíz, az ivóvíz, az ásványi anyaggal dúsított ivóvíz és az ízesített víz palackozásának és forgalomba hozatalának szabályairól A Magyarország vízgyűjtő-gazdálkodási tervéről szóló 1127/2010. (V. 21.) Korm. határozatot az Alkotmánybíróság 6/2011. (II. 3.) sz. határozatában megsemmisítette. Irodalomjegyzék Geoservice Kft. (Miskolc, 2006.): Az Andornaktálya AT-8 és AT-10 jelű hévíztermelő kutak hidrogeológiai védőidoma Smaragd-GSH Kft. (Budapest, 2009.): Heves Megyei Vízmű Zrt. Eger, Petőfi téri vízbázisának diagnosztikai vizsgálata Biztonságba helyezési terv és állapotértékelés Smaragd-GSH Kft. (Budapest, 2007.): Az egri karsztforrások biztonságba helyezési terve Smaragd-GSH Kft. (Budapest, 2010.): A kenderföldi Demjén K-11-es jelű termálkút védőidomának meghatározása Smaragd-GSH Kft. (Budapest, 2010.): Egerszalók De-42 (K-4) és De-42/A (K-7) jelű hévízkutak védőidomának felülvizsgálata-2010 Smaragd-GSH Kft. (Budapest, 2011.): A Hegyeskő-völgyi Demjén K-10 OKK számú hévízkút védőterületeinek és védőidomainak módosítása VITUKI (Budapest, 1992.): Tájékoztató a karsztos termálvizek állapotáról – Eger

112


TERMÁLFÜRDŐINK PIACI POZÍCIÓI A HAZAI, ÉS A NEMZETKÖZI VERSENYBEN KÜLÖNÖS TEKINTETTEL AZ ÉSZAK-MAGYARORSZÁGI RÉGIÓRA Péter Zsolt adjunktus Miskolci Egyetem, Gazdaságtudományi Kar, Világ- és Regionális Gazdaságtan Intézet, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Kivonat Hazánk kiemelkedő természeti adottságokkal rendelkezik a földfelszín alatt található melegvízforrások tekintetében. Nincs még egy olyan ország Európában, amelynek több mint 80%-a alatt termálvíz rejtőzne. Adottságaink alapján a világ élvonalában vagyunk, kérdés azonban, hogy a hasznosítás területén is ilyen előkelőek-e a pozícióink. Tanulmányomban ennek a kérdésnek a megválaszolására törekszem, különös tekintettel az Észak-Magyarországi régió fürdőire.

Abstract Outstanding natural conditions are at disposal of Hungary in the case the hot water sources which can be found under the surface. About in 80% of the territory where thermal water can be found. We are in the world's forefront on this basis, question but, that on the area of the utilisation so distinguished our positions. I am for responding to this question in my study, with a strange look onto the north Hungary region's baths.

1. Bevezetés Hazánk kiemelkedő egészségturisztikai adottságokkal rendelkezik. Az ország több mint 80%-án termálvíz tárható fel. Japán, Izland, Olaszország és Franciaország után Magyarország a világ 5. termálvíz nagyhatalma A termálvíz meglétén túl egyéb természeti adottságok; mofetta, gyógyiszap is bővítik az egészségturisztikai kínálatot. Az ismert 1372 termálvízkút közül 197 elismert gyógyvíz, 385 településen működik termál, vagy gyógyvizű fürdő, ebből 65 minősített gyógyfürdő [1]. Adottságaink tekintetében a világ élvonalában vagyunk, erőforrásaink gazdasági és természeti szempontból is fenntartható kiaknázása területén azonban még sok a teendőnk. Tanulmányomban egy rövid helyzetfeltárást követően, az előttünk álló feladatokat, valamint ezek lehetséges forrását szeretném feltérképezni, átgondolni. 113

Péter Zsolt

2. Fürdőfejlesztések napjainkig Hazánk első fürdőit a budai hegyek lábainál az ókori rómaiak építették, akik fejlett fürdőkultúrával rendelkeztek. Ugyanezen vizek hasznosítása a középkorban is folytatódott, Zsigmond és Mátyás király uralkodásának időszakában európai hírű fürdők is működtek.

1. ábra. Magyarország termál- és gyógyfürdői. (Forrás: Országos egészségturizmus fejlesztési stratégia, 2007. 13.old.) A török korban épült, építészeti szempontból is értékes fürdők tovább gazdagították kulturális örökségünk ezen részét. A 18-19. században jelentős fürdők létesültek Erdélyben, a 20. század elején épült külföldön is ismert fürdőnk többsége (Balatonfüred, Harkány, Hévíz). Ugyanebben az időszakban vált Budapest nemzetközi jelentőségű fürdővárossá. A II. világháború, ill. a rákövetkező néhány év törést okozott a turizmus fejlődésében. A fürdőhelyek szinte mindegyike közvetlen vagy közvetett módon elszenvedte a háború pusztításait. A nemzetközi turizmus gyakorlatilag megszűnt. Az ország politikai és gazdasági okokból a belföldi turizmus fejlesztését tűzte ki célul. A második ötéves terv időszakától sorra épültek új fürdőink. A fejlesztéseket Budapesten és vidéken egyaránt követte a szállodai kapacitásbővülés.

114

Termálfürdőink piaci pozíciói a hazai, és a nemzetközi versenyben különös tekintettel...

A 70-es években az ENSZ a VÁTI keretein belül Thermal Project Irodát, létesített a Termál fejlesztési program megfogalmazására az érintett települések fejlesztési elemeinek kiválasztásához. A rendszerváltás követően a fürdőfejlesztések elsősorban a 2000-ben meghirdetett Széchenyi Terv Turizmus Programjának köszönhetően vettek ismét lendületet. A egészségturizmus alprogram célja az volt, hogy a fejlesztések hatására a hazánk kínálata ismét versenyképes legyen az európai fürdőkkel. A fejlesztések hatására az érintett létesítményekben a nyitva tartás 221 napról 316 napra nőtt, a medencék vízfelszíne mintegy 31 ezer m2-rel bővült, a vendégforgalom a 2000-ről 2003-ra 26%-kal 16,1 millió főre nőtt [1].

2. ábra. A Széchenyi Terv keretében támogatást nyert egészségturisztikai pályázatok. (Forrás: Budai Z. 2002.)

3. Piaci pozícióink a hazai és nemzetközi versenyben Hazánk a termálvízkészlet alapján benne van az öt legnagyobb termálvízkinccsel rendelkező ország körében. A vízjellemzők tekintetében legnagyobb versenytársainkhoz képest is előnyben vagyunk, mivel a vizek magas hőfoka egyúttal magas ásványianyag-tartalommal párosul (Olasz- és Franciaországban a magas ásványianyag-tartalom alacsonyabb hőmérséklettel, Japánban és Izlandon a magas hőmérséklet alacsonyabb ásványianyag-tartalommal jár együtt).

115

Péter Zsolt

Szinte az egész ország területén lehet feltárni termálvizet mégis a legtöbb gyógyvízzé nyilvánított ásványvizet az Észak-Alföldi, Dél-Alföldi és a NyugatDunántúli régiókban nyerik, valamivel kevesebb gyógyvízkút található a DélDunántúli, a Közép-Magyarországi és az Észak-Magyarországi régióban, relatíve szegény ásvány és gyógyvizekben a Közép-Dunántúli régió. A fürdőellátottság tekintetében sokkal kiegyenlítettebb a helyzet egyedül a termálvízben szegényebb Közép-Dunántúli régióban van mindössze 3 gyógyfürdő (1. táblázat). 1. táblázat. Természetes gyógytényezők és gyógyfürdők hazánk régióiban. (2011). (Forrás: Az Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat adatai alapján saját szerkesztés) Észak-Alföld Dél-Alföld NyugatDunántúl Dél-Dunántúl KözépMagyarország ÉszakMagyarország KözépDunántúl Összesen

8 11

Gyógybarlang 0 0

Gyógyiszap 2 1

40

11

0

26

10

26

Gyógyvíz

Gyógyfürdő

61 42

Gyógygáz

Gyógyhely (klimatikus)

0 0

2 1

2

0

4

1

0

0

1

13

1

0

0

0

20

7

2

0

1

4

9

3

1

0

0

1

224

63

6

5

1

13

2. táblázat. Hazánk termálturizmusának SWOT elemzése (Forrás:Saját szerkesztés) Erősségek: • Gazdag ásvány-, termál-, gyógyvízkészletek, • történelmi fürdők, fürdőkultúra, • nemzetközileg is ismert helyek, márkák, • világviszonylatban is színvonalas fürdők, • kedvező árak, • működő üdülési csekk rendszer, • stabil belföldi kereslet, • jól működő minőségbiztosítás (ANTSZ), • működő tematikus klaszterek.

116

Gyengeségek: • Sok fürdő elhanyagolt állapotú, • változó színvonalú szolgáltatások, • önkormányzatok forráshiánya, • turisztikai szereplők közötti együttműködés hiánya, • nehéz elérhetőség, • sokszor gyenge, vagy szinte teljesen hiányzó marketing, • képzett, idegen nyelven tudó szakemberek hiánya, • gyógyvízzé nyilvánítás elmaradása, • sok létesítmény nem akadálymentesített, • függés az önkormányzati forrásoktól, • csak szezonálisan nyitva tartó létesítmények.


Lehetőségek: • Időskorúak számának, arányának növekedése itthon és külföldön, • alternatív időtöltés iránti igények növekedése, • környező országok fizetőképes keresletének növekedése, • fitness wellness szolgáltatások iránti igények növekedése a középkorúak körében, • speciális szolgáltatások iránti igény növekedése, • nyitás európai biztosítók felé, • Internetes információközlés erősítése, • minőségi szálláshelykínálat bővülése, • külföldi befektetések, • Gyorsforgalmi úthálózat bővülése, • magas szintű menedzsment ismeretek elterjedése, • a beutaztatással foglalkozó utazási irodák megerősödése, • egészségtudatos gondolkodásmód, • wellness szolgáltatások iránti igények növekedése, • hálózatos együttműködések.

Veszélyek:

Versenytársaink kínálata erősödik, • wellness szolgáltatások iránti igények növekedése, • differenciálatlan termékkínálat, • a termálkutak túlzó és fölösleges kiaknázása, • a bevételek nem fedezik a kiadásokat, • pazarló, nem fenntartható vízfelhasználás, • ár/érték arány romlása, • befektetések elmaradása, • pályázati források elapadása, • előírások szigorodása, • átgondolt üzleti terv nélküli működés.

Számos nemzetközi szinten is ismert fürdővel rendelkezünk, melyek közül több ma már a nemzetközi sztenderdeknek megfelelő minőségben nyújtják szolgáltatásaikat. Bár az Állami Népegészségügyi és Tisztiorvosi Szolgálat ügyel arra, hogy fürdőink mindegyike megfeleljen a hatályos előírásoknak, a modern a mai kívánalmaknak megfelelő létesítmények elsősorban a források hiánya miatt még sok helyen nem készültek el. A belföldi és külföldi fizetőképes kereslet közép és hosszú távon várható növekedésének, a (gyorsforgalmi) úthálózat bővülésének köszönhetően várható, hogy nőni fognak az igények a jelenleg még kis forgalmú kevésbé ismert fürdőhelyek iránt is, ami rekonstrukcióra, bővítésre ösztönözheti (magán, vagy önkormányzati) tulajdonosaikat. Problémát jelenthet azonban a szakértelem, ill. tőke hiánya, ami szegényes vagy szinte teljesen hiányzó marketinget, komoly üzleti tervezés nélküli működést eredményezhet. Az egészségturizmus piacán hazánk fő versenytársai elsősorban a szomszédos országok, és az Unió tagállamai. A wellness-szolgáltatások a nemzetközi turisztikai piacokon alapvetően magas árkategóriájú és rendkívül magas minőségű termékek, ezek részleges hiánya miatt sokan inkább Ausztriát, 117

Péter Zsolt

Németországot, Svájcot vagy Olaszországot választják. A gyógyturizmusban egyre erősebb versenytársunk Csehországban és Szlovákia, de Románia és Lengyelország piaca sokat fejlődött az utóbbi években (3. ábra).

3. ábra. Versenytársak a gyógyturizmusban. (Forrás: Budai Z. 2002.) Annak ellenére, hogy hazánk kiváló adottságokkal rendelkezik az egészségturizmus területén, a nemzetközi tendenciák a versenytársak várható megerősödését eredményezhetik. Az utóbbi években elsősorban a wellness és kevésbé a gyógyturizmus mutat jelentősebb növekedést, aminek szolgáltatásai kevésbé függnek a természeti adottságoktól. Mindez lehetőség és veszély is egyaránt. Lehetőség, mert az ország szinte egész területén van mód termálvízen alapuló wellness-központok kialakítására, veszély mivel a termálvíz a wellness szolgáltatások egy kívánatos, de nem nélkülözhetetlen eleme, versenytársaink ennek hiányában is nyújthatnak versenyképes szolgáltatásokat. Véleményem szerint a gyógyhatású termálvizek megléte olyan minőségi különbség melynek megkülönböztető jellegére, és kommunikációjára különös hangsúlyt kell fektetni a jövőben. Jelenleg hazánk 1372 termálvízkútja közül mindössze 197 elismert gyógyvíz. Feltételezvén, hogy a nem gyógyvízként nyilvántartott források vizének karakterisztikája nagyon hasonló a környéken található gyógyvízzé nyilvánított társaihoz, valószínűsíthető, hogy azok többsége is megfelelne a gyógyvizekkel szemben támasztott követelményeknek. Célszerűnek

118


tartanám ezért, hogy a közeljövőben pályázati forrásokkal támogassák az eddig feltárt termálvizek gyógyvízzé nyilvánításának folyamatát.

4. Az Észak-Magyarországi régió termálfürdői Észak-Magyarország a termálvízzel közepes mértékben ellátott régiók közé tartozik a kutak, ill. a termálfürdők száma alapján. A régióban 16 termálfürdő (melyek közül 7 gyógyfürdő) és egy szárazfürdő (Mátraderecskén) található. 3. táblázat. Vendégéjszakák számának változása a 2000-es év adatához képest a kereskedelmi szálláshelyeken. (Forrás: A KSH adatai alapján saját szerkesztés) 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Bogács

13%

27%

35%

26%

31%

27%

35%

29%

2009 30%

Mezőkövesd

-1%

-10%

27%

12%

71%

121%

114%

82%

173%

Eger

-9%

-18%

-31%

-23%

-2%

-2%

1%

3%

-9%

Egerszalók

146%

207%

173%

1019%

1394%

1725%

3941%

3878%

3979%

Bükkszék

33%

-15%

-22%

3%

-48%

-54%

-55%

-45%

-58%

Gyöngyös

-1%

23%

9%

-14%

-40%

-34%

-30%

-34%

-53%

Hatvan

-44%

-29%

-34%

-34%

-72%

-29%

-30%

3%

98%

Kazincbarcika

-19%

-28%

-26%

2%

1%

-22%

-7%

2%

12%

47%

-2%

280%

659%

250%

431%

53% -27%

Mátraderecske Miskolc

-14%

-10%

-4%

-11%

-17%

-12%

-9%

-16%

Sárospatak

2%

21%

55%

22%

13%

59%

81%

87%

72%

Szerencs

-4%

-2%

-40%

-47%

-44%

-40%

-58%

-66%

-69%

Tarnaméra

-16%

-24%

82%

86%

99%

-66%

-1%

17%

-61%

Tiszaújváros

7%

14%

44%

38%

16%

20%

20%

24%

-3%

ÉszakMagyarország

-3%

-1%

1%

-4%

-2%

0%

1%

1%

-6%

Felmerülhet bennünk a kérdés, hogy a régió termálfürdői hozzájárultak-e, és amennyiben igen, akkor milyen mértékben a régió turizmusának fejlődéséhez. A kérdés egyértelmű megválaszolása nem egyszerű, a turisztikai kínálat és kereslet összetettsége miatt, azonban a vendégforgalom mutatói a régió átlagos teljesítményváltozásaihoz képest segíthetnek a kérdés megválaszolásában. 2000-ben Mezőcsát, Mátraderecske Demjén és Pásztó kivételével minden településen működött kereskedelmi szálláshely. Vizsgálatom során a 2000-es évhez viszonyítottam a települések vendégforgalmának alakulását, amit a régió átlagos értékeivel is összehasonlítottam. Szürkével jelöltem azokat az értékeket, amelyek meghaladták a régiós adatokat. 119

Péter Zsolt

Eger és Miskolc esetében nem szabad mélyebb következtetéseket levonni, mivel turisztikai kínálatuk csak egy kis részét képezik a termálfürdők nyújtotta szolgáltatások. A többi település esetében azonban egyértelműen látszik, hogy ott ahol jelentős beruházások keretében korszerűsítették a fürdőket (pl. Mezőkövesd, Egerszalók, Sárospatak), ill. új vagy modernizált szálláshelyek is színesítik a kínálatot, ott jelentős mértékben nőtt a vendégforgalom. A szálláshelyek fejlesztése nélkül azonban csak mérsékelt eredmények érhetőek el (pl. Tiszaújváros, Kazincbarcika). A látványos fejlesztések teljes elmaradása pedig a margóra szorítja az érintett települések turizmusát (Bükkszék, Gyöngyös, Szerencs, Tarnaméra, Mezőcsát, Pásztó).

5. A fürdőfejlesztések lehetséges forrásai Mint a fentiekből is látható az elmúlt két évtizedben jelentős fejlesztések történtek a régióban. Mindezek következtében új vagy teljes egészében megújult (Tiszaújváros, Eger, Egerszalók, Miskolc, Sárospatak Demjén), részben modernizált jelentős vonzerőt felmutató (Bogács, Mezőkövesd) fürdőinfrastruktúrákkal találkozhatunk a régióban. Sajnos azonban több szinte elfeledett fürdőnk különösebb fejlesztés nélkül „vészelte át” az elmúlt két évtizedet. Esetükben az előírásoknak megfelelő, de elavult, jelentős vonzerővel nem rendelkező fürdőkről beszélhetünk, melyek látogatószáma messze alulmúlja a rendszerváltozást megelőző évek vendégforgalmát. Felmerülhet a kérdés, hogy honnan származhatnak a (további) fejlesztésekhez szükséges források. Véleményem szerint a kérdést térségi szinten érdemes vizsgálni, a tengerparti üdülőhelyek és síparadicsomoktól (amikkel nem rendelkezünk) valamint a világvárosoktól eltekintve egy-egy település nem igazán képes hosszabb időre megtartani a turisták érdeklődést, másrészt a turisták utazási döntésük során elsőként országot/térséget mint konkrét települést választanak. A kérdés megválaszolásához segítséget adhatnak a kistérségi szintű elemzések. Korábbi kutatásaim során „A turizmus térségi folyamatainak összefüggései, különös tekintettel az Észak-magyarországi régióra” c. PhD disszertációmban főkomponens elemzéssel csoportosítottam azokat az indikátorokat, amelyek összefüggésbe hozhatók a vendégéjszakák számának alakulásával. Az indikátorok segítségével 4 faktort sikerült elkülönítenem: 1. Gazdasági aktivitási factor. 2. Turisztikai kínálati faktor . 3. Térségi attraktivitási factor. 4. Térségi szociális helyzet factor. 120


A régió kistérségeinek vendégforgalmára a gazdasági aktivitási faktor és a turisztikai kínálati faktor értékei szignifikáns módon hatnak. A két faktor sajátértékei alapján pozícionálhatóak a régió kistérségei.

4. ábra. A régió kistérségei a „Gazdasági aktivitás” és „Turisztikai kínálat” faktorainak sajátértékei alapján. (Forrás: Péter Zs. 2010. 119. old.) A „gazdasági aktivitás” és „turisztikai kínálat” faktorainak sajátértékei alapján különálló „csoport” az Egri kistérség, ahol a „gazdasági aktivitás” és „turisztikai kínálat átlag feletti. A kistérség „gazdasági aktivitási” szintje kedvezőbb, mint az egyébként régiós szinten kiemelkedő „turisztikai kínálata”. A turisztikai kínálat fejlesztéséhez szükséges tőke belső forrásból is származhat. Ismertségének, vendégforgalmának, növekedési potenciáljának köszönhetően a térségen kívülről származó befektetők is jelen vannak, és további befektetések várhatók. A növekedési ütem fenntartásához a szektor hatékonyságának javítására, a térség (külföldi) ismertségének növelésére, új (mesterséges) turisztikai attrakciók létrehozására van szükség. A Miskolci és a Tiszaújvárosi kistérségek „turisztikai kínálata” lényegesen alulmúlja gazdasági teljesítményüket. A turizmus fejlesztéséhez szükséges tőke részben származhat belső forrásból. A Tiszaújvárosi kistérségben a néhány évvel ezelőtt megvalósult fejlesztések hatásai beértek. A turisztikai szektor fejlettsége azonban továbbra sem indokolja a kívülről származó befektetők nagyszámú megjelenését. A további növekedéshez szükséges fejlesztéseket elsősorban a Tiszaújvárosi Önkormányzattól várhatjuk. 121

Péter Zsolt

A turizmus gazdaságban betöltött szerepe a Miskolci kistérségben annak ellenére alacsony, hogy a régióban az Egri kistérség után ide érkezik a legtöbb vendég. A régióközponti szerepből adódó gazdasági ereje meghaladja a „turisztikai kínálat” szintjét. Véleményem szerint elsősorban a kisebb beruházásokat igénylő fejlesztések származhatnak belső forrásból. A kistérségben – bár az utóbbi években történtek pozitív irányú lépések – még mindig kevés a minőségi szálláshely. A térség turisztikai szakembereitől gyakran hallani azt a véleményt, hogy szükség lenne néhány nagy befogadóképességű 4-5 csillagos szállodára. A kistérségnek számos rejtett természeti, kulturális értéke van. Ezek feltérképezése, turisztikai célú hasznosítása hozzájárulhatna a vendégforgalom növekedéséhez. A Gyöngyösi kistérség átlag körüli gazdasági lehetőségekkel, átlag körüli „turisztikai kínálattal” rendelkeznek. Csak kisebb befektetések várhatók belső forrásból, a növekedés fenntartásához, beindításához központi, területfejlesztési forrásokra számíthatnak. A Kazincbarcikai, Hatvani kistérségek átlag körüli „gazdasági aktivitása” átlag alatti „turisztikai kínálattal” párosul. Alacsony szintű turisztikai teljesítményük stagnál, vagy a visszaesés jeleit mutatja. A kisebb jelentőségű turisztikai fejlesztésekhez szükséges források leginkább belülről származhatnak. A kistérségeknek ki kell jelölniük azokat a szűk fejlesztési területeket, amelyek magukban hordozzák a fenntartható turisztikai növekedés. A Mezőkövesdi kistérség átlag feletti „turisztikai kínálattal”, de átlag alatti gazdasági potenciállal rendelkezik. A Mezőkövesdi kistérség turizmusa a dinamikus fejlődés időszakában van. A fejlődés fenntartásához szükséges pályázati forrásokra számíthat a Mezőkövesdi kistérség. A Mezőcsáti kistérség gazdasági ereje alapján az országos rangsor sereghajtói közé tartozik. „Turisztikai kínálata” elhanyagolható, ami ráadásul visszaeséssel párosul. Kis esélye van a turizmus térségi szintű fejlődésének. A Mezőcsáti kistérség építkezhetne kiváló elérhetőségére, a Tisza-tó közelségére, ill. a termálvíz készletre. A turisztikai fejlesztések forrásai szinte kizárólag térségen kívülről származhatnak. Véleményem szerint kizárólag szigetszerű fejlesztések várhatóak. A kistérség településeinek többsége számára a fejlődés/növekedés más mozgatórugóit érdemes keresni. A Pásztói, Szerencsi kistérségek „turisztikai kínálata”, gazdasági teljesítménye egyaránt mélyen átlag alatti. Néhány kivételtől eltekintve (pl. Szerencs) jelentősebb turisztikai beruházások belső és külső (magán vagy költségvetési) forrásból sem várhatók. A turisztikai fejlesztések esetében különös figyelmet kell fordítani a fenntarthatóság kritériumainak teljesülésére. A Szerencsi kistérség méltatlanul tartozik a sereghajtók közé, a Tokaji borvidékhez tartozó települései, Szerencs épített, kulturális öröksége indokolhatnák a turisztikai 122


fejlesztéseket. A kistérség szálláshely kínálatának fejlesztése indokolt, különösen a világörökségi magterületen. A csoport településeinek túlnyomó részén a turizmus fejlesztése nehezen indokolható, célszerűbb a térségi fejlődés/növekedés tényezőit más területen keresni [4].

6. Összefoglalás Az elmúlt két évtized jelentős változásokat hozott hazánk termálfürdőinek működésében. A korábbi szinte az összes fürdőt jellemző a „nyugati” turisták igényeinek kevéssé megfelelő állapotok jelentősen megváltoztak. Különösen a Széchenyi Terv ill. a Nemzeti Fejlesztési Terv keretében megvalósult fejlesztéseknek köszönhetően mára hazánk számos európai színvonalú, a nemzetközi turisztikai piacokon is ismert termálfürdővel rendelkezik. Az elért eredményekkel azonban nem lehetünk elégedettek. A szomszédos országok is gyorsan fejlesztik wellness kínálatukat, az élesedő versenyben a termálvízkincsünk megfelelő kommunikáció mellett versenypiaci előnyöket biztosíthat. A további fejlesztések gátja lehet a térségi gazdaságok fejletlensége. Ebben az esetben cél a külső befektetők megnyerése. A termálfürdők üzemeltetése a kiegészítő szolgáltatásokkal együtt jó üzlet lehet. Jó példák már vannak, gondoljunk csak a Demjéni termálfürdő fejlesztésére, ahol nagy terveket kis lépésekben jól átgondolt üzleti tervezés mellett valósítanak meg. Irodalomjegyzék [1] Aquaprofit Műszaki, Tanácsadási és Befektetési Rt.: Országos egészségturizmus fejlesztési stratégia. 2007. május 30. 173 oldal. [2] Dr. Budai Zoltán: Marketing a fürdőfejlesztésben. Turizmus Bulletin VI. évfolyam 1. szám 2002. http://itthon.hu/site/upload/mtrt/Turizmus_Bulletin/02_01/SZ3.HTM [3] Dr. Budai Zoltán: A Széchenyi Terv keretében megvalósuló egészségturisztikai fejlesztések első félévének eredményei. Turizmus Bulletin V. évfolyam 3. szám, 2001. http://itthon.hu/site/upload/mtrt/Turizmus_Bulletin/01_09/Sz3.htm [4] Péter Zsolt: A turizmus térségi folyamatainak összefüggései, különös tekintettel az Észak-magyarországi régióra. PhD disszertáció Miskolc, 2010. 180 oldal.

123

Péter Zsolt

124


HARMONIZÁLT TERMÁLVÍZ-, ÉS GEOTERMIKUS ENERGIAGAZDÁLKODÁS MEGALAPOZÁSA A PANNON-MEDENCE NYUGATI RÉSZÉN Rotárné Szalkai Ágnes 1 , Radovan Černák 2 , Gál Nóra 1 , Gregor Götzl 3 , Erika Kováčová 2 , Andrej Lapanje 4 , Maros Gyula 1 , Slavomir Mikita 2 , Nádor Annamária 1 , Dusan Rajver 4 , Nina Rman 4 , Gerhard Schubert 3 , Jaromir Svasta 2 , Szőcs Teodóra 1 , Tóth György 1 1

Magyar Állami Földtani Intézet ,1143 Budapest, Stefánia út 14, Statny Geologicky Ustav Dionyza Stura, 817 817 04 Bratislava 11, Mlynská dolina 1 3 Geologische Bundesanstalt, A-1030 Wien, Neulinggasse 38 4 Geoloski zavod Slovenia 1000 Ljubljana, Dimičeva ulica 14

2

Kivonat A TRANSENERGY projekt célja a harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence nyugati részén. A projekt keretében a projekt teljes területét érintő regionális, illetve öt részterületen részletes vizsgálatokra kerül sor. A vizsgálatok magukba foglalják a jelenlegi geotermikus hasznosítások felmérését, a geotermikus erőforrások jellemzését földtanivízföldtani- és geotermikus modellezéssel, valamint közös határokkal osztott geotermikus erőforrás gazdálkodás és monitoring javaslat kidolgozását.

Abstract The aim of the TRANSENERGY project to suppthe harmonized geothermal management of the western part of the Pannonian Basin. In the frame of the project a regional study (related to the entire project area) and local studies for five selected pilot areas are developed. The survey of the recent utilization of thermal water, the characterisation of the geothermal reservoirs through geological, hydrogeological and geothermal modells, and transboundary geothermal management and monitoring are involved in the researche.

1. Bevezetés A négy országot érintő (Ausztria, Magyarország, Szlovákia, Szlovénia) TRANSENERGY projektben résztvevő földtani intézetek (Geologische Bundesanstalt, Magyar Állami Földtani Intézet, Statny Geologicky Ustav Dionyza Stura, Geoloski zavod Slovenia) alapfeladatai között szerepel a termálvíztestek, valamint a geotermikus energiahasznosítás földtani-, vízföldtani vonatkozásainak tanulmányozása. A Pannon-medence Ny-i részén található regionális geotermikus 125

Rotárné Szalkai Ágnes et al.

rendszerek az országhatárokon átnyúlnak, az emberi beavatkozások hatásai gyakran a beavatkozást végző ország határán kívül jelentkeznek. A Közép-Európai Program keretében megvalósuló TRANSENERGY projekt kialakítására azért került sor, hogy a Pannon-medence Ny-i részén, az érintett országokban megalapozza az egységes termálvíz- és geotermikus energiagazdálkodás lehetőségét.

2. A Transenergy célja és kutatási területei A TRANSENERGY projekt fő célkitűzése, hogy a geotermikus potenciálról, készletekről, azok fenntartható hasznosításáról egyszerű és közérthető geotudományos alapokon nyugvó információt szolgáltasson a célcsoportok (hatóságok, szakértők, hasznosítók, beruházók, stb.) számára. Mivel ezek a célcsoportok mind háttérismereteikben, mind igényeikben meglehetősen heterogének, a projekt egy web-alapú információs rendszer kiépítését célozza meg, amely döntés-előkészítő eszközként fog az érintettek számára segítséget nyújtani a geotermikus erőforrások jövőbeli kutatásához és hasznosításához. A rendszer felhasználó-barát felületeken keresztül mutatja meg a geotermikus rendszerek potenciáljára, terhelhetőségére, érzékenységére és fenntartható hasznosítására vonatkozó információkat a vizsgált határmenti régiókban. A projekt keretében a projekt teljes területét érintő regionális, illetve öt kijelölt mintaterületen (Komárom-Sturovo térsége, Duna-medence, Bécsi-medence, Lutzmansburg-Zsira térsége, Bad-Radkersburg-Hodos térsége) részletes vizsgálatokra kerül sor (1. ábra). A projekt területe magába foglalja a Pannon-medence Ny-i részének jelentősebb geotermikus rendszereit, lehetővé téve ezek egységes, rendszerszemléletű vizsgálatát. A teljes kutatási területre vonatkozó vizsgálatok áttekintést adnak a regionális hidrogeológiai folyamatokról, illetve meghatározhatók a különböző víztestek és geotermikus rendszerek közötti kapcsolatok. A kutatási terület határai kijelölésének alapja a Pannon-medence Ny-i részén előforduló geotermikus rendszerek elterjedése, de ezek utánpótlási területeit is figyelembe lett véve. A teljes kutatási területen belül kijelölt öt mintaterület fokozottan érzékeny a geotermikus rendszerekbe történő emberi beavatkozásokra, illetve ezek megváltozására. A mintaterületek vizsgálatának középpontjába fentieknek megfelelően termálvíz-, illetve geotermikus energia-gazdálkodási problémák részletes tanulmányozása áll. A vizsgálatok magukba foglalják a teljes térség, valamint az öt határmenti mintaterület geológiai, hidrogeológiai, hidrogeokémiai és geotermikus 126

Harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence...

viszonyainak tanulmányozásán alapuló áramlási és hőtranszport modellek kialakítását.

1. ábra. A TRANSENERGY projekt területe a kijelölt mintaterületekkel.

3. Jelenlegi hasznosítási helyzetkép A projekt első lépéseként áttekintettük a geotermikus erőforrások jelenlegi hasznosításait. Kialakításra került a termálvíztermelők, illetve az engedélyező hatóságok adatbázisa, amely a projekt honlapján is megtekinthető. A területen összesen 308 üzemelő termálkút található. Ezek eloszlása a projektben résztvevő országok között egyenlőtlen, és nincs arányban az egyes országok területével. Geotermikus energiahasznosítás a projekt területén csak alárendelt szerepet tölt be. Jelenleg mindössze csak egy helyen, Bad Blumau térségében található közvetlen geotermikus energiahasznosítás. Korlátozott mértékű a termálvíz fűtésre történő felhasználása is. A termálvíz használatok legnagyobb részarányát a balneológiai teszi ki. E területen döntő mértékben az 50 °C –nál alacsonyabb hőmérsékletű vizek kerülnek hasznosításra. Az üzemelő kutak egy kisebb, de nem elhanyagolható része

127


szabadkifolyással működik. A területen több visszasajtoló kút is létesült, de ezek működtetése, illetve a kapcsolódó szabályozás egyik országban sem megoldott.

2. ábra. Termálvíz hasznosítás megoszlása a TRANSENERGY projekt területén.

4. Harmonizált, közös készletgazdálkodás megalapozása A határokkal osztott geotermikus rendszerek fenntartható gazdálkodása csak az érintett országok együttműködésén alapuló, harmonizált szabályozással valósítható meg. A döntéshozói és hatósági munkát elősegítő, web-alapú információs rendszer tudományos vizsgálatainak, és egyben a folyamatos hatósági munka egyik leghatékonyabb eszközeként is a TRANSENERGY projekt keretében is alkalmazásra kerülő modellezés szolgál. Az egymásra épülő földtani-, vízföldtani és geotermikus modellek segítségével megismerhető a geotermikus rendszerek működését szabályozó folyamatok, illetve ezeknek az emberi tevékenység által kiváltott külső behatásokra történő érzékenysége. Prognosztizálhatók a különböző hatások által előidézett változások, ezáltal a partner országokban alkalmazott egységes szabályozással megelőzhetővé válnak a nem kívánt folyamatok. A TRANSENERGY projekt keretében elsősorban az országhatárok menti érzékeny területek geotermikus erőforrásainak hasznosítását befolyásoló folyamatokat vizsgálatára kerül sor, az érintett országok által együttesen kialakított szimulációs modellek kialakításával. A tudományos értékelések és modellek alkotásához alapvetően közös, harmonizált adatbázisra van szükség. A projekt résztvevő partner geológiai intézetek sok évtizedes információ és tudásbázisát felhasználva, a projekt szempontjából releváns adatokat egy közös adatbázisban kerültek egyesítésre. A széles skálát felölelő, különböző típusú adatokból — geológiai térképek, 128


szelvények, geofizikai szelvények, és különböző típusú fúrási- és kútadatok — egy egységes szerkezetű, harmonizált adattartalmú és formátumú, MS-Access alapú adatbázist lett létrehozva. A teljes adatbázis jelenleg 2759 fúrásra vonatkozó, több mint 1 millió rekordot tartalmaz. A közös adatbázis geotermikus hasznosításokat érintő, közérdekű és nyilvános adatai a projekt eredményeként létrehozandó portálon is megjelennek. Az online adatbázis folyamatosan bővül és fejlődik a projekt keretében végzett új mérések és vizsgálatok eredményeivel. A különböző országok szakemberi által együtt kialakításra kerülő, egységes szemléletű modellek másik fontos feltétele a modellezés során felhasznált földtani vízföldtani térképek harmonizációja. A közös 3D földtani modell kialakítás első lépése egy egységes, harmonizált földtani jelkulcsrendszer kidolgozása. Az egységes jelkulcs alkalmazásával, kerültek megszerkesztésre a vízföldtani modell geometriáját meghatározó hidrosztratigráfiai egységek, valamint a határfelületüket alkotó különböző földtani szinttérképek és az ezekhez tartozó kifejlődés térképek (3. ábra). A mintaterületek földtani modelljei a szeizmikus szelvények, geofizikai mérések segítségével kerültek tovább pontosításra. A kutatási terület fő hidrogeológiai egységei az alábbiak: mély medencék negyedkori üledékei, a felső pannon (pontusi) üledékek, alsó pannon — post szarmata miocén — üledékek, szarmata képződmények, bádeni képződmények, paleogén rétegek, triásznál fiatalabb mezozóos képződmények a kréta zátony mészkövek elkülönítésével, triász mészkő és dolomit komplexum, repedezett kristályos alaphegység. A fenti hidrosztratigráfiai egységek többsége nem egységesen fordul elő a teljes projekt területen. A 3D földtani modell alkalmazásával elkészülő regionális hidrogeológiai modell egy általános képet ad a Pannon-medence nyugati részének áramlási rendszeréről. A modell segítségével meghatározható és jellemezhető a különböző, eltérő geológiai és hidrogeológiai tulajdonságú részterületek áramlási kapcsolat rendszere. A modellezés a VisualModflow, 3 dimenziós, véges-elemes programcsomaggal történik. Mindegyik hidrosztratigráfiai egység, mint porózus vízadó rétegként van figyelembe véve a modellezés során. A regionális modell eredményei a részterületek részletes modellje peremfeltételeinek meghatározásához is felhasználásra kerülnek. A regionális hidrogeológiai modell eredményeinek felhasználásával különböző geotermikus modelleket kerülnek kialakításra. Ezek eredményei a közös, interaktív weblapon tekinthetők meg. A modellek célja, átfogó és közérthető kép nyújtása az emberi tevékenység által zavartalan, természetes állapotnak megfelelő, valamint a jelenlegi geotermikus helyzetről. A geotermikus helyzetkép a felszíni hőáram, különböző mélységekre jellemző hőmérséklet eloszlási, illetve izotermális felületek 129


mélységeloszlását ábrázoló térképek bemutatásán keresztül történik. Fenti térképek az interaktív portál segítségével összekapcsolva, a projekt keretében meghatározott és jellemzett geotermikus rezervoárok elterjedésével a potenciális befektetők részére is fontos információt szolgáltatnak.

3. ábra. A TRANSENERGY projekt teljes területére, az egységes jelkulcs alkalmazásával megszerkesztett, harmonizált, fedett földtani térkép.

5. Összefoglalás Összegzésként megállapítható, hogy a TRANSENERGY program általános célja egy harmonizált web-alapú, tudományos tudásbázis létrehozása négy résztvevő partner ország a szakemberek, a nyilvánosság és a döntéshozók számára, amely elősegíti vagy támogatja a jövőbeni geotermikus energia felhasználásával kapcsolatos szabályozásokat és készletgazdálkodást. Összehasonlítva a már sikeresen működő német (www.geotis.de), vagy holland (www.thermogis.nl) webalapú, interaktív geotermális szakértői tudásbázisokkal, a TRANSENERGY 130


projekt fő kihívása, hogy négy ország adatait összegyűjtse és harmonizálja egy közös platformon a Pannon-medence nyugati részére. Az eddig elért eredmények rávilágítottak az adatharmonizáció komplexitására, nehézségeire és előnyeire, amely elősegíti a határmenti és határon átnyúló hidrogeotermális rendszerek jobb megértését, értékelését. A projekt szintén rávilágított arra, hogy a jövőbeli fenntartható geotermikus hasznosítások érdekében szükség van két-, illetve többoldalú vízkészlet- és energigazdálkodásra. A TRANSENERGY projekt ennek tükrében egy fontos, szükséges eszközt hoz létre körvonalazva a geotermikus erőforrások hasznosítási lehetőségeit és korlátait. Ez az eszköz nem csak a elérhető lesz a nyilvánosság számára is, ezáltal átláthatóvá teszi a termálvíz-, és geotermikus energia gazdálkodást és csökkenti az esélyét a rossz tervezésnek vagy a rossz készletgazdálkodásnak.

131


132


A GYÓGYFÜRDŐK MÚLTJA ÉS JELENE AZ EGÉSZSÉGTURIZMUS SZEMSZÖGÉBŐL Nemoda Mónika, Szabó-Zimányi Ivett, Gazsi József, Dr. Kiss Tóth Emőke, Dr. Szántó Ákos Miskolci Egyetem, Egészségügyi Kar,3515Miskolc-Egyetemváros; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Összefoglalás A kimagasló gyógyászatáról, és gyógyvízéről híres cserkeszőlői gyógyfürdő, Európai Uniós pályázatnak köszönhetően több szolgáltatással, és medencével bővült. Jelen vizsgálatunkkal a szolgáltatások bővülésének hatásait vizsgáljuk a psoriasisos betegek szemszögéből.

1. Bevezetés A magyarországi fürdőkultúra több ezer éves múltra tekint vissza, a római kortól kezdve napjainkig. Mióta Hippokratész és Galenus, ókori gyógyítók megállapították a meleg, magas ásványianyag-tartalommal rendelkező gyógyvizek emberi szervezetre gyakorolt gyógyító hatásait, sok nép épített ki fürdőkultúrát Európában. A honfoglaló magyarok is szívesen telepedtek le meleg vizű források környékén. A keresztény szerzetesek a VI. századtól klastromokat, ispotályokat építettek a gyógyvizek köré. Zsigmond király uralkodása idején a magyar fürdők nagy hírnévre tettek szert. A törökök idején virágzott a fürdőzés, kivonulásuk után a fürdőélet megrekedt. A szocializmus évei nem kedveztek a hazai fürdőknek, de a rendszerváltozás óta a szakembereknek köszönhetően a hazai fürdők is lassan bekapcsolódnak az európai fürdők kulturális áramlásába. A romló egészségügyi mutatók rámutattak arra, hogy az egészségturizmus lehetőségeinek javítására szükség van. Lehetőséget kell adni arra, hogy egy-egy ország az adottságainak megfelelően éljen az egészségturizmus kínálta lehetőségekkel. Az egészségturizmus tartalmaz minden, az egészséggel kapcsolatos utazási formát, ahol a látogatók alapvető motivációja az egészségi állapot javítására, vagy a betegségek megelőzésére irányul. Az egészségturizmus a turizmus speciális ága. Jelen előadásunkban a természetes gyógy-tényezőre épülő gyógyászati szolgáltatásokkal kiegészített egészségturizmus múltját, és jelenét vizsgáljuk.

133

Nemoda Mónika, Szabó-Zimányi Ivett, Gazsi József, Dr. Kiss Tóth Emőke, Dr. Szántó Ákos

Magyarország kiváló hidrogeológiai helyzete a Pannon-tenger maradványainak köszönhető. Hazánkban két fő tároló található. A Dunántúlon és Budapesten zömében calcium-magnézium-hidrogén-karbonátos gyógyvizek találhatók, míg az Alföld alatt elhelyezkedő tároló zömében konyhasós-alkalikus jódos brómos vizű. A termál-és gyógyvizek elsősorban a bennük oldott ásványi anyag révén, a bőrön keresztül felszívódva az idegpályákon fejtik ki hatásukat, regeneráló, felépítő folyamatokat indítanak el a szervezetben. A cserkeszőlői gyógyvíz kiváló hatása adta annak a tervnek az alapját, hogy Cserkeszőlőben egy új gyógyászati kezelés kerüljön bevezetésre. A psoriasis gyógyításhoz szükséges három elem: gyógyvíz – napfény és fizioterápiás kezelések mind adottak Cserkeszőlőben. E háromból fontos tényező a gyógyvíz, melynek természetessége jó ellenpont lehet a pikkelysömörös betegségekre felírt gyógyszereknek, valamint hogy a gyógyvíz hatása hosszabb tünetmentes állapotot jelent. Ez a kedvező hatás egészül ki a hideg-meleg gyógyvízzel működő kádas gyógyfürdővel,és a bochniai gyógysóval, melyeket külön, vagy kombinálva is alkalmazható. A pikkelysömörös betegek kezelése a természetközeli fürdőkúra és a klasszikus bőrgyógyászati terápia elemeinek felhasználásával zajlik. A gyógyvízben fürdetett betegek bőrébe jól felszívódnak a helyi kezelésnél alkalmazott készítmények és a fényterápia során az ultraibolya sugarak is könnyebben elérik a bőr mélyebb rétegeit. Ennek alapján a termálvizes kádfürdőt követően a kenőcsök hatóanyagtartalmát a szokványoshoz képest mintegy negyedére lehet csökkenteni és a kezelés során kisebb összdózisú ultraibolya fényt alkalmazni. 1943-ban olajat keresve bukkantak a kutatók arra a termálvízre, amely alap vízbázisát képezte az 1955-ben megnyitott fürdőnek. A termálvíz 2311 m mélyről tör fel és 82 oC hőmérsékletű. Már a kezdetekkor kiderült, milyen intenzív gyógyító hatása van a mozgásszervi betegségekre, sérülésekre, reumatikus és nőgyógyászati panaszokra. A kezdeti 2 db medencétől nagy utat tett meg a fürdő mai színvonaláig. 1975-ben a forgalom és a medenceszám bővülése következtében egy másik, 1159 m mélységű 67 oC-os termálvizes kút is megfúrásra került. Ezt követően hosszú orvosi vizsgálatok eredményeként mindkét termálvizes kút vize gyógyvíz minősítést kapott.

134

A gyógyfürdők múltja és jelene az egészségturizmus szemszögéből

2. Cserkeszőlő Fürdő vízösszetétel Gyógyvíz kémiai összetétele 1 liter vízben oldott alkotórészek ionokban kifejezett és mg-ban megadott mennyisége az OKI vizsgálat alapján. A víz hőmérséklete:82 Celsius fok. 1. táblázat. A cserkeszőlői víz összetétele. Kálium és Nátrium Nátriumban kifej.Ammónium Kalcium Magnézium Vas Kationok összege: Klorid Bromid Jodid Fluorid Szulfát Hidrogénkarbonát Szulfid Összes foszfát Anionok összege (zusammen) : Metaborsav Metekovasav Szabad szénsav Összesen (zusammen):

NA + NH4 Ca2 + Mg2 + Fe2 + 1145,1 ClBr JFSO4 2HCO3S2PO4 32344,8 HBO2 H2SiO3 CO2 3658,9

mg. 1110 13,0 18,6 3,5 0,02 50,24 985 1,5 1,20 3,0 10,3 1342 nyom 1,75 50,24 50 71 48 100,48

mg.egyenért 48,30 0,72 0,93 0,29 0,00 100,00 27,78 0,02 0,01 0,16 0,21 22,00 0,06 100,0 -

% 96,14 1,43 1,85 0,58 55,29 0,04 0,02 0,32 0,42 43,79 0,12 -

forrás: Cserkeszőlői Gyógyfürdő

3. Új korszak a cserkeszőlői turizmusban 2002-ben a régi úszómedence helyére 2 db korszerű vízforgató berendezéssel is ellátott hullám és úszómedence épült. A régi öltözők helyét egy ragyogó, kétszintes épület foglalta el, melyben a földszinten a női-férfi öltöző, az emeleten pedig a gyógyászat lett kialakítva. 2004-ben elkezdődött az ún. IV-es számú gyógymedence építése, mely 2005-ben befedésre került, úgy hogy zárt, fűtött folyosó köti össze a gyógycentrummal, valamint a régi, téli fürdő 3 db gyógymedencés részével és az önkormányzat saját szállodájával.

135


2006-ban lett átadva a lengyelországi Bochniából hozott 44 m2 alapterületű klimatikus gyógyhely, a gyógysó szoba, ahol 17 fő tartózkodhat egyszerre. A felsőlégúti megbetegedésben szenvedők – aszthma, allergia, homloküreg gyulladás stb.-, részére kiváló hatással rendelkezik. 2007 évben építették a 6 férőhelyes, hideg-meleg gyógyvízzel működő kádas gyógyfürdőt, mely kiegészítve a bochniai gyógysóval- olyan arányban, mint a Holt-tengeri-, csodálatos bőrgyógyító hatással bír pl. psoriasis esetén. 2007 szeptembere óta a cserkeszőlői Gyógyfürdő az OGYFI által adományozott Országos Jelentőségű Gyógyászat címet viseli. A gyógyászat teljes körű gyógyfürdő szolgáltatást nyújt, az ország bármely részéről ideérkezőknek. Háziorvosi beutalóval a látogatók kiírathatják a számukra megajánlott reumatológiai kezeléseket, de lehet az otthoni reumatológus által felírt kezeléseket is érvényesíteni. Az Európai Unió tagországaiból érkező, az unió tagállamaiban használható egészségbiztosítási kártyával rendelkező betegek támogatott áron vehetik igénybe a kezeléseket. Természetesen minden gyógykezelés önköltségesen is igénybe vehető, kivételt képeznek a csak orvosi ajánlásra felírtak. Az ide érkező vendégek lehetőséget kapnak, hogy a kezelésekre már megérkezésük előtt megkapják a beosztásukat, amennyiben kezelőlapjukat és a vényt faxon, levélben, vagy e-mailben előre eljuttatják a gyógyfürdőnek.

4. Célkitűzés Célunk az, hogy a felmérésből kiderüljön, hogy a fejlesztések milyen hatással vannak az egészségturizmusra, kiemelve a psoriasisos betegek kezelésének minőségi változásait.

5. Fejlesztések Vizsgálatunk időtartama 2002-2011-es időszakra vonatkozik. 2. táblázat. A szolgáltatások köre 2002-ben és 2011-ben. 2002: reumatológiai szakorvosi ellátás fizioterápiás kezelés masszázs talpmasszázs pedikűr iszapkezelés fogászati rendelés szauna

136

2011: reumatológiai szakorvosi ellátás bőrgyógyászat fizioterápiás kezelés kádfürdő iszap súlyfürdő szénsavas kádfürdőfürdő vízalatti vízsugármasszázs


természetgyógyászat

víz alatti csoportos gyógytorna száraz torna komplex gyógyellátás szanatórium) természetgyógyászat sószoba szauna pedikűr étterem, koktélbár

(nappali


6. Dolgozók létszáma 3. táblázat. A dolgozói létszám alakulása. 2002: 1 reumatológus szakorvos, 4 masszőr, 1 fizikoterápiás asszisztens, 1 természetgyógyász

2011: 2 fő reumatológus, 2 fő bőrgyógyász,2 fő gyógytornász, 2 fő asszisztens, 2 fő fizikoterápiás asszisztens, 20 gyógymasszőr, 1 természetgyógyász, 2 fő sószobás, 1 pedikűrös


7. Vizsgálati módszer Alapvetően kérdőíves vizsgálat alapján , ill. a saját tapasztalatokkal való kibővítése történt. A 2008-ban elvégzett kérdőíves vizsgálat eredményeit hasonlítottuk össze, a 2011-ben elvégzett vizsgálat eredményeivel. 2008-ban elvégzett vizsgálat során 542 db kérdőívet dolgoztunk föl. A kérdőív 25 kérdésből állt 4 oldalon, kitöltése önkéntes volt. Az adatgyűjtés 5 napot vett igénybe. Egy kérdőív adatfelvétele kb. 10 perc volt. A kérdőíves vizsgálat elvégzése a fürdő vezetőségének engedélyével történt. Helyszíne: Cserkeszőlő Gyógyfürdő és Gyógyászati Központ.

8. A vizsgálatok eredményei A minta bemutatása: Nem szerinti megoszlás: A felmérésből kiderül, hogy a látogatók 61,5 %-a nő, 38,5 %-a férfi. A nők nagyobb arányának több oka is lehet. Egyrészt jobban kedvelik a fürdőzést, több

137


szabadidejük van, és a kisgyermekes anyukák is szívesen látogatják gyermekükkel a fürdőt. Nem szerinti megoszlás %-ban

38,5

férfi nő

61,5

1. ábra. Nem szerinti megoszlás, N=532, NV=10. Kor szerinti megoszlás:

Látogatók korcsoportokban

Megoszlás %-ban

50,0

35,2

36,4

40,0

28,4

30,0 20,0 10,0 0,0 34 éves korig

35-55

2. ábra. Korcsoportok. 138

55 éves kortól


A fürdőlátogatók átlagéletkora 42,33 év. A leggyakrabban előforduló életkor a 60, vagyis a hatvanévesekből volt a legtöbb. A felmérés során a 34 éves kor feletti lakosságot vizsgáltuk, mert elsősorban ők vették igénybe a gyógyászati kezeléseket is. Honnan jöttek? (megye) Veszprém

1,3

Tolna

0,9

Szabolcs-Szatmár-Bereg

0,6 33

Pest 1,5

Nógrád

4,2

Komárom-Esztergom

17,7

Jász-Nagykun-Szolnok Heves

0,9

Hajdú-Bihar

0,7

Győr-Moson-Sopron

0,2

Fejér

3,3

Csongrád

3,7 5,4

Békés 0,6

Baranya

18,6

Bács-Kiskun 0,4

Külföld

7

Hiányzó adat 0

5

10

15

20

25

30

35

3. ábra. Állandó lakhely / Megye, N=504, NV=38 (7%).

139


Az adatok szerint Pest megye áll az élen 33%-kal. Ez köszönhető a jó közlekedésnek, hogy autópályán el lehet jutni Kiskunfélegyházáig vagy Kecskemétig, de köszönhető – és inkább ezt tartjuk lényegesnek – a jó budapesti buszjáratoknak, mivel, ahogy fentebb láttuk a fürdővendégek nagy része már nyugdíjas. A 2011-es kérdőíves felmérés július 18-án zárult. A fürdő dolgozói a legnagyobb fejlődést a psoriasosos betegek kezelésében értek el. Gondolunk itt arra, hogy 2002-ben még csak a gyógyvizes medencéket használhatták a betegek, majd a fejlesztéseknek köszönhetően 2006-tól a só szobával, 2007-ben a kádfürdővel, illetve a fényterápiás kabinnal egészültek ki a kezelési lehetőségek. A kádas fürdő sok olyan bőrbeteg ember gyógyulását segítheti, akik betegségük miatt nem élvezhetik a strandolás nyújtotta pihenés előnyeit, illetve bőrbetegségeiken túl reumás, és egyéb panaszokkal élnek. A kádfürdő különlegessége még a Lengyelországból származó gyógysó használata, melynek gyógyvízben elkeverve kiváló hatása van bőrbetegségekre. Elősegíti a műtét utáni hegek gyógyulását és a bőr regenerálódását. Jó hatással van a pikkelysömörre. Ha nem is gyógyítja meg teljesen azt, hosszú időre tünetmentessé teszi. A psoriasis gyógyításhoz szükséges három elem: gyógyvíz – napfény és fizioterápiás kezelések mind adottak Cserkeszőlőben. E háromból fontos tényező a gyógyvíz, melynek természetessége jó ellenpont lehet a pikkelysömörös betegségekre felírt gyógyszereknek, valamint hogy a gyógyvíz hatása hosszabb tünetmentes állapotot jelent. Ez a kedvező hatás egészül ki a hideg-meleg gyógyvízzel működő kádas gyógyfürdővel,és a bochniai gyógysóval, melyek külön, vagy kombinálva is alkalmazható. A pikkelysömörös betegek kezelése a természetközeli fürdőkúra és a klasszikus bőrgyógyászati terápia elemeinek felhasználásával zajlik. A gyógyvízben fürdetett betegek bőrébe jól felszívódnak a helyi kezelésnél alkalmazott készítmények és a fényterápia során az ultraibolya sugarak is könnyebben elérik a bőr mélyebb rétegeit. Ennek alapján a termálvizes kádfürdőt követően a kenőcsök hatóanyagtartalmát a szokványoshoz képest mintegy negyedére csökkenthetjük és a kezelés során kisebb összdózisú ultraibolya fényt alkalmazunk. 2011 februárjától OEP támogatással is igénybe vehető a szolgáltatás. Február és július időszak alatt 31 fő psoriasisos beteg vette igénybe az új szolgáltatásokat. UVA 4 fő, UVB 12 fő, UV+kádfürdő 10 fő, 140


Vitilligo 5 fő. A vizsgálatot megelőzően, nem vizsgálták a Gyógyfürdőben fürdőző psoriasisos betegek számát.

9. A pikkelysömör (psoriasis) háttere • • • •

A pikkelysömör gyakori, krónikus lefolyású betegség. Magyarországon kb. 150-200 ezer embert érint. Nem csupán bőrbetegség, más krónikus betegségekkel is társulhat. Megfelelő kezeléssel a pikkelysömömörben szenvedő betegek is teljes életet élhetnek. A pikkelysömör különböző súlyosságú lehet az érintett bőrfelület nagysága szerint • enyhe, • közepes, • súlyos. A psoriasis klinikuma • elemi jelenségek: hússzínű vagy piros papulák és plakkok, melyek felszínéhez ezüstös fényű pikkely tapad; • elhelyezkedés: végtagok feszítő felszíne, térd, könyök, sacrum felett, hajas fejbőr, hajlatok (inverz forma), köröm. A pikkelysömörhöz egyéb betegségek társulhatnak, ezért fontos az odafigyelés és a megfelelő kezelés! • Arthritis psoriatica (sokízületi gyulladás) • Elhízás • Szív-érrendszeri megbetegedések - Magas vérnyomás - Szívelégtelenség - Érszűkület, koronária betegség • Cukorbetegség • Crohn-betegség Depressziós kórképek: A pikkelysömör jelentősen befolyásolhatja az életminőséget. Az önmagában alkalmazott, hosszú távú szteroid terápia súlyos mellékhatásokat okozhat: • Bőratrófia • Striák • Telangiectasia 141


• • • • • •

Perioralis dermatitis Acne Purpura Hypertrichosis Hypo- és hyperpigmentáció.

4. ábra. Jelenleg a fürdőben bőrgyógyász szakorvos javaslatára történik a fénykezelés, melyet csak szakdolgozó végezhet. Állapottól függ a kezelés időtartalma és a kúra hossza. A kezelés megkezdése előtt fontos a bőr hámló réteginek eltávolítása, mert ellenkező esetben a hámló felület megakadályozza a fénysugarak áthatolását .

10. Kockázatok és mellékhatások Túlérzékeny betegeknél az UV sugárzás bőrgyulladást, toxikus vagy fényérzékenységi reakciót válhat ki. Az előírt besugárzási időt nem szabad túllépni.

142


11. Hosszú távú kockázatok Hosszú ideig tartó kezelési periódusnál, magas összdózisnál korai bőröregedés bőrdaganatra való hajlam alakulhat ki, éppen ezért a bőr állapotának változásait folyamatosan figyelni kell.

12. Összegzés A Cserkeszőlői gyógyfürdő ideális hely lehet a sporiasisos, bőrgyógyászati és reumatikus betegek ellátásában. Az Európai Uniós fejlesztéseknek köszönhetően új kezelések, és szakképzett bőrgyógyászok segítik a gyógyulást, kiegészítve a gyógyfürdő gyógyhatását.

13. Köszönetnyílvánítás A bemutatott kutatói munka a TÁMOP-4.2.1B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Felhasznált irodalom Tiszazug kutatás Cserkeszőlői Gyógyászati Központ http://www.cserkeszolo.hu/ http://www.cserkeszolofurdo.hu/

143


144


EGERSZALÓKI KUTAK VIZSGÁLATA ÉS ASZIMETRIKUS EGYMÁSRAHATÁSA Prohászka András, Galsa Attila Geo-Log Környezetvédelmi és Geofizikai Kft. 1145 Budapest, Szugló u. 52-54., [email protected] Kivonat Az utóbbi öt évben az egerszalóki hévízfürdő K–4 és K–7 OKK. számú kútjaiban cégünk szinte évenként végzett kútvizsgálatokat. A mérések a megcsapolt rétegek egyre javuló vízadó képességét jelzik. A 2005-ben végzett egymásrahatás vizsgálat Altovszkij-módszer szerinti elemzésével kimutattuk, hogy a két kút a maximális összhozam tekintetében egynek tekinthető.

1. Bevezetés Egerszalókon az eredetileg szénhidrogén-kutatási céllal 1961-ben mélyített De-42 sz. kút hévizet tárt talált, amit végül a község használt fel. 1987-ben a víz biztosítására alig 10 m-re a régitől a falu újabb kutat fúratott (De-42/A). A két kút Egerszalók K–4 és K–7 kataszteri számon került nyilvántartásba. A Geo-Log Kft. 2005-ben, 2008-ban, 2009-ben és 2010-ben is végzett kútvizsgálatokat a kutakban. Az első alkalommal éppen nem termelő kútban is mértük a mélységi nyomást. A 2005-ös egymásrahatás vizsgálatot Altovszkij-módszerrel értékeltük ki, ami egy egyszerű és gyors módszer két vagy több kút együttes termelése estén várható hozamok meghatározására (Altovszkij, 1947).

2. Altovszkij-módszer Az Altovszkij-módszerrel egy kútpár esetén az egyedi termelés során kölcsönösen előidézett és a termelő kútban mért depressziók segítségével kiszámítható, hogy együttes termelésnél mennyire csökken az egyes kutak hozama. Az eljárás szerint az egyedi termeléseknél mért Si,j depressziókból (i termelőkútnak a j-ik kútban előidézett depressziója) meghatározható a közös termelése során az i-k kút hatása Sij’. Egy kútpár esetén S’i,j az alábbi egyenlettel számítható: S 'i, j =

S i , j * S j , j * ( S i ,i − S j ,i ) S i ,i * S j , j − S i , j * S j ,i

.

145

Prohászka András, Galsa Attila

A közös termelés során meghatározható a kút egymásrahatási tényezője (β), azaz ugyanakkora depresszió esetén az egyedi termeléshez képest hanyadrészére csökken a hozam a másik kút miatt:

Q ' j = Q j * (1 −

S 'i , j S i, j

) = Q j * β j ,i

ahol Q’ és Q a kút közös és az egyedi termelésnél adott hozama, βj,i pedig az ikútnak a j-kútra gyakorolt egymásrahatási tényezője.

3. Az egymásrahatás mérés eredménye A vizsgálat során a kutakat külön-külön termeltettük, mialatt mindkettőben 350 m mélyen mértük a nyomást. A kapott értékekből meghatározható a termelő és a megfigyelő kútban adott hozamoknál kialakuló depresszió (1. táblázat). 1. táblázat. A kölcsönös termeltetés során kialakult depressziók [MPa]. Hozam [l/min] Termelő kút

K–4 K–7

910 2100

Figyelő kút K–4 0,0926 0,0794

K–7 0,0181 0,1035

A legnagyobb hozamokhoz tartozó depressziókat behelyettesítve a fenti egyenletekbe látható (2. táblázat), hogy az egymásra gyakorolt hatásuk erősen aszimmetrikus. A K–7 kút hozama alig csökken a másik kút termelésbe állításától, fordítva azonban hatodára esik a hozam. A várható közös összhozam pedig alig haladja meg a jobb vízadó képességű K-7 kút egyedüli termelésével elérhető hozamot. 2. táblázat. Egymásrahatási tényezők és várható hozamok. K-7 K-4

S’

β

Q [l/min]

Q’ [l/min]

3,035*10-3 77,000*10-3

0,971 0,168

2100 910

2038 153

Az aszimmetria alapján feltételezhető, hogy a repedezett víztározóban a K-7 kútnak jobb a kapcsolata a fő utánpótlást biztosító törésekkel, a K–4 kút pedig csak utána következve, mintegy alvízi pozícióban van.

146

Egerszalóki Kutak Vizsgálata és aszimetrikus egymásrahatása

4. Egyedi kútvizsgálatok Az egyedi nyomásemelkedési mérések kiértékelésével kapott permeabilitás értékek (3. táblázat) tanúsága szerint mindkét kút megnyitott rétegeinek vízadó képessége jelentősen megnőtt az elmúlt öt évben. Az utolsó vizsgálatnál a K–4-es kút pillanatszerű visszatöltődése már a számszerű kiértékelést sem tette lehetővé. 3. táblázat. A kutak permeabilitásadatai. K–4 Ks [10 m ] K [10-15 m2] 12321 6441 19970 12645 18054 18054 20709 – -15

2005 2008 2009 2010

2

K–7 Ks [10 m ] K [10-15 m2] 9120 1745 10179 8228 9175 30098 9427 101019 -15

2

Ks – a szűrűváz permeabilitása, K – a vízadó permeabilitása

A növekedést magyarázhatja, hogy a fürdő és szállodakomplexum kiépítését követő folyamatos, 2200-2300 l/min összhozamú termelés kitisztította a környező repedéseket.

5. Összefoglalás A vizsgált kutak közti kapcsolat egyértelműen kimutatható, ami a közelségük miatt nem meglepő, de az egymásra gyakorolt hatásuk ennek ellenére sem szimmetrikus. Az egyenlőtlenség felveti a lehetőségét, hogy a K–7 kút jobb kapcsolatban van a fő vízutánpótlást biztosító törésrendszerrel és a K–4 kút pedig csak a „maradék” vizet csapolja meg. A repedésrendszer az elmúlt években többszörösére nőtt a permeabilitására tekintettel, ezért egy megismételt egymásrahatás vizsgálat érdekes eredményt adhatna. 4. táblázat. A K-4 kút termeltetése során 350 m-ben mért nyomásértékek. Hozam [l/min] zárt Q1 Q2 Q3

0 200 460 910

Nyomás [MPa] K-4 K–7 3,5654 3,6432 3,5590 3,6412 3,5417 3,6376 3,4724 3,6250

Depresszió [MPa] K–4 K–7 – – 0,0063 0,0020 0,0237 0,0055 0,0926 0,0181

147

Prohászka András, Galsa Attila

5. táblázat. A K-7 kút termeltetése során 350 m-ben mért nyomásértékek. Hozam [l/min] zárt Q1 Q2 Q3

0 380 1000 2100

Nyomás [MPa] K-4 K–7 3,5654 3,6432 3,5615 3,6379 3,6177 3,6177 3,5397 3,5397

Depresszió [MPa] K–4 K–7 – – 0,0039 0,0053 0,0199 0,0255 0,0794 0,1035

Irodalomjegyzék Altovszkij, M. E. 1947: Metogyicseszkoje rukovodsztvo po vzaimogyejsztvujuscsih artezianszkih i gruntovüh vodozaborov. Goszgeolizdat

148

raszcsotu Moszkva,


A TERMÁLKARSZT VÍZTESTEK BEMUTATÁSA AZ ÉKÖVIZIG MŰKÖDÉSI TERÜLETÉN Debnár Zsuzsanna, Keresztes Ildikó, Mátyás Gábor, Szabó Máté Észak-magyarországi Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság 3530 Miskolc, Vörösmarty u. 77., [email protected] Kivonat A Vízgyűjtő-gazdálkodási Tervek (VGT) készítése során az ÉKÖVIZIG működési területén három termálkarszt víztest került lehatárolásra: Bükki, Bükkszéki és Sárospataki termálkarszt víztest. Az állapotértékelés során a Bükki jó állapotúnak, a Bükkszéki és Sárospataki víztestek mennyiségi szempontból a korlátozott utánpótlódás miatt nem jó állapotúnak minősültek. Mindhárom víztest vízkészletének hasznosítása esetében fürdő, illetve gyógyászati célú felhasználás a jellemző.

Abstract During the preparation of the Reservoir Farming Plans, three thermal-karst water bodies were defined on the operational area of the North Hungarian Environment and Water Protection Management: Bükk, Bükkszék and Sárospatak water bodies. According to the condition evaluation, the Bükk water body is in good condition, the Bükkszék and Sárospatak water bodies are not in good condition in terms of quantity due to limited recharge. Groundwater resources of all three waterbodies serve thermal bath and medicinal purposes.

1. Bevezetés Magyarország 2004-ben csatlakozott az Európai Unióhoz, mellyel hazánkra is érvényessé váltak az uniós irányelvekben foglaltak. A Víz Keretirányelv (az Európai Parlament és a Tanács 200/60/EK) értelmében a tagállamoknak Vízgyűjtőgazdálkodási terveket (VGT) kell összeállítaniuk, melyet Magyarországnak 2009. december 22-i határidővel kellett elkészítenie. A tervezés során országos, részvízgyűjtő és alegységi szintű tervek készültek. Az Észak-magyarországi Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság (ÉKÖVIZIG) működési területén 27 db felszín alatti víztestnek kellett az állapotfelmérését elvégeznünk, minőségi és mennyiségi szempontból minősítenünk. Az Igazgatóság területén 3 db termál karszt víztest található: a kt.2.1 Bükki, a kt.2.3 Sárospataki és a kt.2.5 Bükkszéki termálkarszt víztestek (1. ábra), melyek közül az utóbbi kettő mennyiségi szempontból nem éri el a jó állapotot. 149

Debnár Zsuzsanna, Keresztes Ildikó, Mátyás Gábor, Szabó Máté

1. ábra. A termálkarszt víztestek elhelyezkedése az ÉKÖVIZIG működési területén.

2. Bükki termálkarszt víztest A víztest a Bükk ÉK-i peremétől a hegység déli peremét követve húzódik el az Alföld fedőképződményei alá DNY-i irányba. A termálkarszt víztest tározó kőzetei azonosak a Bükki hideg karszt permtriász karsztos kőzetekkel. A víztest kőzetei közül D-Dk-en a Bervai és Bükkfennsíki Mészkő, ÉK-en a Fehérkői Mészkő, DNY-on a Felsőtárkányi Mészkő ismert. Verpelét környékén a Hámori Dolomit képződményei találhatók meg. A víztest képződményeit D-DNy-on szénhidrogén kutatófúrások tárták fel. Déli határát a közép-magyarországi vonal alkotja, más irányba a határai bizonytalanok. A fedőképződmények D-i irányban egyre nagyobb vastagságban fordulnak elő. Pannon lignit rétegek, miocén tufaféleségek, oligocén üledékes és eocén mészkő képződmények fedik a mezozoós alaphegységet. A hőmérsékleti viszonyok a hegység peremétől való távolság és a mélység függvényében eltérőek. A hegység peremén elhelyezkedő források langyos vizet tárnak fel, melyeket a feláramló meleg és a hozzá keveredő hideg karsztvíz táplálnak. A Bükktől távolabb elhelyezkedő, nagyobb mélységű karsztvizet megcsapoló kutakban magasabb hőmérsékletű karsztvizek jellemzőek. 150

A termálkarszt víztestek bemutatása az ÉKÖVIZIG működési területén

Langyos vizek (20-30°C) táplálják a Bükk peremén elhelyezkedő (MiskolcTapolca, Kács) forrásokat. Nagyobb mélységből származik (400-1000m) a bogácsi, mezőkövesdi, egri, egerszalóki és demjéni előfordulások termálvizei (40-70°C). Mintegy 95°C-os termálvizet szolgáltat a körömi S-3 hévízkút 1880 m mélységből. A víztest tápterületét a bükki beszivárgási területek alkotják. Az eddig feltárt melegvizek általában normál karsztos, kalcium-hidrogénkarbonátos összetételűek. A Bükki termálkarszt víztest hévizét elsősorban fürdők hasznosítják. Minősített gyógyvizet termelnek Bogácson, Mezőkövesden, Egerben, Egerszalókon és Demjénben, ásványvíz minősítéssel rendelkezik a bogácsi Strand 2. sz. kút és a miskolci Termál-forrás.

3. Bükkszéki termálkarszt víztest A víztest az Északi-középhegység területén, a Parád-Recski medence kistájon található, érintve a Magas-Mátrát. A termálrendszer a Darnó nagyszerkezeti zóna keleti oldalán helyezkedik el. A víztest a környezetéhez viszonyítva kiemelt helyzetben található triász alaphegységből (Bükkszék-fedémesi boltozat) és annak felszínére települt jó vízvezető- és víztároló-képességű felső-eocén mészkőből – mintegy 500 m-es mélységben – épül fel, melyek hidrodinamikai egységet alkotnak. A sajátos földtani, vízföldtani, gázföldtani, valamint geotermikus körülmények kedvező tulajdonságú hévizet tárolnak. A rendszer vízutánpótlódása korlátozott mértékben az alaphegység felől, illetve oldal irányból és fentről történik (mintegy 3000 m3/napra becsülhető (Szilágyi 1998)). Bükkszéken a víztestet az első fúrások olajkutatási céllal érték el. A termálvizet 1940-től termelik. Napjainkban a Bükkszéken üzemelő kút (B27/b) nyári időszakban (május-augusztus) a fürdő vízellátását biztosítja, valamint a gyógyvíz palackozása is folyik. A Bükkszéken termelt, minősített gyógyvíz kalcium és magnéziumhidrogénkarbonátos, valamint magas nyomelem (brómid-jódid) tartalmú. A hévíz oldott gáztartalma magas. Összes oldottanyag-tartalma meghaladja a 22 g/l értéket (ÉKÖVIZIG adatok). A termelőkút talphőmérséklete 40-42˚C, a kútfejen mintegy 39-40˚C-os vizet termelnek. A tárolóban a nyomás a gázkészletek távozása miatt jelentősen csökkent az elmúlt évtizedek során, s ma már a termálvíz oldott gáztartalma is alacsonyabb, mint a ’40-50-es években (a kezdeti 15 m3/m3-ről 1997-re kb. 10 m3/m3-re csökkent (Szilágyi 1998)). A recski mélyszinti bányászat víztelenítése 1971-2000-ig a víztest készleteit is megcsapolta, mely különösen megterhelte a hévíztározót.

151


Figyelembe véve a bükkszéki termálkút, illetve figyelőkút (B27/a) vízszintadatait (a Tóth György et al. 2005. tanulmányban feldolgozott, illetve az ÉKÖVIZIG részére az üzemeltető által szolgáltatott adatok alapján) megállapítható, hogy a nyugalmi vízszintváltozásokban hosszúidejű csökkenés tapasztalható.

4. Sárospataki termálkarszt víztest A víztest a Bodrogköz ÉÉNY-i részén csatlakozik a Zempléni-hegység nyúlványához. A víztest és környezetének felépítéséről műszeres mérések (gravitációs, mágneses és geo-elektromos), illetve az alaphegységet elért Vé-2 jelű fúrás (1967) ad információt. A víztestet az északi irányban elnyúló, tektonikusan kiemelt helyzetű triász kalciteres, kristályos mészkő, illetve a felette elhelyezkedő mészkőbreccsa és a fedőhegységhez tartozó víztárolásra alkalmas vulkanitok alkotják. A végardói strand ellátását biztosító Vé-4 jelű hévízkút (1984) fúrása a mészkőbreccsában állt le, a Vé-3 jelű termálkút (1972), melynek vize minősített ásványvíz, az alaphegység felett elhelyezkedő kis vastagságú (kb. 40 m) kovásodott, repedezett riolittufát szűrőzi meg. A víztest készleteinek utánpótlódása még nem kellően tisztázott, feltételezhetően az alaphegység felől, a karsztosodott mészkőből történik (Kádár et al. 1991.), illetve feltehető leszivárgás a víztest szerkezetét kísérő, nagy kiterjedésű andezit területen, a Zempléni-hegység felől (Szűcs & Ritter 2008.). A termálvíz közepes keménységű, hidrogén-karbonátos jellegű, bromid, jodid, fluorid tartalmú minősített ásványvíz. A végardói strandfürdő vízellátását a Vé-3 és Vé-4 jelű kutak biztosítják. A rendelkezésre álló üzemeltetői kútadatokat (termelés, vízszintek) értékelése alapján a kutakban vízszintcsökkenés tapasztalható.

5. Összefoglalás A Vízgyűjtő-gazdálkodási Tervek készítése során az ÉKÖVIZIG működési területén három termálkarszt víztest került lehatárolásra. A víztestek állapotértékelése során feldolgozott ismeretek és adatok alapján a Bükki termálkarszt víztest jó állapotúnak minősült, a Bükkszéki és Sárospataki mennyiségi szempontból nem jó állapotúnak. Az utóbbi két termál vízadó esetében a korlátozott utánpótlódás jelent problémát. A kitermelt hévizek jelentős részét fürdők hasznosítják. A termálkarszt vízadók készletét hasznosító vízkivételek közül Bükkszék, Mezőkövesd, Eger, Egerszalók

152

A termálkarszt víztestek bemutatása az ÉKÖVIZIG működési területén

és Demjén minősített gyógyvízzel, Sárospatak, Bogács és Miskolc minősített ásványvízzel rendelkezik (1. táblázat.) 1. táblázat. Minősített ásvány- és gyógyvizek az ÉKÖVÍZIG működési területén. Település

Kút helyi név

Bogács Bogács Eger Eger Egerszalók Település

Strand 1-es kút Strand 2-es kút ÁT-8 hévízkút ÁT-10 hévízkút De-42/a Kút helyi név

Mezőkövesd Mezőkövesd Miskolc Bükkszék Bükkszék

Zsóry-fürdő I./a Zsóry-fürdő II. Termál-forrás B-27/a B-27/b Hegyeskő-völgyi termálkút Végardó 3-as kút

Demjén Sárospatak

Kataszteri szám K-1 K-6 K-21 K-15/A K-7 Kataszteri szám K-50 K-31 K-8 K-9 K-10 K-123

Minősítés Gyógyvíz Ásványvíz x x x x x x Minősítés Gyógyvíz Ásványvíz x x x x x x x

Jellemzően mindhárom karsztos vízadóból 40-70°C-os hévizet termelnek 300-1000 m mélységből. Magasabb hőmérsékletű hévizek (95-100°C) a Bükki termálkarszt víztest nagyobb mélységű (1800-2000 m) kútjaiból származnak. Langyos vizek (20-30°C) táplálják a Bükk peremén elhelyezkedő forrásokat.

6. Köszönetnyílvánítás A bemutatott tanulmány a TÁMOP-4.2.1B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Kádár S., Kerbolt T. és Szlabóczky P. (1991.) A Sárospatak - Végardó hidrotermális terület kutatása Hidrológiai Közlöny 71. évf. 5. szám pp. 305-310. Pelikán P. szerk. (2005.) A Bükk hegység földtana, MÁFI, Budapest.

153


Sásdi L. (2007.) Bükk termálkarszt, Víztestek részletes szöveges jellemzése, MÁFI kézirat. Szilágyi, G. (1998.) A bükkszéki termálrendszer védőövezetének meghatározása. Vízföldtani szakvélemény. Szűcs P; Ritter Gy. (2008.) Sárospatak-Végardó Termálfürdő hévízkútjainak védőidommeghatározása. Magyar Hidrológiai Társaság, XVI. Országos Vándorgyűlés, Miskolc, 2008. július 2-4, Konferencia CD, ISBN 978-963-8172-21-1, pp. 1-10 Tóth Gy., Horváth I. és Somody A. (2005.) Vízföldtani tanulmány a bükkszéki SALVUS gyógyvíz-kutak által érintett hévízrezervoár kitermelhető vízmennyiségének módosításához

154


A BEREG-SZATMÁRI SÜLLYEDÉK HÉVÍZBESZERZÉSI ADOTTSÁGAI 1

Virág Margit, 2 Dr. Szűcs Péter, 1 Lakatos Attila, Mikó Lajos 1

VIZITERV Environ Kft., Nyíregyháza, 2Miskolci Egyetem HidrogeológiaiMérnökgeológiai Intézeti Tanszék [email protected], [email protected], [email protected]

Kivonat A Nagy Magyar Alföld ÉK-i részén elhelyezkedő Bereg-Szamári süllyedék területén belül a Szatmári síkság Magyarország rétegvizekben egyik leggazdagabb területei közé tartozik. A terület fő jellegzetessége, hogy a vízbeszerzésre alkalmas pleisztocén-pliocén medence üledékek a peremek felé fokozatosan elvéknyodnak. A lakossági közüzemi ivóvízellátás a hideg édesvizeket tároló pleisztocén, míg az ásvány- és hévíznyerés a pliocén összletből történik. A felszín alatti víztestek országhatárral való osztottsága mindkét víztípus esetében érvényes. A pleisztocén vízadó összlet kellő részletességű feltárása a közművesítés befejeződésével megtörtént, a pliocén korú hévíztartó összletre vonatkozó ismereteink viszont még korántsem tekinthetők teljes körűnek. A dolgozatban megfogalmazásra kerülnek az országhatárral osztott területrészen végzendő jövőbeni közös feladatok is.

Abstract The studied area the Bereg-Szatmar deep plain is occupying the northen-eastern part of the Great Hungarian Plain. The Szatmar plain belongs to the the good aquifers of Hungary. The main character of the area the gradually decreasing the thickness of the Pleistocene-Pannonian sediments to the borders. The Pleistocene aquifers assuring the chance for local drinking water production and from greater depths the Panonnian aquifers the abstraction of thermal thermal water. The groundwater bodies of the examined area are transboundary aquifers. The Pannonian thermal water resources are not revealed and utilized. It is essential to start common identification of mineral water resources int he region.

1. Bevezetés Az Alföld ÉK-i részén levő Felső-Tisza vidék területén belül elhelyezkedő Szatmári síkság az ország rétegvizekben egyik leggazdagabb területéihez tartozik. A hideg édesvíznyerés szempontjából a pleisztocén-, míg a sós meleg vizeket a pliocén törmelékes összlet tárolja. A rétegműködési mechanizmusból [1] következően a Pannon medencét kitöltő üledék teljes elterjedési területén és teljes vastagságában egységes hidraulikai rendszert alkot, mely a vizsgált térségben a peremek felé haladva egyre inkább elvékonyodik. A terület felszín alatti 155

Virág Margit, Dr. Szűcs Péter, Lakatos Attila, Mikó Lajos

vízbázisainak országhatárral való osztottsága mindhárom szomszédos relációban adottságnak tekinthető. Ezek közül elsősorban az ukrán és a román reláció emelendő ki.

2. A terület általános bemutatása

1. ábra. A Beregi- és a Szatmári-sík kistájak elhelyezkedése.

A vizsgált terület, a Bereg-Szatmári süllyedék Magyarország kistáj katasztere szerint az Alföld nagytájhoz tartozik. Ezen belül pedig a Felső-Tiszavidék középtájhoz tartozó Beregi-sík kistáj illetőleg a Szatmári kistáj területét érinti. A szomszédos határmenti területrészek közül Szlovákia kis mértékben érintett. Az ukrán határ menti rész a Kárpátaljai alluviális síksághoz sorolható. Románia felőli oldalon pedig a Szatmári síkság folytatása jellemző. A hazai vízgyűjtőgazdálkodás-tervezési alegység szerint besorolás alapján a vizsgált területen a következő felszín alatti víztestek kerültek kijelölésre. Sekély porózus és porózus rétegvíz víztestek: • sp.2.2.2, p.2.2.2 Beregi-sík. A sekély talajvíz és hideg rétegvíz víztest Magyarország északkeleti részén helyezkedik el, amely tulajdonképpen a Beregi-Tiszahátat foglalja magában. Északkeletről Ukrajna, nyugatról a Tisza bal parti ártere, délről a Túr-belvíz-főcsatorna határolja. 156

A Bereg-Szatmári süllyedék hévízbeszerzési adottságai

• sp.2.1.2, p.2.1.2 Szatmári-sík. A sekély talajvíz és hideg rétegvíz víztest Magyarország legkeletebbi részét, a Szatmári-síkságot foglalja magában. Északról a Túr-belvíz-főcsatorna, keletről és délről az országhatár határolja. Nyugati határa a Szamos. Termálvíztestek: vonatkozásában: • pt.2.4 Északkelet-Alföld, porózus termál víztest. Nagy kiterjedésű víztest. A termál víztest területe a Bodrogköz keleti szélétől DK-re a keleti országhatárig, dél felé pedig a Derecskei árok pereméig terjed. Magába foglalja a Hajdúságot, a Nyírséget, a Szatmári síkságot, a Rétközt és a Tiszahátat, azaz a Pannóniai-medence magyarországi ÉK-i részét.

3. Földtani és vízföldtani jellemzés A területen a pleisztocén rétegek (fő vízadó) fekümélysége 90- 190 m közötti, míg a pliocén korú hévízfeltárásra alkalmas rétegeinek (Felső- Pannon) a fekümélysége átlagosan 490- 1190 m körül alakul (Barabás térségében 200 m). Figyelembe véve a területre jellemző geotermikus gradiens értékét (17,1 m/°C), termálvizet mintegy 500 m-es mélységben találhatunk, amennyiben van megfelelő vízadó réteg [2]. A hévíz nyerés perspektíváit illetően csak geológiai adatokra támaszkodhatunk. Ezek szerint a Nyírségben a hévíztároló összlet alsó szintje agyagos kifejlődésű, perspektívátlan. Csupán az alsó szint felső részén települnek kisvastagságú finom és apróhomokos rétegek. A középső szint a Szatmári síkság felől homokosabb, a Nyírség közepe felé egyre agyagosabb. A felső szint Nyírbátor környékén agyagos, Szatmárban homokos kifejlődésű. A felső pliocén általában agyagos, kőzetlisztes, de vastagságának közepe táján jó vízvezető szint is található. A hévízbeszerzés szempontjából lényeges a terület mélyföldtani felépítésének vizsgálata.

4. Mélyföldtani felépítés Az alföldi CH kutatás (Tisztaberek-1; Nagyecsed-1) és a földtani alapszelvény program keretében (Gelénes-1) mélyült fúrások alapján részben ismertek a mélyfekü képződmények. Tisztaberek-1 jelű fúrás: 173,7 m negyedkor és felső pliocén (levantei) üledék 596,7 m felsőpannon üledékek 1291,0 m alsópannon üledékek 157


1500,1 m szarmata üledék, vulkáni tufákkal Gelénes-1 jelű fúrás: 104,8 m negyedkor 242,0 m felső pliocén (levantei) 676,0 m felső és alsó pannóniai 1341,0 m szarmata uralkodóan vulkáni törmelékösszlet 1394,0 m felső tortónai vulkáni törmelékösszlet 2002,6 m alsó tortónai vulkáni törmelékösszlet A Necs-1 fúrás szerint a feltételezettet lényegesen meghaladó a minimum mértéke. A miocén vulkáni képződmények feltételezett vastagsága a Szamos vonalában 1500 m, amely Tisztaberek és Tarpa felé kissé csökken. A Necs-1 fúrás ezzel szemben jóval nagyobb 2686 m-es vastagságban harántolta a képződményeket. A pliocén képződmények aljzatában ugyancsak megmaradt a Csenger Mátészalka közötti mélyedés -1500 m-en, ahonnan ÉK és DNy irányába egyaránt jelentős emelkedés figyelhető meg. A terület hévízbeszerzési lehetőségeinek jellemzésére szolgálhatnak a Vásárosnamény-Gergelyiugornyai Fürdő, Vásárosnamény Szilva Gyógyfürdő, Fehérgyarmat Fürdő, Kórház, Mátészalka Fürdő, valamint a Csengersimai hévíz kutak adatai alkalmasak (ez utóbbi adatai kerülnek részletes bemutatásra). Csengersima közigazgatási területén az 1989-1990-es években egy Csenger1. jelű szénhidrogén kutatófúrás került lemélyítésre 2150 m talpmélységgel, ahol 2150 m-ben a talphőmérséklet 125 oC volt. A kutatófúrás rétegsora alapján az alábbi litosztratigráfiai beosztás és kőzettani jellemzés várható: 0 - 1,5 m-ig Holocén (kötött agyagos talaj) 1,5 - 330 m-ig Pleisztocén (homok, homokos kavics, kavics, agyag, kavicsos homok) 330 - 545 m-ig Felsőpannon –Levantei (agyag, homok, homokos kavics) 545 -1370 m-ig Felsőpannon (agyag, homok, homokkő, aleurit) 1370 -1475 m-ig Alsópannon (agyagmárga, homokkő, aleurit) 1475 m-től Miocén (dácittufa, vulkanit) Beszűrőzés alkalmas porózus homok rétegek a felsőpannon üledék összletben találhatók, melyek vízhozam és hőmérséklet adatai a következők: 500 – 650 m 1000-1500l/p, 35-38 oC 700 – 900 m 700-1200 l/p, 43-48 oC 950 –1110 m 700-1000 l/p, 58-68 oC A terület medence peremi jellege miatt a kitermelhető hévizek várható hőmérséklete kissé bizonytalan, így az alacsonyabb értékek figyelembevétele célszerű. A nyugalmi vízszintek negatívak, víztermelés búvárszivattyúval történhet. 158


A kitermelt víz metán gáztartalma 70-150 l/m3 körül várható. A lehűlt, felhasznált vizek visszasajtolására, az alsó rétegek termeltetése esetén, az 500- 650 m közötti rétegek javasolhatók.

2. ábra. Felső-pannóniai képződmények vastagsági- és kifejlődési térképe [3]. 3. ábra. Alsó-pannóniai képződmények vastagsági- és kifejlődési térképe [3].

Általánosságban megállapítható, hogy a termálvíz feltárása kizárólag a felsőpannon üledéksor középső-alsó szakaszában kialakult főleg homok, esetleg homokkő rétegek alkalmasak. A különböző földtani korú agyagos, márgás képződmények nem tartalmaznak hasznosítható, kitermelhető hévíz mennyiséget az egyéb kőzetek kompaktak, másodlagos repedésrendszerük nincs, így hidrogeológiai szempontból nem jelentősek. A miocén-szarmata vulkáni tufák, vulkanitok vízadó képességére megbízható adatok nem állnak rendelkezésre. A Vásárosnaményi hévízkútban azonban a 847-917 m között beszűrőzött miocén-szarmata tufás összletben lévő homokrétegek 500 l/p 56,5 fokos meleg vizet szolgáltattak. A Vásárosnamény Szilva Gyógyfürdő kútjának földtani rétegsorában feltárt rétegek korbeosztása 4191200 m-ig felső-pannon. A beszűrőzésre alkalmas rétegek is jóval sekélyebb mélységközben vannak. Mindebből következik a két kút vizének vízkémiai jellegéből [4] adódó jelentős különbség is.

159


A terület hévízkútjainak néhány jellemző adata a következő táblázatban került összesítésre.

1990.

1274

57

NaCl-os és HCO3-os jodidos ásványvíz fürdővíz NaCl-os és HCO3-os melegházásványvíz fűtés gyógyNaCl-os és HCO3- fürdővíz os ásványvíz használati melegvíz Kis sótartalmú, NaHCO3-os fürdővíz ásványvíz

Összes só tart. mg/l

Kifolyóvíz hőm. ºC

A hévíz minősítése

Hasznosítás módja

Talp-mélység

Csengersima Csenger Mg.Tsz.

Építési év

Hévízkút helye

Katasz-teri szám

1. táblázat. A terület lemélyített hévíztermelő kutak jellemző adatai.

5645

Fehérgyarmat Fürdő

K-69

1962.

1005

45,6

Fehérgyarmat Kórház 1. sz. kút

B-102

2005.

828

42,7

Mátészalka Városi Fürdő

B-98

1960.

1009

56

Vásárosnamény Gergelyiugornya Fürdő

K-69

1978.

945

56

NaCl-os ásványvíz, jodidos, bromidos fürdővíz gyógyvíz

6647

Vásárosnamény Szilva Gyógyfürdő

B-113

2006.

692 (1200)

45

Kis sótartalmú NaHCO3-os fürdővíz ásványvíz

1208

2147

1141

A termál kutak – határ menti ukrán és román oldalt is figyelembe vevő – területi eloszlását a 4. ábrán mutatjuk be. A vizsgált terület hévízbeszerzési adottságainak vizsgálatánál kiemelendő a határ menti megosztottság és kiterjedés vizsgálatának szükségessége nemcsak a hideg édesvizekre vonatkozólag. Ez utóbbiak vizsgálatára nemzetközi együttműködés keretén belül mindkét relációban a korábbi évek folyamán eredményes projektek születtek. (A Szamos allúvium vizsgálata, NATO SQUASH Projekt, Belgium-Románia-Magyarország, 2004., Vízbázisvédelmi feladatok a magyar ukrán határtérségben, EGT és Norvég Finanszírozású Mechanizmus által támogatott Projekt, Magyarország-Ukrajna, 2009.)

160


4. ábra. A terület hévízkútjai.

5. Összefoglalás Az ország hévízkútjainak döntő többsége az Alföld középső és déli részén helyezkedik el. A vizsgált peremi területen lemélyített hévíz kutak száma csekély. A terület peremi jellegéből, valamint a feltárási pontok kis számából adódó bizonytalanság miatt a hévíztároló összlet részletes és megbízható elemzése jelentős akadályokba ütközik. A legmélyebb szintből termelhető víz hőmérséklete sem éri el a 60 ºC-t, így energetikai célokra alig hasznosítható. A rétegműködési mechanizmusból következően a Pannon medencét kitöltő üledék teljes elterjedési területén és teljes vastagságában egységes hidraulikai rendszert alkot, mely a vizsgált térségben a peremek felé haladva egyre inkább elvékonyodik. Az összleten belül bármilyen mélységből is termelünk vizet, a vízszállításban minden réteg részt vesz, a talajvíztől a legmélyebben fekvő hévíztartó rétegig. Horizontális vonatkozásban pedig elmondhatjuk, hogy a terület vízbázisainak országhatárral való osztottsága kezelendő adottságnak tekinthető. Ebből kifolyólag közös kutatások és fejlesztések révén a nemzetközi együttműködés kiterjesztése szükséges a hévíztartó összletek vizsgálatára is. 161


6. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1] Tóth J. (1995): Hydraulic continuity in large sedimentary basins – Hydrogeolog Journal (3), no. 4, pp. 4-16. [2] Vízgyűjtő-gazdálkodási Terv 2-1 Felső-Tisza Tervezési Alegység, FETIKÖVIZIG Nyíregyháza, 2010. [3] Magyarország Földtani Atlasza, MÁFI Budapest, 1986. [4] Szűcs P, Sallai F, Zákányi B, Madarász T (szerkesztők). Vízkészletvédelem. A vízminőség védelem aktuális kérdései. Bíbor Kiadó, 2009., ISBN 978-963-9988-00-2, pp. 1-418

162


A HAZAI GYÓGYVIZEK FÖLDTANI KÖRNYEZETÉNEK ÉS ÖSSZETÉTELÉNEK KAPCSOLATA Gáspár Emese geológus [email protected]

1. Előadás bevezető Magyarországon gyógyvíznek azon ásványvizet nevezzük, melynek fizikai tulajdonságai, illetve kémiai összetétele következtében gyógyhatásúnak minősül. Hazánkban jelenleg mintegy 224 db, OGYFI által minősített gyógyvizet tartanak nyilván (www.antsz.hu). E kutak és források vizei különféle összetételűek, hőmérsékletük 10-12 °C-tól majd 100 °C-ig változik. A vizek gyógyászati javallatai széles skálát fednek le összetételüknek megfelelően. Azon összetételüknek megfelelően, mely hőmérsékletükkel egyetemben szorosan összefügg az adott terület földtani adottságaival: A felszín alá beszivárgó víz a felszín alatti rétegeken keresztül megtett útja során oldott CO2 és O2 tartalma következtében a kőzetek összetételének, szerkezetének, nyomásának és hőmérsékletének megfelelően különféle ionokat old ki. Ennek következtében a terület földtani felépítése alapvetően befolyásolja a képződményekből kitermelhető vizek összetételét (és hőmérsékletét). A gyógyvíz összetételét leginkább befolyásoló tényező a kőzetek összetétele. A kőzeteket felépítő ásványok adják a víz összetételének főbb jellemvonásait: a karbonátos kőzetek esetén a Ca2+, Mg2+, illetve HCO3- ionok többségét, a sóképződmények esetén a Na+, K+, Cl-, SO42- ionok túlsúlyát, valamint a Br-, J-, Sr2+, Ba2+, stb. ionok dúsulását. A magmás, vulkáni képződmények esetén az Al3+, valamint a metakovasav nagyobb mennyisége jellemző. A szerves anyag dús üledékes kőzeteken átszivárgó víz kénhidrogén és szén-hidrogén tartalmúvá válhat, míg ha fémes ásványokat tartalmaz az üledék (limonit, hematit, pirit, stb.) a víz vas-, mangán-, illetve szulfáttartalmában figyelhetünk meg változást. Azonban nem csak a kőzet ásványos összetétele, hanem szerkezete is befolyással bír a gyógyvíz összetételére, hiszen az ép kőzet kevésbé oldódik, mint az erősen repedezett, tektonizált kőzet, mely az oldódást kedvezően befolyásoló lényegesen nagyobb felülettel bír. 163

Gáspár Emese

Fontos befolyásoló tényező a kőzetek települése is: könnyen belátható, hogy a lapos, enyhe dőlésű kőzetek jobban oldódnak, mint a meredekebb szögben települtek (lsd. karbonátok). Előadásomban először összefoglalóan áttekintem a hazai minősített gyógyvizeket, bemutatom összetételük, vízadóik szerinti földrajzi eloszlásukat, elhelyezkedésüket, elterjedésüket. A fentebb leírtak tükrében előadásomban vizsgálom a hazai gyógyvizek összetétele és vízadóik települési környezete, kőzettani felépítése közötti kapcsolatot: milyen földtani okok befolyásolják az egyes gyógyvizek összetételét az adott területeken. A befogadó kőzet hogyan hat a gyógyvíz kémiai összetételére: a vizek általános kémiai összetételét, nyomelem tartalmát hogyan befolyásolja a befogadó kőzet összetétele, települési környezete: az egyes alkotórészek eredete, forrása területenként miként adható meg.

2. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

164


VÍZTERMELÉS HATÁSA A VÍZMINOSÉGRE EGY ÜLEDÉKES VÍZTÁROLÓBAN Papp Márton 1 , Kovács Balázs 2 , Szanyi János 1 1

Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi és Informatikai Kar, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, 6722 Szeged, Egyetem utca 2. 2 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros

Kivonat Magyarországon a felszín alatti vizek nagymértékű használata jelentős nyomáscsökkenéseket eredményez a rétegvíz tartókban. A vizsgált példaterületen – Pesti–síkságon– az emberi behatás hosszú ideje van jelen, az ivó- és technológiai célú víztermeléshez, valamint kavicsbányászathoz kapcsolódóan. Vizsgálataink célja a megváltozott körülmények mértékének és hatásának feltérképezése hidrodinamikai modellek, hidrogeokémiai és izotópgeokémiai vizsgálatok, elemzések segítségével. Az elemzés a felső, mintegy 300 m-es mélységtartományt érintette, mivel a területen döntően innen történik a vízkivétel. A földtani adatok alapján elkészítettük a régió áramlási rendszereit leíró hidrodinamikai modellt. A számításunk eredményét vízkémiai és stabil-izotóp adatokkal kalibráltuk. Számításaink alapján kimutattuk az áramlási rendszer átrendeződését, kijelölve a potenciálisan érzékeny zónákat, valamint az olyan területeket illetve vízbeszerzési objektumokat, melyek negatívan befolyásolták a nyomásszinteket és a vizek kémiai összetételét.

Abstract In Hungary the drinking water demand is covered mainly from groundwater, so it is very important to know the features of the aquifers and the flowing system. Shortage of rain and the raising level of water exploitation have caused the decreasing of water table of subsurface water. The subject area of our research can be found near Budapest where, besides traditional and large-scale open-pit gravel mining, industrial plants carrying out significant water production have been established. These plants have radically changed the natural water budget of the area. Our aim was to both reconstruct the transformed environment through hydrodynamical simulations and, with full knowledge of hydrogeochemical, environmental isotopes (18O/2H) to understand the movement of ground water systems in the Southern region of Plain Pest. We have to mention that our investigation has only covered the upper layers (100-300 m depth) due to the lack of deep-drilled wells and the good water supplying capacity (from both quantitative and qualitative point of view) of newly formed upper layers. In the course of this comprehensive study, we have prepared the regional flow model of the area. During the operation, we applied the more specific picture of geological build-up that we had formerly obtained. Results of the simulation have been calibrated with the help of hydrogeological and isotope geochemical analysis.

165

Papp Márton, Kovács Balázs, Szanyi János As a result, recharge and discharge area borders can be given, and how well-pumping affects changes in chemical composition of water can also be provided.

1. Bevezetés Hazánkban a vízigények kielégítése – balneológiai, ipari, mezőgazdasági, ivóvíz – csaknem teljes mértékben felszín alatti forrásokból történik. A vízkivételek olyan mértékben megnövekedtek napjainkra, hogy azok már jelentős hatást gyakorolnak a felszín alatti áramlási rendszerekre, akár a szivárgás eredeti irányát is megváltoztatva. Hidrogeológiai szempontból a Pannon medence egy hierarchikusan egymásba ágyazott, összetett áramlási rendszernek tekinthető. Ebben a nagy rendszerben lokális, átmeneti és regionális áramlási részrendszerek különíthetők el, melyek helyi tényezőktől függően kommunikálhatnak egymással. A negyedidőszaki rétegek vízáramlás viszonyait Erdélyi (1979) részletesen tanulmányozta. Az Alföld területén találhatók olyan régiók, ahol a különböző antropogén hatások koncentráltan, egymást erősítve mutatkoznak meg. Ilyen jelenségekkel találkozhatunk például a Nyírség területén (Marton 2009, Szanyi 2004, Szűcs et. al. 2009), valamint a továbbiakban bemutatott, a Pesti-síkságon található példaterületen (Tari et. al 2010).

2. Földtani felépítés Dunaharaszti és tágabb környezete a töréses szerkezeti vonalakkal körülhatárolt, Dunai szerkezeti árok ÉNy-i része" megnevezésű vízföldtani tájegység É-i területén található. A negyedkori képződmények túlnyomó többsége folyóvízi eredetű, azonban a felszínen eolikus eredetű üledékek is találhatóak. A pleisztocén képződményeket főként folyóvízi kavics, homok és agyag képviseli. A vízföldtani tájegység területén, ezen durva folyóvízi üledékek - kavicsok, homokos kavicsok - különböző mélységekben tárhatók fel, és megjelenésük nem általános. A földtani felépítést az 1. ábrán látható szelvénnyel lehet jellemezni. Meg kell említeni, hogy vizsgálatainkat a felső 300 méteres mélységre végeztük el. A szelvény alapján elmondható, hogy a negyedkori összlet vastagsága körülbelül 50-60 m között mozog és a folyóvízi rétegsor kavics, homokos kavics képződményei különböző vastagságban, többnyire a felszín közelében helyezkednek el. DK-i irányban Alsónémedi környékén a kavicsréteg kivastagodik,

166

Víztermelés hatása a vízminőségre egy üledékes víztárolóban

Bugyi térségében vastagsága már 40-50 m közötti (a térségében nagymértékű kavicsbányászat folyik). Továbbá megállapítható a pleisztocén réteg vastagságának területei változása. Vecsés, Gyál és Ócsa környékén a réteg átlagos vastagsága 100 m körüli, és közvetlenül felső-pannon korú képződményekre települ. Másrészről ettől a vonaltól nyugatra a pleisztocén réteg elvékonyodik. A negyedkori rétegeken belül több szintben is települnek homokok, azonban csak a legmélyebb szintjén lévők követhetők hosszabb távon.

1. ábra. A vizsgált terület földtani felépítése.

3. Áramlási rendszer A területre számos korábbi időpontra vonatkozó talajvízállás-térkép készült. Számításainkhoz a térség talajvízszint megfigyelő törzshálózati kutjainak adatait használtuk fel a talajvízállások bemutatására. A talajvízadó áramlási viszonyait a Soroksári Duna és a Duna-Tisza-csatorna vízállása, illetve a kavicsbánya-tavak vízháztartása erősen befolyásolja. Az átlagos hidraulikus gradiens 1,15 m/km-nek adható meg, iránya ÉK-DNy-i, a vízfolyások felé mutat. Egy terület rezsimjellegének megállapítására alkalmas módszer a nyomás mélység (p[z]) profil alkalmazása. A vizsgálatot kisegységenként végeztük el (2 .ábra). 167

Papp Márton, Kovács Balázs, Szanyi János

Ennek alapján elkülöníthetővé váltak a beszivárgási és feláramlási területek. Érdekesség, hogy az így kapott zónák közel egybeesnek a földtani felépítés változásával: a pleisztocén rétegekben kisebb a rétegnyomás (beáramlási területek), míg a pliocén és felső-pannon képződményekben a hidraulikus gradiens nagyobb az egyensúlyinál. Feláramlási területnek adódtak a Vecsés-Gyál-Ócsa vonaltól nyugatra fekvő területek, ahol hidraulikus nyomásemelkedés mértékét 0,35 m/100 m nagyságrendben lehet megadni. Az említett vonaltól keletre a pleisztocén rétegek beszivárgási területnek adódtak, ám az alattuk található felsőpannon rétegekben szintén túlnyomás található.

Település Vecsés Gyál Felsőpakony Ócsa Alsónémedi Budapest (dél) Taksony Dunaharaszti Szigetszentmiklós

γ (MPa/km) 9,921 9,795 9,609 9,719 9,710 9,921 9,919 9,876 10,018

2. ábra. Nyomásviszonyok alakulása az érintett térség településeinek környezetében.

4. Hidrogeológiai modell Az átfogó vizsgálat során elkészítettük a térség regionális áramlási modelljét a véges differencia módszert alkalmazó, Processing Modflow Pro programmal. A modell ÉNy-i határát úgy választottuk meg, hogy a modell tartalmazza a Soroksári Duna-ágat, mivel az a legfelső vízadó réteggel közvetlenül kapcsolatban áll. A mélyebb vízadó testekben ez a hatás nem, vagy csak kevésbé érvényesül. A modellszámításokhoz alkalmazott véges differencia módszer megköveteli a vizsgált térrész téglatest alakú elemekre bontását. A vertikális felosztás során – a 168


megrajzolt földtani szelvények képét használva –13 rétegű modellt építettünk. A bemeneti paraméterek megállapításához a korábbi hidraulikai vizsgálatok kellő információt nyújtottak, valamint a vizsgálati területen lévő kutak adataiban rendelkezésre álltak átszivárgási és transzmisszivitási értékek. Azon területrészekre, ahol nem ált rendelkezésünkre információ a földtani közeg tulajdonságait illetően becslést alkalmaztunk, analóg felépítésű területek tapasztalatai értékei alapján. Meg kell jegyezni, hogy a felvett hidrosztratigráfiai egységek nagy része, elsősorban a vízadók köztes összletei, nem markáns vízvezető és vízrekesztő horizontok, hanem vékony agyag, homokos agyag, agyagos homok és homok rétegek váltakozásából felépülő összletek, jellemzően magas homoktartalommal. Ennek megfelelően a rétegekre felvett értékek az összletre a hidraulika szabályai szerint felvett átlagértékek. A számításokat mind az emberi beavatkozások előtti ,mind a jelenlegi állapotoknak megfelelően elvégeztük. A kapott eredmények képét egymás mellett a 3. ábra szemléletei, mely egy vertikális metszetben mutatja be az áramlási rendszerben bekövetkező változásokat. Elmondhatjuk, hogy a víztermelések által okozott nyomásszint csökkenéseket az alsóbb rétegekből túlnyomás révén érkező vízmennyiség nem képes kompenzálni, így egyes területek, melyek eddig kiáramlási területként voltak jellemezhetők, beszivárgási jellegűek lettek, valamint egyes utánpótlódási területeken a beszivárgási mélység is jelentősen megnövekedett.

3. ábra. A térség természetes és antrogopén hatásokkal zavart áramlási rendszerének képe.

169


5. Vízkémiai és izotóp-geokémiai mérések A felszín alatti vízmozgások megértésére széles körben alkalmazott módszer, a vizek kémiai komponensei mennyiségbeli változásának vizsgálata. Az oldott és az agyagásványok cserepozíciójában kötött kationok mennyiségi viszonyaitól függően az egy és két vegyértékű ionok kicserélődnek, ami az oldott kationok koncentrációjának szisztematikus változását eredményezi az áramlás irányában. A víz kémiai összetételét a hidraulikai helyzet (utánpótlódási, átáramlási, megcsapolási terület) és az áramlási rendszer mérete (lokális, intermedier, regionális) nagymértékben befolyásolja. Az utánpótlódási területről a megcsapolási terület felé haladva, az áramlási pálya mentén általánosságban nő az összes oldott anyag-tartalom , a pH, az ionok közül a Na+ , a HCO3- és a SO42-, mialatt csökken a CO2, O2, valamint a Ca2+ és Mg2+ ionok koncentrációja (Appelo, Postma 2005). A hidrogeokémiai vizsgálatok során több száz kút adatait, vízkémiai adatsorait vizsgáltuk meg. A kutak nagy száma, és az akár 30 évre visszamenőleg is rendelkezésre álló folyamatos összetétel-elemzési eredmények széleskörű összehasonlításokat tettek lehetővé. A vizek kémiai összetétel alapján három fő víztípust lehet elkülöníteni. Ezek a beszivárgó csapadékvíz összetétele alapján befolyásolt rétegvíz, a mélyebb rétegekből feláramló rétegvizek és az első vízzáró rétegig (12 m-ig) terjedő szinte kizárólag a csapadékvízre támaszkodó talajvíz. A beszivárgási területen a talajba bejutó csapadékvíz kémiai összetétele már a háromfázisú zónában lényegesen megváltozik, és kialakul a telített, kétfázisú zónára jellemző talajvíz-összetétel. Amennyiben a mélyebb rétegek utánpótlódása csapadékvízből történik, a légkörből a csapadékba kerülő és a talajból lokálisan kioldódó kémiai komponensek a vízzel együtt a mélyebb rétegekbe kerülnek. Ezek a komponensek a mélyebb rétegekben, a megváltozott körülmények hatására kémiai reakciókban vesznek részt, melyek során átalakulnak, vagy kiválnak a vízből. Ezeknek a kémiai komponenseknek a vizsgálata adja meg a beszivárgási és feláramlási zóna, valamint az oxidatív és reduktív környezet határát. Vannak olyan kémiai elemek, melyek nem vesznek részt a víz-kőzet kölcsönhatásokban. A klorid nem vesz részt olyan reakciókban, ami átalakuláshoz, illetve oldatból történő kiváláshoz vezetne, tehát koncentrációja a háromfázisú zónától a mélyebb rétegvizekig állandó. A beszivárgási zónában és a felszín közelben helyenként mérhető magas klorid koncentrációk lokális antropogén szennyezésnek tulajdoníthatók. Ezzel szemen a mélyebb rétegek feláramlási zónájában megjelenő klorid ion magas értéke a nem antropogén eredetű, hanem a helyi geológiai környezet sajátossága (4.ábra). A nitrát különösen érzékeny a redox viszonyok alakulására, amit az üledékek szervesanyag-tartalma és a vízben oldott oxigén határoz meg. Abban a zónában, 170


ahol a vízben oldott oxigén van jelen, a nitrát még oxidálható szerves anyagok jelenlétében sem redukálódik. A mélyebb rétegekben, ahol már oldott oxigén nincs, bakteriális redukció játszódik le, melynek során a nitrátból N2 valamint ammónia keletkezik. A talajvizekre az antropogén tevékenységek jelentős hatással vannak. Az átlagos ammónia koncentrációnak (0,5 mg/l) egyes kutakban a 40-szerese is kimutatható. Az átlagos nitrát koncentráció 80 mg/l körül adódik, míg a maximálisan mért értékek 600 mg/l körül voltak, melyek a mezőgazdasági tevékenység (állattartás, műtrágyás növénytermesztés) eredetűek. A feláramlási zónában (reduktív körülmények) megfigyelhető a megváltozott fizikai, kémiai környezet hatására bekövetkező reakciók eredménye, a nitrát mennyiségének drasztikus lecsökkenése és ammóniává való átalakulása. A nitráttartalom teljes megszűnése a geológiai környezet szerves anyag tartalma miatt nem fog végbemenni.

4. ábra. A vizsgált régióban mért klorid, ammónia és nitrát ionok mennyiségének alakulása az egyes víztípusokban a mélység függvényében.

Üledékes környezetben az ioncsere a vizek kémiai összetételét leginkább befolyásoló folyamat. Emellett az oxidációs-redukciós (továbbiakban redox) reakciók és a karbonát ásványok oldódása tekinthetők még lényeges folyamatoknak a vizek kémiai összetételének kialakításában. A víztípust meghatározó kationok mennyiségét mg/l-ről átszámolva milliekvivalens értékre a következő képlettel: Mekv = [c] x Z/M, ahol [c] az ion koncentrációja mg/l-ben, Z az ion töltésszáma, M az ion tömege. Az így kapott értékekkel kiszámoltuk a (Na+K) egyenérték százalékot (eé%) a következő képlet alapján: 171


(Na+K)eé% = [(Na+K)/(Na+K+Ca+Mg)] x 100 Az áramlási pálya mentén a Na+ és K+ ionok aránya növekszik a Ca2+ és Mg2+ rovására. Ez azzal magyarázható, hogy a víz és kőzet agyagásványai között kation kicserélődés is lejátszódik. (Berecz et al. 2001) A vizsgált területen tapasztalható ilyen növekedés, de az adatok szórnak. Azonban az látható a 5. ábrán, hogy a kvarter képződményekben áramló holocén korú vizek (Na+K)eé% értékei nem haladják meg a 30 eé%-ot. A pleisztocén korú vizek ilyen értékei a területen a 25-100 eé% között szóródnak.

5. ábra. A Na és K eé% változása a mélység függvényében.

Számos elemzés alapján a mai csapadékvíz ä18O értékének sokéves átlaga 9,3‰, a 20 méternél nem mélyebb talajvizek átlagos értéke ä18O értéke -9,3 ±0,4‰, a mélyebb felszín alatti vizek (rétegvizek) közül a holocén beszivárgási korúak -9,7±0,4‰, a pleisztocén (jégkorszaki) beszivárgási korúak pedig -11,8 ± 0,8 ‰ átlagos ä18O értékűek (Deák 2006). Ezeket az intervallumokat összevetve a területen vett vízmintákból mért stabil-izotóp értékekkel, hasonló egyezést kapunk(6.ábra). A -9 és -10 ‰ közé eső adatok a holocén, a -11‰-nél negatívabb értékek pleisztocén, azon belül is jégkorszaki beszivárgási korú vizeket jelölnek.

6. Összefoglalás Az elvégzett vizsgálatok alapján elmondható, hogy a régióban az áramlási rendszerekben illetve a vizek kémiai összetételében alapvető és fontos változások mutathatóak ki az emberi tevékenység hatása következtében. 172


A legsérülékenyebb területek azok, ahol a földtani felépítés (vastag pleisztocén réteg), illetve a nagymértékű vízkivételek miatt a beszivárgási zóna eléri a 100 m-es mélységet. Ilyen terület például Vecsés település, ahol a vízkitermelés a felszín alatt 80 m mélységben szűrözött kutak kémiai összetételét már megváltoztatta (7.ábra) azáltal, hogy a felülről érkező csapadékvizek elérik ezt a mélységet, míg a mélyebb rétegekben található feláramló vizeket a mély kutak felfogják.

6. ábra. A 18O értékének és a származtatható kor alakulása a mélység függvényében.

7. ábra. Vecsés térségében mélyített különböző mélységű kutak klorid ion koncentrációjának hosszú idejű adatsora.

Megállapítható továbbá, hogy a feláramlási zónákban a vízkivételnek nincs hatása a víz kémiai összetételére, azok állandó kémiai összetételt mutatnak. A talajvíz – ami átlagosan a 12 m mélyen található első vastagabb vízzáróig tart, döntően kavicsos összlet – rendkívül sérülékenynek mutatkozik a jó vízvezető (90-120 m/nap) képességű rétegek miatt. Az erre a rétegre szűrözött kutak esetében 173


igen nagymértékű antropogén szennyezők mutathatók ki, így a nitrit, nitrát, de egyes esetekben a rendkívül magas nátrium szint is megjelenik, elsősorban az állattartás és az utak sózásából fakadóan.

7. Köszönetnyilvánítás A cikk a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 projekt pénzügyi támogatásával készült. Irodalomjegyzék Appelo C. A. J., Postma D. (2005): Geochemistry, Groundwater and Pollution. 2nd edition. p.649 Berecz T., Fórisz I., Deák J. (2001): Felszín alatti vizek környezeti izotópos és kémiai vizsgálata a Duna-Tisza köze déli részén. Hidrológiai Közlöny. 81.évf. 2.sz. Deák J. (2006): A Duna-Tisza köze rétegvíz áramlási rendszerének izotóp hidrológiai vizsgálata. PhD értekezés, ELTE (kézirat) Erdélyi M. (1997): Hydrodynamics of the Hungarian Basin. (VITUKI) Proc. No. 18. Budapest Kovács B. (2004): Hidrodinamikai és transzportmodellezés I. (Processing MODFLOW környezetben) Miskolci egyetem, Szegedi Tudományegyetem, GÁMA-GEO Kft., 159 p. Kovács B., Szanyi J. (2005): Hidrodinamikai és transzportmodellezés II. (Processing MODFLOW és Surfer for Windows környezetben) Miskolci Egyetem, Szegedi Tudományegyetem, GÁMA-GEO Kft., 214 p. Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia. ELTE Eötvös Kiadó, 626 p. Szanyi J. (2004): A felszínalatti vízkivétel hatásainak vizsgálata a Dél-Nyírség példáján. PhD értekezés, Szegedi Tudományegyetem (kézirat) Szűcs P., Sallai F., Zákányi B., Madarász B. (2009): Vízkészletvédelem.(A vízminőségvédelem aktuális kérdései) Bíbor Kiadó, 418 p. Tari Cs., Szanyi J., Kovács B. (2010): Kavicsbányászat hatása a talajvízállásra, és a felszín alatti vizektől függő védett élőhelyekrre, Ócsa, Dunaharaszti, Áporka és Bugyi térségében, Hidrológiai Közlöny 90/3 pp. 40-46

174


PÁVAI VAJNA FERENC SZEREPE A HÉVIZEK FELTÁRÁSÁBAN ÉS HASZNOSÍTÁSÁBAN Székely Ferenc és Lorberer Árpád Pávai Vajna Ferenc geológus 1886-ban született az erdélyi Csongván. Az 1964-ben Szekszárdon elhunyt szakember a múlt század első felében a hazai földgázkutatás meghatározó alakja volt. A földgáztelepek és a hévíztárolók ma már közismert kapcsolata következtében munkássága szinte természetszerűleg terjedt ki a hévízkutatás területére is. Mai szemmel megítélve és máig ható eredményeit tekintve a hévízföldtan három szakterületén játszott úttörő szerepet: 1) Az alföldi porózus tárolók hévízkincsének a kutatása és feltárása elválaszthatatlan Pávai Vajna Ferenc munkásságától. A Pénzügyminisztériumban betöltött állásából adódóan az Alföldön 1918 és 1935 között lemélyített 10 legkorábbi kincstári kőolaj-, földgáz- és hévízkutató fúrás közül hétnek (illetve több fővárosi vagy dombvidéki hévízkútnak) Ő tűzte ki a helyét és földtani szempontból felügyelte, irányította kivitelezésüket. Hévízfeltáró tevékenységét az Általa kitűzött 7 hévízkút jelzi: Hajdúszoboszló I, II és III, Karcag - Beregfürdőn az Üveggyári I és II, valamint a Debrecen I és II sz. hévízkutak. 2) Budapesti fúrás- és kútkitűzései is jelentősek. A Tabánban 5 kutató fúrást telepített, Pestszenterzsébeten gyógyvízkutat, további helyszíneken pedig 4 hévízkutat létesített (a Rudas fürdő 2 kútja, a Margitsziget - II sz. és a Városliget II sz. kutak). Az utóbbi kettőt a Zsigmondy Vilmos által évtizedekkel korábban fúrt hévízkutak közelében telepítette, ezek tehát a korszakos előd munkásságához kapcsolódnak és annak folytatásaként értékelhetők. 3) Szorgalmazta a hévizek és a kísérőgázok hőenergiájának gyakorlati hasznosítását fűtésre valamint elektromos áram termelésére. A hévizek hőenergiájának hasznosítására vonatkozó, jövőbe mutató szemlélete és tevékenysége minden bizonnyal nagy impulzust kapott az olaszországi Lardarello geotermikus mezőn végzett tanulmányútja során. Energetikai elképzelései Hajdúszoboszlón, Karcag - Beregfürdőn, Szolnokon, továbbá geotermikus fűtés formájában Budapesten valósultak meg. A három kiemelt szakterület gazdasági jelentőségét ma már szükségtelen ecsetelni, ezek jövedelmező ágazatok és sok családnak biztosítanak hosszú távú megélhetést. A fürdőfejlesztéshez kapcsolódó rekreációs és gyógyturizmus a jelen 175

Székely Ferenc, Lorberer Árpád

és a jövő ígéretes, kiemelt ágazatai. A fűtésre és áramtermelésre használt, gyakran gázzal kevert hévíz hőenergiájának a hasznosítása az energiaimport visszafogásának, valamint a környezet- és klímavédelemnek fontos eszközei. Tanulmányunkat elsősorban e három fő terület bemutatásának szenteljük, egyéb hidrogeológiai eredményeiről a Függelékben felsorolt cikkei nyújtanak tájékoztatást. Saját vizsgálatainkkal is dokumentáljuk, hogy eredményei a mai kutatásokban is jelentős szerepet játszanak. Az alábbi jegyzék a Pávai Vajna Ferenc által kitűzött vagy szakvéleményezett 13 vidéki, valamint 10 budapesti kutat és hévízkutató fúrást tartalmazza: • Hajdúszoboszló: Hsz - I (1090 m), II (2032 m) és III (1055 m) sz. hévízkutak; • Szeged: Anna kút (944 m); • Miskolc: Lillafüred M - I (734,5 m) sz. kutató fúrás; • Karcag - Berekfürdő: Üveggyári - I (1224,6 m) és II (801,0 m) sz. hévízkutak; • Szolnok: Tisza szálló / Fürdő - I (949,0 m) sz. hévízkút; • Hévízszentandrás: Postás üdülő (117,9 m) hévízkútja; • Debrecen: D - I (1737,0 m) és II (1038,0 m) sz. hévízkutak; • Őrszentmiklós: III vagy Kincstári - 1 (948,0 m) sz. kutató fúrás; • Nyíregyháza: Nyí - 1 (2579,0 m) sz. hévízkút; • Budapest: Pestszenterzsébeti gyógyvízkút (330,7 m); • Rudas fürdő - Attila - II (36,8 m), Juventus kút (43,5 m) hévízkutak; • Döbrentei téri (115,0 m), Rakparti (103,0 m) kutató fúrások; • Tabán 1 (200,0 m), 2 (93,6 m) és 3 (100,0 m) sz. kutató fúrások; • Magda / Margitsziget - II (310,96 m) sz. hévízkút; • Városliget - II (1257,1 m) sz. hévízkút. Az 1. ábrán látható térkép a fenti fúrások és kutak helyét ábrázolja. A feltüntetett 23 fúrás és kút közül 20-nak Ő tűzte ki a helyét. A fennmaradó három esetben közreműködőként vett részt alföldi megyeszékhelyek első hévízkútjainak építésében. Szeged részére kedvező hévízfeltárási szakvéleményt készített, de az Anna kút az Általa földtani szempontból optimálisnak tekintett fúrásponttól eltérő helyszínen valósult meg. A szolnoki hévízkút helyének kitűzésére vonatkozó felkérést ugyan elhárította, de később részt vett a kútkiképzés tervezésében. A szénhidrogén kutató fúrásból átalakított nyíregyházi hévízkút esetében pedig Ő tett javaslatot a hévíztermelésre alkalmas szakaszok megnyitására.

176

Pávai Vajna Ferenc szerepe a hévizek feltárásában és hasznosításában

A mi generációnk már készen kapta az intézményes hidrogeológiai kutatás és tervezés kereteit, legfőképpen pedig az ország jelentős mélyfúrásos feltártságát. Pávai Vajna Ferenc idejében a hiányos megkutatottság törvényszerűen helyezte előtérbe a mélyfúrások kitűzésének jelentőségét, hatalmas felelősséget róva a szakvéleményező geológusra.

1. ábra. A Pávai Vajna Ferenc által kitűzött vagy szakvéleményezett fúrások és kutak elhelyezkedése.

Pávai Vajna Ferenc kútkitűzési gyakorlata a földgázkutatásból szerzett tapasztalataira épült. Meggyőződése szerint a negyedkori üledékekkel fedett sík területeken a pleisztocén rétegekben a felszín közelében mérhető átlagos dőlés- és csapásirányok a mélyebb és idősebb üledékes rétegek gyűrődéses szerkezetéről is tájékoztatást nyújthatnak. Kezdettől fogva hangsúlyozta a legfiatalabb kéregmozgások jelentőségét, amelyeket az idősebb alaphegységi képződmények vertikális és oldalirányú eltolódásai válthatnak ki. Alföldi kutatófúrásainak kitűzéséhez homok- és agyagbányákban, vagy 4-5 m mély, erre a célra mélyített kutatóaknákban végzett rétegdőlés-méréseket. Módszerét a kortárs geológusok többsége élesen bírálta, de nemigen tudtak hatékonyabb előkutatási módszerekre hivatkozni. 177


Az Általa kitűzött fúrások közül kettő nem érte el eredeti célját, ezek sorsa ellentétes előjelű végkifejlettel zárult. A gázmező feltárására tervezett Hajdúszoboszló - I sz. fúrás földgázzal kevert hévizet szolgáltatott. A kúttá kiképzett kutatófúrás ezzel a váratlan „melléktermékkel” alapozta meg a város mai napig töretlen fürdővárosi világhírnevét. Mértékadó jelenlegi vélemények szerint a gázmező feltárása az akkori technikával valószínűleg egy Zsana mértékű gázkitörést okozott volna és ezzel a város fejlődése feltehetően más irányba terelődik. A Lillafüredi fúrás az elért 735 m mélységben a vártnál alacsonyabb hőmérsékletet mutatott. A Palotaszálló ugyanis olyan nyíltkarsztos hegyvidéki környezetben épült, ahol az alacsony geotermikus gradiens következtében a hévizek a szokásosnál lényegesen nagyobb mélységben tárhatók fel. A szálló panamagyanús építését övező zavaros pénzügyi és belpolitikai helyzetben Pávai nem tudta elérni a fúrás továbbmélyítését, az jelenleg észlelőkútként üzemel. A neogén medence aljzatát elsőként feltáró 2032 m mély Hajdúszoboszló II. sz. fúrásban Pávai Vajna Ferenc az Alföldön úttörő jelleggel végeztetett mélységi hőmérséklet-mérést, 2000 m mélységben 127 oC hőfokot mértek. Ezeket a méréseket a továbbiakban valamennyi kutatófúrásánál megkövetelte, ezzel aktívan hozzájárult a nemzetközi összehasonlításban is egyedülálló geotermikus adatbázisunk kifejlesztéséhez. A következőkben két olyan kutatásunk eredményét ismertetjük, amelyek az elmúlt évtizedben születtek, de nem nélkülözhették a fenti geotermikus adatbázist. Ez a szakmai intermezzo is demonstrálja Pávai egykori hőmérséklet mérései és a jelen kutatások közötti szoros kapcsolatot. Az első kutatás az ÉK Alföld geotermikus viszonyainak értékelésére irányult. Ezen a területen található a Pávai Vajna Ferenc által kitűzött, illetve szakvéleményezett hévízkutak jelentős része. Nagymélységű hévízkutatásainak ezen a súlyponti területén az utóbbi évek kutatásfejlesztési eredményeinek köszönhetően lehetőség nyílt a felszínalatti vizek és a hő együttes áramlásának háromdimenziós numerikus modellezésére. A modellezés alsó peremfeltétele a felső pannóniai ún. fő hévíztároló összlet feküjének a hőmérséklet-eloszlása. Ezt a Pávai Vajna Ferenc mérési adatait is befoglaló geotermikus adatbázis alapján lehetett előállítani. A modellezés eredménye a mélységi hőfluxus sűrűségének területi eloszlása (Székely 2011). Jelen kiadványban ezt a térképet Szűcs et al. (2011) tanulmánya is ismerteti. A területileg változékony hőáram biztosítja a kőzetek és a víz felfűtését, magas hőmérsékletét valamint hőtartalmát vagy entalpiáját. Ez utóbbi a Pávai által is megcélzott, kinyerhető geotermikus energia forrása. Pávai Vajna Ferencnek a múlt század első felében végzett mélységi

178


hőmérséklet mérései tehát így segítik a jelenlegi, számítógéppel támogatott hidrogeotermikus modellvizsgálatokat. A második bemutatott jelenkori kutatás a Rudas fürdő részletes hévízföldtani viszonyainak a tisztázására irányult. Az előzőekben említettük, hogy Pávai Vajna Ferenc kutatásaiban a budapesti termálkarszt szintén kiemelt szerepet játszik. A harmincas évek első felében kivitelezett tabáni kutatásnál hőmérsékletszelvényezést is végeztetett. A 2. ábrán ezt dokumentálja a Hidrológiai Közlönyben publikált cikkéből idézett baloldali fúrás szelvény.

2. ábra. A mélységi hőmérséklet eloszlása a Rudas fürdő környezetében.

Ennek, valamint az itt nem idézett további hőmérséklet szelvényeknek az alapján a Rudas fürdő környezetében lehetővé vált a hőmérséklet mélységi eloszlásának részletes megismerése. Lorberer Árpád feldolgozásának végeredményét a 2. ábra jobb oldalán látható hőmérséklet szelvény foglalja össze. A Pávai Vajna Ferenc által végzett korábbi mérések tehát alapvető jelentőségűek lettek a Rudas fürdő valamint a megnyitás előtt álló, nagyszerűen helyreállított Rácz fürdő hévízellátásának tervezése, biztonsága és védelme szempontjából.

179


A fenti két példa is igazolja, hogy Pávai egykori geotermikus kutatásai nem a múlt halványuló tudománytörténeti érdekességei, hanem a jelen kutatásoknak is fontos összetevői. Pávai Vajna Ferenc hévízfeltárásainak másik jelentős hozadéka a hévízzel felszínre hozott, valamint az éghető kísérőgázból fejlesztett hőenergia hasznosítása. A Hajdúszoboszlón létesített Hsz - I és Hsz - II hévízkutak összesen 7000 3 m /d éghető földgázt is szolgáltattak. Erre alapozva villanytelepet létesítettek, amely 5 községet látott el árammal. A gáz fennmaradt részét palackozták és azt a MÁV vasúti kocsik világítására használta fel. A Karcag - Berekfürdőn fúrt két hévízkút szintén jelentős mennyiségű, 4684 m3/d földgázt hozott a felszínre. Ennek hasznosítására üveggyárat létesítettek. A Horusitzky Henrik által kitűzött, de Pávai által felügyelt szolnoki hévízkút kiképzése az Ő javaslata alapján történt. Ennek vizét a fürdő gyógyvízellátásán túlmenően a Tisza szálló, a szemközti színház és néhány további épület fűtésére használták, a kísérőgázzal pedig áramot fejlesztettek. A Margitsziget - II. sz. hévízkút helyét Pávai Vajna Ferenc jelölte ki. A kút kulcsszerepet játszott és ma is mintaértékű a fővárosi geotermikus energiahasznosítás fejlesztésében. A korábbi vidéki tapasztalatokkal összhangban a kút 71 oC hőmérsékletű vizét kezdetben a fürdőn kívül a közeli szállodák fűtésére használták fel. A következő 3 évtizedben ebből a kútból biztosították az Országház és Újlipótváros lakóházainak fűtését valamint használati melegvíz-ellátását. Az 1964-ben elhunyt Pávai Vajna Ferenc emlékének felidézésekor természetszerűleg a múlt felé tekintettünk. A hévizek feltárásán túlmenően Ő azonban egész életében a hévíz és a kísérőgázok hasznosítási technikáinak a megújításán és elterjesztésén is munkálkodott. Pávai tehát a jövő lehetőségeit kutatta, ezért ezen az emlékülésen szükségesnek látszik a jelen és a közeljövő energia hasznosítási lehetőségeinek a felvillantása is: • hőszivattyúk alkalmazása alacsony hőmérsékletű vagy hőcserélőkben már lehűtött, továbbá a fürdőkből elfolyó hévizek hőjének hasznosítására; • geotermikus fűtő- és villamos erőművek létesítése a felhasznált, lehűtött hévíz visszatáplálásával; • áram- és hőtermelés kísérőgázzal üzemeltetett gázmotorokkal; • metanol előállítása a hévízből szeparált metánból és széndioxidból Oláh György akadémikus találmánya alapján. Ezek a korszerű technológiák összhangban vannak Pávai Vajna Ferenc jövőbe tekintő szemléletével és így életműve folytatásának tekinthetők. Felmérésünk szerint pályafutása során közel 90 tanulmányt publikált. Számos szaktudományos kérdésben pályatársaitól jelentősen eltérő véleményt 180


képviselt. Ezt igazolja több, vitát kiváltó, vitázó és válaszcikke. A hidrogeológus Pávai Vajna Ferenc nevét a hévízkutakon, fürdőkön és a geotermikus hőhasznosítás bevezetésén túlmenően vízföldtani tárgyú szakcikkei is megőrzik, ezeket a Függelékben foglaltuk össze. Munkásságát 2 életrajzi regény, ezen kívül negyvennél több méltató vagy kritizáló publikáció értékeli. Szakmai megítélése a jelenkor hidrogeológusai körében nem egységes. Nevét elsősorban és vitathatatlanul az Általa kitűzött és megvalósított 12 hévízkút valamint 1 gyógyvízkút, továbbá a rájuk épült fürdők és egyéb hasznosító létesítmények őrzik. A fürdőfejlesztésben valamint a hévizek és a kísérőgázok energetikai hasznosításában is kiemelt, innovatív szerepet játszott, ezért napjainkban hírneve és elismertsége messze túlterjed a hévízföldtan szakterületén. A háborút követően Pávait háttérbe szorították, de halála után fokozatosan rehabilitálták. Szakmai eredményeit több poszthumusz megemlékezés és emléktábla méltatja. Hajdúszoboszlón és Berekfürdőn mellszobra, Lillafüreden pedig emlékoszlop őrzi a gyakorlati szakember és a tudós emlékét. Pávai Vajna Ferenc a hévizek feltárásáért és sokoldalú hasznosításáért munkálkodott, ezért a reá emlékező tisztelői a „hévizek atyjá”-nak is nevezik. Függelék Pávai Vajna Ferenc hidrogeológiai vonatkozású közleményei:

1. Néhány újabb barlang ismertetése. Földtani közlöny, 1911. (41. évf.) 11-12. sz. 779–787. old. 2. Miért van Hajdúszoboszlón földgáz, olajnyom és jódos sós hévvíz? A debreceni Tisza István Tudományos Társaság II. osztályának munkálatai, 1926. II. k. 1. füzet, 1–15 old. 3. Magyarország hévvizei. Lehet-e Budapestből fürdőváros? Hidrológiai Közlöny, 1927. (7-8. évf.) 1. sz. 17–25. old. 4. Magyarország hévizei s azok felkeresése és kitermelése. Bányászati és kohászati lapok, 1928. (61. évf.) 50–55. old. 5. Elkészült a karcagi gázos-kút. Bányászati és kohászati lapok, 1928. (61. évf.) 271–273. old. 6. Új energiaforrás (a geotermikus energia). Bányászati és kohászati lapok, 1928. (61. évf.) 553–561. old. 7. A szegedi mélyfúrás jelentősége és tanulságai. Természettudományi Közlöny, 1928. (LX. köt.) 170–174. old. 8. A magyar mélyfúrások és gazdasági jelentőségük. Bányászati és kohászati lapok, 1928. (61. évf.) 492–495. old. 181


9. A lillafüredi kutató mélyfúrás eddigi története és geológiai viszonyai. Hidrológiai Közlöny, 1929. (9. évf.) 1. sz. 38–50. old. 10. A forró oldatok és gőzök-gázok szerepe a barlangképződésnél. Hidrológiai Közlöny, 1930. (10. évf.) 1. sz. 115–122. old. 11. Csonka-Magyarország energiaforrásai különös tekintettel a földgázra és gőzgáz keverékek lehetőségeire. Technika 1931. 3-4. sz. 12. A hőenergiabányászatról. Természettudományi Közlöny, 1931. 13. Hőforrások. Az Atheneum Közgazdasági Enciklopédiája, 1931. 1–6. old. 14. Új gyógyforrások Budán. Hidrológiai Közlöny, 1932. (12. évf.) 1. sz. 98–109. old. 15. Igazi sósfürdő Pestszenterzsébeten. Hidrológiai Közlöny, 1932. (12. évf.) 1. sz. 145–150. old. 16. Hőenergiabányászat és lehetőségei. Magyar Mérnök és Építész Egylet Közlönye, 1932. (66. évf.) 13-14. sz. 66–70. old. 17. A csonka magyar föld új energiaforrásai. A magyar orvosok és természetvizsgálók nagygyűlésének munkálatai, 1934. 41. sz. 230–232. old. 18. A magyar gyógyulás új forrásai. Új Vívmányok, 1934. 5. sz. 19. Szent hagyományok. Budai Napló, 1934. 20. Óriási fejlődési lehetőséget nyújtanak Debrecennek a gázos hévforrások. Kelet Magyarországi Napló, 1934. ápr. 1. 21. Sümeg és Ukk községek vízellátása (Maros Imrével együtt). M. Kir. Földtani Intézet Évi Jelentése az 1929-1932 évekről, 1935. 479–494. old. 22. Nagy Budapest jövője. Természeti kincseinek felkutatása és okszerű felhasználása. Budai Napló, 1935. V. 2. 23. A Tabán új termális gyógyforrásai. Hidrológiai Közlöny, 1936. (16. évf.) 1. sz. 30–43. old. 24. Termeljük ki a magyar föld kincseit. Földtani Értesítő, 1937. II. új évf. 1. sz. 1– 8. old. 25. A budapesti melegforrások kérdése. Miért kell fúrni, hogy jobb és olcsóbb termális forrásokkal gazdagítsuk Budapest melegvízkincsét? Földtani Értesítő, 1939. 4 sz. 120–124. old. 26. A vízbányászat elemi fizikája I-II. Bányászati és kohászati lapok, 1940. (73. évf.) 300–302, 309–311. old. 27. A sűrű mélyfúrások lehetséges káros hatása a Magyar-Horvát medencében. Hidrológiai Közlöny, 1942. (22. évf.) 7-12. sz. 361–363. old. 28. Van káros hatásuk is a szénhidrogénkutató fúrásoknak. Bányászati és kohászati lapok, 1944. (24. évf.) 6. sz. 90–92. old. 29. A víz élete a földben. Hidrológiai Közlöny, 1944. (24. évf.) 1-3. sz. 43–53. old.

182


30. A négy megoldásra váró geológiai problémáról. Bányászati és kohászati lapok, 1947. (II. évf.) 10. sz. 312–316. old. 31. Gondolatok a Hidrológiai Közlöny 1948. évi 1-4. számával kapcsolatban. Hidrológiai Közlöny, 1949. (29. évf.) 3-4. sz. 123–125. old. 32. Hozzászólásom a Hidrológiai Közlöny 1946. évfolyamához. Hidrológiai Közlöny, 1950. (30. évf.) 5-6. sz. 230–233. old. 33. A "Karsztvíz" és a "Karsztvíztérképek". Hidrológiai Közlöny, 1950. (30. évf.) 11-12. sz. 402–405. old.

Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Hivatkozások Székely F. (2011): Éghajlati, víz- és hőáramlási folyamatok kölcsönhatása felszín alatti áramlási rendszereinkben. Hidrológiai Közlöny 2011/2, 45–49. old. Szűcs P., Székely F. (2011): Kihívások és lehetőségek a hazai ásvány-, gyógy- és hévízkészletek feltárásában és hasznosításában, Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 81. kötet

183


184


EGER VÁROS ÁSVÁNY- ÉS GYÓGYVIZEINEK BEMUTATÁSA, FELHASZNÁLÁSUK Szabó Tamás okleveles környezetmérnök, vízellátás-csatornázás szakos hallgató Heves Megyei Vízmű Zrt. 3300 Eger Hadnagy út 2, [email protected] Kivonat A dolgozat Eger város ásvány és gyógyvizeinek eredetét, geológiai viszonyait, felhasználását mutatja be. Részletezi a terület főbb vízbeszerző létesítményeit, történetét, felhasználásának módját, arányát, a vizek tulajdonságait, gyógytényezőit. Bemutatásra kerülnek továbbá a források fő műtárgyai is.

1. Eger gyógyforrásainak története: „A Petőfi téri termelőkutak és a gyógyforrások egy kb. 10 hektáros felszínű, fedett helyzetben lévő alaphegységi sasbércet csapolnak meg. A feltörés központi részén eredetileg kis tavakat alkotó 28-32 ºC-os hőmérsékletű, természetes források fakadtak, melyek alatt 10 m2-es nagyságrendű keresztmetszetű forráskürtőket kell feltételezni. A langyos források hosszú időn keresztül a fürdők kizárólagos célját szolgálták. A mai Eger területén a pleisztocénben már biztosan működő langyos karsztforrásokat valószínűleg a történeti idők kezdetétől ismerték az itt élő emberek, sőt a forrásvíz egyfajta vonzerőt is jelenthetett a vidék Árpád-kortól egyre fokozódó benépesítésében. Az egri fürdőkultúra története – az írásos adatok alapján - az 1400-as évek első felére nyúlik vissza. Egerben fürdő működését először egy 1448-ból származó oklevél említ „Balneum Carthusiensium”, azaz karthuzi fürdő néven. Az említett szerzetesrend által üzemeltetett fürdő inkább a mai szaunákhoz hasonló gőzfürdőként üzemelt, azonban a kutatások szerint nem az egri langyos karsztforrásokra épült, hanem attól kissé északabbra helyezkedett el és vizét az Eger-patak, vagy egy talajvízkút szolgáltathatta. Az egri langyos források első írásos említése Bakócz Tamás egri püspök udvartartási számadás könyvében található 1495-ből, melyben egy régebbi, már a langyos források vizét használó fürdőépület javítási költségei szerepelnek. A következő egri püspök, Estei Hippolit az 1500-as évek első felében egy új fürdőt építtetett, minden valószínűség szerint a kor ízlésvilágát tükröző reneszánsz 185

Szabó Tamás

stílusban. Később Radéczi István egri püspök 1581-ből fennmaradt ingóságlistájában szerepel egy fürdő, ami a fürdőkultúra folytonosságára utal az egész XVXVI. század folyamán. Az 1500-as évek második feléből Zsámboki János, majd később Istvánffy Miklós krónikások adnak leírást a város gyógyvizeiről. A török hódoltság idejéből Evlia Cselebi (1666) török világutazó ismerteti részletesen az egri ilidzsákat és hamanokat, azaz fürdőket és gőzfürdőket: Eger városának „fürdője van kettő: az egyik a belső vár kapuja alatt a hídfőnél, ez a Valide szultána fürdője... A másik a Kalmet-kapu közelében kisebbszerű, keskeny fürdő…” Az Evlia által említett fürdők közül az utóbbinak nem maradt sem levéltári, sem régészeti emléke, így pontos helye nem ismeretes. Valide szultána gőzfürdőjéről azonban maradtak fenn feljegyzések és ezek alapján tudható, hogy a vár déli feljárata előtt, zömében a mai Dózsa György tér 1. számú telken állott, ahonnan régészeti maradványok is előkerültek. A mai gyógyfürdőkomplexum magjában meglévő Török fürdő épületének elődje, Arnut egri pasa ilidzsája, azaz melegfürdője 1610 és 1617 között épült. Ez az épület már több korabeli metszeten, például Georg Houfnaglius 1617-es egri látképén is feltűnik. Az egri források, illetve gyógyfürdő első részletes hazai leírása 1735-ből Bél Mátyás nevéhez kötődik. A Bél Mátyás által leírt hiányosságok nyomán Barkóczy Ferenc püspöksége idején, 1742-ben kezdtek hozzá a török idők óta lepusztult fürdő helyreállításához. Ekkor alakították ki a legmelegebb és egyben legmagasabb rádiumemanációtartalmú forrás fölött a Tükör fürdőt, melyet később Markhót Ferenc Heves megyei főorvos „Caldaria Cella”-nak, míg az „egri meleg fördős” Rauch János részére kiadott 1767. évi instrukció „Extra Bad”-nak, azaz külön fürdőnek nevezett. Markhót Ferencnek 1764-ben a Helytartótanácshoz felterjesztett tudományos értekezés-számba menő jelentése a vizek és a fürdők általános leírása mellett, a korát megelőzve elemző részletességgel foglalkozik az egri termálvízzel és annak gyógyászati hatásmechanizmusával. Bél művéhez hasonlóan ezt a dolgozatot is levéltárban őrzik, nem került kiadásra. A fürdőt a XVIII. sz. végén Eszterházy Károly püspöksége idején bővítették egy új „Extra Bad”-dal, a mai Pezsgő medencével és a fürdőépület körül lévő kis és nagy melegvizű tavat is kitisztították, melynek alján szintén források fakadtak. A meleg vizű tavak lecsapoló árkainak az Eger-patakba, illetve annak mellékcsatornájába történő torkolatai alatt vízimalmok épültek, melyek a langyos víznek köszönhetően az év jelentős részében üzemelni tudtak. Közben, a XIX. sz. első felében, Pyrker László püspöksége idején a fürdő épületét jelentősen kibővítették. A klasszicista épületben gyógykádakkal ellátott 186

Eger város ásvány- és gyógyvizeinek bemutatása, felhasználásuk

fürdőszobákat és a fürdővendégek részére lakásokat alakítottak ki. 1855-ben elkészült az ún. kis melegvizű tó helyén az első egri uszoda (későbbi neve Női uszoda, a mai Bárány versenyuszoda elődje), melynek ÉNy-i szögletében egy új fürdőt az ún. Társasfürdőt alakították ki 1864-ben. Az egri fürdőkultúra további fejlődését jelentette, amikor Simkovics Imre, az egri káptalani uradalom felügyelője egy kicsiny melegvizű forrásra építve 1864ben megnyitotta a város új közfürdőjét, a későbbi Erzsébet fürdőt (a mai Szent József dísz ivókút közparkjának helyén). Az alacsony hozamú forrás kiváltására azonban 1870-ben a vállalkozó artézi kutat fúratott, mely nagy hozamával a fürdő mellett egy szökőkutat és egy mosóhelyet is ellátott, sőt vizét később szikvízként is palackozták. Az I. világháborút követően Bárány Géza egri főmérnök, majd később, mint az Egri Városfejlesztő Részvénytársaság ügyvezető igazgatója vezetésével nagyszabású uszoda és fürdő építési és rekonstrukciós munkálatok kezdődtek. A Női medence helyén modern versenyuszoda (mai Bárány uszoda) épült. 1920-ban a Püspöki termálfürdő (mai Török fürdő) mellett lévő nagy melegvizű tó helyén kialakították a nagy vízfelületű Férfi uszodát, a mai Strand 1. sz. nagymedencéjének elődjét. Korszerűsítették a termálfürdőt gőzkamrával, medencével, kabinokkal és különböző kezelő helyiségekkel, kiszolgáló egységekkel.” (Smaragd-GSH 2009)

2. Eger és környezetének hidrogeológiai viszonyai: A DNy-Bükk, mint szerkezeti egység határa nyugaton a Darnó zóna, délen a VattaMaklári árok, keleten a Hór-völgy keleti felszíni vízválasztója, míg északon a Nagy-fennsík földtani határával esik egybe. A fő vízbeszerzés egyértelműen a karszt, a tektonikai mozgások eredményeként, a karsztvíztároló antiklinális-szinklinális szerkezetbe gyűrődve található a DNy-Bükkben, aminek a következtében a karsztvíztároló különböző mélységekben található. Hol a felszínen, hol alatta vízzáró kőzetek által fedett helyzetben található. Ez a bonyolult rendszer határozza meg a víz áramlásának útját, viszonyait. Ettől függetlenül a karszt egy rendszerként viselkedik: „A Bükk hegység karsztos kőzetei összefüggő karsztvíz-tározót képeznek a Nagyfennsíktól egészen a hegység pereméig, ahol a karsztvíztároló a mélybe zökken, és fokozatosan süllyed az Alföld irányába több ezer méter mélységbe. A karsztvíz-tározó DNy-i irányban egészen Gödöllőig elnyúlik. A karsztvíz-tározó a Bükk hegység területén a DNy-i területrészt kivéve fedetlen szabadtükrű karsztként, a DNy-i részen fedett karsztként, míg a hegységet körbevevő

187

Szabó Tamás

medencerészen fedett, nyomás alatti rezervoárként jellemezhető. A fedett és fedetlen rész azonban hidraulikailag egységes rendszert képez. A Petőfi téri vízműkutak és az egri karsztforrások egy felszín közeli, de fedett helyzetben lévő alaphegységi mészkőösszletet csapolnak meg. A területet feltáró fúrások az eocén Nummuliteszes Mészkő Formáció bázisát és a Felsőtárkányi Mészkövet harántolták. A Petőfi tér – Eged antiklinális ujjszerűen nyúlik DNy-i irányban. Tőle ÉNyra, a Tárkányi-medence található, ahol a Bükk-hegység irányában hidraulikailag folytonosan megtalálható a karsztvíztároló, csak több száz méter mélységben, miocén riolit- és dácittufával fedve. Hasonló a helyzet a Petőfi tér – Eged antiklinálistól nyugati és déli irányban, ahol a mészkő aljzat egyre nagyobb mélységben található. Az Alföld irányában, a medenceterületeken fokozatosan a mélybe zökken, és Kerecsend térségében már több ezer m mélyen található. Eger Déli részén lettek megfúrva az AT-8 és AT-10 jelű termál kutak, amelyek a Petőfi tértől pár kilométerre helyezkednek el, mélységük a 886 m , és 840 m. Ezek a kutak szolgáltatják a Eger gyógyászati vízszükségletének jelentős részét. „A karsztvízrendszer áramlásának fenntartásában részben a beszivárgási és a megcsapolási területek közötti geodéziai magasságkülönbségek, részben a hőmérséklet különbség miatt kialakuló sűrűségkülönbség játszik szerepet. Az áramlási irányokat jelentősen befolyásolja a karszt geometriája, mélysége, és vízvezető képessége. A fennsíki területek nyíltkarsztos részein beszivárgó hideg csapadékvíz részben felszínre kerül a hegységben lévő időszakos forrásokon, más része az antiklinális- szinklinális szerkezet miatt a mélybe szivárog. Az áramlási pályán hőt von el a környezetből, miközben felmelegedik, s oldott anyag tartalma is megnő. Felfelé irányuló szivárgási területeken a víz a környezetét felfűti, ami magas hőáramban nyilvánul meg. A hő egy része azonban sok esetben koncentráltan, meleg vizű forrásokban lép a felszínre. A hűtött terület tehát jelentősen meghaladja a fűtött terület kiterjedését (SMARAGD-GSH 2004).” Ez a pozitív (felfelé irányuló) nyomás biztosítja, hogy a talajvizet megduzzassza és a karsztba történő bekeveredését megakadályozza, tehát a rendszer hosszantartó működésére a környező vízkivételek, és olyan műtárgyak, amely az áramlást befolyásoló hatással vannak.

3. Fürdőterület, vízbeszerzés kialakítása Az előzőekben említett antiklináris rendszer, a Petőfi tér környezetében a felszín közelbe ér (szakirodalomban „sasbérc”) és források formájában jelenik meg a víz. A karsztra vastag jólvezető réteg települt, s ez teszi lehetővé, hogy a fedett 188


helyzetben lévő karszt vízátadást biztosítson. Érdekessége továbbá a területnek, hogy az Eger-patak hordalékanyaga átlagosan 6-8 m, de a források alatt jelentősen kivastagszik, így a 27 m-t is eléri. Három nagyobb forráscsoport található a Petőfi téren: • Verseny uszoda forrásai, • Nagymedence forrásai, • Török fürdő forrásai. Az első kettő esetében a medencék egy része kavicsolt, így növelve a források áramlási felületét. Az 1. ábra szemlélteti metszetben és felülnézetben a források elhelyezkedését. Mint a történeti áttekintés bemutatta a fürdőkultúra korát és fejlődését, a jelenlegi formája folyamatos fejlesztés alatt áll, hosszú időn keresztül a Török fürdő csak orvosi beutalással volt használható, de 2010-ben külön épületbe helyezték a reumatológiai intézet gyógyászatát. Az új Török fürdő vizét továbbra is a források táplálják, emellett helyett kapott egy termálvizes medence, két torna és egy súlyfürdő is. A Török fürdő forrásai a Török és Tükör forrás vize gyógyvíz minősítéssel rendelkeznek, az országban elsők között kapta meg a minősítést. A foglalt forrásmedencéken kívül túlfolyókon a már említett új reumakórház medencéit is táplálják. Az épületből két túlfolyóvíz csőág indul ki. Az egyik közvetlenül a csatornára van kötve, míg a másik a szabadtéri Strand 2. és Strand 3. kismedencéket táplálja. A források mellett fürdő vízigényének (4 db medence) kielégítésére a szintén gyógyvíz minősítéssel rendelkező AT-s kutak vize is fontos szerephez jut, amelyet a Heves Megyei Vízmű Zrt. üzemeltet. A kutak vize mind a strandi medencék, mind az új Török fürdő, Bitskey Aladár uszoda (téli melegvíz igény), Hotel Flóra gyógyászatát kielégíti, továbbá a fel nem használt, hőcserélőn lehűtött vizet az ivóvízhálózatba is bebocsájtjuk a Petőfi tér 1. és 3. sz. kutak kevert vizével. A vízellátás 1926-ban kezdődött a Petőfi téri 1. sz. kút megfúrásával, amely tervezésére Schréter Zoltán neves geológus adott utasítást. A sikeres fúrás 60,75 mben állt meg, a kút különlegessége, hogy csövezése fenyőfából készült, amely jelenleg is hibátlanul üzemel. Későbbiekben 1956-ban, majd 1969-ben a Népkert 2. és 2/a. sz. kútcsoport, 1961-ben a Petőfi téri 3. sz. kút került megfúrásra. A népkerti kutak együttes üzemmel jelentősen süllyesztették a forrás szinteket, ezért csak váltva üzemeltek, majd a vízigény csökkenéssel leállításra kerültek. 1964-ben a Török fürdő közvetlen közelében 28 m talpmélységgel kivitelezték a Petőfi tér 4. sz. (B-117) jelű kutat, amely ásványvíz minősítéssel rendelkezik.

189

Szabó Tamás

1. ábra. Petőfi téri források. (Kleb és Scheuer, 1983)

190


A kút vizét Szent József természetes ásványvíz néven forgalmazták, jelenleg csak a közkútra történik a vízszolgáltatás, de lehetőség van esetlegesen az ivóvízhálózatba bocsájtásra is. Továbbá 1965-ben építették meg a József-forrást (40 m talpmélységgel), majd annak figyelőkútját a József kutat 1983-ban szintén 40 m talpmélységgel, mindkettő aknakutas forrás foglalásként termel a Flóra Gyógyszálló gyógymedencéjének és a Strand 1. sz. medencéjébe. A két vízbeszerző létesítményt az Eger Termál Kft. üzemelteti. Mind a források, mind a termelőkutak védőterületeinek lehatárolása megtörtént, jelenleg az Észak Magyarországi Környezetvédelmi Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőségen engedélyezési eljárás alatt van.

4. Kutak, források vízminősége Az Petőfi téri források és kutak mindegyike kalcium-magnéziumhidrogénkarbonátos, a kalcium tartalom átlagosan 80-100 mg/l, a magnézium 1725 mg/l, a nátrium és káliumban a Török és Tükör forrásoknál nagyobb a szórás, így a N+K 6-40 mg/l között változik, a szulfát 30 mg/l, klorid 8 mg/l átlagosan, az összes oldott ásványi anyag tartalom 500 mg/l körüli.. A vizek hőmérséklete 25-29 °C. A források és kutak vízminősége nagy hasonlóságot mutatnak. A hőmérséklet vizsgálatok is megerősítették a tényt, hogy a talajvízre a források markánsan hatnak, és eltérítik az áramlását. Az AT-s kutak kalcium-magnézium-hidrogénkarbonátos, szulfidos, a kalcium tartalom átlagosan 110 mg/l, a magnézium 20 mg/l, a nátrium és káliumban csekély mennyiségben jelenik meg, így a N+K 30 mg/l között változik, a szulfát 25 mg/l, klorid 3 mg/l átlagosan, szulfid tartalom 1,5 mg/l, az összes oldott ásványi anyag tartalom 600 mg/l körüli. A víz hőmérséklete 50 °C. Az egri forrásvizek leghatékonyabb gyógyászati tényezője a víz radioaktivitása (Agyagási, 1983), ez alapján nyilvánították a vizet gyógyvízzé, Egert pedig 1975-ben gyógyhellyé. Az egri forrásvizek jelentős mennyiségben tartalmaznak gázokat. Cserey (1897) és Weszelszky (1914) vizsgálati eredményei alapján a vízben oldott rádiumnál sokkal jelentősebb a víz rádiumemanáció tartalma. A tapasztalat szerint hatása csak a víz kibukkanásánál, három órán belüli felhasználásánál van. A legaktívabb források közvetlenül a gyógyfürdő medencéjében fakadnak. A természetes vizek radioaktivitása kétféleképpen nyilvánulhat meg, egyrészt a vízben oldott rádiumsók (226Ra), másrészt bomlási termékük, a gáznemű rádiumemanáció (222Ra) révén. A rádiumemanáció a kőzetekből való abszorpcióból származik. 191

Szabó Tamás

A kőzetekben a rádium nagyon kis mennyiségben fordul elő, legnagyobb mennyiséget porfiritben ér el: 6.62 x 10 12 g Ra/g kőzet, míg a mészkőben ez csupán 1.15 x 10 12 g Ra/g kőzet. A Kossuth Lajos utcában lemélyített fúrás által harántolt triász mészkő- és dolomitösszleten belül teleptelérszerű kifejlődésben nagy mennyiségű porfiritet tártak fel (Kleb és Scheuer, 1983). A porfirit a miocén kori vulkanikus kőzetek (főleg andezit, kevés riolitláva) és a mészkő kontaktusán hidrotermálisan kialakuló kőzet. A radon migrációját nagy mértékben elősegíti, hogy az aljzat erősen töredezett, és nemcsak helyi jelleggel, hanem nagyobb regionális törésvonalak is határolják a területet. A törésvonalak nyitottak, a számos földrengés tanúsága szerint aktívak is. 1. táblázat. Rádiummemanáció tartalom a Petőfi téri források és kutakban. (Smaragd-GSH 2009) Forrás, Kút Török-forrás Török-forrás vizével feltörő gáz Tükör-forrás Tükör-forrás vizével feltörő gáz Strand 1. sz. medence forrása József-forrás I. sz. termelőkút III. sz. termelőkút IV. sz. termelőkút

Mérés dátuma 1952.08.29 1954.09.11 1952.08.28 1956.09.05 1952.08.27 1955.09.03 1967.09.27 1967.09.27 1967.09.27

Rádiumemanáció tartalom mµCi* M.E.** 2,51 6,89 13,80 37,91 1,87 5,14 10,25 28,16 1,74 4,78 1,83 5,03 1,26 3,46 1,19 3,27 3,13 8,59

* millimikro Curie ** Mache egység = 0,364 mµCi

A Török-, Tükör- és a Strand 1. sz.-forrásnak jelentős a szén-dioxid tartalma is (Kleb és Scheuer, 1983; Aujeszky et al., 1983) (2. táblázat), ami a recski és a mátraderecskei vizekhez hasonlóan szintén a miocén vulkanizmus hidrotermális utóvulkáni tevékenységéhez kapcsolódhat. 2. táblázat. Petőfi téri források szén-dioxid tartama. (Smaragd GSH 2009) Forrás Strand 1. Török Tükör

192

Dátum 1956.09.06 1972.08.24 1967.09.28 1972.08.24 1956.09.05 1972.08.24

Szabad CO2 tartalom (térfogat %) 64,68 83,46 81,75 80.30 93,33 98,30


A Petőfi tér 1. sz. és 3. sz. termelőkutak vízmintái is tartalmaznak nagy térfogatszázalékban szén-dioxidot, de a forrásokhoz képest fele akkora mennyiségben. 3. táblázat. Petőfitér 1. sz. kút gáztartalma. Gázalkotók Metán Nitrogén Oxigén Szén-dioxid Összesen:

térfogat% térfogat% térfogat% térfogat% %

Eredeti minta

Széndioxidmentes minta

Levegőmentes minta

0,00 49,30 1,75 48,95 100,00

0,00 96,57 3,43 100,00

0,00 48,34 51,66 100,00

4. táblázat. Petőfi tér 3. sz. kút gáztartalma. Eredeti Gázalkotók minta Metán térfogat% 0,00 Nitrogén térfogat% 36 Oxigén térfogat% 5,11 Szén-dioxid térfogat% 58,89 Összesen: % 100,00

SzénLevegőmentes dioxidmentes minta i 0,00 0,00 87,57 30,45 12,43 69,55 100,00 100,00

Az 1970-es években komplex geokémiai és izotópkémiai vizsgálatot végeztek a Török- és a Tükör-forrás, valamint az AT-8 kút termálvizéből. A tíz makroelemet figyelembe véve (Ca, Mg, Sr, Ba, Na, K, Cl, F, Si, S) csaknem teljes egyezés mutatkozott a Török- és a Tükör-forrás vizében, a nyomelemeket figyelembe véve azonban a Cr, Co, Zn, As, Cd és I dúsulása figyelhető meg a Tükör-forrás vizében. A víz genetika eredetének meghatározása és az összefüggés tisztázása érdekében hidrogén-, oxigén- és szénizotóp vizsgálatokat is végeztek. A víz deutérium koncentrációjának azonossága a források esetében egységes genetikára utal, azonban nem feltétlenül azonos, vagy egymással kommunikáló rezervoárt tükröznek.. Cornides (1983) az egri gyógyvizek, és hideg karsztvizek deutérium tartalmát hasonlította össze és arra az eredményre jutott, hogy a gyógyvizek deutérium tartalma a hideg karsztforrások vizére kapott adatok 3 ‰-es szórásán belül esik, így valószínűsíthető, hogy azonos eredetűek. Tehát az egri gyógyvízforrásokat is a bükki karsztvíz táplálja. Az 1970-es évek vizsgálataihoz képest (miszerint a Török- és a Tükör-forrás vizét összehasonlítva Cr, Co, Zn, As, Cd és I dúsulása figyelhető meg a Tükör193

Szabó Tamás

forrás vizében, a jelen vizsgálatok szerint a Török- és Tükör-forrás vize csaknem azonos összetételű. Eltérés a Török-forrás kissé magasabb alumínium és a foszfor tartalmában mutatkozik.(Smaragd-GSH, 2009)

5. Vizek gyógyhatása A vizek minőségénél már bemutatásra kerültek a pontos kémiai paraméterek, ennek megfelelően a gyógyászat is két fő csoportba osztható, egyik a radonos vizet felhasználó, a másik a kénes vizet felhasználó gyógyászat.

6. A radon pozitív élettani hatásai Amikor a radon kis mennyiségben, rövid ideig kerül a szervezetbe, pozitív egészségügyi hatása is lehet. Erre vonatkozóan még kutatások folynak. Két féle gyógyászati terápia során alkalmazzák a radongázt: az egyik a radonbarlangokban légzésterápia, a másik pedig a radonfürdőzés. A radonnak fájdalomcsillapító hatása van, mert a szervezet endorfin termelését stimulálja. Ez a hatás késleltetett és a kúraszerű kezelések után jelentkezik. A radon a sejtek anyagcseréjét és a szabad gyökfogó termelődését fokozza. A kisdózisú sugárzás hatására a sugárkárosodással szemben természetesen is meglévő védőmechanizmusok aktivizálódnak. A radon hatására az immunrendszer működése fokozódik, a húgysav kiválasztás nő, a vérnyomás csökken. Az ivarmirigyek működésére és a pajzsmirigy anyagcseréjére is jó hatású. A radonfürdő reumatikus betegségek, bőrbetegségek, meddőség, időskori tünetegyüttesek kezelésére is ajánlott. (Orbán I, 2008)

7. A kén pozítív hatásai A kén átdiffundálva a kültakarón, beépül az izületi porcba. Belélegezve a koszorús ereket tágítja, egészséges emberekben kedvező hatást fejt ki az érszűkület megelőzésében, hiszen az erek falába beépült kén a koleszterin lerakodását megakadályozza. Enyhén baktériumölő hatású. A vér húgysavszintjét csökkenti, s így a köszvényes rohamok aktiválása csökken. A bőr a legnagyobb immunszervünk, kimutatták a kénes gyógyvizek kedvező immunrendszeri erősítő hatását. Indirekt módon a kötőszöveti enzimeken keresztül pozitív irányba hangolja az anyagcserét. (www.wellnesdoktor.hu)

194


8. Kalcium pozitív hatásai A kalcium gyulladáscsökkentő hatású, a bőrön át való felszívódása alapján csontritkulásban kedvező hatású lehet. Kitűnően alkalmas izomfájdalmak, izomgörcsök oldására, az izületi merevség csökkentésére. Hatásos krónikus gyulladásos mozgásszervi kórképek nyugalmi szakaszában. Bőrgyógyászati megbetegedések közül jó hatású enyhe psoriasis vagy seborhea eseteiben. Kedvező a hatása a nőgyógyászati idült gyulladásos megbetegedésekben, a gyulladásos izzadmány felszívódásának elősegítésével. (www.wellnesdoktor.hu) Irodalomjegyzék: Agyagási D., Cornides I.,Klev B., Papp K., Péczela Gy., Schener Gy.,Suta., Sugár I (1983): Eger Gyógyvizei és fürdői Eger Város Tanácsa V.B. Műszaki Osztálya és a Heves megyei Idegenforgalmi Hivatal kiadása, Kleb B. és Scheuer Gy. (1983): Az egri gyógyforrások vízföldtana. – In: Sugár I. (eds.): Az egri gyógyvizek és fürdők. – Eger Város Tanácsa és Heves megyei Idegenforgalmi Hivatal, 11-81., Eger Orbán Ildikó (2008): Felszín alatti vizek radontartalmának vizsgálata Békés és Pest megyékben, Szakdolgozat, Elte, Budapest 15, Smaragd-GSH Kft. (2009): A Heves megyei Vízmű Zrt. Eger Petőfi téri vízbázisának állapotértékelési és biztonságba helyezési dokumentációja, Kézirat, SMARAGDGSH Kft., ÉKÖVIZIG, VITUKI adattár Smaragd-GSH Kft. (2004): Egerszalók De-42 (K-4; 9-2) és De-42/A (K-7; 9-84) jelű hévízkutak védőidomának meghatározása Sugár I. (1983): Az egri fürdőkultúra története. – In: Sugár I. (eds.): Az egri gyógyvizek és fürdők. – Eger Város Tanácsa és Heves megyei Idegenforgalmi Hivatal, 109-229., Eger http://www.wellnessdoktor.hu/gyogyviz.php

195

Szabó Tamás

196


FOLYHAT-E ÁSVÁNYVÍZ A CSAPBÓL? (KÖZÉPKELET EURÓPAI TAPASZTALATOK A VÍZMINŐSÉG TERÜLETÉN) Dr. Rainer Wiedemann okl. geológus, műszaki földtudományok doktora,

Kiszela Gergő okl. környezetmérnök Energie AG Miskolc Vízgazdálkodási és Környezetvédelmi Kft., 3530 Miskolc Hunyadi u. 5. titkársá[email protected]

Kivonat Az előadásban az ásványvíz és a vezetékes ivóvíz fogyasztás kérdéskörét vizsgáljuk ausztriai tapasztalatok felhasználásával. Az ásványvíz sok esetben marketing termék és a fogyasztókat a kiváló vízminőségű ivóvíz fogyasztása helyett túlzott ásványvízfogyasztás irányába tereli. Hosszútávon Magyarországon is az önálló „brand” ként megjelenő és ásványvízzel versenyző ivóvizek térhódítása várható, amire előadásban egy jól működő ausztriai példa kerül bemutatásra.

1. Bevezetés Az elmúlt néhány évben a hazai ásványvízfogyasztás nagymértékben megnőtt. Sorra jelentek meg az újabbnál újabb, hangzatos nevű ásványvizek, melyek „alacsony” árral és jó marketing célzottan érték el a lakosságot. Egyre gyakrabban találkozunk családokkal, akik csapvizet ivóvízként már egyáltalán nem fogyasztanak, annak ellenére, hogy településükön kiváló minőségű ivóvíz érhető el. Egy valós vízminőségi probléma esetén palackos ásványvízre áttért fogyasztót már igen nehéz „visszaszoktatni” a vezetékes ivóvízre. Innentől kezdve bizalma megromlik, és kockázatosnak ellenőrizetlennek ítéli a vezetékes vizet, pedig tudjuk, hogy az ivóvíz az egyik legjobban ellenőrzött élelmiszer.

2. Dúsított ivóvíz, „Tafelwasser” a csapból Az ásványvízre vonatkozó előírások változásával az elmúlt években az ásványvíz piac felhígult. Ez a tendencia nemcsak Magyarországon hanem Ausztriában is tapasztalható. A vízszolgáltatók a magasabb fogyasztói elvárásoknak megfelelve 197

Dr. Rainer Wiedemann, Kiszela Gergő

keresik azt a lehetőséget, amellyel a fogyasztókat a tudatos ásványvíz fogyasztás mellett magasabb minőségű ivóvízzel is el tudják látni. Az ásvány és ivóvizek kategóriái Európai Unión belül nagymértékben megegyezik. Magyarországon a dúsított ivóvíz megfelelőjét takarja a német nyelvterületen használt Tafelwasser. A Tafelwasser szabad fordításban asztali vizet jelent, tehát olyan ivóvizet, amely asztali fogyasztásra szánt, mint az ásványvíz, de összetétele, ásványi anyag tartalma alapján nem sorolható ásványvíz kategóriába. Hazai felosztásban az ásványi anyaggal dúsított ivóvíz áll közel hozzá, de egyértelműen ilyen kategória Magyarországon nem használatos. Ausztriában a fogyasztásra szánt vizeket a következő kategóriába sorolják: Ivóvíz Természetes ásványvíz Gyógyvíz Dúsított ivóvíz – Tafelwasser Forrásvíz A Tafelwassernak nevezett ásványvízre Ausztriában szigorúbb mikrobiológiai előírások vonatkoznak, mint az ásványvízre, mivel hogy az élelmiszerfelügyeleti előírásoknak kell megfelelni. Gyakoribb vízminőségi vizsgálat, folyamatos vízminőségi elemzés betartása mellett osztályozható ebbe a vízminőségi kategóriába az ivóvíz. A vízellátással foglalkozó WDL GmbH a magasabb vízminőségi szolgáltatásban rejlő lehetőséget felismerve, saját szolgáltatási területén a hálózati ivóvíz dúsított ásványvízzé történő minősítését határozta el. Jelenleg már mintegy 31 településen, köztük Wels város és a németországi Burghausen településen szolgáltat ebbe a kiemelt kategóriába tartozó vizet. Ezt a típusú hálózati vizet H2OÖ védjeggyel látták, amely egyszerűen fordítva „H2O Felső-Ausztria” nevét takarja

1. ábra. H2OÖ termék logója.

198

Folyhat-e ásványvíz a csapból? (Közép-kelet európai tapasztalatok a vízminőség területén)

A H2OÖ – vízszolgáltatás a következő módon jellemezhető: • a helyi rétegvíz alkalmazása magas vízkészletvédelmi ráfordítással • kiemelkedő vízminőség a víztermelésben és elosztóhálózatban • estrém magas minőség-ellenőrzés, igen alacsony vízveszteség a hálózaton • optimális vízkeménység, ezáltal nem szükséges vízlágyító berendezés • víz nem igényel semmilyen kezelést, tisztítást: nincs klórozás • rövid tartózkodási idő a kút és fogyasztó között, ezáltal megmarad a víz frissessége, vitalitása • A víz ellenőrzött módon és hivatalosan „Tafelwasser H2OÖ” termékként jut el a polgárokhoz • A polgárok folyamatosan a legjobb minőséghez, jelentősen frissebb és jutányosabb áron jutnak a dúsított vízhez, mint az ásványvízhez. • alacsony szállítási költség Jelenleg évente mintegy 8,5 millió m3 H2O kategóriába sorolt vizet szolgáltatnak, melyből 1,5-2 millió m3 exportálnak Németországba egy mintegy 11 km hosszúságú távvezetéken keresztül. 1. táblázat. H2OÖ-vel ellátott Wels város vízminősége 2011 áprilisban. Paraméter Hőmérséklet Szín Attetszőség Szag pH elekt vezetőképesség teljes keménység karbonát keménység Ammonium Vas Mangán Nitrát Nitrit Korid Szulfát Atrazin Desethylatrazin Bentazon

m.e. °C m -1 µS/cm °dH °dH mg NH 4 / l mg FE / l mg Mn / l mg NO 3 / l mg NO 2 / l mg Cl / l mg SO 4 / l µg / l µg / l µg / l

Richtzahl (12) 0,5 6,5-8,5 0,05 25 -

max konc. 25 0,5 0,2 0,05 50 0,1 100 250 0,1 0,1 0,1

érték 9,2 farblos klar geruchlos 7,85 337 10,7 9,3 <0,05 <0,01 <0,005 7,6 <0,02 8,9 8,6 <0,030 <0,030 <0,030

dátum April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011 April 2011

199

Dr. Rainer Wiedemann, Kiszela Gergő

3. Összefoglalás Jól karbantartott vízhálózaton és a minőségellenőrzésre, felügyeletre nagy hangsúlyt fektető vízközmű szolgáltató el tudja érni, hogy a vízhálózatán stabil, akár önálló termékként is megjelenő vízzel lássa el a fogyasztóit. A H2O egy példa arra, hogyan lehet egy „átlagos” ivóvíznél többet nyújtani úgy, hogy a gyengébb minőségű, tömegcikké váló ásványvizekről a fogyasztók figyelmét ismét a csapvízre terelni.

200


BORSOD-ABAÚJ-ZEMPLÉN MEGYE EGÉSZSÉGTURISZTIKIAI POTENCIÁLJÁNAK VIZSGÁLATA Siskáné Dr. Szilasi Beáta tanszékvezető egyetemi docens Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Földrajz Intézet, Társadalomföldrajz Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Kivonat Borsod-Abaúj-Zemplén megye gazdasági helyzete jelentősen romlott 1990 után, nőtt a munkanélküliség és az elvándorlás. A krízist követően kiemelten fontos, hogy a megye számára gazdasági alternatívákat keressünk. A területnek jó adottságai vannak a turizmusfejlesztéshez, különösen a gyógy-és termálvizekhez kapcsolódóan. A tanulmányban meghatározásra kerül a turisztikai potenciál fogalma, az Észak-Magyarországi régió egészségturisztikai helyzete az elsődleges szuprastruktúra alapján. A mutatók további bontásával jellemzésre kerül a megye 15 kistérsége, valamint 4 kiemelt egészségturisztikai szempontból jelentős települése. Kulcsszavak: egészségturizmus, turisztikai potenciál, elsődleges szuprastruktúra, Borsod-AbaújZemplén megye

Abstract In Borsod-Abaúj-Zemplén County became an economic crisis after 1990, increased the number of unemployed people and the emigration’s rate. The crisis situation felt in the County and makes it all the more important to find economic alternatives. These areas have few resources that are attractive to the development of tourism, especially in the thermal-and health tourism. The aim of this study is the define the tourism potential, the health-touristical situation of North-Hungarian Region based on the primary suprastructure. The paper analyses the characteristics of the 15 statistical micro regions and 4 important health touristical settlements in Borsod-Abaúj-Zemplén County. Key words: health tourism, tourism potential, primary suprastructure, Borsod-Abaúj-Zemplén County

1. Bevezetés Borsod-Abaúj-Zemplén megye gazdasági pozíciója 1990 után, az ipari szerkezetátalakítás következtében, jelentősen megváltozott. Egyrészt összefüggött ez a megye bányászati tevékenységének leépítésével, másrészt a nehézipari ágaztok (pl. kohászat) összeomlásával. Az ezt követő folyamatok több területen is jelentős változásokat idéztek elő, így például számottevően csökkent a munkahely kínálat, 201

Siskáné Dr. Szilasi Beáta

ezzel szoros összefüggésben csökkent a foglalkoztatottak aránya és nőtt a munkanélküliség. Magyarország és ezen belül Borsod-Abaúj-Zemplén megye számára is, az adottságok alapján, fontos gazdasági szektorként jelenik meg az idegenforgalom és az ehhez kapcsolódó desztinációk kihasználtságnak növelése, fejlesztése. A turisztikai szektoron belül napjainkban az egyik legmeghatározóbb ágazat az egészségturizmus, köszönhetően egyedülálló termál-és gyógyvíz kincsünknek. Az ágazat jelentőségét és egyre dinamikusabb fejlődését az is alátámasztja, hogy 2011 az „Egészségturizmus éve” lett Magyarországon. Az egészségturizmus egy összefoglaló kategória, mely két fő részből áll, az egyik a ’Prevenciós, Rekreációs turizmus’, a másik a ’Gyógyturizmus’. Az előbbi további két fő kategóriára osztható: 1. Wellness, szabadidős sporttevékenység stb., 2. Medical wellness. A Gyógyturizmus további két kategóriája: 1. Rehabilitációs turizmus, 2. Orvosi tevékenységen alapuló gyógyturizmus (Kincses Gy., 2010). Összefoglalva az egészségturizmus tartalmazza az egészséggel kapcsolatos utazási típusokat, ahol a látogató alapvető motivációja egyfelől az egészségi állapot javítása, másfelől pedig annak megőrzése lehet (Tatár Cs., 2003). Jelen vizsgálat az egészségturizmushoz kapcsolódó adatok elemzésével kíván betekintést nyújtani Borsod-Abaúj-Zemplén megye adottságaiba, abból a hipotézisből kiindulva, hogy ez a turisztikai típus javíthat a megye gazdasági helyzetén. A cikkben két fő téma vizsgálatának eredményei jelennek meg: az első részben áttekintésre kerül a megyét magába foglaló régió országon belüli helyzete. Majd meghatározásra kerül a turisztikai potenciál, és végül négy kiemelt mintaterület adatai alapján történik elemzés. A 4 mintaterület (település) kiválasztása az alapján történt, hogy az adott hely a megye jelentős, ismert fürdőhelye legyen. Ennek alapján került be a vizsgálatba: Miskolc (Miskolctapolca), Mezőkövesd (Zsóry), Sárospatak (Végardó), Tiszaújváros. Az adatok primer forrásokból származnak. A turisztikai potenciál összetett fogalom (1. ábra), ez a vizsgálat alapvetően a szálláskínálathoz és kihasználtsághoz kapcsolódik, vagyis az elsődleges szuprastruktúrához. Az elsődleges szuprastruktúrához tartoznak a vendéglátóhelyek is, azonban ezek idegenforgalomi kötődésének megítélése a szálláshelyekhez képest problematikusabb (nincs meghatározva, hogy az azokat igénybevevők hány százaléka tekinthető turistának). Azért is lényeges a szálláshelyek vizsgálata, mert ezek hiányában a legkiemelkedőbb vonzerő, illetve az annak értékesítésében közreműködő idegenforgalmi infrastruktúra sem garantálhatja az adott hely versenyképességének fenntartását (Michalkó G., 2007).

202

Borsod-Abaúj-Zemplén megye egészségturisztikiai potenciáljának vizsgálata

1. ábra. A turisztikai potenciált meghatározó tényezők (Bendek J.,2008 alapján, saját szerkesztés).

2. Az Észak-Magyarországi Régió egészségturisztikai helyzete Magyarországon az elmúlt évtizedben jelentősen nőtt mind a gyógyszállodák, mind a wellness szállodák aránya, bázisévnek véve a 2003/2004-es évet megállapítható, hogy a gyógyszállodák száma 14,6 %-kal, míg a wellness szállodák száma csaknem 300 %-kal (293,3%) nőtt. Eközben a szállodák száma csupán 3,9 %-os növekedést mutatott, a kereskedelmi szálláshelyek egységeinek a száma pedig 16 %-kal csökkent (Mányai R., 2008 alapján). Ha megvizsgáljuk az egészségturisztikai szállások vendégforgalmát (1. táblázat), akkor láthatjuk, hogy a vendégek számát (288, 4%) és az eltöltött vendégéjszakák számát (250,4%) tekintve is kimagasló növekedés jellemző a wellness szállodákban. A gyógyszállodákban 43,2 %-kal nőtt a vendégek száma és az eltöltött vendégéjszakák esetében is 27,9 %-os volt a növekedés. Az idegenforgalomban fontos kérdés, hogy a turista mennyi ideig marad az adott helyen, ennek mérésére az átlagos tartózkodási időt alkalmazzuk (vendégéjszakák száma / turisták száma), hiszen a helyi gazdaságra gyakorolt hatás annál jelentősebb, minél hosszabb időt tölt el a vendég a településen. Az 1. táblázat alapján megállapíthatjuk, hogy a szolgáltatás jellegének megfelelően a gyógyszállodákban átlagosan 4 éjszakát tartózkodnak a vendégek, míg a wellness szállodák esetében ez a többi kereskedelmi szálláshelyhez hasonlóan három éjszaka körül realizálódik. A többnapos belföldi utak jellemzői közül az utazás fő célját tekintve megfigyelhető, hogy 2008-2010 között a második helyen az egészségmegőrzés 203


szerepelt a szállodák viszonylatában. Megvizsgáltam a turisták (pénz) költéseit is kiemelve a lakosság kiadásai közül a többnapos belföldi utak esetében az egészségturizmushoz kapcsolódó szegmenseket. Ennek alapján az egészségmegőrzésre, gyógyászatra és sportra vonatkozó kiadásokat tekintve növekedést figyelhetünk meg, 2008-2010 között az arány 2,25 %-ról 2,7 %-ra nőtt. 1. táblázat. Gyógy-és wellness szállodák vendégforgalma 2003-2007 (Mányai R., 2008). 2003 2004 2005 2006 2007 2007/2003* Gyógyszállodák vendégei (fő) 533 655 727 729 763 43,20% Gyógyszállodák vendégéjszakái (ezer éjszaka) 2136 2497 2721 2653 2733 27,90% Wellness szállodák vendégei (fő) n.a. 155 283 508 602 288,40% Wellness szállodák vendégéjszakái (ezer éjszaka) n.a. 413 702 1255 1447 250,40% Szállodák vendégei (fő) 4092 4571 5018 5134 5417 32,40% Szállodák vendégéjszakái (ezer éjszaka) 11699 12639 13599 13701 14129 20,80% Kereskedelmi szálláshelyek vendégei (fő) 6316 6616 7064 7183 7474 18,30% Kereskedelmi szálláshelyek vendégéjszakái (ezer éjszaka) 18611 18900 19737 19652 20129 8,20% Átlagos tartózkodási idő a gyógyszállodákban (éjszaka) 4 3,8 3,7 3,6 3,6 Átlagos tartózkodási idő a wellness szállodákban (éjszaka) n.a. 2,7 2,5 2,5 2,4 Átlagos tartózkodási idő a szállodákban (éjszaka) 2,9 2,8 2,7 2,7 2,6 Átlagos tartózkodási idő a kereskedelmi szálláshelyeken (éjszaka) 2,9 2,9 2,8 2,7 2,7 *a wellness szállodák esetében 2007/2004 Forrás: KSH

Hasonló tendencia figyelhető meg a turisztikai régiók vonatkozásában is, az Észak-Magyaországi Régióba egészségmegőrzési célból érkező turisták aránya 2008-2010 között 1,27%-ról 2,14%-ra nőtt. Ehhez a növekedéshez hozzájárul a régió egyre javuló szálláshelykínálata is, a 2. ábrán láthatjuk a 2007-es évben rendelkezésre álló kapacitást a gyógy-és wellness szállodák tekintetében. 204


Közép-Magyarország Nyugat-Dunántúl

régió

Dél-Dunántúl Közép-Dunántúl Dél-Alföld Észak-Alföld Észak-Magyarország 0

5

10

15

20

25

30

35

40

db

Gyógyszálloda

Wellness szálloda

Forrás: KSH

2. ábra. A gyógy-és wellness szállodák megoszlása Magyarország régióiban 2007.

A 7 statisztikai régió között az Észak-Magyarországi Régió a második helyen áll 4 gyógyszállodájával (Eger, Jósvafő, Mezőkövesd, Tiszaújváros), valamint 13 wellness szállodájával (kiemelten Miskolc, Sárospatak, Tarcal, Tokaj, Mezőkövesd). Ahhoz, hogy ezt a növekvő tendenciát továbbra is fenn tudjuk tartani, és a régió vonzó maradjon, a kapacitások színvonalának és minőségének növelése mellett tovább kell bővíteni a kínálatot. A 3. ábrán Borsod-AbaújZemplén megye szállodáinak számát és megoszlását látjuk 2000-2009 között. 46 44

43

45

40 38

40 35

34 29

31

30 28

30 Db

50

48

50

28

25 20 15

9

9

10 3

5

5

4

0 2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

ÉV

Szállodák száma

1-3 csillagos

4-5 csillagos

Forrás: KSH

3. ábra. Borsod-Abaúj-Zemplén megye szállodáinak megoszlása 2000-2009.

205


Általánosságban elmondható, hogy mindamellett, hogy a szállodák száma 29-ről 50-re emelkedett, jelentősen nőtt az 1-3*-os, valamint a 4-5*-os szállástípusok részesedése is.

3. Borsod-Abaúj-Zemplén megye egészségturisztikai turisztikai potenciál és a mintaterületek alapján

jellemzése

a

Borsod-Abaúj-Zemplén megye vizsgálata 15 kistérségének, valamint a fent említett 4 egészségturisztikai központnak a jellemzőivel történik. Az elemzés során a turisztikai potenciál meghatározására került sor kistérségi szinten az elsődleges szuprastruktúra alapján. Fontosnak tartottam a jövő szempontjából a megye egész területének jellemzését, valamint azon kistérségek pozíciójának meghatározását a megyén belül, melyek tartalmazzák a kiemelt mintaterületeket. A kistérségek esetében 5 mutatót választottam ki: 1. 100 000 lakosra jutó vendéglátóhelyek száma (2008) 2. 100 000 lakosra jutó vendégek száma a kereskedelmi szálláshelyeken (2008) 3. 100 000 lakosra jutó vendégéjszakák száma a kereskedelmi szálláshelyeken (2008) 4. 100 000 lakosra jutó külföldiek vendégek száma a kereskedelmi szálláshelyeken (2008) 5. 100 000 lakosra jutó külföldiek által eltöltött vendégéjszaka száma a kereskedelmi szálláshelyeken (2008) Az adatok alapján a kistérségeket öt kategóriába soroltam (4. ábra) majd mindegyik kistérséghez egy új értéket rendeltem egy -2 +2 közötti skálán, annak alapján, hogy a kategóriák közül a minimum és maximum értékek között hol helyezkedett el. Az 5 mutató alapján a minimum érték -10, míg a maximum érték +10, amit az egyes kistérségek kaphattak (az érték a kistérség neve után zárójelben látható). A csoportképző ismérvek alapján a kistérségek közül három (Bodrogközi (10), Mezőcsáti (-9), Szikszói (-9)) került az 5. csoportba, a legrosszabb mutatókkal a Bodrogközi kistérség rendelkezik a vendéglátóhelyekkel és kereskedelmi szálláshelyekkel, valamint a külföldi vendégekkel való ellátottságban is. Egészségturisztikai szempontból sajnálatos tény, hogy a Mezőcsáti kistérség ilyen rossz helyzetben van, mivel az itt található 34-36 0C-os termálmedencével rendelkező fürdő fejlesztése a megye kínálatának bővítését szolgálhatná. A 4. csoportban tartozó három kistérség (Encsi (-5), Szerencsi (-6), Ózdi (7)) esetében a hiányosságok főként a kereskedelmi szálláshelyeknél jelentkeznek. A 3. csoportba tartozó kistérségeknél (Abaúj-Hegyközi (-2), Edelényi (-2), 206


Kazincbarcikai (-3)) már jelentős különbségek mutatkoznak. Míg a Kazincbarcikai kistérségben leginkább a vendéglátóhelyek és a szálláshelyek hiányoznak, addig az Abaúj-Hegyközi kistérség szálláshely potenciálja nagyon jó, a gondot itt inkább a külföldi vendégek csaknem teljes hiánya jelenti.

4. ábra. Borsod-Abaúj-Zemplén megye kistérségeinek megoszlása turisztikai potenciáljuk alapján (saját szerkesztés).

Az 1. és 2. csoport tagjai között találjuk azokat a kistérségeket, melyek a mintatelepüléseket is magukba foglalják. A 2. csoport (Miskolci (+2), Tiszaújvárosi (+5), Sátoraljaújhelyi (+6)). kistérségei az elsődleges szuprastruktúrát tekintve megfelelően ellátottak, Miskolc és Tiszaújváros a külföldi vendégek számára is nagyon vonzó. A Sátoraljaújhelyi kistérség annak köszönheti a csoporton belüli első helyét, hogy a legjobban ellátott a vendéglátóhelyeket tekintve. Borsod-Abaúj-Zemplén megyén belül három kistérség (Mezőkövesdi (+8), Sárospataki (+8), Tokaji (+9)) került az első csoportba. A Sárospataki és Mezőkövesdi kistérség a vendéglátóhelyek számát tekintve vesztett pozíciót, a Tokaji kistérségnél pedig a rövid tartózkodási idő jelent problémát, vagyis a vendégéjszakák száma kevesebb.

207


Mivel a kistérségi jellemzés csak egy átfogó, általános képet ad a mutatók tekintetében, ezért fontos, hogy a településeket külön-külön is megvizsgáljuk. A 2. táblázat összefoglalva mutatja a 4 településen lévő fürdők általános jellemzőit. 2. táblázat. A négy vizsgált településen található fürdő főbb jellemzője. Név Zsóry Gyógy-és Strandfürdő

Település

Típus

Hőmérséklet

gyógyfürdő

68-72

Barlang- és Miskolctapolca gyógyfürdő Gyógyfürdő

28-31

Termálfürdő Komplexum

Tiszaújváros

gyógyfürdő

57-65

Végardói Strandfürdő

Sárospatak

termálfürdő

38-47

Mezőkövesd

Összetétel

Betegségek

reumás betegségek, izületi gyulladások, anyagcsere probléma gyulladásos betegségek, izületi Ca, Mgkopások, hidrogén reumatikus betegségek karbonát sókoncentráció, izületi, NaCl, nőgyógyászati és hidrogénurológiai karbonát betegségek izületi és érrendszeri megbetegedések, Ca-Mg, Nanőgyógyászati szulfát panaszok kéntartalmú, Ca-Mghidrogén karbonátos

A települések vizsgálatánál a következő 5 adatot választottam: 1. 1000 lakosra jutó szállodák száma (2009) 2. 1000 lakosra jutó vendégek száma a szállodákban (2009) 3. 1000 lakosra jutó vendégéjszakák száma a szállodákban (2009) 4. 1000 lakosra jutó külföldi vendégek száma a szállodákban (2009) 5. 1000 lakosra jutó külföldiek által eltöltött vendégéjszaka a szállodákban (2009). Az összesített mutatók alapján kialakult skálán (-10; +10) egyedül Sárospatak (-1) került a negatív tartományba, aminek fő oka, hogy a településen csak egy szálloda üzemel, a későbbiekben azonban látni fogjuk, hogy a kereskedelmi szálláshelyek vizsgálatakor már egészen más lesz a pozicíója. Miskolc (+1) esetében az adatok csak a városra álltak rendelkezésre, mivel a jelenlegi statisztika nem adja meg azokat külön Miskolctapolcára. A népességszámhoz viszonyítva a város 17 szállodája megfelelő ellátottsági szintet 208


jelent, a lemaradás inkább a vendégek és az eltöltött vendégéjszakák számában jelentkezett. Mezőkövesd (+7) és Tiszaújváros (+7) azonos helyzete eltérő tényezőkből adódik, míg az előbbi esetében az erősséget a vendégek és vendégéjszakák száma adja, addig az utóbbinál a külföldi vendégek nagyobb aránya jelent előnyt. A fürdők szolgáltatásait a turisták szélesebb rétegei veszik igénybe, akik a víz jótékony hatása miatt érkeznek a településekre, de nem feltétlenül szállodában, hanem vendégházakban, panziókban keresnek szállást. Ha a vizsgálatot kiterjesztjük a kereskedelmi szálláshelyekre, akkor a szállodák mellett mind a 4 településen találunk panziókat, nyaralóházakat, kempingeket. Ifjúsági szálló csak Sárospatakon és Mezőkövesden, gyógyszálloda pedig Tiszaújvárosban és Mezőkövesden található. A kereskedelmi szálláshelyek kihasználtságát a 4. táblázatban láthatjuk, a négy település közül Miskolc van a legrosszabb helyzetben, vagyis a népességszámához viszonyítva kevés turistát vonz, akik rövid időt töltenek a városban. A legtöbb vendég Sárospatakon fordul meg, és 3-4 éjszakát marad a városban, a leghosszabb időt a turisták Mezőkövesden töltik el és a város másfélszer annyi turistát vonz, mint amennyi a népességszáma. Tiszaújvárosban annyi turista fordul meg, mint amennyi a lakosságszáma, és 2-3 éjszakát maradnak. 3. táblázat. A települések kereskedelmi szálláshelyeinek vendégforgalma (1000 főre) 2009-ben. Település Mezőkövesd Miskolc Sárospatak Tiszaújváros

Vendégek száma a kereskedelmi szálláshelyeken (1000 főre) 1592 552 1668 1066

Vendégéjszakák száma a kereskedelmi szálláshelyeken (1000 főre) 3992 1160 3650 2605

Sárospatak Végardó városrésze nyaralóházas, falusias övezet, ezért a leginkább használt szállástípus a nyaralóház, a kemping és a panzió. A szlovák határ közelsége miatt a külföldi turisták napi rendszerességgel ingáznak a fürdőbe, így egy részük nem jelenik meg a szállást igénybe vevők körében. Tiszaújváros esetében is megjelenik a szálloda mellett a kemping és a nyaralóház, mint lehetséges szállás. Mezőkövesden a nyaralóházak és panziók vendégforgalma emelhető ki, de ennek mértéke sokkal kisebb, mint a szállodáké. Miskolctapolcán is jelentős a panziók és nyaralóházak forgalma. A külföldi és belföldi vendégek körében is jellemző, hogy a gyógyszállodában hosszabb időt töltenek 209


Mezőkövesden, mint Tiszaújvárosban. Mezőkövesden a turisták átlagosan 2,7, a külföldi turisták 3,1 éjszakát tartózkodnak, míg Tiszaújvárosban ezek az értékek 2,4-re és 2,7-re adódnak.

4. Összegzés Összegezve a megye adottságait megállapítható, hogy a szálláshelykínálat megfelelő az egészségturizmushoz kapcsolódó területeken, azonban mindenképp szükség van további fejlesztésekre. A lehetőségek jobb kihasználására lenne szükség a Mezőcsáti és Miskolci kistérségben. A négy település adottságait vizsgálva kitűnik, hogy Mezőkövesd, Sárospatak és Tiszaújváros az utóbbi évtizedben jobban használta erőforrásait, mint Miskolctapolca. A jövőben figyelembe kell venni, hogy a nemzetközi és országos szempontból is jelentős helyek fejlesztése mellett fontos a kínálatot teljessé tevő szolgáltatások biztosítása. A tartózkodási idő növeléséhez pedig szükség van az egészségturisztikai központok környezetének bevonására is, hiszen ezáltal a programkínálat jelentősen bővíthető. Irodalomjegyzék Aquaprofit Műszaki, Tanácsadási és Befektetési Rt. (2007): Országos egészségturizmus fejlesztési stratégia, http://www.nfu.hu Benedek J. (2008): A turisztikai potenciál. Kurzusanyag, http://cholnoky.ro/content Kincses Gy. (2010): Az egészségügyi turizmus helyzete, jövőképe, szükséges fejlesztési irányai. Egészségpolitika, IME IX. évfolyam, 6.szám, pp: 5-12 Mányai R. (2008): Turizmusfejlesztés-Egészségturizmus Magyarországon, előadás anyag, http://www. tiszainform.com Michalkó G. (2007): A turizmus szuprastruktúrájának földrajza. In: Magyarország modern turizmusföldrajza, Dialóg Campus Kiadó Budapest-Pécs pp: 213-233 Puczkó L. – Rátz T. (1998): A turizmus hatásai. Aula Kiadó Kft.-Kodolányi János Főiskola 416 p. Siskáné Szilasi B. (2009): Miskolc-Tapolca - Majd elválik? in: Szabó V.- Fazekas I. szerk.: Települési környezet. Rekreáció és turizmus a településeken, Debrecen, pp.: 79-85, ISBN 978-963-473-336-2 Tatár Cs. (2003): Az egészségturizmus jelene és jövője Magyarországon. BGF KKFK Elektronikus Könyvtár, Budapest, pp: 8-11 Tájékoztatási adatbázis, http://portal.ksh.hu Országos területfejlesztési és Területrendezési Információs Rendszer, https://teir.vati.hu http://www.termalfurdo.net

210


AZ EGÉSZSÉGTURIZMUS SZEREPE AZ ÉSZAKMAGYARORSZÁGI RÉGIÓ TURISZTIKAI KÍNÁLATÁBAN Dr. Nagy Zoltán, Szép Tekla egyetemi docens, doktorandusz Miskolci Egyetem, Gazdaságtudományi Kar, Világ-és Regionális Gazdaságtan Intézet, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] , [email protected] Kivonat Az elmúlt évtized során a turizmus a világgazdaság egyik meghatározó „ágazatává” vált. Tanulmányunkban elsősorban az egészségturizmus hazai tendenciáit mutatjuk be, különös figyelmet szentelve az Észak-magyarországi régió kistérségeinek. A főbb turisztikai mutatószámok áttekintése után ajánlásokat fogalmazunk meg az egészségturizmus fejlesztéséhez, illetve ismertetjük a Virtuális Egészségturisztikai Kutatóközpont létrejöttének körülményeit, céljait és az elért eredményeket.

Abstract In the last decade the tourism became on of the most significant sector of the world economy. In our study we present the tendencies of the Hungarian health tourism, with special regard to the NorthHungarian subregions. After the review of the main tourism indicator we give recommendations to the development of health tourism and we describe the creation conditions of the Virtual Health Tourism Research Center, the objectives and the results.

1. Bevezetés Észak-Magyarország turizmusában az elmúlt évtizedben nem történtek mélyreható változások. Miközben a turizmus a világgazdaság egyik meghatározó „ágazatává” vált, Észak-Magyarországon negatív tendenciák is tapasztalhatók. Kedvezőtlen változást mutat, hogy a régióban 2001-ről 2009-re csökkent a kereskedelmi szálláshelyek szállásférőhelyeinek száma (35.022-ről 34.685-re), a vendégéjszakák száma (1.474.358-ról 1.440.708-ra) és a külföldiek által eltöltött vendégéjszakák száma is (320.968-ról 262.724-re). Ezen adatok a turizmus térvesztését mutatják, annak ellenére, hogy a területfejlesztés egyik kiemelt célja az idegenforgalom fejlesztése. Persze nem szabad elfeledkezni a 2008-ban eszkalálódó gazdasági válság hatásairól, amelyek kedvező folyamatokat változtattak meg. A részletes adatokat nézve örvendetes, hogy jónéhány kistérségben nőtt mind a szállodák szállásférőhelyeinek száma, mind a vendégéjszakák száma és a külföldiek által 211

Dr. Nagy Zoltán, Szép Tekla

eltöltött vendégéjszakák száma a kereskedelmi szálláshelyeken is (pl.: Bélapátfalvai, Edelényi, Encsi, Sátoraljaújhelyi, Tokaji) ugyanakkor gond, hogy a legjelentősebb abszolút adatokkal rendelkező kistérségek esetében (Egri, Miskolci kistérség) nem volt ilyen egyértelmű a növekedés, sőt esetenként csökkenés történt (1. táblázat). 1. táblázat. A főbb turisztikai adatok változása (%, 2001-2009) az Északmagyarországi régió kistérségeiben.

Kistérség

Abaúj-Hegyközi Balassagyarmati Bátonyterenyei Bélapátfalvai Bodrogközi Edelényi Egri Encsi Füzesabonyi Gyöngyösi Hatvani Hevesi Kazincbarcikai Mezőcsáti Mezőkövesdi Miskolci Ózdi Pásztói

212

Szállodák szállásférőhelyeinek számának %-os változása 2001ről 2009-re (2001=100%) + 80 darab* 102,9 a kistérségben nem működik szálloda 141,0 a kistérségben nem működik szálloda 136,8 126,9 + 88 darab* - 117 darab** 82,1 a kistérségben nem működik szálloda + 50 darab* 148,8 644,0 136,6 44,1 232,3

Összes kereskedelmi szálláshely szállásférőhelyeinek számának %-os változása 2001ről 2009-re (2001=100%) 223,6 53,0

230,5 41,8

Külföldiek által eltöltött vendégéjszakák számának %-os változása a kereskedelmi szálláshelyeken 2001-ről 2009-re (2001=100%) 144,9 13,2

49,7

28,8

4800,0

139,5

152,1

115,6

210,3

40,7

19,5

137,1 92,9 240,4 114,1 92,3

127,3 97,5 317,1 154,9 69,4

125,1 58,3 226,4 29,3 76,3

84,6

264,0

296,8

169,8 101,2

45,1 93,0

11,3 91,5

122,0 72,6 59,2 51,8

156,1 83,2 42,5 59,9

96,7 96,1 52,4 25,2

Vendégéjszakák számának %-os változása a kereskedelmi szálláshelyeken 2001-ről 2009-re (2001=100%)

Az egészségturizmus szerepe az Észak-magyarországi régió turisztikai kínálatában

Pétervásárai Rétsági Salgótarjáni Sárospataki Sátoraljaújhelyi Szécsényi Szerencsi Szikszói Tiszaújvárosi Tokaji

187,1 + 83 darab* 47,9 76,4 175,6 + 44 darab* 97,8 a kistérségben nem működik szálloda 79,0 279,7

129,7 86,4 49,6 121,4 92,3 110,7 447,2

110,0 123,6 41,0 154,0 101,4 65,2 70,5

18,2 2066,8 36,9 299,1 182,2 55,5 67,8

31,7

7,4

114,2

109,7 197,5

91,8 303,4

134,8 111,3

Megjegyzés: a Mezőcsáti kistérségben a vizsgált időszakban nem volt kereskedelmi szálláshely. * Azon kistérségekben, ahol 2001-ben nem működött szálloda, az időközben létesült férőhelyek számát szerepeltetjük. ** A Füzesabonyi kistérségben 2001-ben még működött 117 szállodai szállásférőhely, ezek azonban 2009-re megszűntek. Forrás: KSH, TEIR adatok alapján saját szerkesztés

Az 1. ábra a 2001-2009-es időszakban bekövetkező változásokat szemlélteti a szállásférőhelyek, illetve a vendégéjszakák számát tekintve. Sajnálatos, hogy az Észak-magyarországi régió mindhárom megyeszékhelyén csökkenést mutatott a két vizsgált mutató, a legjelentősebb romlás a Salgótarjáni kistérségben látható.

Forrás: KSH TEIR adatok alapján saját szerkesztés

1. ábra. A kistérségek pozíciói a szállásférőhelyek és a vendégéjszakák számának %-os változása alapján (2001-2009).

213


Két kiugró térség figyelhető meg: a Szerencsi kistérségben négyszeresére nőtt a férőhelyek száma, de ezt nem követte a vendégéjszakák száma, így valószínűleg kihasználatlanok ezek a kapacitások. A másik outlier a Hatvani kistérség, ahol ennek az ellenkezője játszódott le: erőteljes volt a vendégéjszaka növekedés, ugyanakkor a szállásférőhelyek száma csökkenést mutat. Tíz kistérség esetében látható emelkedés mindkét mutatót tekintve, ezek lesznek az elmúlt évtizedben kedvező fejlődést mutató térségek: Pétervásárai, Rétsági, Edelényi, Füzesabonyi, Mezőkövesdi, Sárospataki, Bélapátfalvai, Abaúj-hegyközi, Tokaji és az Encsi kistérség. Ezek esetében is kérdéses azonban, hogy milyen bázisról fejlődtek, egyes esetekben alacsony adatokról (vagy nulláról) való növekedés figyelhető meg. Az, hogy az egészségturizmus egyre fontosabb szerepet játszik, mind a hazai, mind a nemzetközi turisztikai kínálatban érzékelhető, hiszen az utóbbi években támogatott/támogatandó területként számos egészségturisztikai fejlesztés valósult meg Magyarországon, amelyek legtöbb esetben fürdőfejlesztést jelentettek. Azonban ezeknek a fejlesztéseknek sokszor kisebb a gazdasági, területfejlesztési hatásuk, mint amire a beruházók számítanak. Molnár Cs.-Kincses Á.-Tóth G. (2009) Hajdúszoboszlóra, Mezőkövesdre és Orosházára vonatkozó vizsgálatai szerint a fürdőfejlesztések hatása főleg az adott településen érzékelhető, a környező települések esetében sokkal kevésbé. Ez a korlátozott hatás a vállalkozások száma, sűrűsége, vendégéjszakák, szálláshelyek különböző mutatói, egy lakosra jutó jövedelem, munkanélküliség, foglalkoztatás, forgalom esetében is megfigyelhető volt. Általánosságban elmondható, hogy a komplex hasznosítás több esetben hiányzik a létrehozott/felújított fürdők mellett elmaradnak a gyógyszállodák, a sokszínű gyógyászati kínálat kiépítése (pl. Miskolc-Tapolca), a meglévő vagy fejlesztendő attrakciókhoz való kapcsolás, kapcsolódás. Ezt bizonyítja az is, hogy az észak-magyarországi régióban csak 4 kistérségben található gyógyszálloda (és nincs közte például a miskolci kistérség…), és ezek jelentősége, forgalma jelentősen elmarad az ország más régióiban tapasztalhatónál. A gyógyszállodák tekintetében fejlődést az Észak-magyarországi régióban csak a Mezőkövesdi és Tiszaújvárosi kistérség mutatott 2001 és 2009 között, így a vizsgált időszak végére a négy kistérségben működött egy-egy egység. Ez a szám rendkívül alacsony azt látva, hogy a gyógyszállodák szignifikánsan képesek hozzájárulni egy település vagy kistérség vendégéjszaka szám növekedéséhez. A Hajdúszoboszlói, Hévízi és Sárvári kistérségben a az ilyen szállók építése közel megháromszorozta a vendégéjszakák és a külföldiek által eltöltött vendégéjszakák számát, és ezzel együtt a turizmus bevételei is nagy arányban növekedhettek. A kereskedelmi szálláshelyek vendégéjszakáinak fajlagos mutatója 2008-ban az Egri, a Mezőkövesdi, a Bélapátfalvai és a Pétervásárai kistérségben mutatott 214


3000 feletti értéket, amivel országosan a legmagasabb kategóriába kerültek, ugyanakkor a Szikszói, Bodrogközi kistérség a legrosszabbak közé tartozik (nagyon alacsony 64-es és 39-es értékkel). 16 14 12 10 8

2001

6

2003 2005

4

2007

2

2009

0


2. ábra. Gyógyszállodák száma (2001-2009). 900 000 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000

Edelényi

200 000

Egri

100 000

Mezőkövesdi Tiszaújvárosi

2001

2003

2005

2007

Külföldiek által eltöltött vendégéjszakák száma a gyógyszállodákban

Vendégéjszakák száma a gyógyszállodákban









0

Debreceni Gyulai Hajdúszoboszlói Hévízi Sárvári

2009


3. ábra. A vendégéjszakák és a külföldiek által eltöltött vendégéjszakák száma a gyógyszállodákban (2001-2009).

215


A régió többi kistérsége közül a Sárospataki, a Sátoraljaújhelyi, az Abaújhegyközi és a Tokaji tartozik még a 2000 vendégéjszaka/ 1000 lakos fölötti kategóriába (4. ábra). A régió ezen képe átlagosnak mondható a többi régióhoz viszonyítva, a turisták átlagos tartózkodási ideje azonban nagyon alacsony összehasonlítva az ország más részeivel. Ennek egyik oka lehet a gyógyszállodák alacsony száma is, hiszen ezek esetében általában hosszabb ideig (több napig) maradnak az igénybevevők, mint más típusú szálláshelyeken (5. ábra).

Forrás: KSH Területi Atlasz alapján saját szerkesztés

4. ábra. A kereskedelmi szálláshelyek vendégéjszakái 1000 lakosra 2008-ban.

Az egészségturizmus jellemzői közé tartoznak Magyarország kiváló adottságai, a dinamikusan fejlődő piac, melyek lehetőséget adnak a szinergikus hatások kihasználására. Az Észak-Magyarországi régióban komplex fejlesztések szükségesek, a turisztikai kínálat többi tagjához való kötés (wellness turizmushoz, szabadidősportokhoz, lovasturizmushoz, városlátogatásokhoz, fesztiválokhoz, borturizmushoz, borutakhoz, gasztronómiai turizmushoz való kapcsolódás) mutathat kiutat, adhat esélyt a fejlődésre. A különböző adottságú települések, fürdők, szállók, attrakciók összekapcsolása valamiféle „termálút” létrehozása, jól működő klaszterek kialakítása a rendszerben való gondolkodás, az „együtt könnyebb” gondolat elterjedése, a hálózatok szervezése lehet az egyik kitörési pont a jelenlegi helyzetből. 216


Forrás: KSH Területi Atlasz alapján saját szerkesztés

5. ábra. Átlagos tartózkodási idő 2008-ban.

A kapacitások kiépítése sokszor nem elégséges, a szervezettség, az attrakciók összekapcsolása, hálózatba szervezése, a sokszínű kínálat kialakítása, az igénybe vevők megnyerése, magas szintű kiszolgálása esetenként nem valósul meg. Ennek a gondolatnak szellemében, egy projekt segítségével létrejött Virtuális Egészségturisztikai Kutató Központ a Miskolci Egyetem karközi virtuális szervezeti egysége, amely erősíti a különböző területeken kutató karok kapcsolatát, együttműködését. A Kutató Központban résztvevő karok, a Műszaki Földtudományi-, a Gazdaságtudományi- és az Egészségügyi Kar kialakították a szervezeti struktúrát, amely alkalmas a különböző témájú kutatások összehangolására. A Baross program támogatásával létrejött Kutató Központ támogatni kívánja új interdiszciplináris képzések és kutatások elindítását a régióban, Miskolcra és környékére támaszkodva. Emellett hangsúlyt kíván fektetni az egészséges életmód népszerűsítésére, annak érdekében, hogy a régió népességének életkilátásai javuljanak, illetve a régió egészségturisztikai potenciálját jobban ki lehessen használni. A Bükk térségében a már kiépített, kihasznált gyógyfürdő potenciál igen jelentős és színvonalas. A Bükkben jelenleg Lillafüred rendelkezik klimatikus 217


gyógyhely-minősítéssel, a régióban még a Mátrában található Parádsasvár. A Virtuális Egészségturisztikai Kutatóközpont vizsgálatai szerint megalapozott szakmai előkészítés mellett Miskolctapolca esetében is megvalósítható a klimatikus gyógyhely minősítés megszerzése. Az elemzések a helyi humán potenciál meghatározására is kiterjedtek, így a regionális emberi erőforrás hátterének feltérképezése megtörtént A kutatásban hangsúlyos szerepet kapott a Miskolci Egyetem Egészségügyi Kar által szervezett a hidroterápiát, a klímaterápiát és a mozgásterápiát ötvöző program. A cél a komplex fizioterápia eredményességének mérése volt objektív és szubjektív adatok alapján, degeneratív gerincbetegek esetén. Az alkalmazott klíma, hidro- és mozgásterápia kombinációja kedvező irányba befolyásolta a vizsgált fiziológiai, fizioterápiás és szomatometriai paramétereket (pozitív változást mutatott a Delmas-index, a bőrredőméretek, a mellkasmobilitás, az apnoe idő, a laterálflexió oldalkülönbségének változása, a légzésfunkciós paraméterek és a járásteszt) (Juhász E. et al. 2010). A víz hőmérséklete – anyagcsere-fokozó és közegellenállás általi izomerősítő hatása révén – a 60 perces, több héten át tartó, rendszeres, vízben végzett mozgásprogram mellett jelentősen hozzájárult a fenti változásokhoz. A mintákban társbetegségként szereplő allergia heveny tüneteinek javulása is bizonyította a barlagfürdő klímájának szerepét, mint fontos komponenst az összeállított kezelésben. Az egyedülálló terápiás környezetben a barlangi levegő páratartalmát, a barlang termális vízfelülete tovább emeli, ezzel is hozzájárulva a légúti panaszok enyhítéséhez és a mozgásprogram eredményes és hatásos kivitelezéséhez. A kapott eredmények azt mutatják, hogy – a vizsgálati protokollok és a projekt keretében kidolgozott mozgásprogram a Miskolc-Tapolcai Barlangfürdő klíma- és vízterében alkalmazva – szakmailag sokrétű, melyet megerősítenek a mért eredmények és a résztvevők visszajelzései. Napjainkban a természetes gyógymódok felé forduló figyelem világszerte felélénkült. A Miskolc-Tapolcai Barlangfürdőben Európában egyedülálló komplex terápiás lehetőségek alkalmazására nyílik lehetőség. Szpeleoterápia során a barlang levegőjének belélegzése által érhető el gyógyhatás. A termális forrásvíz fizikai, kémiai összetételével járul hozzá a gyógyuláshoz, melyben sokoldalú mozgásprogram végezhető. A barlangfürdő lenyűgöző formai látványa hozzájárul a rekreációhoz, regenerációhoz szükséges pszichoszomatikus egyensúly megteremtéséhez. A kísérleti kutatások eredményei a fizioterápiás ágak fenti kombinációjának eredményességét támasztják alá mozgásszervi betegségben szenvedőknél. A program más betegségcsoportok esetén is, valamint egészséges populációban 218


prevenciós céllal alkalmazva egy páratlan gyógyhely lehetőségeinek még jobb kihasználását jelenthetik, mely a társadalom egészségtudatos magatartását javíthatja és kihat a régió turisztikai vonzerejére is (Juhász E-Barkai L. 2010). Kapcsolódó innovatív szolgáltatások fejlesztésének vizsgálatai során a hálózatosodás lehetőségei, hatásai, a helyi gazdaságfejlesztési lehetőségek feltérképezése valamint az elvégzett különböző vizsgálatok, kutatások elemzések, mozgásprogram, kezelések figyelembe vételével az eredmények továbbvitele volt a cél. Meghatározásra kerültek a klaszterek jellemzői, a potenciális kereslet, az Észak-magyarországi adottságok elemzése, a hatásvizsgálatok tipológiája, célja, tárgya, módszerei, valamint az egészségturizmus hatása a kistérségi turizmusra. Az egészségügyi klaszterek kialakításának Észak-magyarországi esélyeit is vizsgáltuk, és ehhez kapcsolódóan elkészült egy hálózatépítési terv, amely a gazdasági hálózatok hatásait, a hálózatépítés folyamatát, lehetőségeit elemzi.

2. Köszönetnyílvánítás A projekt az Új Széchenyi Terv keretében a Kutatási és Technológiai Innovációs Alap támogatásával valósult meg. Irodalomjegyzék Juhász E.-Peja M.-Kiss-Tóth E.-Kató Cs.-Barkai L. (2010): Degeneratív gerincbetegségek kezelési lehetőségei a Miskolctapolcai barlangfürdőben (absztrakt). Orvosi rehabilitáció és fizikális medicina magyarországi társasága XXIX. Vándorgyűlése. Szeged, Magyarország, szeptember 2-4. Juhász E.-Barkai L. (2010): A Miskolc-tapolcai barlangfürdő termális karsztvizében végzett komplex fizioterápia eredményei (folyamatban). Doktorandusz Fórum. Miskolc, Magyarország, november 10. Molnár Cs., Kincses Á., Tóth G. (2009): A fürdőfejlesztések hatásai KeletMagyarországon.: Hajdúszoboszló, Mezőkövesd és Orosháza esete. Területi statisztika 12. (49.) évf.:(6. szám) pp. 597-614. Aquaprofit (2007): Országos egészségturizmus fejlesztési stratégia. 173 p.

219


220


ÚSZÁSTERÁPIA GYERMEKKORBAN Demeter János 1 , Dr. Peja Márta 1

2

,2

tanársegéd, főiskolai tanár Miskolci Egyetem Egészségügyi Kar Elméleti Egészségtudományi Tanszék 1 Miskolci Egyetem Egészségügyi Kar Fizioterápiás Tanszék2

Kivonat A gyógyúszás az egészségi állapot javítását szolgáló fizikai tréning, tehát a beteg gyermek rehabilitációjának egyik eljárása. Munkánkban a víz, mint fizikai közeg hatásait, a gyógyúszás alkalmazásának életkori specifikumait, valamint egyes gyermekkori betegségekhez – mint mozgásszervrendszeri-, keringési szervrendszeri-, légzőrendszeri-, anyagcsere-, és az idegrendszeri kórképek- kapcsolódó úszásterápiákat mutatjuk be.

Abstract Remedial swimming is a physical training to improve the health status, so this is a mode of the rehabilitation of the ill children. We present in our work the water as the effect of a physical agent, the age specifics of the remedial swimming and swimming therapies related to particular paediatric diseases like disorders of locomotor-, circulatory-, respiratory-, metabolic- and nervous systems.

1. Bevezetés A vízzel történő kezelések számos formája ismert, melyek közös jellemzője, hogy a víz az emberi szervezetre gyakorolt jótékony hatását használják ki. E tárgykörbe tartozik a víz kémiai és fizikai tulajdonságait egyaránt felhasználó balneoterápia, valamint csak a fizikai tulajdonságait használó hydroterápia.[5] Utóbbinak számos formája terjedt el, mint különböző hőmérsékletű és időtartamú fürdők valamint a víz-alatti (subaquális) torna, az aquafittnes és a gyógyúszás. Egyes ásványvízben szegény országokban csak a hidroterápia fejlődött ki, míg hazánkban mind a hidroterápia, mind a balneoterápia elfogadott gyógymód. [2] Az úszás, mint gyógyterápia és mint sport az egyik legjobb rehabilitációs eszköz. A víz nem csak az úszásnemek gyakorlása során fejti ki jótékony hatását, hanem már önmagában is hat a szervezetre. Az úszás közben elsősorban a hidrosztatikai nyomást, a felhajtóerőt és a víz ellenállását használjuk, míg hidroterápia fontos tényezőjeként ismert a vízhőmérsékleti tényezők háttérbe szorulnak - a gyógyúszás indifferens, 30-32°C hőmérsékletű vízben történik amely a testfelületen anyagcsere változást nem okoz – bár a vízhőmérséklet minden 221

Demeter János, Dr. Peja Márta

szervrendszerre hatással van, befolyásolja pl. a kötőszövet nyújthatóságát [1]). A hidrosztatikai nyomás a folyadékoszlop súlyának nyomása a test egy adott pontjára melynek nagysága függ a vízmélységtől és befolyásolja a testen belüli nyomásgrádienst. A hidrosztatikai nyomás hatása a légző- és keringési szervrendszerre illetve a tüdő és a szív térfogataira: 50%-os merülés esetén (a köldök vonaláig): • perifériás keringési térfogat ↑ • tüdővolumen = • szív térfogat ↑ • verőtérfogat ↑ 90%-os merülés esetén (a szegycsont felső vonaláig): • perifériás keringési térfogat • tüdővolumen ↓ • szív térfogat ↑ • verőtérfogat ↑ • perctérfogat ↑ A hidrosztatikai nyomás egyéb hatásai: az izom és a bőr szimpatikus aktivitása csökken, a vízbe merülés mélységétől függően, ezzel együtt az EMG (elektro – myogram) jelek csökkennek. Ez függ az izom helyzetétől és feladatától is. A felhajtó erő relatív testsúly csökkenést okoz. A gravitáció csökkenő hatása függ a test térfogatától és fajsúlyától. A fajsúly a testek tömegének és térfogatának függvénye. A relatív fajsúly a test fajsúlyának a víz fajsúlyához viszonyított aránya, melynek értéke betegségek, károsodások esetén a általában csökken. Az ellenállás (impedance) mint fontos fizikai hatást a víz mozgása (áramlás) vált ki. A különböző áramlástípusoknak - lamináris áramlás, turbulens áramlás - különböző ellenállási tulajdonságaik vannak. Általában a hidroterápiában turbulens áramlást használnak. [6] Az úszás kedvező hatása, hogy más mozgásélményt biztosít, mint a szárazföldi mozgás valamint szabadabb izületi mozgást enged. Az izmokra és csontokra gyakorolt hatása nagyon kiegyensúlyozott. Az izületek terhelése szinte elhanyagolható a "szárazföldi" sportokhoz képest. Ezt biztosítja a felhajtóerő – tehermentesített, kontrollált mozgások – valamint az, hogy nincsenek hirtelen nagy erőbehatások, ezáltal nem károsítja az izületeket. A vízszintes testhelyzetben végzett mozgás tehermentesíti a gerincet. Jelentős az úszásterápia izomerősítő hatása is. Fontos, hogy az izmok közül szinte mindegyik részt vesz a mozgásban, ezért nagyon egyenletes a vázizomzat igénybevétele. Megnyújtja az izmokat, egyenletes az izomterhelés. Segít kialakítani az aktív izomfűzőt, valamint erősíti a

222

Úszásterápia gyermekkorban

vázizomzatot. Az úszás ismétlődő mozdulatai növelik az izmok rugalmasságát, különösen a törzs, a váll, a csípőtájék és a térd izmait tartják kiválóan karban. [13] Javul az inter- és intramuscularis koordináció és az egyensúly. Az úszás légzés javító hatása is jelentős. Úszás során nagy a szervezet oxigénigénye. Ennek következtében az állandó fokozott légzés miatt, hosszútávon nő a tüdő kapacitása, teljesítőképessége. A hidrosztatikai nyomás megkönnyíti a kilégzést és nehezíti a belégzést, - úszás közbeni fokozott hasűri nyomás miatt a rekeszizom és a belégző segédizmok működése nehezített - ami által erősödnek a légzésben résztvevő izmok, ezáltal nő a tüdő vitálkapacitása. A légzés minőségének javulásához hozzájárul továbbá a por és füstmentes környezet. E terápia fejleszti a gyermekek motoros képességeit, és a mozgáskoordinációt így javul az egyensúlyérzék, a sérülésveszély csekély. A víz, mint közeg, mással össze nem hasonlítható pozitív áthangolást végez az idegrendszeren, a vízen kívüli sikertelenséget felválthatja a siker, önbizalmat adhat, megerősítheti a személyiséget. Fejleszti az akaraterőt, a kitartást, és a fegyelmet.[11] A gyermek úszásoktatásának, gyógy-úszásának időpontja nem csupán az esetleges betegségek megjelenésének függvénye. Az élő szervezet fejlődésében megfigyelhetők érzékenységi (szenzibilis) fázisok. Ezek olyan életkori periódusok amelyekben a szervezet-környezet kölcsönhatásában létrejövő magatartás- és mozgásminták igen gyorsan elsajátítódnak, és amelyekben a szervezet igen érzékeny meghatározott ingerekre. Minden olyan szakasz amelyben a motorikus képességek fejlődése lökésszerű – fejlődési csúcsok, intenzív szakaszok – érzékeny fázisnak tekinthető. Az úszással fejleszthető a statikus izomerő, a gyorsaság, az aerob állóképesség és a koordinációs képesség egyaránt. A statikus izomerő fejlődésének szenzitív fázisa a magyar fiúknál 11-16 éves a lányoknál 11-13 éves kor között van. A gyorsasági erőnél és a gyorsaságnál két szenzibilis fázis figyelhető meg. A 3- 7 éves kor közöttit a koordináció, a serdülőkorit pedig az erő, illetve gyorsaság okozza. Az aerob állóképesség kettős fázisa látszólagos. Valószínűbb, hogy ennek a képességnek az érzékenységi fázisa az óvodáskortól a serdülésig tart. A koordinációs képességeknél a 8-14 éves kort jelölhetjük meg szenzitív szakaszként. Ezek a szenzitív fázisok egyértelművé teszik, hogy a gyermekkor az az életszakasz ahol az úszás, mint komplex mozgásforma tanulása, tanítása a legideálisabb.[12] Így a beteg gyermek rehabilitációjának egyik fontos eszközének tekinthető az úszásterápia, melynek alkalmazása gyermekkorban bizonyos kórképekben különösen ajánlott. A Borsod- Abaúj- Zemplén Megyei Kórház és Egyetemi Oktatókórház – mely a Miskolci Egyetem Egészségügyi Karának is gyakorlóterülete – Gyermekrehabilitációs Osztályán került kidolgozásra, hazánkban először a gyógyúszás indikációjának objektív kritériumok

223


alapján való meghatározása és a módszertana a krónikus belgyógyászati betegségekben. A mozgásszervi betegségek közül geincferdülésben az ajánlott úszásnem a hátúszás, az oldalúszás, és a körbeúszás. A legkedvezőbb helyzet hátúszásnál adódik, ahol a karok váltott hátranyújtásával kismértékű lateralfelexio és rotáció is történik, amelyben a felületes hátizmokon kívül, a mély hátizmok is részt vesznek elsősorban a gerinc rögzítése érdekében. A hátizmok erősítése hozzájárul az izomfűző kialakításához.[14] Hátúszásnál tehát a gerinc hossztengelyének irányában, és oldalirányban olyan erők hatnak, amelyek elősegítik a görbületek korrekcióját. Oldalúszásnál a gyermekek a fő görbület konkáv oldalán fekszenek; körbeúszásnál úgy úsznak, hogy a fő görbület konvex oldala legyen a kör közepe felé.[3] 1. táblázat. Egyéb mozgásszervi elváltozások. KÓRKÉP tölcsérmell tyúkmell laposhát domborúhát fokozott ágyéki lordózis Scheuermann-kór csípőficam

JAVASOLT ÚSZÁSNEM hát-, gyorsúszás mell-, gyors-, pillangó gyors-, pillangóúszás hátúszás hátúszás hátúszás -mell-lábtempó, háton és hason

Az úszás jótékony hatása a szív és keringési szervrendszer betegségeinek kezelésében is jelentős. A veleszületett vagy szerzett szívbetegségekben előnyös, hogy tágítja az ereket, így csökken a perifériás ellenállás, csökken a szív terhelése e hatásának okán ajánlott gyermekkori hypertónia kezelésében is -.[10] Fontos, hogy az úszás közben a kóros frekvencia emelkedést kerülni kell (gyakorlatok között pulzuskontroll). Jó hatású a vízi gimnasztika. Megkeresik azokat a mozgásformákat amit a gyermek szívesen végez. A fizikai terhelés mellé bekalkulálják a pszichikai és izgalmi tényezőket is. Kerülik a préseléssel járó gyakorlatokat valamint a szokásosnál több pihenőt iktatnak be. A szívműtéten átesett gyermek 6-8 hétig nem vehet részt gyógyúszáson. Az egyik leggyakoribb gyermekkori krónikus légzőszervi betegségben az asztma bronchiale kezelésében is szerep jut az úszásnak. A terápia közben a megszokottól több légző-gyakorlatot végeztetnek (3-5 x/óra). A légző-gyakorlatok segítségével tanítják meg a beteg gyermeket a helyes, ritmusos légvételre, miközben a különböző tüdőterületek átlélegeztetése, is könnyebb. Kiemelten fontos 224

Úszásterápia gyermekkorban

a rendszeresség és a fokozott terhelés. A folyamatos fizikai aktivitás hatására edzettségük, álló-képességük fokozatosan nő, ennek következtében a légzésfunkciós értékei javulnak, egy belégzéssel több oxigénhez jutnak. Kezdetben hátúszás, majd mell- és gyorsúszás javasolt. Nem elhanyagolható a betegség roham-mentességének biztosításában a víz felszínén lévő por- és füstmentes, hypoallergén levegő sem. [8] A cystás fibrosis olyan genetikai megbetegedés ahol a külső elválasztású mirigyek fokozott, sűrű váladéktermelése okozza a tüneteket. Egyik legfontosabb tényező a légutakban lévő váladék, ami csökkenti a légzőfelületet, szűkíti a légutakat megnehezítve a beteg gázcseréjét. Így érthető, hogy e betegek rehabilitációjának is egyik eszköze a gyógyúszás, melynek a légzőszervekre gyakorolt jótékony hatásait az előbbiekben bemutattuk. Higiéniai okokból az úszás csak akkor javasolható, ha váladék ürítésével úszás közben nem kell számolni. [4] Az elhízás, kövérség egyre nagyobb számban jelenik meg gyermekkorban. Ez akár olyan méreteket is ölthet, hogy a gyermek terápiára szorul. Egyik jól használható terápiás eszköz az úszás. A felhajtóerő által csökken az ízületterhelés és fizikai tréning is az obesitásban szenvedő gyermeknek. Bármilyen úszásnem ajánlott de az önmagában nem fogyási tényező, diéta is szükséges. [7] Az idegrendszeri betegségek is egy széles kört ölelnek fel a fejlődési rendellenességektől a születési agysérülteken, a gyulladásokon át a daganatokig. A születési agysérültek egyik rehabilitációs eleme a vízben végzett gimnasztika. Az úszástanításon és rendszerességen túl alapvetően a mozgásszimmetriára, mozgásfejlesztésre kell törekedni.[9] Elsősorban a mell és hátúszás javasolható. [9] A mozgáskivitelezés megtanulásának első fázisa - a Gyermek Rehabilitációs Osztály ajánlásai alapján – kórképtől függetlenül a szülőkkel együtt történő vízben tartózkodás. E szakasz alapvető célja a vízhez szoktatás és az úszástanulás megalapozása („babi-mami”). A második fázisban történik a betegségnek megfelelő terápiás irány kialakítása, tanítása. A mozgásfejlesztés mellett a terápiának nagy pszichés jelentősége is van a mozgás élményének okán - önállóan mozog, halad -.

2. Összfoglalás A diagnosztika és a terápia fejlődés eredményeként a rehabilitációra szoruló, így gyógyítást igénylő gyermekek száma emelkedik. E betegek kezelése kapcsán a fizioterápián belül a hydroterápia vonatkozásában is fel kell készülni a gyermekek ellátására, állapotuk javítása céljából.

225


Irodalomjegyzék [1] Barta Ottó: Az ortopédia tankönyve, Medicina Könyvkiadó Rt. Budapest, 1986. [2] Bálint Géza – Bender Tamás: A fizioterápia elmélete és gyakorlata, Springer Kiadó Kft. Budapest, 1995. [3] Bender György: A gerincbetegségek differenciáldiagnosztikája az ortopédiában, Medicina Könyvkiadó Rt. Budapest, 1987. [4] Boda- Sulyok: Gyermekgyógyászat, Medicina Budapest 2008. [5] Csermely Miklós: A fizioterápia kézikönyve [6] Katona Ferenc – Siegler János: A rehabilitáció gyakorlata, Medicina Könyvkiadó Rt. Budapest, 1999. [7] Dr. Peja Márta: The joint influence of diet and increased physical activity in obese children ,Acta Paediatrica Hungarica 29 (3-4) pp373-381 1989. [8] Dr. Peja Márta: Asthma bronchialés gyermekek úszás terápiájával szerzett tapasztalataink, Gyermekgyógyászat 37. évf. 39-42. 1986. [9] Dr. Peja Márta: Beiskolázás előtti komplex rehabilitáció különböző etiológiájú hemiparetikus gyermekeknél, Gyermekgyógyászat 38. évf. 507-510. 1987. [10] Dr. Peja Márta: Fizikai tréning hatása rekonstrukciós szívműtéten átesett gyermekekre, Orvosi Hetilap 131évf. 38.sz 2085-2090. 1990. [11] Somogyiné Kuti Ilona: Gyógyúszás, Flaccus Kiadó, 1998. [12] Szatmári Zoltán: Sport, életmód, egészség Akadémia Kiadó Budapest, 2009. [13] Tóth Ákos: Úszás technika, Magyar Testnevelési Egyetem Budapest, 2004. [14] www. gerincferdules. hu

226


FELSZÍN ALATTI VÍZÁRAMLÁSOK HATÁSA A FÖLDHŐSZONDÁK TELJESÍTMÉNYÉRE 1

Tari Csilla 1 , Kovács Balázs 2 , Szanyi János 1 Szegedi Tudományegyetem, Ásványtani Geokémiai és Kőzettani Tanszék , , 6724, Szeged, Egyetem utca 2, [email protected] 2 Miskoci Egyetem; Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515, Miskolc, Miskolc - Egyetemváros.

Kivonat Nagyméretű földhőszonda mezők tervezésénél, a primer oldal teljesítménye jelentős mértékben függ a geológiai környezettől és a talajvízáramlástól. A leggyakoribb módszer, a szondák teljesítményének előrejelzésére a szondateszt (TRT). Ez a módszer azonban az alkalmazott egyszerűsítések miatt, gyakran alulbecsli a szondák várható teljesítményét. A földhőszondák teljesítményének pontosabb kiszámítása érdekében a szondateszt során mért, és a teszt után mért visszahűlési adatokat felhasználva véges elem módszert alkalmaztam. A szonda előremenő és visszatérő csöveit a véges elem hálóba ágyazott 1D-ós elemekkel reprezentáltam, a csövek és a cementpalást közti hőátadási tényezőt analitikusan számítottam. Az ily módon kialakított modellel számított hőmérséklet eloszlás a szondateszt során, és a teszt utáni visszahűléskor a mért adatokkal igen jó egyezést mutat. A modell segítségével ezután meghatároztam, hogy a talajvízáramlásnak mekkora szerepe van a szonda teljesítményének kialakításában. Az eredmények azt mutatják, hogy 0.001 m/d áramlási sebesség alatt a talajvízáramlás szerepe jelentéktelen, ettől kezdve azonban a szonda teljesítmény ugrásszerűen nő.

Abstract Thermophysical properties of subsurface materials and groundwater flow strongly affect the heat exchange rates of ground coupled heat exchanger systems (GCHE). One popular method to estimate the mentioned thermal parameters is the interpretation of in situ thermal response test (TRT), but this method due to some simplifying assumptions could result in the overestimation of the number of needed heat exchangers. To overcome this problem, I propose to use finite element method to calculate the heat exchange rate of GCHE systems. Discrete Fracture Elements (DFE) has been integrated into the finite element matrix system to overcome the computational difficulties caused by the extreme disproportional geometries. To validate this method calculated data were compared with the data of a TRT and a cooling test measured at an implemented GCHE system. The correlation of calculated vs. measured data illustrate that the finite element model is able to better calculate the heat exchange rate than the TRT test. Next, I examined how the groundwater flow velocity (GWV). We concluded, that under 0.001 m/d GWV the effects are negligible, but over this value the heat exchange rates would increase rapidly, due to the advection effect of the groundwater motion.

227

Tari Csilla, Kovács Balázs, Szanyi János

1. Bevezetés Napjainkban az egyre fokozódó energiaszükséglet következtében a megújuló energiák, így a geotermikus energia is, mindinkább előtérbe kerülnek. Különösen igaz ez az alacsony entalpiát hasznosító hőszivattyús rendszerekre. Magyarországon 2000 és 2009 között az eladott hőszivattyúk száma megszázszorozódott. Ezzel együtt hazánk, a hőszivattyús energiahasznosítás terén, még mindig elmarad más európai országoktól. Ennek okai többek között a magas beruházási költségben és hosszú megtérülési időben keresendőek. Ezért különösen fontos a beruházási és működési költségek minimalizálása. A beruházási költségek minimalizálásához figyelembe kell venni a geológiai környezet, és a talajvízáramlás hatását. Ezért a földtani felépítés és a vízföldtani viszonyok pontosabb megismerése céljából nagyobb rendszerek esetén, a helyszínen próbafúrás létesülhet. Ekkor lehetőség nyílik a fúrási törmelék mintáin hővezetési és hidraulikus vezetőképesség vizsgálatok elvégzésére, geofizikai szelvényezésre a fúrólyukban, és a beépített földhőszondában „in situ” szondateszt (Thermal Response Test) elvégzésére. A szondateszt során a tesztelő berendezést hidraulikusan összekötjük földhőszondával. A zárt rendszerben víz kering, amelyet egy meghatározott hő teljesítménnyel fűtünk (1. ábra) [1].

1. ábra. Szondatesztnél alkalmazott tesztelő berendezés, és az előremenő visszatérő hőmérsékletadatok a teszt során.

228

Felszín alatti vízáramlások hatása a földhőszondák teljesítményére

Ez a hő a földhőszondán keresztül a földtani környezet felé áramlik. A mérés során rögzítjük az előremenő és visszatérő hőmérsékleteket, a tömegáramot. A hőmérsékletváltozás a földtani környezet tulajdonságaitól, különösen a hővezetési képességétől és az eltelt időtől függ. A teszt során regisztrálni kell a külső hőmérsékletet és a fűtési teljesítményt. A szondateszt eredményeinek kiértékelését a Kelvin-vonalforrás módszerrel végezzük, melynek megoldása szolgáltatja az ekvivalens hővezetőképességet (λ) és a fúrólyuk termális ellenállását. A módszerrel meghatározott ekvivalens hővezetőképesség érték (λ) tükrözi a kőzet formációban lévő konduktív és a konvektív hővezetést is [5]. Kelvin-vonalforrás módszer azonban az alkalmazott egyszerűsítések miatt, gyakran alulbecsli a szondák várható teljesítményét. Ezért a földhőszondák teljesítményét modelleztem a szondateszt során mért, és a teszt után mért visszahűlési adatokat felhasználva, véges elem módszer segítségével. A szonda előremenő és visszatérő csöveit a véges elem hálóba ágyazott 1D-ós elemekkel reprezentáltam, a csövek és a cementpalást közti hőátadási tényezőt analitikusan számítottam. Az ily módon kialakított modellel számított hőmérséklet eloszlás a szondateszt során, és a teszt utáni visszahűléskor a mért adatokkal igen jó egyezést mutat. Ezután a modell segítségével meghatároztam, hogy mekkora hatással lehet a szonda teljesítményére a talajvízáramlás.

2. A numerikus modell és a modellgeometria kialakítása A földhőszondák szimulációját a FEFLOW (Finite Element subsurface FLOW system) modellező program felhasználásával végeztem el. A FEFLOW program két- és háromdimenziós, véges elemű módszert (FEM – Finite Element Method) alkalmaz azon parciális differenciál egyenletek megoldására, amelyek a geológiai környezet szivárgáshidraulikai, tömegtranszport és hőtranszport folyamatait írják le [3]. Mivel a hőátadás alapegyenletének végeselem módszerrel történő megoldása megköveteli a modellezett tér tetszőleges számú csomópontra és az azokat összekötő vonalak által határolt elemekre történő felosztását, ezért első lépésként elvégeztem a modellezni kívánt terület végeselem diszkretizációját [7] . Egy szimpla 100 m-es mélységű U-alakú szondát és az azt körülvevő geológiai környezetet vettem figyelembe melyet, mivel az általános gyakorlat szerint a szondákat maximum 5 m távolságban szokták elhelyezni, egy 5m átmérőjű hengerrel közelítettem. Az előremenő és visszatérő csöveket, illetve a szonda alján található U-alakú fordítót 1D-ós vertikális elemmel (DFE) reprezentáltam. A csövek környezetében, és a tömedékelő anyagban az alkalmazott csomópontok számát megnöveltem, mivel ebben a régióban a paraméterek rövid 229


szakaszon hirtelen változnak. Vertikálisan a modellezett területet 14 rétegre osztottam föl. A szonda alatti hőjelenségek figyelembe vétele érdekében számításba vettem a modell alatti kőzeteket 10 m vastagságban (2. ábra).

2. ábra. A modellezett szimpla U-alakú szonda és a geológiai környezet végeselem reprezentációja.

3. A csőrendszer modellezése A csőrendszer szerepe kettős. Egyrészt hőt szállít vertikális irányban. Ehhez a hőszállításhoz először meg kell tudni határozni a csőben keringő folyadék sebesség vektorát. A folyadék sebességvektorát a Hagen-Poiseuille – törvény alapján határoztam meg. A csőrendszer másik szerepe, hogy hőt ad át, illetve vesz föl horizontális irányban, melynek mértéke a csőfelület nagyságával, és a hőátadási tényezővel arányos. A hőátadási tényezőt a cső konvektív, és konduktív termális ellenállásából számítottam.

230


4. Peremfeltételek A modellezett térrész határain a hőtranszport–mérleg hiányzó elemeinek pótlására, vagy ezen összetevők számítását lehetővé tevő peremfeltételre van szükség. (Mivel itt a vizsgált csomópontban nem ismerjük a beáramló hőmennyiséget). A hengerszimmetrikus modell egy-egy oldalán állandó nyomásszintű peremet definiáltam a konstans 0.1 cm/km-es vízáramlás biztosításához A szondateszt modellezése során a regisztrált, időben változó hőmérsékletet adtam meg az előremenő cső tetején A mélységgel növekvő zavartalan talajhőmérsékletet állandó hőmérsékletű peremként definiáltam, azt feltételezve, hogy a szonda hatástávolsága a modell határain belül marad.

5. Kalibráció és megbízhatóság A modell tesztelése egy megvalósult beruházás szimulációjával történt. Szegeden a Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Karának az új épülete alá az épület hűtésifűtési szükségletét kielégítendő 24 db. földhőszondát helyeztek el. A munkák 2010 áprilisában indultak és jelenleg a rendszer beüzemelése zajlik. A vizsgált helyszínen két olyan mérés történt, mely eredményeit felhasználva elvégezhettem a kalibrációt, ezek voltak a szondateszt (TRT) és a teszt utáni 2 m-enkénti hőmérsékleti profil rögzítés [7] . A szondateszt 2010. április 20-án 14:40-kor indult és 2010. április 22-én 12:40-kor került leállításra 46 óra elteltével. A teszt kezdete előtt 30 percen keresztül keringették a földhőszondában a hőközvetítő közeget (víz) fűtés ráadása nélkül. Az átlagos fűtési teljesítmény a földhőszondában: 5351W, az össz fűtési teljesítmény a 46 óra alatt: 246 kW/óra volt. Szimuláltam a szondatesztet, oly módon, hogy a regisztrált, időben változó hőmérsékletet adtam meg az előremenő cső tetején, mint Dirichlet típusú peremet. A 3. ábrán a visszatérő ágban mért és számolt hőmennyiség, a 4. ábrán pedig a számolás relatív hibája látható. Látható, hogy a kalibráció után a modellben számolt hőmennyiség, ami az előremenő ágba bevezetett felmelegített vízből elnyelődött, igen jó pontossággal megegyezik a mért értékekkel [5]. A szondateszt kezdete előtt 1 órával, a teszt befejezése után 1, 2, és 3 órával került rögzítésre a hőmérséklet profil a földhőszondában 2 m-enként. Mivel a szondateszt után 3 órával mért hőmérsékletprofil görbéjének értékei mutatják legjobban a geológiai környezet hatásait, ezért a modell kalibrációhoz ezeket az értékeket használtam föl. A rétegsort a hőmérséklet értékekhez képest pontatlanabbnak feltételeztem, illetve a hőmérséklet eloszlás alapján plusz 231


rétegeket lehet sejteni, ezért a modellt vertikálisan újra osztottam és újra változtattam az alapadat rendszeren. A mért és számolt értékeket a relatív hiba alapján hasonlítottam össze 4. ábra. Látható, hogy a mért és számolt adatok jó egyezést mutatnak. A relatív hiba sehol sem nagyobb, mint 0,016. Mindezek alapján a modellt alkalmasnak tartom a szegedi geológiai környezettől és modell kialakítástól eltérő rendszerek hőtranszport folyamatainak tanulmányozására is.

3. ábra. A visszatérő ágban mért és számított hőmérséklet a szondateszt folyamán.

4. ábra. A visszatérő ágban számított hőmérséklet relatív hibája a szondateszt folyamán.

6. Felszín alatti vízáramlás hatása a szonda teljesítményére A talajvízáramlás hatásának figyelembe vételéhez többféle modellvariánst futtattam le, és számítottam a teljesítményt különböző vízáramlások esetén. A 100 m –es szondából kivehető maximum teljesítmény három, hat és kilenc óra 232


folyamatos működés után, a 5. ábrán látható. Különböző üledékekre jellemző áramlási sebességek a hidraulikus gradiens függvényében az 1. táblázatban találhatóak.

5. ábra. A mért és számított hőmérsékleti profil a szondateszt után 3 órával, és a kettő közötti relatív hiba. 1. táblázat. Áramlási sebességek különböző képződmények és hidraulikus gradiensek esetén. Hidraulikus gradiens (m/km)

Áramlási sebesség (m/d) Durva kavics

Finom kavics

Durva homok

Finom homok

Iszap

8.5

0.7

0.09

0.001

0.00001

16.9

1.6

0.17

0.0025

0.00015

170

18.1

1.85

0.02

0.001

Agyag 5.00E11 1.00E10 1.00E10

0.01 0.2 2

A 6. ábrán látható, hogy 0.01 m/d áramlási sebesség alatt a hőszivattyú teljesítményét az áramlási sebesség nem befolyásolja. Ettől kezdve hőszivattyú 233


teljesítménye hirtelen jelentős mértékben megnő. Ami azt jelenti, hogy a vizsgált üledékekre jellemző áramlási sebesség megvizsgált 14 nagyságrendjéből, csak az 0.01-1 közé eső értékek azok amelyek befolyással bírnak a földhőszonda teljesítményére. A vízáramlás másik jelentős teljesítményalakító tulajdonsága, hogy bár a földhőszondák teljesítménye a működési idővel jelentősen romlik hiszen ugyanaz a szonda alacsony vízáramlás-szám esetén 0.7 kW- tal ad 6 h folyamatos működés után rosszabb teljesítményt mint 3 h működés után, és 9 h folyamatos működés után ez az érték 2.1 kW-ra nő, magas áramlási sebességek esetén azonban a szondák teljesítménye időben nem csökken számottevően.

6. ábra. 100 m –es földhőszonda maximális teljesítménye 3,6, és 9 óra folyamatos működés elteltével, különböző talajvízáramlások esetén.

7. Összefoglalás Hazánkban az összes, így a földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezését is, elsősorban olyan gépészeti feladatnak tekintik, melyben a földtani környezet szerepét ökölszabályok figyelembevételével, geológus szakember bevonása nélkül határozzák meg. Ennek következményeként a szondaszám gyakran alul vagy fölülméretezett. Munkámban a szegedi beruházás során készült mérési eredményeket felhasználva, egy olyan módszert dolgoztam ki, mellyel az előzetes földtani 234


információk ismeretében, szondateszt mérési adatokra támaszkodva, de a szondateszt hagyományos kiértékelésénél nagyobb pontossággal számítható az előremenő és visszatérő ágak hőmérséklete. Rámutattam arra, hogy a talajvízáramlás igen jelentős hatással van a szondák teljesítményére.

8. Köszönetnyilvánítás A cikk a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001projekt pénzügyi támogatásával készült. Irodalomjegyzék [1] Al-Khoury R., Boonier P. G., Brinkgreve R. B.J., (2005): Efficient finite element formulation for geothermal heating systems. Part I: Steady state. International Journal for numerical methods in engineering, 64, 988-1013. [2] Cui P., Yang H., Fang Z., (2007): Numerical analysis and experimental validation of heat transfer in ground heat exchangers in alternative operation models. Energy and Buildings, 40, 1060-1066 [3] Diersch H.-J. G., (2002): FEFLOW reference manual. Institute for Water Resources Planning and Systems Research Ltd., p. 278 [4] Esen H., Inalli M., (2009): In situ thermal response test for ground source heat pump system in Elazig, Turkey. Energy and Buildings, 41, 995- 401 [5] Geort Ltd., (2010): Szondateszt-Geothermal Response Test, A talaj hővezető képességének meghatározása geotermikus szondatesztel, valamint a lehetséges szondakiosztás megtervezése, Manuscript, Szeged [6] Ingersol L., Zobel O., (1954): Heat conduction with engineering, geological and other applications. New York: McGraw-Hill [7] Lamarche L., Beauchamp B., (2007): New contributor to the finite line-source model for geothermal boreholes, Energy and Buildings, 39, 188-198 [8] Li Z., Zheng M., (2009): Development of a numerical model for the simulation of vertical U-tube ground heat exchangers. Applied Thermal engineering, 29, 920-924 [9] Marcotte D., Pasquier P., (2008): On the estimation of thermal conductivity test. Renewable Energy, 33, 2407-2415. [10] Roth P., Georgiev A., Busso A., Barraza E., (2004): First in situ determination of ground and borehole thermal properties in Latin America. Renewable Energy, 29, 1947-1936 [11] Sharkawy M. H., Mokheimer E. M., Badr H.M., (2009): Effective pipe-to-borehole thermal for vertical ground heat exchangers. Geothermics, 38, 271-277 [12] Thomas G., Gustafsson A-M., Nordell B., (2003): Thermal Response Rest Integrated to Drilling. Proc. Futureswork, 9th Int. Conf. On Thermal Energy System. Warslaw. Part I, pp 411-415

235


[13] Yavuzturk C., (1999): Modeling of vertical ground loop heat exchangers for ground source heat pump systems. PhD thesis, Oklahoma State University [14] Zanchini E., Lazzari S., Priarone A., (2010): Effects of flow direction and thermal short-circulating on the performance of small coaxial ground heat exchangers. Renewable Energy, 35, 1255-1265

236


KÖRNYEZETI MONITORING RENDSZEREK A FELSŐTISZA-VIDÉK TERÜLETÉN

1

Virág Margit 1 , Csegény József 2 , Dr. Szűcs Péter 3 , Dr. Madarász Tamás 3

VIZITERV Environ Kft., 4400. Nyíregyháza, Széchenyi u. 15., [email protected], Felső-Tisza-vidéki Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság Nyíregyháza, Széchenyi u. 19., [email protected], 3 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 2

Kivonat A dolgozat célja a környezeti monitoring rendszerek, ezen belül pedig a felszín alatti vizek monitoring rendszerének bemutatása a Felső-Tisza-vidék területén. A földtani közeg és a felszín alatti vizek jó állapotának biztosítása érdekében az EU VKI monitoring követelmények teljesítésére vonatkozó előírásokat a 30/2004 (XII. 24.) KvVM rendelet foglalja össze.

Abstract The aim of this study to introduce the environmental monitoring network system of groundwater bodies in the Upper-Tisza Region. In order to assure the good status of groundwater bodies the Ministerial Decree No.30/2004. (XII.30.) KvVm contains the rules to meet the EU VKI monitoring requirements.

1. Bevezetés A környezet állapotának megismeréséhez, a környezeti tevékenységek tervezéséhez csak megfelelő adatok és információk birtokában juthatunk hozzá. A környezeti monitoring rendszerek a földtani közeg és a talaj szennyezettségének, a felszín alatti víz és a felszíni víz szennyezettségének, továbbá a környezeti levegő, valamint az élő környezet monitoringját [1] jelentik. A felszín alatti környezetbe került szennyezőanyagok a talajban vagy a földtani közegben okozhatnak szennyezettséget, illetve a terjedési folyamatok által a felszín alatti és felszíni vizeket, továbbá a környezeti levegőt és az élő környezetet is veszélyeztethetik, károsíthatják. A különböző monitoring rendszerek közül - földtani, talajtani, vizes (felszíni, felszín alatti), levegő monitoring - jelen dolgozatban a felszín alatti vizek monitoring rendszerével foglalkozunk. 237

Virág Margit, Csegény József, Dr. Szűcs Péter, Dr. Madarász Tamás

2. A monitoring rendszerek célja és szerepe A földtani közeg és a felszín alatti vizek jó állapotának biztosítása érdekében tevékenységek csak környezetvédelmi megelőző intézkedésekkel, a legjobb elérhető technika (BAT) alkalmazásával végezhetők – ellenőrzött körülmények között, beleértve a monitoring kialakítását, működtetését és az adatszolgáltatást is – úgy, hogy hosszú távon se veszélyeztesse a felszín alatti vizek jó állapotát, a környezeti célkitűzések teljesítésülését.[2] A monitoring olyan rendszeres mintavételi, mérési, vizsgálati, észlelési tevékenységet jelent, mely a felszíni, vagy felszín alatti vizek mennyiségi és minőségi állapotának megállapítását, jellemzését, illetve az állapot rövid, vagy hosszú távú változásának leírását lehetővé teszi. A monitoring hálózat elemei a mérési, mintavételi helyek. A monitoring program előre meghatározott jellemzők ütemezett, a módszertani előírásokat követő (szabványosított) mérését, illetve észlelését, vizsgálatát jelenti. [3] A felszín alatti vizekre vonatkozó VKI monitoring követelményeket a felszín alatti vizek vizsgálatának egyes szabályairól szóló 30/2004 (XII. 24.) KvVM rendelet foglalja össze. E szerint a felszín alatti monitoring rendszer két alrendszerből épül fel. Az egyiket az állami és önkormányzati felelősségi körbe tartozó, a közérdek mértékével arányban álló részletességű és sűrűségű, ún. területi monitoring alkotja. A területi monitoring a következő főbb elemekből épül fel: 1. Vízügyi Igazgatóságok, Felügyelőségek által folyamatosan üzemeltetett rendszerek (pl. vízrajzi hálózat, rendszeresen vizsgált kutak), és a speciális rendszerek (pl. távlati vízbázisok vízrajzi hálózatba nem tartozó kútjai) 2. más állami szervezetek által folyamatosan üzemeltetett monitoring rendszerek (pl. MÁFI megfigyelő kúthálózata és forrásmérései, FVM által fenntartott Talaj Információs Monitoring) 3. települési önkormányzatok (elsősorban a városok) által végeztetett monitorozás. A hazai monitoring rendszer másik alrendszerét a környezethasználók által végzett mérések, megfigyelések képezik (környezethasználati monitoring). Ide tartoznak a vízművek által végzett mérések, az ipari üzemek, hulladéklerakók, egyéb szennyező források és a szennyezett területek környezetének monitoringja.

3. A felszín alatti vizek monitoring rendszere Hazánkban a felszín alatti vizek vizsgálata, monitoringja évszázados múltra tekint vissza, melynek oka, hogy a közüzemi rendszerekkel szolgáltatott ivóvíz 97 %-a 238

Környezeti monitoring rendszerek a Felső-Tisza-vidék területén

felszín alatti vízkészletekből származik. A felszín alatti vizek minősége eredeti állapotában általában alkalmas a lakossági ivóvízellátásra. Különösen érvényes ez az alaphegységi karbonátos, valamint a pliocén-pleisztocén tároló rendszerre. A talajvizek azonban többnyire már eredeti állapotukban sem megfelelő minőségűek. A felszín alatti vizek monitoringja több szempontból is jelentősen eltér a felszíni vizek vizsgálati rendszerétől, mivel hazánkban szinte mindenhol van felszín alatt víz, de annak feltárása nehézséget okoz annak térbeli kiterjedtsége és heterogenitása miatt. A felszín alatti vizek mennyiségi változásainak országos áttekintését szolgáló „Felszínközeli és felszín alatti vízszintészlelő törzshálózat” az állami vízügyi és földtani szervek kezelésében régóta üzemel. A felszín alatti vizek minőségének jellemzésére, a minőségi változás időbeni és térbeni nyomon követésére pedig felszín alatti vízminőségi törzshálózati monitoring rendszer üzemel 1984-től az országban. Az osztályozás 2006-ig az MSZ 10-433/1 szabvány és a hozzá tartozó irányelv szerint történt. Az üzemi adatokat (a vízkivételek víztermelési és vízminőség vizsgálati adatait) a közüzemi vízművek üzemeltetői valamint a vízügyi igazgatóságok által kijelölt üzemeltetők küldik meg a területi és központi nyilvántartásokba. Gyökeres változást hozott a monitoring rendszer üzemeltetésében az Európai Unió Víz Keretirányelve. A felszín alatti vizek védelmét a 219/2004 (VII.21.) Kormányrendelet szabályozza, mely rendelet célja a felszín alatti vizek jó állapotának fenntartása, a szennyezések fokozatos csökkentése és megelőzése, hasznosítható készletek hosszú távú védelme, fenntartható használata. A Kormányrendelet 5. § (5) bekezdése értelmében: „ A felszín alatti víztesteket, víztest csoportokat monitorozni kell a felszín alatti vizek vizsgálatának egyes szabályairól szóló külön jogszabály előírásai, továbbá a vízgyűjtő-gazdálkodási tervben meghatározottak figyelembevételével. Az eredmények alapján rendszeresen, - de legalább hatévente, a vízgyűjtő-gazdálkodási tervezéshez kapcsolódóan - értékelni kell a víztest vagy víztest csoport állapotát és az arra gyakorolt hatásokat a külön jogszabályokban meghatározott módon a szükséges intézkedések megalapozása érdekében.”

4. VKI célkitűzések és a monitoring A Víz Keretirányelv szerint a felszín alatti vizek esetében egy feltáró és egy operatív monitoring programot kell működtetni. A felszín alatti vizek állapotának megfigyelésére összesen 6 féle feltáró program működik, ebből kettő mennyiségi, négy kémiai monitoring.

239


A mennyiségi monitoring célja a felszín alatti víz szintjében bekövetkező változások nyomon követése, valamint adatok biztosítása a vízmérleg számításhoz és a szárazföldi ökoszisztémák állapotának meghatározásához, valamint a határon átáramló víz irányának és mennyiségének becsléséhez. A vízszintmérési program (HUGWP_Q1) esetében az észlelések gyakorisága a víztest típusától függ. A termál víztesteknél évente minimum egy mérés szükséges, általában azonban havonta egyszer mérnek. A többi víztest típusnál a minimális mérési gyakoriság havi, viszont a sekély víztestek monitoring pontjainál a heti kétszeri mérés szakmai elvárás a vízrajzi gyakorlatban. A vízhozam mérési program (HUGWP_Q2) elsősorban forrásokra vonatkozik, néhány esetben azonban termálkútból elfolyó vízmennyiség mérésére is szolgál. A felszín alatti víz minőségének meghatározása céljából működtetett kémiai feltáró monitoring programok a vízadó típusa, mélysége, védettsége szerint differenciáltak. A VKI V. mellékletében kötelezően előírt kulcsparamétereket és a főelemeket (oldott oxigén, pH, fajlagos elektromos vezetőképesség, nitrát, ammónium, valamint nátrium, kálium, kalcium, magnézium, klorid, szulfát ionok, KOI és lúgosság) minden kútban megmérik. A többi vizsgálandó komponenst mintaterületi elv alapján határozták meg. A sérülékeny külterületi program (HUGWP_S1) a sekély porózus, hegyvidéki és nyílt hideg karszt víztestekre vonatkozik, ha a monitoring pont környezetében szántó, rét-legelő, erdő, szőlő, vagy gyümölcsös található. Az általános kémiai paraméterek mellett ezeken a helyeken a program közel harminc növényvédőszer-hatóanyagra és azok bomlástermékeire terjed ki, valamint az erősen toxikus nehézfémekre (arzén, higany, ólom, kadmium). Szúrópróba szerűen TOC, TPH, AOX, PAH és BTEX méréseket is végeznek. A sérülékeny belterületi program (HUGWP_S2) ugyanazokat a víztest típusokat célozza, csak az ipari területeken, vagy településeken elhelyezkedő kutakban. Ebben a programban a tipikus ipari felhasználású szerves vegyületeket: oldószereket, szénhidrogéneket és egyes specifikus rákkeltő vegyületeket (pl. benzol, vinil-klorid), nehézfémeket vizsgálnak. Az ipari szennyező-anyagokat itt is kiegészítik a növényvédőszer vizsgálatok, különösen a falusias beépítettségű területeken. A védett rétegvíz programban (HUGWP_S3) a vízminőségi mintavétel évente csak egy alkalommal történik és csak a legalapvetőbb (kémhatás, sótartalom, összes szerves anyag) jellemző paramétereket vizsgálják. A termálvíz program (HUGWP_S4) feltáró monitoringja a porózus termál és a meleg vizű karszt víztestekre terjed ki. Célja elsősorban a természetes vízminőség jellemzése, illetve a termálvíz használatából eredő vízminőség változás követése. 240


A határokkal osztott víztestek esetében a szomszédos országokkal a határvízi egyezmények keretében adatcserére kijelölt kutak szintén a VKI monitoring részét képezik. A 30/2004. (XII. 30.) KvVM rendelet szerint a gyenge, vagy kockázatos (emelkedő trend) kémiai állapotú felszín alatti víztesteken operatív monitoringot kell üzemeltetni. Azon gyenge, vagy kockázatos minősítést kapott víztestek esetében kell elvégezni, ahol a gyenge/kockázatos besorolást az alap kémiai paraméterek, például a nitrát és/vagy a peszticidek (diffúz terhelés) és/vagy alifás klórozott szénhidrogének (pontszerű szennyezők) küszöbértéket meghaladó jelenléte indokolta.

5. A vizsgált területen folyó monitoring tevékenység jellemző adatai Mennyiségi feltáró monitoring program A VKI keretében A felszín alatti vizek állapotának megfigyelésére szolgáló feltáró monitoring program két eleme a vízszintmérési (HUGWP_Q1) és a vízhozam mérési (HUGWP_Q2) program. A Felső-Tisza-vidéki Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság működési területén 95 db kút szerepel a HUGWP_Q1 programban. A HUGWP_Q2 program keretében pedig 4 db talajvízből táplálkozó vízfolyáson mérnek vízhozamot. Kémiai feltáró monitoring program A sérülékeny külterületi program (HUGWP_S1) keretében a FETIKÖVIZIG területén 57 db, a sérülékeny belterületi program (HUGWP_S2) keretében pedig 21 db sekély porózus víztestre telepített mf. kút szerepel. A védett rétegvíz programban (HUGWP_S3) 72 vizsgálati ponton történik évi egyszeri vizsgálat A termálvíz program (HUGWP_S4) feltáró monitoringja keretében nem történik mérés a területen. Országhatárral osztott víztestek monitoringja

A határokkal osztott víztestek esetében (egyelőre csak román relációban) a szomszédos országokkal a határvízi egyezmények keretében adatcserére kijelölt 10 mintavételi hely került kijelölésre, melyek a Szatmári síkság illetőleg a D-Nyírség területéhez tartoznak. Operatív monitoring program A Nyírség - Lónyay-főcsatorna-vízgyűjtő sekély porózus víztest esetében lehetett a megfordítási pontot meghaladó koncentrációjú emelkedő trendet kimutatni a nitrát vonatkozásában, ezért a víztest „a jó állapot fenntartása szempontjából kockázatos” besorolást kapott. Ezen felszín alatti víztesten 17 mintavételi helyet érint az operatív monitoring program.

241


1. ábra. Mennyiségi feltáró monitoring program kútjai a FETIKÖVIZIG működési területén.

2. ábra. Minőségi feltáró monitoring program kútjai a FETIKÖVIZIG működési területén.

242


Vízbázis védelmi monitoring Fentieken kívül a vízbázisvédelmi monitoring kutakat érdemelnek még említést. A területen 3 távlati vízbázis található (Vásárosnamény, Mezőladány, Szatmárcseke-Tiszakóród). A távlati vízbázisokhoz kapcsolódóan 75 db figyelőkút készült el, melyek közül az EU VKI jelentési monitoring rendszerbe 35 db került beválogatásra, melyekből a monitoring program szerint évente 1, illetve 2 alkalommal kell vízkémiai vizsgálatot végezni, melyet a területileg illetése vízügyi igazgatóság végez. További információt szolgáltatnak az üzemelő vízbázisvédelmi diagnosztika során készült figyelő kutakon végzett mérések és vizsgálatok. Az üzemeltetők által végzendő vizsgálatok rendje változó, az a védőterület kijelölő határozatban kerül rögzítésre. Ez utóbbi monitoring típus a tevékenység jellege szerint az ún. környezethasználati monitoringhoz tartozik. Fenti monitoring tevékenységek az ún. területi monitoringhoz tartoznak. A hazai monitoring rendszer másik alrendszerét képező, a környezethasználók által végzett mérések, megfigyelések körébe tartoznak. Ilyenek pl. a vízművek által végzett mérések és megfigyelések, valamint ipari üzemek, hulladéklerakók, szennyezett területek stb. környezetének monitoringja. Ez utóbbiak nem képezik jelen tanulmány tárgyát.

6. Összefoglalás Jelen tanulmányban a felszín alatti vizek rendszerének ún. területi monitoringja került bemutatásra. A Víz Keretirányelv követelményeinek megfelelően ismertettük a különböző felszín alatti víztest típusokhoz kapcsolódó megfigyelő és ellenőrző rendszereket. Megállapítható, hogy a területen a felszín alatti vizek vízszintészlelő és vízminőség megfigyelő hálózata több évtizedes múlttal bír. A termálvizek vonatkozásában azonban külön megfigyelő rendszer nem került kialakításra. Helyette expedíciószerű feltárások, mérések és vizsgálatok történtek. Célszerű erre a víztípusra is kialakítani a rendszeres mérések és vizsgálatok végzésének gyakorlatát.

7. Köszönetnyilvánítás A tanulmány/kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

243


Irodalomjegyzék [1] Kármentesítési Útmutató 6.füzet [2] Szűcs P, Sallai F, Zákányi B, Madarász T (szerkesztők). Szerzők: Jolánkai G, Kovács G, Madarász T, Mádlné Szőnyi J, Mándoki Mónika, Muránszkiné Mojoróczki Mária, Sallai F, Szűcs P, Takács J, Virág M, Zákányi B. Vízkészletvédelem. A vízminőségvédelem aktuális kérdései. Bíbor Kiadó, 2009., ISBN 978-963-9988-00-2, pp. 1-418 [3] Vízgyűjtő-gazdálkodási Terv 2-1 Felső-Tisza Tervezési Alegység, FETIKÖVIZIG Nyíregyháza, 2010.

244


A SZENTES TÉRSÉGI HÉVÍZTÁROZÓ KÉPZŐDMÉNYEK HIDRODINAMIKAI VISZONYAI SZIVATTYÚ TESZTEK KIÉRTÉKELÉSE ALAPJÁN

1

Barcza Márton 1 , Bálint András 1 , Kiss Sándor 1 , Szanyi János 1 , Kovács Balázs 2

Szegedi Tudományegyetem, Természettudományi és Informatikai Kar, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, 6722 Szeged, Egyetem utca 2. 2 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros

Kivonat A hévíztermelés és a geotermikus energia felhasználás legjellemzőbb példája Szentes és környéke, ahol 1950-es évek óta intenzív hévíztermelés folyik a felső-pannon korú, deltafront−deltasíkság üledékfáciesű rétegekből. Jelenleg 32 hévízkút üzemel a térségben. A Geo-Log Kft. mérőcsoportja 2009-től 2011-ig komplex kútvizsgálati méréseket végzett az Agrár−Árpád Zrt. tulajdonában levő hévízkutakon, a Nemzeti Technológiai Program (No. TECH 08 A4 DA THERM), and the NIO (No. DA HALO 06/007 GEOTERMA) keretében. A projekt fő feladata a használt termálvíz homokkőbe történő visszasajtolás technológiai know-how és szolgáltatáscsomag és adaptálhatóságának kidolgozása terület-specifikusan a felső-pannon hévíztárolók kőzettani, hidrodinamikai és hőtranszport tulajdonságainak megfelelően. A Dél-alföldi régió porózus kőzettesteiben található (túlnyomórészt felső-pannon) hévíztárolók hidrodinamikai és termodinamikai paramétereinek meghatározása és hévízföldtani modellezése – a legfrissebb geológiai-geofizikai-hidrológiai ismeretek szintetizálásával, és a modellek finomítása a kitermelési tesztterületeken felvett adatok alapján. A projekt 14 szentesi, illetve 6 db szegvári kút vizsgálatára irányult. A komplex vizsgálat keretében a kutakon kútszerkezeti (lyukbőség, természetes gamma, hőmérséklet differenciálhőmérséklet és folyadékátlátszóság) hidrodinamika (nyomásgradiens, áramlásmérés, kapacitás vizsgálat, visszatöltődés, mélységi és felszíni nyomásmérés, hozamérés) és egymásrahatás vizsgálat. Jelen cikkben ezen mérések eredményeit hasonlítjuk össze korábbi mérésekével, amelyből a területen lévő vízbázisra és rezervoárra és a termelés fenntarthatóságára vonhatunk le következtetéseket.

Abstract Szentes region is a typical example of geothermal energy production and using, where has been highly intensive production from the Upper pannonian sequence, from deltafront−deltaplain sediment layers since the 1950’s. Nowdays there are 32 thermal wells on the investigated area. The measurement team of Geo-Log Ltd. in 2010 has been realised complex geophysical logging and well testing on the thermal wells owned by Agrár−Árpád Co. Ltd., financing by the Hungarian National Technology Program. The aim was to drove up the technological know-how of used thermal water reinjection into sandstone and to adaptation it to the specific area to upper-pannonian reservoirs accordance with geo/petrographic, hydrodynamic and heat-transport properties. In addition to make a model of south region of the Great Plain’s porous sequences (mainly Upper Pannonian), with

245

Barcza Márton, Bálint András, Kiss Sándor, Szanyi János, Kovács Balázs application of the most recent geological, geophysical hydrological knowledge and refining the models based on the logged data of the study area. The objects of the investigation were 14 thermal wells near Szentes and 6 near Szegvár. In the article we used few parameters from the research reports created by the Geo-Log Ltd. We compared these results with the archive data and summarized conclusions about sustainable production and the state of the reservoir.

1. Bevezetés A Nemzeti Technológia Program TECH_08-A4/2-2008-0174DA_THER2 azonosítójú „Geotermikus kutatásfejlesztés a dél-alföldi termálvízbázisok fenntartható kitermelése érdekében” című projektje keretében komplex kútvizsgálatok zajlottak le 2009-től 2011-ig az Agrár-Árpád tulajdonában lévő 20 darab termálkúton, amelyekből 14 darab Szentes városától észak-keletre helyezkedik el, 6 darab kút pedig Szegvártól keletre lévő területen. A mérések 2009 őszén kezdődtek 5 termálkút mérésével majd a fűtési szezon után folytatódtak a további 14 kúttal 2010 tavaszán. Az 1. ábrán a kutak elhelyezkedése található. Az első hévíz kutat Szentesen 1958-ban képezték ki meddő CH-fúrásból. A 80-as évek végére 32 kutat fúrtak, ebből 12 kút 90°C-nál, a többi 60°C-nál melegebb vizet termel. Eleinte kizárólag a meleg vízigények kielégítésére használták a vizet, azonban később kiépült egy 1300 lakást, valamint közintézményeket ellátó távhőrendszer. Ezenfelül 30 ha üvegház, 30 ha fóliasátor és 35 ha baromfi üzem fűtését is a termálvízre alapozták. A használt hévizet a Kurca-patakban és két tóban helyezik el jelenleg. 1990ig több mint 7 millió m3 vizet termeltek évente, ami 25-40 m-es depressziót eredményezett. Azóta a vízkivétel mintegy 5,7 millió m3-re csökkent, így a vízszintek kismértékben, helyenként 4-8 m-t, emelkedtek. [5]

2. A mérési módszertan A projekt keretében kétféle vizsgálatot végeztünk, egyrészt teljeskörű kútvizsgálat készült mind a 20 működő hévízkút esetében, másrészt kutak közti egymásrahatás vizsgálatot, valamint tartós nyomásméréseket. Ezen vizsgálatok kiértékelése folyamatban van. A kútvizsgálat egyrészt a kutak szerkezetének (járható talp, csövezés, tömszelencék helye, zárása, az aktív perforációk helye stb.) vizsgálatát jelentette, másrészt a kutak dinamikus paraméterét ellenőrizte: áramlási profil, valamint a kúthidraulikai paraméterek meghatározása. A vizsgálatok során folyamatos áramlás és hőmérsékletmérést, valamint mélységi és felszíni nyomásméréseket is végeztünk. 246

A Szentes térségi hévíztározó képződmények hidrodinamikai viszonyai Szivattyú tesztek kiértékelése...

1. ábra. A Szentes és Szegvár környéki kutak földrajzi elhelyezkedése.

A mérések technikai okok miatt egy adott sorrendben követték egymást. A vizsgálatokat a Geo-Log Kft. hajtotta végre. Először a gázszeparálás történt meg, amit még a fűtési szezonban a kút hosszú távú leállítása előtt kellett elvégezni, amit az álló kútban kútszerkezet, majd két napos átszerelés után a termelés melletti mérések követtek. Ezek: áramlásmérés a kút perforált szakaszain, illetve nyomásemelkedés mérés a perforált szakaszok felett, általában 1500-2000 m intervallumban. Ezután a kútkapacitás-mérés következett Q1~25% Q2~50% és Q3~100% kvázi-stacionárius hozammal. Ezen hozamok a kompresszoros termeléssel elérhető maximumhoz lettek viszonyítva. A szivattyús termeléssel némely kútnál magasabb hozam is elérhető volt, de ez technikailag nem volt 247

Barcza Márton, Bálint András, Kiss Sándor, Szanyi János, Kovács Balázs

kivitelezhető, mert az Agrár Árpád Zrt. hosszútengelyes szivattyúkat alkalmaz, amelyek mellett nem lehetett kútgeofizikai vizsgálatokat végrehajtani. A mérések közül a visszatöltődés és kútkapacitás vizsgálati eredményeket és a vizsgálatok alatt mért mélységi nyomás eredményeket használtuk, követve a gyakorlatban elfogadott metodikát [1, 2, 4]. Egyrészt, ezeket lehetett több tíz évre visszamenőleg összehasonlítani, másrészt ezek a mérések hasznos információt adtak a kutak, így a vízadó rétegek, karakterisztikájáról. Jelen cikkben vizsgált adatok csak egy kis részét képezik a Geo-Log Kft. által mért és számolt geofizikai és hidrológiai paramétereknek.

3. Eredmények A vizsgálat tárgyai a Szentes közelében lévő 14 darab termálkút, amelyekből kútcsoportokat alakítottunk ki a szűrőzött mélységek alapján. 3 fő vízadó réteget különítettünk el a 2. ábrán látható módon.

2.ábra. Hidrosztratigráfiai egységek Szentes környékén [6].

A mérések időbeli sorrendjét rögzítettük, mert némely kutat a fűtési szezon előtt mérték, ekkor ugyanis a vízbázisnak több ideje volt a regenerálódásra. A fűtési szezon után közvetlenül mért kutaknál pedig, jobban látszanak az intenzív téli termeltetés utáni vízszintsüllyedések. A kútvizsgálatok, a kutak mintegy negyedénél állapítottak meg rendellenességet, ez tömszelence sérülést, a perforált szakaszok részleges 248


eltömődését, vagy a kútba esett idegen tárgyat jelentett. Különösen érdekes az V/2 jelű kút melyben a perforált szakaszok 90 %-ban eltömődtek, mégis 770 l/perc hozammal üzemel a kút, mely hozamnak 83 %-a, egy 2 m-es perforált szakaszon keresztül áramlik a kútba. Mivel a mérések szerint a kúttalp felől nem történik beáramlás, feltételezzük, hogy a perforált kútpalást körül egy nagyobb kaverna alakult ki (az innen beáramlott homok töltötte fel a kutat), és ez a kaverna mintegy puffer-tartályként szolgál. Ahhoz, hogy a különböző időpontban és mélységben elvégzett mérések összevethetők legyenek a 2010-es mérések mélységére számoltuk át az adatokat, úgy, hogy 1 m vízoszlop nyomását 0,0096 MPa-nak (~95oC-os 5g/l sótartalmú víz sűrűsége) tekintettük. Ezek alapján a létesítéskori adatokhoz képest 12-43 m vízszint-süllyedést észleltünk. Érdekes, hogy a 2006-ban az Árpád Agrár ZRt. által elvégeztetett mérési eredmények, általában 15-30 m-rel nagyobb vízszintsüllyedést mutattak, ritkábban 5-15 m-rel magasabb vízszint-emelkedést. Ezt a jelenséget egyelőre nem tudjuk magyarázni. Az alábbiakban 2 kút esetén mutatjuk be a mélységi nyomásgörbéket (3. ábra).

4. Egymásrahatás vizsgálatok Az egymásra hatás vizsgálatoknál arra voltunk kíváncsiak, hogyan befolyásolja a kutak termelése más kutak vízhozamát és rétegnyomását. A projekt keretén belül 2010 szeptemberében került sor egy 9 termálkutat érintő hosszútávú vizsgálatra, amely keretén belül 4 kútnál (V/1, VII/1, VII/2, VII/3) Leuter típusú hőmérséklet és nyomásérzékelő szonda került beépítésre. Másik 5 kútban (I, V/2, VI/2, AL/1, III) pedig Dataloggerrel mértük a nyomást, melyet légnyomás adatokkal kompenzáltunk. Az egymásrahatás tesztsorozat első üteme a szakaszos termeltetés volt. A szentesi VII/3-as kútban 6 termeltetés-leállítás történt. A tervek szerint 12 óra termeltetést 6 óra leállás követett, de a gyakorlatban ez a hőigények változása miatt nem volt kivitelezhető, ezért kismértékben módosítottuk az előzetes tervet. A 6 ciklusból álló tesztet, egy 3 lépcsős termeltetés követte, mely a következők szerint épült fel: 1) 2010.09.12. 19:15 – 2010.09.13. 17:55; Q1= ~16 m3/h= ~384 m3/d 2) 2010.09.13. 17:55 – 2010.09.14. 17:50; Q2= ~30,75 m3/h= ~738 m3/d 3) 2010.09.14. 17:50 – 2010.10.03. 06:25; Q3= ~50 m3/h= ~1200 m3/d.

249


Nyomás 1700m‐en (MPa)

VII/3 16.7 16.6 16.5 16.4 16.3 16.2 16.1 16 15.9 0

200

400

600

800

1000

1200

Q (l/min) 1980. január 8‐10.

2009. október 27‐28.

2006 július 31.

IV. Nyomás 2000m‐en (MPa)

19.5 19.4 19.3 19.2 19.1 19 18.9 0

500

1000

1500

2000

2500

Q (l/min) 1972. szeptember 21‐23

2010. június 16‐17.

1978. június 27. (extrapol.)

2006 augusztus 14‐15.

3.ábra. A VII/3. és IV. jelű kutak mélységi nyomásgörbéi a hozam függvényében különböző időpontokban, feltüntetve a szondamélységét a mérés során.

A kiolvasott adatokat felhasználva a 4. és 5. ábrákon láthatók a szakaszos üzemeltetés réteg illetve függőleges irányú hatása. Mindkét ábrán megfigyelhető a VII/3-as termeltetett kút hatása a bejelölt helyeken. De a VII/3-as kúton kívül más kutak hatása is kirajzolódik az ábrákon. A nem várt nyomásváltozások annak köszönhetők, hogy a vizsgálat idején az Árpád-Agrár Zrt. geotermikus 250


fűtőrendszere a közeli kutak szivattyúit elindította, beavatkozva a zavartalan mérési folyamatba (a hőmérséklet többször a kritikus 10°C alá süllyedt).

4.ábra. Szakaszos termeltetés réteg irányú hatása.

5.ábra. Szakaszos termeltetés függőleges irányú hatása.

251


5. Eredmények A kiolvasott adatokat több módszerrel is értékeltük. A táblázatban a Kamal Brigham [3] módszerrel kapott eredményeket közöljük. A módszer (6.ábra) az alábbi képlettel számol:

ahol:

• • • • • • • • • •

B: teleptérfogati tényező µ: dinamikai viszkozitás ∆pD(tL/∆tc)2: dimenziótlan nyomás h: kutak közti távolság tL: késés ∆p: keltett nyomás ∆tc: pulzus hossza k: permeabilitás β: tapasztalati tényező q: hozam

6. ábra. A Kamal&Brigham (1975) módszer.

252


A számítások azt a meglepő eredményt hozták, hogy rétegirányú és a vertikális szivárgási tényezők ugyanolyan nagyságrendűek, sőt vertikálisan még nagyobbak. (1. táblázat). Ez képtelen adatnak tűnik, kivéve, ha feltételezzük, hogy a rosszul cementált kútpalást mellett a víz átszivárog a szomszédos vízadókba. Mivel a vizsgált VII-es kútcsoport kútjai 60 m-en belül vannak ez elképzelhető. Ugyanakkor még más módszerrel is ellenőrizni fogjuk számításainkat. 1. táblázat. Számított horizontális és vertikális szivárgási tényező értékek. Sorszám

Rétegirányú (m/nap)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.23 1.13 0.31 0.64 0.19 0.87 1.70 0.16 0.02

Felső és középső között (m/nap) 0.76 4.26 1.27 1.56 0.96 1.49 2.21 2.3 0.9

Alsó és középső között (m/nap) 1.24 1.01 7.67 1.07 0.78 3.87 3.07 2.49 1.2

6. Köszönetnyilvánítás A cikk az NKTH TECH_08-A4/2-2008-0174DA_THER2 pályázat során mért adatok segítségével, a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 projekt pénzügyi támogatásával készült. Irodalomjegyzék [1] Bourdarot, G. (1998): Well testing: interpretation methods. Editions TECHNIP p.315-316 [2] Chaudhry, Amanat U. (2004): Oil Well Testing Handbook. Elsevier p.435-449 [3] Kamal, M., Bringham, W. E. (1975): Pulse Testing Response for Unequal Pulse and Shut-In Periods. Sot. Pet. Eng. J. Trans. AIME 259. p.399-410. [4] Megyeri M. (1976): Pulzációs vizsgálatok tervezése és értékelése. Bányászati és kohászati lapok, Kőolaj és Földgáz, 109.évf. 10. sz. p.296-301. [5] Szanyi, J., Kovács, B., (2010): Utilization of geothermal systems in South-East Hungary. Geothermics, 39, 357-364.

253


[6] Szanyi, J, Kovács, B., Czinkota I., Kóbor B., Medgyes T., Barcza M., Bálint A., Kiss S. (2011): Sustainable Geothermal Reservoir Management Using Geophysical and Hydraulic Investigations. Proceedings of the 2011 World Environmental and Water Resources Congress California

254


FIZIKAI PARAMÉTEREKKEL VÉGZETT REGRESSZIÓS VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEINEK ÉRTELMEZÉSE Darabos Enikő PhD hallgató Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] Abstract In this paper we investigate the correlation among the data with statistic methods in the Miskolci Egyetemi well during 1 year term, which based on the water level, temperature and conductivity values. At first, we make the regression tests with the most popular technics, then we use the ACE algorithm. The largest advantage of the ACE algorithm that do not need any „priory” function relationship among the studied varibles, furthermore the function transformations depend on only the measured values. We would like to define the temperature and conductivity values in the Miskolci Egyetemi well are how correct to modeling the karstic areas.

1. Bevezetés A Bükk-térség Észak-Magyarországon található, maga a Bükk-hegység döntő mértékben hideg karsztvizet tartalmaz, de mivel a karsztos kőzetei közvetlen kapcsolatban vannak a törmelékes kőzetekkel, eltemetett karsztos kőzetekkel, ezért a Bükk-térségben egységes hideg-meleg karsztrendszerről lehet beszélni. Ennek a kapcsolatnak a maximális figyelembevétele a karsztvíz minőségének és mennyiségének, vízszintjének megóvásakor rendkívül nagy jelentőséggel bír. (Lénárt, 2006) A Bükkben megfigyelhető Észak- Dél irányú repedésrendszerek miatt a hegységben a kisebb egységként kezelhető területek kapcsolata KeletNyugati irányban sokkal egyértelműbb és szorosabb, mint Észak- Déli irányban. (Lénárt, 2010) Jelenleg a legjelentősebb hidegvíz kivétel a miskolc-tapolcai hideg vízmű kútból történik, ami egy Kelet-Nyugati csapásvonalon helyezkedik el a miskolci Egyetemi kúthoz képest. Egyrészt ez indokolja az Egyetemi kút viszonyainak jobb megismerését, másrészt pedig ennek a kútnak a vize biztosítja az egyetemi kollégiumok számára szükséges meleg vizet, valamint a későbbiek során az Egyetemi kút talán nagyobb szerepet is kaphatna az új Kemény Dénes Sportuszoda vízellátásában, ugyanis jelenleg ez a vízmű hálózatáról történik. 255

Darabos Enikő

Egy terület megismerése érdekében manapság a különféle modellezési módszerek egyre inkább előtérbe kerülnek. Tudni kell azonban, hogy a karsztos tározók modellezése a mai napig sem megoldott, rengeteg kérdés, és még több hibalehetőség, bizonytalanság merül fel ezzel kapcsolatban. Mindezek mellett a Miskolci karsztvízbázis jelenleg az ország egyik legnagyobb területileg is összefüggő sérülékeny vízbázisa. Mint tudjuk a karsztosodott víztartókra kettős áramlási rendszer jellemző, a karszt érzékenységét legnagyobb mértékben a kőzet hidrogeológiai jellemzői határozzák meg, jelen esetben a felszín alatti vízrendszer a kőzettest törésrendszeréhez kapcsolódik, ezért például a terület modellezése esetén a kezdeti – biztosnak hitt – paraméterek egy felszín alatti nagyobb repedés miatt könnyen megdőlhetnek. (Madarász Et Al., 2005) Amennyiben tehát karsztos területeket szeretnénk modellezni, mindenképpen sztochasztikus modellt kell alkalmaznunk, ami statisztikai alapon kezeli a hidrodinamikai és transzport folyamatokat. (Kovács, Szanyi, 2005) Az előbbiek alapján is beláthatjuk, hogy a karsztok matematikai kezelhetősége igen bonyolult, a miskolci sérülékeny vízbázist azonban mindenképpen biztonságban szeretnénk tudni. Láthatjuk tehát, hogy minden olyan vizsgálat előnyünkre válhat, ami a karsztrendszer pontosabb megismerését szolgálja, jelen estben a miskolci Egyetemi kút fizikai paramétereinek vizsgálatát tűztük ki tehát célul.

2. Módszer Jelen vizsgálatok során a miskolci Egyetemi kút 1 éves, vízszint, hőmérséklet és vezetőképesség idősorát alapul véve vizsgálom az adatok közötti összefüggéseket különböző statisztikai módszerekkel, és próbálok az adatok között minél magasabb fokú kapcsolatot kimutatni. A regressziós számításokat kezdetben a mindenki által jól ismert technikákkal végzem, majd a mai földtudományi kutatási elvárásokat leginkább kielégítő ACE algoritmust alkalmazom. A Breiman and Friedman által 1985-ben kidolgozott ACE („Alternating Conditional Expectation”) algoritmus adaptációja, módosítása és alkalmazása különböző típusú hidrogeológiai és vízbányászati többváltozós regressziós problémák megoldására alkalmas. (Szűcs, 2006) Ez a nagy hatékonyságú és magas hatásfokú nem-paraméteres regressziós vagy kiegyenlítési eljárás könnyen alkalmazható a vizsgált változók elemzésére. Az ACE algoritmus a különböző hidrogeológiai és fluidumbányászati modellváltozók olyan optimális transzformációját hajtja végre, ahol maximális korrelációra számíthatunk a transzformált függő változó és a transzformált független változók összegeként előálló becslés között. A módszer legnagyobb előnye, hogy nem szükséges semmilyen „priori” függvénykapcsolat feltételezése a 256

Fizikai paraméterekkel végzett regressziós vizsgálatok eredményeinek értelmezése

vizsgált változók között, illetve az ACE algoritmus által létrehozott optimális függvény transzformációk csak a mérési adatainktól függenek. (Szűcs, 2007)

3. Eredmények Kezdetben többváltozós lineáris regressziós analízist alkalmaztam az adatok vizsgálatára. A módszerrel valamely mért X és Y tulajdonságok közötti törvényszerűséget fejezzük ki. E törvényszerűség létezését lineáris esetben a korrelációs együttható (R2) mutatja. A regresszió egészen sarkosan fogalmazva, az a „kiegyenlítő görbe”, amely a mért X és Y értékeket a legnagyobb valószínűséggel kapcsolja össze. (Geiger, 2007) A számításokat úgy végeztem, hogy függő változónak mindig a vízszintet választottam, a hozzá tartozó független változók pedig a vezetőképesség és a hőmérséklet értékek. Először megvizsgáltam külön-külön az adott paraméterek kapcsolatát a vízszinttel, ennek függvényében döntöttem el, hogy melyik tényező legyen az 1. és melyik a 2. független változó. A hagyományos regressziós számítások eredményei alapján a korrelációs együttható igen alacsony, 0,33, az adatok szórása: б=0,990125. Második esetben az MFV (leggyakoribb érték) módszert alkalmaztam, az ezzel nyert eredmények szórása: б=0,994577. Ezzel a módszerrel sem sikerült szoros kapcsolatot elérni, a regressziós együttható 0,328, szintén igen alacsony érték, ezért előreláthatóan nem számíthatunk jó eredményekre az ACE algoritmus esetében sem. Mindezek után az ACE algoritmus segítségével elkészültek a változók optimális transzformáltjai (1. ábra). A vizsgált változók nem-lineáris transzformációja bevett gyakorlatnak tekinthető a különböző típusú regressziós problémák megoldása során. Tesszük ezt elsősorban két fő ok miatt. Egyrészt célunk a hiba szórásának stabilizációja, másrészt a hibaeloszlás normalizációját lehet így elérni. Ezektől még egy átfogóbb cél érhető el az ACE algoritmus alkalmazásának segítségével. Az ACE algoritmus olyan transzformációt alkalmaz az egyes vizsgált változók tekintetében, hogy a lehető legjobb kiegyenlítést érjük el az analízisbe bevont változók között. (Szűcs, 2009) Az 1. ábrán láthatjuk, hogy az optimális transzformáció segítségével az értékek közötti korrelációs együttható 0,6528-ra nőtt, ami még mindig alacsonynak számít, de az előző módszerekhez képest jelentős (kétszeres) javulást jelent. Felmerül azonban a kérdés, hogy mi az oka annak, hogy nem találunk szorosabb kapcsolatot a vizsgált paraméterek között. Beláthatjuk, hogy az adott paramétereket egy nyitott hidrogeológiai rendszer esetén nem vizsgálhatjuk azok időbeliségének elhanyagolásával. Mint tudjuk egy adott hatékony csapadék(csoport) hullását követően a vízszintemelkedés hamar 257

Darabos Enikő

megkezdődik, ez azonban csak a víznyomásnak köszönhető, nem pedig az adott beszivárgó csapadék tényleges megjelenésének a kútban, az több idő vesz igénybe.

1. ábra. Az összetartozó értékpárok az optimális transzformációt biztosító ACE algoritmus alkalmazása után.

Ennek megfelelően a víz vezetőképességének változásához szintén időre van szükség, ezért nem mutatható ki szoros kapcsolat az azonos időpontokban mért, különböző adatok között. Érdemesebb tehát keresztkorrelációt is számolni, amivel ki lehet mutatni, hogy van e az adott paraméterek között esetleg időben eltolt kapcsolat. Ezen vizsgálatok érdekében az adatsort még egy évvel kiterjesztettem és ezután havi eltolások mellett keresztkorrelációt számítottam, viszont a kapcsolat így sem lett jobb egyik paraméter esetében sem. Amennyiben viszont a teljes, 2 éves, ill. egy abból kiragadott 2 hónapos idősort vizsgáljuk, az értékek az 1. táblázat szerint alakultak. 1. táblázat. A mért értékek maximumai és minimumai a vizsgált időszakokban. Paraméter Érték/

Teljes idősor max./min. 2 hónapos idősor max./min.

Vízszint [mBf] 127,50/ 123,63 126,77/ 125,25

Különbség

Vez.kép. [mS/cm]

Különbség

3,87

3,14/0,59

2,55

1,52

0,79/0,59

0,2

Hőmérs. [°C] 32,29/ 19,81 32,08/ 27,10

Különbség 12,48 4,98

A táblázatból kiderül, hogy a vízszint viszonylag jelentős változása mellett a vezetőképesség – a teljes 2 éves idősorhoz viszonyítva - gyakorlatilag alig változik, 258

Fizikai paraméterekkel végzett regressziós vizsgálatok eredményeinek értelmezése

míg a hőmérséklet szintén viszonylag jelentős változást mutat. Ha – a jobb láthatóság érdekében - a 2 hónapos adatsort vizsgáljuk (2. ábra), látható, hogy mind a vízszint, mind a hőmérséklet egy folyamatosan ismétlődő 7 napos periódust mutat, ami egyértelműen a kollégiumok számára történő termelés miatt van. További megfigyelés, hogy a két érték mindig egymással ellentétesen mozdul. Ennek okára későbbi vizsgálatok folyamán szeretnék fényt deríteni.

2. ábra. A Miskolci Egyetemi kútban mért vízszint, vízhőmérséklet és vezetőképesség 2 hónapos idősora.

4. Összefoglalás Mindezek alapján azt a következtetést vonhatjuk le, hogy az ACE algoritmus, nagy hatékonyságú és magas hatásfokú nem-paraméteres regressziós eljárás könnyen alkalmazható a vizsgált változók elemzésére és a rendelkezésre álló adatokból ezzel a módszerrel tudjuk a kihozható legjobb összefüggéseket produkálni. Látható azonban, hogy az ACE algoritmus segítségével sem olyan erős a kapcsolat a vizsgált paraméterek között, hogy a megfelelő pontosságú következtetéseket levonhassuk. A hiba forrása alapvetően az, hogy az adatokat nem foszthatjuk meg az időbeliségüktől, idősorként kell értékelni őket. Figyelembe kell venni továbbá, hogy a kútból folyamatos, viszonylag egyenletes, a kollégiumi igényekhez igazított termelés zajlik. Ennek függvényében, ill. ehhez igazítva érdemes további számításokat végezni elsősorban a vízszint-hőmérséklet értékek további vizsgálata tűnik indokoltnak. A felszín alatti tárolók jellegzetességeit figyelembe véve egy 2 éves adatsoron keresztkorrelációs vizsgálatokat is végeztem, amivel ki lehet mutatni, hogy van e az adott paraméterek között időben 259

Darabos Enikő

eltolt kapcsolat, viszont az eddigi eredmények így sem lettek jobbak egyik paraméter esetében sem. A vezetőképesség értékei - a 2 éves adatsor alapján – tartanak egy átlagos értéket és attól csak viszonylag ritkán térnek el, az adatok nincsenek minden esetben szoros összefüggésben a vízszinttel, kiugró értékeket valószínűleg csak komoly esőzések során tapasztalunk. A vízszint-hőmérséklet adatsoron láthatjuk, hogy azok jellemzően egymáshoz képest ellentétesen változnak, ennek a jelenségnek a pontos okát későbbi vizsgálatokkal tervezem felderíteni.

5. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Geiger J. (2007) Geomatematika. JATEPress Kiadó, pp. 93-95. Szeged Kovács B., Szanyi J. 2005. Hidrodinamikai és transzportmodellezés (Processing MODFLOW és Surfer for Windows környezetben) II. pp. 163-166. A kiadásért felel a GÁMA-GEO Kft. ügyvezetője, Miskolc Lénárt L. 2006. A Bükk-térség karsztvízpotenciálja – a hosszú távú hasznosíthatóságának környezetvédelmi feladatai. Észak-magyarországi Stratégiai Füzetek. III. évf. 2. sz. pp. 17-28. Miskolc Lénárt L. 2010. The Interaction of Cold and Warm Karst Systems in the Bükk Region. Proceedings of the 1th Knowbridge Conference on Renewables, pp. 111-118, Miskolc P. Szucs, F. Civan, M. Virag 2006. Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling. Hydrogeology Journal, 14: pp. 31-43. Springer-Verlag, DOI 10.1007/s10040-004-0426-1 R. N. Horne and P. Szucs 2007. Inferring Well-toWell Connectivity Using Nonparametric Regression on Well Histories. PROCEEDINGS, Thirty-Second Workshop on Geothermal Engineering, Stanford University, Stanford, California, January 22-24, SPG-TR-183, pp. 1-8. R. N. Horne and P. Szucs 2009. Applicability of the ACE Algorithm for Multiple Regression in Hydrogeology. DOI: 10.1007/s10596-008-9112-z COMPUTATIONAL GEOSCIENCES : (13) pp. 123-134. Springer Wolfbauer J., Stibitz M., Madarász T., and Szabo I. 2005. Quality assurance in field remediation; Project Num.: Hungarian-Austrian S&T Cooperation Proj. A-9/2002 Period 2003-2004 (WTZ Ungarn/ÖAD); pp 1 - 25; Leoben.

260


HIDROGEOTERMIKUS RENDSZER VIZSGÁLATA HAJDÚSZOBOSZLÓ TÉRSÉGÉBEN 1

1

Szűcs Péter 1 , Buday Tamás 2

tszv egyetemi tanár, 2egyetemi tanársegéd Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 2 Debreceni Egyetem, Ásvány- és Földtani Tanszék, 4010 Debrecen, Egyetem tér 1, [email protected]

Kivonat Hidridinamikai és hő transzport modellezésre került sor Hajdúszoboszló térségében a fenntartható geotermikus energia hasznosítás gyakorlatának kialakítása érdekében.A modellezési szimulációkra támaszkodva könyebben megvalósítható a geotermikus energia hasznosítás mértékének növelése a régióban a jövőben. Kulcsszavak: hidridinamikai és hő transzport modellezés, geotermikus energia

Abstract This paper gives details about the complex hydrogeological investigation including flow and heat transport modeling in the region of Hajdúszoboszló. Sustaibale geothermal energy management can be realized based ont he results of the modeling simulations. Keywords: hydrodynamic and heat transport modeling, geothermal energy

1. Bevezetés A elvégzett komplex hidrogeológiai vizsgálat célja a geotermikus energiatermelő rendszerekben végbemenő hő- és vízáramlástani folyamatok geotermikaihidrogeológiai, illetve az állapotváltozásokkal járó kémiai és fizikai következmények integrált modellezése, a feltárási (mélyfúrási) technika korszerűsítése, adott terület, vagy település kombinált geotermikus módszerekkel történő energiaellátási lehetőségeinek kutatása volt. A termálvízadó összletek geotermikus energiatermelésben való kiemelt szerepe napjainkban, hazánkban nem kérdőjelezhető meg. A vizsgálat céljaként jelent meg a geotermikus energia termelésének fenntarthatósága, amely különösen a Debrecen és Hajdúszoboszló közötti régióban került előtérbe.

261

Szűcs Péter, Buday Tamás

2. A hidrogeológiai modell felépítése A kutatási célnak megfelelően a téglalap alakú modellterület Hajdúszoboszló nyugati határától Debrecen keleti határáig terjed. Az aljzat jellemző irányához igazítottuk a modell határait, így a hosszabbik oldalának azimutszöge 28°. A terület 16 km·30 km-es, a rácskiosztás mindkét irányban 200 m-es, így egy 150 oszlopból és 80 sorból álló mátrixot kapunk minden modellezési rétegre (1. ábra). A terület viszonylag jól feltárt, a mélyített 200 m-nél mélyebb kutak száma meghaladja a 250-et, az 1000 m-t meghaladó fúrások száma is közel száz. A sztratigráfiai alapú kőzetváz-modell (Juhász 1994) elkészítéséhez 19 fúrás alapadatait használtuk fel. A modellrétegek geometriáját a fúrások alapján a GOCAD szoftver segítségével határoztuk meg.

1. ábra. A modellterület képe a figyelembe vett kutakkal.

A sztratigráfiai modell alapján a terület nyugati felén a felső-pleisztocén rétegek vastagsága néhány méter, míg Debrecen alatt ez az érték eléri a 60 m-t is. Hasonló képet mutat az alsó-pleisztocén réteg fedője és feküje is, a felület keleti, északkeleti lejtésű, mértéke a területen meghaladja a 10 %-ot. A Zagyvai-Újfalui kifejlődés alsó és felső részét elválasztó határfelület hullámos, Debrecen és Hajdúszoboszló alatt egy mélyedés (-350 m), míg a köztes területen egy kiemelkedés jelentkezik (-250 m). A deltasík teteje délkelet felé lejt, míg a jó vízadó tulajdonságokkal jellemezhető 7. modellréteg fedőjében valószínűsíthető egy hát (-640 m), mely környezetétől 40–50 m-re emelkedik ki. A 8. modellréteg fedője és feküje D felé erősen lejt (15 %), mely az ebesi pikkely kiemelt aljzatrögének tulajdonítható. 262

Hidrogeotermikus rendszer vizsgálata Hajdúszoboszló térségében

A hidrosztratigráfiai jellemzők meghatározására a területre vonatkozó korábbi regionális kutatások és lokális modellezések eredményeit vettük át. A területre vonatkozó víztermelés nélküli nyomáseloszlásokat SZÉKELY regionális modelljéből a Szerző engedélyével alkalmaztuk (Székely 2011). A Pannonmedence üledékeinek hidrosztratigráfiai értelmezése (TÓTH 1995) alapján a legalsó modellezési rétegünk az Algyői Vízfogónak felel meg, melyben a korlátozott kiterjedésű vízadó lencsék mellett K=1–10 md permeabilitású üledékek jellemzők. A felső 7 modellezési réteg a Nagyalföldi Vízadóba sorolható, melynek permeabilitása a kifejlődéstől jelentősen függ, a jó vízadóké K=1000 md. A debreceni hévizes kutakra vonatkozó hidrodinamikai védőidom számítás (GÁMA-GEO 2008) a pannóniai homokos üledékek horizontális szivárgási tényezőit 2–5 m/nap értékűnek határozta meg, míg a köztes vízrekesztőknél 0,005 m/nap értéket tekintettek mérvadónak. A függőleges szivárgási tényező a pannóniai vízadók esetében 0,4–0,7 m/nap, míg a vízrekesztők esetében 0,001 m/nap. A területre minden modellezési szinten jellemző a hidraulikus emelkedési magasság DNy irányú csökkenése, így a terület nem tekinthető zártnak. A 2. és 8. réteg kivételével az összes rétegben GHB peremfeltételt alkalmaztunk, számított GHB hidraulikus vezetőképességgel. A terület Ny-i határán húzódik a Keleti-főcsatorna, melynek hatásától a kis érintettség miatt eltekintünk.

3. A permanens áramlási modell hidrodinamikai viszonyai A fenti feltételekkel futtatott modell a beszűrőzött rétegekben a meglévő paraméterek hibáihoz mérten megfelelő pontossággal adta vissza a kiindulási hidraulikus emelkedési magasság értékeket a 8 réteges hdirodinamikai modellben (Szucs et al. 2006). A pleisztocén rétegekben a hidraulikus emelkedési magasság értékei az É-i részen meghaladják a 120 m-t, míg a Ny-i részen 100 m alá süllyednek. Ennek megfelelően a vízszintes gradiens kb. 1 m/km. A nyugati részen a mélységgel a hidraulikus emelkedési magasság a 8. rétegig enyhén emelkedik 107 m-re, míg az északi részen csökken 109 m-re. A negyedik rétegben a horizontális gradiens 0,5 m/km, az ötödikben 0,25 m/km, míg a vízadó 6. és 7. rétegben 0,1 m/km. Ennek megfelelően az északi, nyírségi részen a beszivárgás dominál, míg nyugati részen a mérséklet feláramlás, amit a PMPATH részecskekövető program segítségével is igazolható (Chiang and Kinzelbach 2001). A rezervoárból kitermelt víz mennyiségére vonatkozó adatok hiányosak, különösen a kezdeti időszakból. Mint korábban arról már volt szó, a korai fúrások szabadkifolyású kútként termeltek viszonylag hosszú ideig, melynek következtében nagy mennyiségű víz került a felszínre méretlenül. A hozamok ismeretében kutanként kb. 1000 l/perc (1440 m3/nap) hozammal számolhatunk a 80-as évek 263


végéig. A hat legjelentősebb régi kúton keresztül a fentiek alapján 1990-ig kb. 0,15 km3 víz jutott a felszínre. Figyelembe véve a kutak számának növekedését mára ez az érték megduplázódhatott. A kitermelés ráadásul két viszonylag kis területrészre koncentrálódott. A kitermelés elmúlt évekbeli alakulásáról a TIKÖVIZIG adatbázisa tájékoztat minket, ez utóbbiakat használtuk fel a második permanens modell bemenő adataiként. A kapott permanens állapothoz képest határoztuk meg azt az állandósult nyomásszintű állapotot, melyben a kutakon keresztül a kitermelt vízmennyiség kivehető. A termálvíztermelés hatására Hajdúszoboszló térségében már a pleisztocén rétegekben megjelenik a depresszió, de értéke a 0,2 m-t nem haladja meg. A 4. modellrétegben már van termelő kút, annak környeztében akár 0,6 m érték is kimutatható, míg a rétegre általánosan jellemző a hidraulikus emelkedési magasság 0,1–0,2 m-es csökkenése. Az 5. modellrétegből termelő X. számú hévízkút környezetében a leszívás 3 m-nél nagyobb, a teljes rétegre jellemző a kimutatható csökkenés. A Debrecen környéki területeken a leszívási tölcsér izovonalainak futását jelentősen befolyásolja a határfeltétel. Hasonló mértékű depresszió jellemzi a hajdúszoboszlói 14-es kút környezetét a 6. modellrétegben. Debrecenben ezt a réteget egy viszonylag kis hozamú kút termeli, így itt a térségi depressziót csak mérsékelten módosítja a lokális hatás. A legintenzívebben termelt 7. réteg depressziója a peremeken 0,4–0,5 m, míg a temelési központokban Debrecenben 1,4 m, míg Hajdúszoboszló környezetében 2 m (2. ábra). A vízzárónak tekinthető Algyői Formáció rétegében szintén jelentős depresszió mutatható ki, melynek okát a 7. réteg irányába meginduló „víztelenedésnek” tulajdoníthatjuk (a viszonylag nagy agyagtartalom miatt a vertikális és horizontális szivárgási tényezők közel azonos értékűek). A kapott leszívási értékek területi eloszlása hasonló a debreceni területen elvégzett korábbi modellezéshez (GÁMA-GEO, 2008). A kialakult áramlási térben mind a 6., mind a 7. modellréteg beszivárgási területe mindkét település esetében a nyírségi ablak, a hajdúszoboszlói kutak leszívó hatása a debreceni kutak felé érvényesül (2. ábra).

4. Hidrodinamikai és hő transzport modell készítése egy feltételezett termelő-visszasajtoló kút pár komplex hidrogeológiai vizsgálatához Ebes település térségében A regionális léptékű hidrodinamikai modell eredményeit figyelembe véve lokális hő transzport modellt is készítettünk (Caluser 2003), hogy vizsgálni tudjuk egy feltételezett termelő-visszasajtoló kút pár (Székely 1990) működését Ebes település térségében. Ebes Debrecen és Hajdúszoboszló között található, és a regionális 264


áramlási modellben is ezen a területen került feltételezésre hévíz visszasajtolás a 7. (hévizes) modell rétegbe, amely az Újfalui Formáció deltafrontjának felel meg. A vizsgált régióban ezt a hévízadó összletet termelik leginkább Hajdúszoboszló és Debrecen hévíz és gyógyvíz szükségleteinek biztosítása érdekében. Mivel a térségben jelenleg nincs üzemelő visszasajtolás a hévíztároló rétegekbe, azért különösen fontos a jelenlegi hő transzport vizsgálat és szimuláció szakmai következtetések nyerése céljából (Szucs and Ritter 2002). Az itt szerzett tapasztalatok segítségével lehet a későbbiekben tényleges visszasajtoló kutakat tervezni és üzemeltetni (Marton 2009).

2. ábra. A termálvízkutak termelésének hatására kialakuló depresszió a 7. rétegben.

A regionális léptékű hidrodinamikai modellezés után a rendelkezésre álló dokumentációkban szerepelő földtani és vízföldtani információk alapján, illetve az áramlási modellezés eredményei alapján 3-dimenziós hő transzport modellt készítettünk, ahol elsősorban a regionális modell 7. hévíztároló rétegére koncentráltunk. A szimulációs vizsgálatokkal egy feltételezett termelővisszasajtoló kút pár működését kívántuk szemléltetni Ebes település környezetében. A lokális modell paramétereinek megadásánál a regionális modell idevonatkozó paramétereit vettük figyelembe. A modellezett térrész nagysága a részletes hő transzport számításoknál 4.0 km * 4.0 km. A felszín alatti víz áramlásának megfelelően elfordított modell rácsot egy 6.0 km * 6.0 km nagyságú területen helyeztük el Ebes térségében. A hidrodinamikai vizsgálathoz képest a hő transzport modellezés során finomabb cellaméretet célszerű alkalmazni (McDonald and Harbaugh 2003). Az alap 265


cellaméret egységesen 50 m * 50 m. A vizsgált kutak (T - termelő1 és I visszasajtoló) környékén besűrítettük a cellákat, hogy a hőmérséklet változásait pontosabban lehessen nyomon követni. A legkisebb cellaméret 5.0 m * 5.0 m. A feltételezett vizsgált kút pár Ebes település környezetében található. A tervezett kutak pontszerű helyének EOV [km] koordinátái: Termelő kút T: EOV Y: 834886 m EOV X: 238903 m Visszasajtoló kút I: EOV Y: 833473 m EOV X: 238527 m Ebben az esetben a kutak közötti távolság kb. 1500 méter. A későbbi szimulációk során azt az esetet is vizsgáltuk, amikor a kutak közötti távolság csak kb. 1000 méter. A vízkivétel célja: hévíztermelés és a lehűlt víz visszasajtolása. A vizsgált hévíztároló összlet hőmérséklete 70 °C. A visszasajtolt víz hőmérsékletére két feltételezéssel is éltünk. Első esetben 30 °C, majd a későbbiekben 15 °C hőmérsékletű víz visszasajtolást tételeztünk fel. A vizsgált hévíztároló réteg geometria jellemzőit a regionális modellből vettük át. Ezen a területen a 7. hévíztároló modell réteg vastagsága eléri a 250 métert. A hévíztároló összlet hidraulikus emelkedési magasságának (h) az értékeit is a regionális modell idevonatkozó adatai alapján adtuk meg. Ebes környezetében a felszín alatti víz regionális áramlási iránya délnyugat irányba mutat nagyon kis I hidraulikus gradiens értékekkel (kisebb, mint 0.001). Mivel a hévíztároló réteg esetében a modellezett lokális területen felszín alatti vízválasztó nem található, ezért a modellben a jellemző felszín alatti vízáramlás áramlás „upstream és downstream” oldalán állandó vízszintű határfeltételt alkalmaztunk. Ez a hidraulikai feltétel jelen esetben teljesen indokoltan használható, hiszen a megadott peremek jelentős távolságban vannak a feltételezett kutaktól. A lokális modellben szereplő rétegekre a szivárgási tényező és szabad hézagtérfogat értékeket a regionális áramlási modellből ültettük (Szűcs and Ritter 2002). A hévíztermelés szempontjából érdekes 7. modell réteg horizontális és vertikális szivárgási tényezője 5 m/nap és 0.0463 m/nap. A vizsgált hévíz tároló effektív porozitása 0.1. A termelési viszonyokat illetően a következő adatokkal dolgoztunk. A kitermelt 70 °C-os hévíz átlagos hozama 800 m3/nap. A feltételezett visszasajtoló kút ugyanekkora, azaz 800 m3/nap hozammal működik. Mint korábban említettük, első esetben 30 °C, majd a későbbiekben 15 °C fok hőmérsékletű víz visszasajtolást szimuláltuk a hő transzport modell segítségével. Természetesen 266


vizsgáltuk a hideg hő front alakulását az időfüggvényében a besajtoló kút környezetében (Neville and Tonkin 2004). Először 30 éves idejű üzemeltetést szimuláltunk, míg a későbbiekben hosszabb, 100 éves hosszúságú üzemeltetés hatását is vizsgáltuk fenntarthatósági szempontból. A Processing SHEMAT modellező programcsomag segítségével végeztük el a hő transzport szimulációkat. A hő transzport modellezési szimulációk is minden esetben az áramlási viszonyok megadásával kezdődnek. Az ehhez szükséges információkat a korábban elkészült regionális áramlási modellből emeltük át. Ezután történik meg hő transzporttal kapcsolatos modell paraméterek feltöltése. Jelen esetben a hő transzport feladat viszonylag egyszerű. Egyrészt az állandó hőmérsékletű hévizes felszín alatti közegből (70 °C) vizet termelünk, illetve csökkentett hőmérsékletű (30 vagy 15 °C) fluidumot juttatunk vissza egy visszasajtoló kúton keresztül a vízadóba. Természetesen a hő transzport szimulációk során tranziens modellezést hajtottunk végre, hogy különböző időintervallumokban vizsgálni tudjuk a felszín alatti hőmérsékletváltozásokat a termelő-visszasajtoló kút pár működésének hatására az üzemeltetési időszakban. Az elvégzett komplex hidrodinamikai és hőtranszport vizsgálatok alapján a következő (3. és 4. ábrák) eredményeket kaptuk.

3. ábra. 100 éves folyamatos üzemi időszak végén a hőmérséklet eloszlás 2 dimenziós ábrázolása a vizsgált hévíztároló (7.) rétegben a Processing SHEMAT hő transzport szimuláció során. A termelő (-800 m3/d) és a visszasajtoló (-800 m3/d) kutak közötti távolság 1500 m. A visszasajtolt víz hőmérséklete 30 Celsius fok. A réteg és a benne tárolt hévíz hőmérséklete 70 Celsius fok.

267


4. ábra. 100 éves folyamatos üzemi időszak végén a hőmérséklet eloszlás 2 dimenziós ábrázolása a vizsgált hévíztároló (7.) rétegben a terület térképén megjelenítve a Processing SHEMAT hő transzport szimuláció során. A termelő (800 m3/d) és a visszasajtoló (800 m3/d) kutak közötti távolság 1500 m. A visszasajtolt víz hőmérséklete 15 °C. A réteg és a benne tárolt hévíz hőmérséklete 70 °C. Az izovonalak a 69 °C-nál alacsonyabb hőmérsékletű térrészt jelölik ki a visszasajtoló kút környezetében a vizsgált hévizes rétegben.

5. Összefoglalás, következtetések Jelen hő transzport modell szimulációk keretében elvégeztük egy feltételezett termelő-visszasajtoló kút működésének komplex hidrogeológiai vizsgálatát Ebes térségében. Az elvégzett modellezési vizsgálatok alapján a következő megállapításokat és javaslatokat tehetjük. • A regionális modell mellett ez a lokális léptékű modell is igazolta, hogy hidrodinamikai szempontból az egymástól 1500 méter távolságban telepített termelő-nyelő kút pár megfelelően működik. A térség fő hévízadó összletéből, az Újfalui Formáció deltafront részéből a termelőkút segítségével könnyedén lehet kitermelni a vizsgált átlagos 800 m3/nap termálvíz hozamot. Hasonlóan kivitelezhető és megvalósítható ugyanennek a 268


•

• •

• • •

vízhozamnak a besajtolása a vizsgált hévízadó rétegbe a feltételezett visszasajtoló kút alkalmazásával. A tényleges kivitelezés esetében természetesen a visszasajtoló kút esetében speciális feltételeket is teljesíteni kell a kútkiképzés során, mint pl. megfelelő kavicsolás alkalmazása a kút szűrőzött szakaszának környezetében. Hasonló módón vizsgálat tárgya kell, hogy legyen a megfelelő vízkezelési és szűrési technológia kiválasztása annak érdekében, hogy a porózus kőzetbe történő visszasajtolást hosszú időn keresztül működtetni lehesse. A vizsgált visszasajtoló kút környezetében kialakult hőmérséklet eloszlás alapján következtetni lehet a termelő-visszasajtoló kút pár üzemeltetésének jellegére és fenntarthatóságára az idő függvényében. A kapott szimulációs eredmények alapján megállapítható, hogy a térségben a termelő és a visszasajtoló kút között 1000 méteres távolság már biztonsággal megfelelő lehet az üzemeltetés szempontjából átlagosnak tekinthető (kb. 500-1200 m3/nap) hévíztermelés esetén Debrecen és Hajdúszoboszló térségében. Ilyen kúttávolságok esetén sem 30 éves átlagos üzemeltetési idő esetén, de még 100 éves időtávlatban sem kell arra számítani, hogy a visszasajtolt alacsonyabb hőmérsékleti víz hő frontja elérné a termelő kutat. A regionális áramlási viszonyokat a két kút csak közvetlen környezetében módosítja, így a besajtolt víz jelentős hányada a hajdúszoboszlói központok irányába fog áramlani, 1500 év elérési idővel. Az elvégzett hidrodinamikai és hő transzport modellezés megállapítható, hogy a térségben hévíz termelő-visszasajtoló rendszerek víz és hő háztartás szempontjából is fenntartható módon üzemeltethetőek. Ha a kutak közötti távolság kisebb, mint 1000 méter (pl. 500-800 m), akkor jelentősen megnő az esélye annak, hogy a visszasajtolt vízből adódó hidegfront a tervezett üzemeltetési időn belül elérheti a termelő kutat. Természetesen egy-egy konkrét esetben az adott feltételeknek megfelelő hidrodinamikai és hő transzport modellezési szimulációval lehet az optimális üzemmódot kialakítani egy hévíz termelő- visszasajtoló kút pár tervezésénél, méretezésénél és kivitelezésénél.

6. Köszönetnyílvánítás A kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

269


Felhasznált szakirodalom Chiang W.H. – Kinzelbach W. (2001): 3D groundwater modelling with PMWIN. A simulation system for modelling groundwater flow and pollution – Springer-Verlag, 346. p. Clauser C. (szerk.) (2003): Numerical Simulation of Reactive Flow in Hot Aquifers. SHEMAT and Processing SHEMAT. Springer. pp. 1-332. GÁMA-GEO (2008): Debrecen hévizes kútjainak 123/1997. (VII.18.) Kormányrendelet szerinti hidrodinamikai védőidoma. – kézirat, Miskolc, 24 p. + mell. Juhász Gy. (1994): Magyarországi neogén medencerészek pannóniai s.l. üledéksorának összehasonlító elemzése – Földtani Közlöny, Vol. 124, pp. 341–364. Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia kézikönyv – ELTE Eötvös Kiadó, 626. p. McDonald M.G. – Harbaugh A.W. (2003): The History of MODFLOW – Ground Water, 41 (2), pp. 280-283. Szekely F. (1990): Drawdown around a well in a heterogeneous, leaky aquifer system – Journal of Hydrology, 118: pp. 247-256. Székely F. (2011): Éghajlati-, víz- és hőáramlási folyamatok kölcsönhatása felszín alatti áramlási rendszerekben – Hidrológiai Közlöny 91 évf. 2 szám, pp. 45-49. Szucs P. – Civan F. – Virag M., (2006): Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling – Hydrogeology Journal, 14: pp. 31- 43. Szucs P. – Ritter Gy., (2002): Improved interpretation of pumping test results using simulated annealing optimization. ModelCARE 2002 – Proceedings of the 4th International Conference on Calibration and Reliability in Groundwater Modeling. Prague, Czech Republic, 17- 20 June 2002. ACTA UNIVERSITAS CAROLINAE – GEOLOGICA 2002, 46 (2/3), pp. 238- 241. Tóth J. (1995): Hydraulic continuity in large sedimentary basins – Hydrogeology Journal (3), no. 4, pp. 4-16.

270


ÁRVÍZVÉDELMI TÖLTÉSEK ÉS ALTALAJÁNAK HIDRODINAMIKAI MODELLEZÉSE A SEEP2D MODULLAL Zákányi Balázs 1 , Nyiri Gábor 2 1

egyetemi tanársegéd, 2BsC hallgató Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, [email protected]

1,2

1. A gáttesten átszivárgó vízhozam számítása modellezéssel A gáttesten átszivárgó vízhozamot kétféleképpen határozhatjuk meg: analitikus, illetve numerikus módon (Völgyesi, 2008.). Analitikus számítással csak úgy oldhatjuk meg az egyenletet, hogy valamely paramétert a teljes rendszerben állandónak veszünk, és kihasználjuk valamely speciális tulajdonságát (Imre, 2009). Az analitikai megoldások jellemzője, hogy egy egzakt képlettel, formulával meghatározható az eredmény. A numerikus módszerek ezzel szemben közelítő megoldások. Lehetővé teszik, hogy a képződmény jellemzők tér és időbeli változásait figyelembe vegyük a megoldásoknál. A numerikus megoldások általában egy egyenlet-rendszer vagy mátrix-egyenlet iteratív megoldására vezetik vissza a vizsgált problémát (Szucs et. al, 2006) A megoldás nemcsak közelítő, hanem numerikus hibákkal is terhelt. A szivárgás alapegyenletének legismertebb numerikus megoldásai a véges differencia módszerrel és a végeselem módszerrel való megoldás (Szucs et al., 2009).

2. A Groundwater Modelling System 7.1-es program A modellezés során a Groundwater Modelling System 7.1-es program SEEP2D modulját használuk. Rézsűk esetében fontos szerepet játszanak a különböző víznyomás szintek a rézsűk-jelen esetben árvízvédelmi töltések- állékonyságában. Ez a modul alkalmas arra, hogy ezeket a nyomásszinteket, áramlási vonalakat modellezze a gáttest belsejében, illetve az altalajban is. A program megnyitása után első dolgunk beállítani a megfelelő mértékegységeket. Ezt az Edit │ Units alpont alatt tehetjük meg. Ezután a geometria felvétele a következő lépés (Zákányi, 2004). A geometria felvétele során 271

Zákányi Balázs, Nyiri Gábor

pontokat viszünk fel a „Create point” gomb segítségével, majd a megfelelő koordináták betáplálása után a „Create arcs” gomb segítségével összekötjük ezeket a pontokat (Zákányi, Szűcs 2010.). Ezt követően beállítjuk a gát osztásait a rácsháló elkészítéséhez, majd a különböző anyagtípusokat felvesszük. Az osztások finomsága, durvasága adja meg a rácsháló elemeinek a számát és méreteit. Az elemek száma egy-egy anyagtípuson belül más és más lehet. A rácshálót ezek után a program elkészíti. A rácsháló után következő lépés a belépési, és a kilépési oldal megadása, ahol megadhatjuk az árvízszintet a töltéslábhoz viszonyítva (1.ábra).

1. ábra. A rácsháló, az árvízszint, és az anyagtípusok megadása.

Ezután a számítási opciókat állítjuk be, majd az anyagtípusok jellemző értékeit, végül következhet a számítás. A program kiszámítja a fajlagos hozamot, a vízszint alakulását és az áramvonalakat a gáttesten és az altalajon belül, a síkszivárgás potenciál vonalait, valamint a sebesség vektorokat.

3. A modellezés eredményei A GMS 7.1-es program segítségével a gátak, és azok altalajának modellezése könnyen kivitelezhető. A program nem csak ábrák elkészítésére alkalmas, hanem számításokat is végez, melyre munkánk során kisebb hangsúlyt fektettünk, a szemléltetést tartva szem előtt.

272

Árvízvédelmi töltések és altalajának hidrodinamikai modellezése a SEEP2D modullal

Vizsgálatainkat három árvízvédelmi töltés szelvényre végeztük el. Modellezés során úgy vettük fel a paramétereket, hogy a vízszint a töltéskorona alatt egy méterrel legyen. Az 1. táblázatban láthatóak a gátak anyagának és az altalajnak a tulajdonságai. A 2. ábra pedig a töltések jellemző keresztszelvényeit mutatja. 1. táblázat. A vizsgált három jellemző gátszelvény jellemző adati. Gátak paraméterei Megnevezés

Betűjel

Mértékegység

Érték az alábbi szelvényekben (tkm) Tisza jobb part 48+400 (Cigánd)

Tisza jobb part 27+351 (Révleányvár)

Bodrog bal part 28+750 (Halászhomok)

Árvízi terhelés magassága a mentett oldali töltésláb felett

H

m

5,5

4,9

4,5

A töltés magasság a mentett oldali terep felett

mt

m

5,5

4,9

4,5

Töltés talpszélessége

B

m

50,3

39,1

30,4

Töltés korona szélessége

bk

m

6,5

4

4

Vízoldali rézsűhajlás

ρv

1\3

1\3

1\3,5

Mentett oldali rézsűhajlás

ρm

1\4

1\3

1\3,7

Altalajadottságok Vízvezető réteg vastagsága

d0

m

1

2

2

Vízvezetőréteg k-ja

k0

m/d

0,43

0,034

0,086

2

1

3

Vízvezető réteg rétegzettségi mutatója Fedőréteg vastagság Fedőréteg k-ja Altalaj anyagáank kohéziója Töltéstest anyagának belső súrlódási szöge Töltés anyagának kohéziója Töltés térfogatsúlya (telített)

λ0 df

m

2,3

─

3,8

kf

m/d

0,000086

─

0,000086

ca

kN/m2

8

10

40

φt

°

20

16

16

ct

kN/m2

20

40

40

φt

kN/m3

20

20

19,5

273


2. ábra. Jellemző töltésszelvények Cigánd, Révleányvár és Halászhomok térségében.

A programot lefuttatva először az áramlási vonalakat kapjuk meg a gáttesten belül, erre mutat példát a 3. ábra a Cigánd gátra vonatkozóan. A program meghatározza az áramlási, és ekvipotenciális vonalakat, valamint kiszámítja a mentett oldalon kilépő fajlagos vízhozamot, amely a három szelvényben a 2. táblázat szerint alakul.

3.ábra. A Cigánd térségében jellemző töltésszelvényben kialakuló áramlási vonalak.

274

Árvízvédelmi töltések és altalajának hidrodinamikai modellezése a SEEP2D modullal

2. táblázat. A különböző szelvényekbena mentett oldalon kilépő fajlagos vízhozam. Gátszelvény

Tisza jobb part 48+400 (Cigánd)

Tisza jobb part 27+351 (Révleányvár)

Bodrog bal part 28+750 (Halászhomok)

Fajlagos hozam,q [m3/m·s]

0,0032

0,0108

0,0188

A program kiszámítja a nyomás (4. sebességviszonyokat (5. ábra, Halászhomok) is.

ábra,

Révleányvár),

és

4. ábra. Nyomásviszonyok alakulása a töltésben, és az altalajban a Révleányvár környéki gátszelvényben.

5. ábra. A sebességviszonyok alakulása a Halászhomoki keresztszelvényben.

275


4. A modellezési eredmények összegzése, összefoglalás A modellezés során három Tisza menti töltés szivárgását vizsgáltam, figyelembe véve az altalaj adottságait is. Mindhárom esetben megfigyelhető volt, hogy az áramlási vonalak helyzete nagymértékben függ az altalaj adottságaitól: a vastagságtól, és a szivárgási tényezőtől. A nyomásviszonyok vizsgálatánál megállapíthatjuk, hogy két esetben is a töltés altalajának vízvezető rétegében találhatók a legnagyobb nyomásértékek. Ez a tény a töltés állékonyságának szempontjából érdekes, mivel ebben a zónában magas pórusvíznyomás alakulhat ki, ezzel nagymértékben rontva a töltés árvíz elleni támasztóerejét. A sebességviszonyokra jellemző, hogy a mentett oldali töltéslábnál a legnagyobbak a sebességértékek, illetve jelentős az áramlási sebesség növekedése az altalaj vízvezető rétegében. Összegzésként megállapítható, hogy a töltések hidraulikai, és hidrodinamikai modellezése nagymértékben segítséget nyújthat a vízügyi szakembereknek. A modellezési eljárás sokkal egyszerűbb és szemléletesebb számítási mód, mint az analitikus megoldások és sokkal kevesebb idő alatt ad a valósághoz közeli eredményt akármilyen belső szerkezet esetében is.

5. Köszönetnyílvánítás A kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Felhasznált irodalom Imre E. (2009.): Az árvízvédelmi gátakban lejátszódó vízáramlás modellezése, Hidrológiai közlöny, 89. évf. 2. szám (2009. március-április) P. Szucs, F. Civan, M. Virag: Applicabbility of the most frequent value method in groundwater modeling, Hydrogeology Journal (2006) Szucs, P., Madarasz, T., Civan, F., 2009. Remediating over-produced and contaminated aquifers by artificial recharge from surface waters. DOI: 10.1007/s10666-0089156-4., Springer Environmental Modeling & Assessment, Vol. 14, 511-520. Völgyesi I. (2008.): Árvédelmi töltések szivárgáshidraulikai modellezése. Hidrológiai Közlöny, 88. évf. 1. szám (2008. január-február) Zákányi B. (2004.): Gáttesten átszivárgó vízhozam számítási módszereinek összehasonlítása, TDK dolgozat, Miskolc Zákányi B., Szűcs P. (2010.) Völgyzáró gát és árvízvédelmi töltések hidraulikai vizsgálata SEEP2D modullal, Hidrológiai közlöny, 90. évf., 4. szám, 54-62. (2010. júliusaugusztus)

276


KIHÍVÁSOK A DNAPL SZENNYEZÉSEK TRANSZPORTFOLYAMATAINAK MODELLEZÉSÉBEN Zákányi Balázs egyetemi tanársegéd Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Abstract The chlorinated hydrocarbons are involve to denser than waterchemicals. Except to the subsurface geological features the behaviour of chlorinated hydrocarbons may be considered their chemical, physical, chemical characteristics, influence, these are not limited to density, kinematic viscosity, surface tension, chemical composition, solubility in water and other solvents, vapor pressure, Henry constant and wetting in the transport modeling. The difficulty is that it is not so easy to find such information drom DNAPL. In our research we used the Groundwater Modeling System (GMS). For modeling we used the next two modules:UTCHEM: Utchem is a modul of the GMS. The modul was developed at the Center for Petroleum and Geosystems Engineering at the University of Texas at Austin as a chemical flood simulator for enhanced oil recovery design. In recent years, Utchem has been adapted for a variety of environmental applications as well. SAEAM3D: A reactive transport model used to simulate complex biodegradation problems involving multiple substrates and multiple electron acceptors. Keywords: transport modelling, GMS, DNAPL

1. Bevezetés Napjainkban a környezetvédelem egyik legfontosabb problémaköre a hátrahagyott talaj- és felszín alatti vizek szennyezettsége és elszennyeződésének veszélye. Az ezzel kapcsolatban felmerülő feladatok - mint például egy szennyezőforrás okozta szennyezés felszámolása, víztermelő kutak veszélyeztetettségének kimutatása megoldásában szinte minden esetben transzportmodellezés is alkalmazásra kerül. A transzportmodellezés a valóságban felszín alatt lejátszódó szennyezőanyagterjedési folyamatok szimulációja, követése számítással. Magyarországon az elmúlt évszázadban jelentősen nőtt az előállított és felhasznált kockázatos vegyi anyagok mennyisége. A kockázatos vegyi anyagok közül a klórozott szénhidrogének alkalmazására hazánkban az elmúlt 50-70 évben került sor [1]. A klórozott szénhidrogének környezeti elemekre és az élővilágra 285

Zákányi Balázs

kifejtett káros hatásainak felismerése és kezelése körülbelül 30-40 évvel ezelőtt kezdődött a világon, hazánkban 20 évvel ezelőtt. Felismerték, hogy a környezeti elemek (talaj, földtani közeg, felszín alatti víz, felszíni víz, levegő) tisztasága komoly jelentőséggel bír a földi élet fennmaradása és minősége szempontjából, és a szennyezettség mértéke pénzben is mérhető és kifejezhető.

2. A klórozott szénhidrogének és kimutatásuk A klórozott szénhidrogének általában apolárosak és vízzel nem elegyednek. Lipofil sajátságuk alkalmassá teszi őket zsírok és olajok oldására. Éghetőségük a halogéntartalom függvénye; azaz minél nagyobb a halogéntartalom, annál kisebb az éghetőség, így pl. a CCl4 tűzoltó-berendezésekben használt anyag. Kémiai viselkedésük jelentősen eltér a szénhidrogénektől. A C-X kötés ugyanis a halogénezett szénhidrogének könnyen támadható reakciós pontja. Ez teszi például alkalmassá ezeket a vegyületeket, hogy a szerves szintézisekben további származékok előállítására használják fel őket [2]. Ezen anyagok kimutatása során a mérési módszerek kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a kérdéses vegyületek koncentrációja a vizsgált közegben a természetes hígulás miatt igen kicsi (µg/l tartomány). Ráadásul, többnyire számos rokon származék van jelen egymás mellett [3]. Ezek egyedi meghatározása érzékeny elválasztási és mérési eljárások alkalmazását kívánja meg. Ilyenek a korszerű műszeres analitikai módszerek, melyek folyamatos fejlődésüknek köszönhetően egyre kisebb vizsgált mintamennyiségből, egyre pontosabb meghatározást tesznek lehetővé.

3. A halogéntartalmú szerves vegyületek viselkedése és terjedése a talajban és a felszín alatti vízben A szerves szennyezések részben a levegő útján, részben, mint folyadékok, pl. szivárgások, kiömlések formájában vagy a szennyvízzel kerülhetnek a talajba, ahol bonyolult megoszlási, lebomlási és transzportfolyamatok alakítják ki mindenkori koncentrációjukat. Ezek a talajba került szerves vegyületek részben a talajvízbe jutnak, részben a talaj szemcséihez kötődnek. A vízzel érintkezésbe kerülő szennyezések egy része, oldott vagy különálló fázisként, a vízzel együtt vándorolhat (1. ábra). A víznél nagyobb sűrűségű és vele nem elegyedő folyadékok (DNAPLdense, non-aquaeuos phase liquids) – köztük a legtöbb halogéntartalmú szerves vegyület – kezelhetőségét megnehezíti, hogy hajlamosak a víztől elkülönülve a 286

Kihívások a DNAPL szennyezések transzport-folyamatainak modellezésében

talaj repedéseiben meghúzódni. Ezek a zárványok nem követik a talajvíz mozgását és eltávolításuk igen nehéz, sokszor lehetetlen feladat. (A szilárd és folyadékfázis közti megoszlás, a szorpció/deszorpció, valamint a DNAPL-zárványok kialakulása fizikai törvényeknek alávetett, egyensúlyi feladat. Az egyensúly helyzete függ a szóban forgó anyagok természetétől és a befogadó közeg fizikai-kémiai sajátságaitól.) [4].

1. ábra. DNAPL szennyezés mozgása inhomogén talajban.

A nemvizes folyadékok (NAPL) a talaj repedéshálózatán keresztül jutnak el a talajvízbe, terjedésük irányát e repedésekben kialakuló kapilláris erők és a felhajtóerő viszonya szabályozza. A klórozott szénhidrogének sorsát a felszín alatti környezetben a földtani közeg sajátosságain kívül az adott vegyi anyag fizikai, kémiai jellemzői befolyásolják, ezek a teljesség igénye nélkül a sűrűség, kinematikai viszkozitás, felületi feszültség, kémiai összetétel, oldhatóság vízben és egyéb oldószerekben, gőznyomás, Henry-állandó, nedvesítő képesség [5].

4. Klórozott szénhidrogének transzportmodellezése 4.1. A Groundwater Modelling System A Groundwater Modeling System az egyik legátfogóbb szivárgáshidraulikai modellezési rendszer. Olyan átfogó rendszer, mellyel a hidrodinamikai- és transzportmodellezés minden fázisa elvégezhető: • területjellemzés, • modellfelépítés, • optimalizálás, 287

Zákányi Balázs

• utófeldolgozás, és • megjelenítés. A GMS véges differencia és véges-elem 2D és 3D modellekkel is együttműködik: MODFLOW 2000, MODPATH, MT3DMS/RT3D, SEAM3D, ART3D, UTCHEM, FEMWATER, PEST, UCODE, MODAEM és SEEP2D [6]. A program moduláris felépítése lehetővé teszi, hogy a felhasználó csak azokat a modellezési képességeket használja, amelyekre szüksége van.

4.2. Az Utchem modul Az Utchem programot a Texasi Egyetem (Austin), Olaj és Környezeti rendszerekkel foglalkozó mérnöki központja fejlesztette ki. Eredetileg szénhidrogén szennyeződések modellezésére alkalmazták, mára azonban a különböző környezetvédelmi problémák megoldására alakították át. A program önmagában is megvásárolható, de része a Groundwater Modeling System-nek (továbbiakban GMS) is. A Miskolci Egyetem Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszékén ezzel a program csomaggal (GMS) foglalkozunk, már három éve. Ezek közül most az Utchemet mutatjuk be. Mire is használható az Utchem? Mint már azt említettük 3-dimenziós több komponensű, több fázisú véges differencia modellt lehet létrehozni. Nagyon jól használható szennyeződésterjedések, és NAPL (Non-Aqueous Phase Liquid) szennyeződéseknek felületaktív anyagokkal elősegített kármentesítésének (Surfactant Enhanced Aquifer Remediation - SAER) modellezésére. Ideális eszköze az UTCHEM a pump-and-treat rendszerek szimulációjának. A következő fejezetben egy esettanulmányt mutatunk be, ahol egy klórozott szénhidrogén szennyezést szimuláltunk.

4.3. Esettanulmány bemutatása az Utchem modul alkalmazásával Adott területen két pontszerű forrásból 1 ill. 0,75 m3/d főként PCE-t tartalmazó szénhidrogén származék került a talajba 30 napon keresztül.. A terület földtanáról elmondható hogy több kisebb nagyobb mikrorétegzetségű agyag rétegek találhatók a szennyeződések alatt, amelyen az olajszármazék nem tud (vagy csak nagyon kis mértékben tud) áthatolni. A szénhidrogén származék sűrűsége 1,6 g/cm3. A talajvíz áramlási iránya balról jobbra van. Az 2. ábrán a földtani közeg látható, amelyben jól megfigyelhető a mikrorétegzett agyagrétegek és a modell határfeltételei.

288


2. ábra. A homokos homoklisztes talajban lévő mikrorétegzet agyagrétegek és a szennyező- források.

Az alábbi ábrán a klórozott szénhidrogén transzport modellje látható, a szennyezést követő 30. napon. Jól látható a PCE koncentrációjának növekedése az agyag rétegeken. A 3. ábra a klórozott szénhidrogén eloszlást mutatja a szennyezést követő 3. évben. Megfigyelhető a kvázi vízzáró rétegen való növekvő szennyező anyag koncentráció.

3. ábra. A 30 napos szennyezés után fél évvel kialakult szennyeződés eloszlás.

4. ábra. A 3 év elteltével kialakuló szennyeződés.

289

Zákányi Balázs

4.4. A sztochasztikus modellezés és a SEAM3D modul A GMS program egyik legvonzóbb lehetősége a MODFLOW-hoz, illetve a hozzá kapcsolódó transzportmodellekhez rendelkezésre álló sztochasztikus modellezési eszközök megléte. A sztochasztikus szimulációk kétféleképpen építhetők fel: paraméter randomizációs megközelítés és indikátor szimuláció. A paraméter randomizáció a különböző realizációkat véletlen mintavétellel (Monte Carlo), Latin Hypercube mintavétellel, vagy Gauss-mezőkkel hozza létre [7]. A 5. ábra egy hulladéklerakó meghibásodásából adódó maximálisan kiszivárgó csurgalékvíz mennyiségét mutatja 3000 napra vonatkozóan. A modellezés során három paraméter értékét – 1 zóna beszivárgást, 2 zóna beszivárgást és szivárgási tényezőt – becsülni tudtuk, ezért minimum és maximum értékeket állítottuk be, ezzel létrehozva egy-egy intervallumot. A következő lépésben ezeket további három részre (szegmensekre) osztottuk fel és megadtunk egy feltételezhető deviáns értéket. A Modflow ezek után 27 futatást készít (3*3*3), aminek végén különböző eseteket hoz létre az egyes paraméterek kombinációjából és megjeleníthető a legvalószínűbb eset. Sztochasztikus inverz szimuláció is végezhető, melynek során mindegyik modellfuttatásra elvégezhető a paraméterbecslés az optimális értékek megkeresése érdekében. Továbbá, a sztochasztikus MODFLOW és MT3D megoldásokra statisztikai elemzések végezhetők. Létrehozhatók és megjeleníthetők az átlag, a minimum és maximum, valamint a szórás értékek adatkészletei.

5. ábra. Egy hulladéklerakóból kiszivárgó csurgalékvíz sztochasztikus modellezésének eredménye.

290


A SEAM3D Reaktív transzport szimulációs kód, mellyel komplex, több szubsztrátumot és elektron akceptort is figyelembe vevő biodegradációs feladatok modellezhetők. A modul alapja a MT3DMS kód. A SEAM3D - az MT3DMS modulhoz képest – tartalmaz egy biodegradációs és egy NAPL típusú szennyeződések lebomlást szimuláló csomagot. SEAM3D Mark Widdowson fejlesztette ki a Virginia Tech egyetemen.

5. Összefoglalás Munkánk első részében bemutattuk a felszín alatti környezetbe került vízzel nem elegyedő és a víznél nagyobb sűrűségű klórozott szénhidrogének mozgásformáit, azokat befolyásoló tényezőket. Megállapítható, hogy az önálló szerves fázis két megjelenési formája a szivárgáslassító képződmények felszínén az összefüggő folyadéktest, ahol a pórustér nagyrészt szerves fázissal kitöltött, és a cseppek, erek formájában elkülönülő forma, ahol a pórusok szerves fázisú telítettsége alacsony. A második részben bemutattuk a Grundwater Modeling System programcsomagot és annak moduljait. Ezek közül kiemeltük azt, amely leginkább alkalmas a klórozott szénhidrogének modellezésére, ez pedig az Utchem modul. Részleteztük a program menü rendszerét és felhívtuk a figyelmet arra, hogy, e szennyezőanyagoknál, mennyire fontos a megfelelő és pontos adatok ismerete. Végül egy esettanulmányon keresztül bemutattuk egy klórozott szénhidrogén modellezést.

6. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP‐4.2.1.B‐10/2/KONV‐2010‐0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával,az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék [1] Nyari Z., Neducza B., Szucs P., Madarasz T., Halmoczky Sz.: Non-invsive geophysical methods in environmental diagnostics of contaminated sites, EAGE (European Association of Geoscientists and Engineers) 69th Conference and Exhibition – London, UK, 11-14 June 2007, E010, pp. 1-5 [2] A. Lucianoa, P. Viottib, P. M. Papinic: Laboratory investigation of DNAPL migration in porous media, Journal of Hazardous Materials 176 (2010), pp. 1006-1017 [3] Z. Dokou, G. F. Pinder: Optimal search strategy for the definition of a DNAPL source, Journal of Hydrology 376 (2009) 542–556

291

Zákányi Balázs

[4] Kovács B. (2004): Hidrodinamikai és transzportmodellezés I., Miskolc [5] P. Szucs, T. Madarász and A. Toth: Complex hydrogeological modeling of multifunctional artificial recharge options of the Great-forest park in Debrecen, Hungary, Intellectual Service for Oil and Gas Industry. Analysis, Solutions, Perpectives, Proceedings, 4th Volume, ISBN: 978-963-661-761-5., University of Miskolc and UFA State Petroleum Technological University, 2007., pp. 140-145. [6] Engineering Computer Graphics Laboratory (1998): Groundwater Modelling System – The department of defense, Brigham Young University [7] P. Szucs, F. Civan, M. Virag: Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling. Hydrogeology Journal (2006)

292


FORRÁSVÍZ OXIGÉNNEL VALÓ DÚSÍTÁSA Zákányiné Dr. Mészáros Renáta 1 , Zákányi Balázs 2 1,2

egyetemi tanársegéd Miskolci Egyetem, Kémiai Intézet, 3515, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]. 2 Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, 3515, Miskolc-Egyetemváros

1

1. Bevezetés-testünk oxigénfelvétele A testünk három módon tud felvenni oxigént. A legfontosabb a légzés, de itt is meg kell állnunk egy pillanatra. A légzés hatékonysága a tüdő szabad felületével áll arányban. A tüdő teljes felülete kiterítve akkora lenne, mint egy futballpálya. Ha valakinek tüdővel kapcsolatos problémája van, mint például az asztmásoknak vagy tüdőtágulatban szenvedőknek, a tüdő szabad felülete számottevően csökken, ezzel együtt romlik a légzés hatékonysága is, azaz a szervezet átlagos oxigénellátottsága még az átlagemberénél is rosszabbá válik. A második legfontosabb lélegző szervünk, bármilyen meglepő is, a bőrünk. Csakhogy a bőrünket is érinti a környezet alacsonyabb oxigéntartalma, ezért ma így sem lehet pótolni a csökkent oxigénellátottságot. A harmadik szervünk, amellyel tiszta oxigént tudunk felvenni, a gyomrunk. A természetben azonban nem jellemzek oxigéndús táplálékok, hiszen az oxigén illékony gáz, így a gyomron keresztüli oxigénfelvétel mindeddig elhanyagolható volt. Az oxigénnel dúsított vízzel azonban szinte közvetlenül a véráramba tudjuk irányítani az oxigént, visszaállítva ezzel a vér egészséges oxigénszintjét. A gerincesek vörös vérsejtjeinek feladata az oxigénnek a légzőszervekből a sejtekbe, illetve a széndioxidnak a sejtekből a légzőszervekbe való juttatása. A testi fáradtság elsősorban az izmok oxigéntáplálásának elégtelensége, a hemoglobin oxigénadóssága miatt következik be. Nagy testi megterhelés esetén a légzés útján történő véroxigén telítés a tüdő teljesítőképességének behatároltsága vagy/és a légköri levegő esetenként csökkent oxigéntartalma következtében elégtelen lehet. Ilyenkor a vér oxigénszintje az izomsejtek helyreállítási folyamataihoz képest alacsony. E jelenség jellemző mutatója az artériás vér oxigéntelítettségi foka. Megállapították, hogy a gyomor-bélcsatorna útján történő oxigénbetáplálás a levegő belélegzésénél intenzívebb, ez ezt klinikai feltételek között több éve alkalmazzák. Az ilyen enterális oxigénterápia a tapasztalatok szerint, nemcsak az

293

Zákányiné Dr. Mészáros Renáta, Zákányi Balázs

izomsejtek oxigéntáplálását eredményezi, hanem egyéb megújulási folyamatait is serkenti. [1]

2. Ásványvizek oxigénnel történő dúsítása A vizek oxigénnel történő dúsításának alapját főként a gáz adott hőmérsékleten és nyomáson jellemző oldhatósága képzi [2]. Az oxigénes víz előállítási technológiák ezen két tulajdonság operálásával dolgoznak. Ezen eljárások pontos felépítéséről pontosabb információ nem ismert, mert az előállítási folyamatokat általában szabadalom védi vagy üzleti titkot képez. Például a fent említett kaqun víz esetében is így van (ennek az eljárásnak az alapját az elektrolízis adja) [3]. A szintén fent említett liss patron esetében azonban tisztán a megnövelt nyomás hatására hozhatunk létre oxigénes vizet. Ezen kívül ismertek olyan eljárások, melyek az úgynevezett átlevegőztetési kihasználva a források/patakokhoz hasonlóan a levegő oxigénjét hasznosítják [4]. Vizsgáltuk különböző, kereskedelmi forgalomban kapható oxigénes vizeknek a kinyitás utáni azonnali oldott oxigén tartalmát, illetve az idő elteltével annak változását. Megállapítottuk, hogy a 16 mg/l-es kezdeti oxigéntartalommal rendelkező „A” minta esetében ez az érték 1 óra elteltével is hasonló szinten maradt, míg „B” minta esetében a kezdeti 37 mg/l-es érték, már néhány perc eltelte után (5 perc) 28 mg/g-ra, míg 1 óra elteltével 16 mg/l-re csökkent. Az általunk kidolgozott technológiában az átlevegőztetés módszerét a hőmérséklet csökkentésével ötvöztük. A mérésekhez a Szinva-forrás vizét használtuk fel.

3. Anyagok és módszerek Első lépésben a lillafüredi (Szinva-forrás) vízminták lehűtésére került sor, majd a megfelelő hőmérséklet elérésével buborék porlasztókon keresztül sűrített levegőt engedtünk a palackokba. A vizsgálatok elvégzése során két, eltérő típusú porlasztót alkalmaztunk, melyek különböző méretű buborékokat képesek létrehozni, illetve a sűrített levegő eltérő nyomással engedtük a mintákba. A mintákban az oldott oxigén mennyiségét folyamatosan mértük. Az így kapott eredmények alapján következtetünk az eljárás hatékonyságára. Továbbá a vizsgált minták esetén a kálium, nitrát, vas, kalcium, magnézium mennyiségének, illetve az össz keménység mérésére került sor. Erre azért volt szükség, hogy nyomon követhessük a kilevegőztetés hatására az összetételben létrejövő változásokat [5].

294

Forrásvíz oxigénnel való dúsítása

A vizsgálatok során kétféle porlasztót alkalmaztunk (kék és barna); a kisebb méretű buborékokat a barna porlasztóval lehet előállítani, ez azt jelenti, hogy a beporlasztás ebben az esetben hatékonyabb, mint a másik típusnál.

4. Eredmények bemutatása Az 1. ábra az oldott oxigén változását mutatja 8 °C-on, 0,5 bar nyomással, a két különböző porlasztó alkalmazásával.

1. ábra. A kék vonallal a barna, a pirossal a kék porlasztóval kapott eredmények 0,5 bar nyomáson és T=8 °C-on.

Megfigyelhető, hogy a kisebb buborékokat létrehozó porlasztó alkalmazásával gyorsabban lesz a rendszernek magasabb az oxigéntartalma, azonban a másik porlasztóval hosszabb idő elteltével érhető el ugyanaz a hatás. Ugyanez 18,4 °C-on is megfigyelhető volt a két porlasztó hatására vonatkozóan. A minták hőmérsékletének növelésével azonban az oldott oxigén mennyisége csökkent a rendszerben az oldhatósági szabályoknak megfelelően. A következő ábrán állandó hőmérsékleten a beporlasztási nyomás változásának hatását mutatjuk be. A 2. ábra alapján megfigyelhető, hogy a beporlasztási nyomás változtatása jelentős hatással van a rendszerben lévő oldott oxigén mennyiségére. A sötétkék és narancs színű vonalak a barna, illetve a kék porlasztóval történő adagolást 1 bar nyomáson szemléltetik, míg lentebb a világoskék és piros vonalak ugyanezeket 0,5 295


bar nyomáson. A nyomás növelésével tehát az oldott oxigén mennyisége jelentősen megnövekedik, ennek egyik oka, hogy a porlasztón gyorsabban átáramló gáz kisebb buborékokat képez ebben az esetben, illetve a rendszerben megjelenő nagyobb mennyiségű gázból nagyobb felületen több oxigén képes beoldódni a rendszerbe.

2. ábra. A piros (kék porlasztó) és kék (barna porlasztó) vonallal a 0,5 bar nyomáson, illetve narancssárga (kék porlasztó) és sötétkék (barna porlasztó) vonallal 1 bar nyomáson kapott eredmények.

5. Eredmények értékelése, javaslatok Összefoglalva megállapítható, hogy: • a barna porlasztó alkalmazása esetében kisebb buborékok képződnek, így gyorsabban nagyobb oldott oxigén mennyiség érhető el; • a kék porlasztó esetén nagyobb buborékok képződnek, így a kezdetben az oldott oxigén mennyiség kisebb, hosszabb idő eltelte után azonban az előző porlasztóhoz hasonló hatás érhető el; • minden esetben a buborékoltatás időtartama 30 perc, melynek végére éri el a rendszer a maximális oldott oxigén tartalmat; • a minták hőmérsékletének csökkentésével az oldott oxigén mennyisége növekszik, ez a megfigyelés összhangban van az oldhatósági táblázatokból ismert adatokkal; 296

Forrásvíz oxigénnel való dúsítása

• a beporlasztási nyomás növelésével minden esetben nagyobb oldott oxigén mennyiség érhető el; • a beporlasztás befejeztével minden esetben a mintákban mért oldott oxigén mennyisége rövid idő alatt csökken. • az egyéb vizsgált paraméterek az oldott oxigén mennyiség növelésével változnak, ennek oka a rendszer átlevegőztetése. A forrásvíz minőségében jelentős változást ez nem okoz. • az általunk előállított víz oldott oxigén tartalma hasonló a kereskedelmi forgalomban kapható oldott oxigént tartalmazó vizekben mért értékekhez (A és B minta). A nagyobb mennyiséget tartalmazó minták esetében ugyanis a kinyitás után rövid idővel a 16 mg/l-körüli értéket veszi fel az oldott gáz tartalom. • Ezek alapján elmondhatjuk, hogy a kapott eredményeink a realitásnak megfelelőek, módszerünkkel, a többi palackozott oxigénes vízhez hasonló gáztartalmú víz előállítható. Javaslatok: • A palackozásra szánt vizet az oxigénnel való dúsítás előtt javasoljuk hűteni. • A vizsgálatokat biztonsági okokból sűrített levegővel végeztük, oxigéngáz alkalmazása gyorsabb beoldódást eredményezne. • A nyomástartó edények használatát javasoljuk, a további jobb oldhatóság biztosítása érdekében. Ennek a paraméternek a növelésével jelentősen növelhető a vizek oxigén oldhatósága. • A vizek beoldás utáni azonnali/mielőbbi palackozását javasoljuk, mivel az előzőleg beoldott oxigén mennyisége néhány perc elteltével rohamosan csökken. • A nagyobb oldott oxigén mennyiség elérésének érdekében javasoljuk az oxigén 4°C-on történő beoldását.

6. Köszönetnyilvánítás A Messer Hungarogáz Kft-nek. A kutató munka a TÁMOP‐4.2.1.B‐10/2/KONV‐2010‐0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával,az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

297


Felhasznált irodalom

[1] Oxigén therápia, oxigénes víz: Ismerkedés az oxigénes vízzel, A Pentaqua Kft. kiadványa, 2009 [2] Berecz Endre: Kémia műszakiaknak. Tankönyvkiadó, Bp., 1991. [3] www.kaqun.hu [4] Berecz Endre: Fizikai kémia (2. kiadás), Tankönyvkiadó, 1988. [5] Pilling, Seakins: Reakciókinetika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1997

298


BÜKKI MONITORING ADATOK ÉRTELMEZÉSE AZ ACE ALGORITMUSSAL Szűcs Péter 1 , Darabos Enikő 2 , Németh Ágnes 2 1

tszv egyetemi tanár, 2PhD hallgató Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

1,2

Abstract This paper introduces the alternating conditional expectation (ACE) algorithm for estimating the transformations of a response and a set of predictor variables in multiple regression problems in hydrogeology. The proposed nonparametric approach can be applied easily for estimating the optimal transformations of different hydrogeological data to obtain maximum correlation between observed variables. The approach does not require a priori assumptions of a functional form, and the optimal transformations are derived solely based on the data set. The advantages and applicability of this new approach to solve different multiple regression problems in hydrogeology or in Earth sciences are illustrated by means of theoretical investigations and case studies from the monitoring system of the Bukk Mountains. Keywords: ACE algorithm, regression analysis, hydrogeological monitoring

1. Nem-paraméteres többváltozós regresszió szerepe a hidrogeológiai és vízbányászati modellek vizsgálatában A Breiman and Friedman [1] által kidolgozott ACE („Alternating Conditional Expectation”) algoritmus adaptációja, módosítása után lehetőségünk nyilt különböző típusú hidrogeológiai és vízbányászati többváltozós regressziós problémák megoldására. Ez a nagy hatékonyságú és magas hatásfokú nemparaméteres regressziós vagy kiegyenlítési eljárás könnyen alkalmazható a vizsgált változók elemzésére [2]. Az ACE algoritmus a különböző hidrogeológiai modellváltozók olyan optimális transzformációját hajtja végre, ahol maximális korrelációra számíthatunk a transzformált függő változó és a transzformált független változók összegeként előálló becslés között. A javasolt módszer előnye az, hogy nem szükséges semmilyen „a priori” függvénykapcsolat feltételezése a vizsgált változók között, illetve az ACE algoritmus által létrehozott optimális függvény transzformációk csak a mérései adatainktól függenek. Ez a tulajdonság nagyon kedvező, hiszen a földtudományok területén igen gyakran alkalmazott tradicionális regressziós vizsgálataink mindig valamilyen változók közötti 299

Szűcs Péter, Darabos Enikő, Németh Ágnes

függvénykapcsolat feltételezésével indul [3]. A vizsgált paraméterek között fennálló komplex, és sokszor jósolhatatlan jellegű kapcsolatok miatt sokszor igen nehéz a megfelelő típusú függvénykapcsolatot megadni a függő és független változók esetében [4]. A hidrogeológiai paraméterek értéktartományának nagy változékonysága esetében például a rutinszerűen alkalmazott hagyományos többváltozós regressziós eljárások gyakran nem reális eredményeket produkálnak [5].

2. Az ACE algorotmus matematikai háttere A vizsgált változók nem-lineáris transzformációja bevett gyakorlatnak tekinthető a különböző típusú regressziós problémák megoldása során [6]. Teszzük ezt elsősorban két fő ok miatt. Egyrészt célunk a hiba szórásának stabilizációja, másrészt a hibaeloszlás normalizációját lehet így elérni. Ezektől még egy átfogóbb cél érhető el az ACE algoritmus alkalmazásának segítségével. Az ACE algoritmus olyan transzformációt alkalmaz az egyes vizsgált változók tekintetében, hogy a lehető legjobb kiegyenlítést érjük el az analízisbe bevont változók között. Az ACE algoritmus matematikai alapjait Breiman and Friedman [1]dolgozta ki a Stanford Egyetemen. Az eljárás elméleti háttere az alábbiakban megismerhető. További részletek az eljárással kapcsolatban megtalálhatók Breiman and Friedman [1] eredeti munkájában. Legyenek Y, X1, X2,…, Xp véletlen változók, ahol Y legyen az ún. válasz vagy függő változó, míg X1, X2,…, Xp pedig az ún. független vagy becslő változók. A nevezett változók tekintetében jelöljenek a θ (Y ) , φ1 ( X 1 ) , φ 2 ( X 2 ) ,…,

φ p (X p )

kifejezések

tetszőleges

zérus

helyparaméterű

függvény

transzformációkat. Ezek után a regressziós analízis során a függő változó transzformáltját (azzal a feltétellel, hogy E θ 2 (Y ) = 1 ) a független váltózók transzformáltjainak összegével közelítjük. Ebben az esetben a regresszió hibája a következőképpen írható fel:

[

2 p ⎛⎡ ⎤ ⎞ e 2 (θ , φ1 , φ 2 ,..., φ p ) = E ⎜ ⎢θ (Y ) − ∑ φi ( X i )⎥ ⎟ . ⎜⎣ i =1 ⎦ ⎟⎠ ⎝

]

(1)

A φi ( X i ) ,…, φ p ( X p ) és θ (Y ) transzformáltakra vonatkozó e2 hiba minimalizációt egy speciális, egy függvényre vonatkozó minimalizációs sorozaton keresztül érhetjük el az alábbi két egyenlet alkalmazásával.

300

Bükki monitoring adatok értelmezése az ACE algoritmussal

⎡

p

⎤

⎣

j ≠i

⎦

φi ( X i ) = E ⎢θ (Y ) − ∑ φ j ( X j ) X i ⎥ ⎡

p

⎤

⎡

⎦

⎣ i =1

p

(2)

⎤

θ (Y ) = E ⎢∑ φi ( X i ) Y ⎥ / E ⎢∑ φi ( X i ) Y ⎥ . ⎣ i =1

⎦

(3)

A (2) és (3) egyenletekben ún. feltételes elvárásokat megvalósító matematikai operátorok is szerepelnek az iterációs minimalizálási procedúra során. Innen adódik az ACE eljárás neve, mivel az „Alternating Conditional Expectations” kifejezés változó feltételes matematikai elvárást jelent. A minimalizációs iterációs eljárás végeredményeként kapott végső φ1 ( X 1 ) , φ 2 ( X 2 ) ,…, φ p ( X p ) és θ (Y ) függvénytranszformáltak becslései az optimális, legjobb regressziót biztosító φ1∗ ( X 1 ) , φ 2∗ ( X 2 ) ,…, φ p∗ ( X p ) és θ ∗ (Y ) transzformáltaknak. Vagyis a transzformált paraméterek terében a függő és független változók közötti kapcsolat a következő egyszerű alakot veszi fel: p

θ ∗ (Y ) = ∑ φi∗ ( X i ) + e ∗ ,

(4)

i =1

ahol e ∗ az ACE regressziós közelítés (zérus helyparaméterű eloszlással jellemezhető) hibáját fejezi ki. Az ACE eljárással elérhető minimális regressziós hiba tehát e ∗ , míg a többváltozós korrelációs koefficiens ρ ∗ , és értéke a regresszió hibájával a következő kapcsolatban áll: e ∗2 = 1 − ρ ∗2 . Az említett, egyes változókra vonatkozó ACE transzformációk pusztán az adatokban rejlő információkon alapulnak, s nem szükséges semmilyen „a priori” feltevés a vizsgált változók közötti kapcsolatokat illetően. Ez azt jelenti, hogy az ACE algoritmus egy igen hatékony eszközt jelenthet a legkülönbözőbb típusú földtudományi adatok feldolgozására és elemzésére. Az alábbi egyenlet segítségével állítható elő a függő változó számított, illetve az ACE algoritmus alapján becsült értéke p darab független változó segítségével. ⎡P ⎤ Y pre = θ ∗−1 ⎢∑ φi∗ ( X i )⎥ . ⎣ i =1 ⎦

(5)

301


3. Esettanulmány: bükki karsztvíz monitoring adatok regressziós vizsgálata Az ország egyik legnagyobb vidéki városa, Miskolc mintegy 170000 lakossal a Bükk keleti lábánál fekszik. A város, illetve a környék vízellátásában igen fontos szerepet játszik a bükki karsztvíz. A hideg karsztvíz mellett a hegység peremén megtalálhatjuk a meleg karsztvíz feltöréseket is. Miskolc-Tapolcán például a híres Barlangfürdő és városi vízmű egyik üzeme esetében 100 méteres távolságon belül találhatók a nagy hozamú hideg és meleg vizes karsztforrások. A hévíz regionális áramlási pályák mentén egészen mélyről tör fel a Bükk déli és keleti peremein. A Barlangfürdő meleg vízzel történő ellátását a Termál-forrásra épült kút biztosítja. A Barlangfürdő szomszédságában található vízműtelepen működik ún. Új-kút, amely normál üzemben kb. 30000 m3/nap ivóvíz minőségű hideg karsztvizet termel. A Termál-kút látja el a Barlangfürdőt kb. 2700 m3/nap vízhozammal. Nyilvánvaló, hogy Miskolc-Tapolcán a Bükk lábánál egymás közelébe kerültek a hideg és meleg vizes áramlási rendszerek, ahol egyensúly szempontjából egy igen érzékeny hidraulikai rendszer jött létre [7]. Az említett kutak Miskolc EOV koordinátákkal rendelkező térképlapján elhelyezve a 1. ábrán láthatóak. A térképen az említett két kút mellett látható még a Kertészet vízmű kút is, amely szintén szerepelt a későbbiekben ismertetett komplex regressziós vizsgálatban. Az utóbbi időben sajnos egyre gyakrabban fordul elő a Termál-forrás vízének hőmérséklet ingadozása és csökkenése, amely a Barlang-fürdő hosszú távú üzemelését komolyan befolyásolhatja [8]. A Termálforrás és a közelében elhelyezkedő Új-kút vízszintjei közötti korrelációt már viszonylag régen feltételezik a hidrogeológus szakemberek. Mind a két helyen egyébként rendszeres monitoring méréseket hajt végre a Miskolci Egyetem Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Intézeti Tanszéke Dr. Lénárt László kolléga vezetésével. A vízszintek mellett például a hozam és hőmérséklet viszonyok is mérésre kerülnek. A Barlang-fürdőben várható vízszint és hőmérséklet viszonyok előrejelezhetősége érdekében komplex hidrogeológiai többváltozós regressziós vizsgálatot hajtottunk végre a Termál-forrás, az Új-kút és a Kertészeti-kút monitoring adatainak felhasználásával. A Miskolc keleti szélén található Kertészetkút kb. 8 km távolságban található észak-kelet irányban a tapolcai kutaktól. A mintegy 460 méter mélységben szűrőzött Kertészeti-kút a város azon a részén már több száz méter üledék összlettel fedett karszt rendszerből termel hévizet. A korábbi vizsgálatok már bizonyították, hogy a Kertészeti-kút is a Bükk felől kapja az utánpótlódását regionális nagymélységű áramvonalpályák mentén. Bár a vizsgálatokba bevont kutak közötti hidraulikai kapcsolat is régóta ismert, a hagyományos többváltozós kiegyenlítési eljárások nem tudtak megfelelő 302


pontosságot elérni a különböző előrejelzési és korrelációs vizsgálatokban. Ebben tudományos és gyakorlati szempontból is fontos és érdekes hidrogeológiai vizsgálatban azonban az ACE algoritmus alkalmazásával sikerült jelentős növekedést elérni mind a megbízhatóság, mind pedig a pontosság tekintetében. Először a Termál-forrás vízszint adatait hasonlítottuk össze a közelben lévő Új-kút, és a jóval távolabb lévő (bár a hidraulikai kapcsolat meglétét szintén feltételező) Kertészeti-kút vízszint adataival.

1. ábra. A komplex hidrogeológiai vizsgálatba bevont monitoring kutak elhelyezkedése Miskolcon.

Hasonló hosszúságú adatsorokat vizsgáltunk egy megadott időintervallumban. Mindegyik kút esetében a mérési adatok száma (n) 551 volt. A mérési adatok, illetve a legkisebb négyzetes, valamint a leggyakoribb érték elve szerinti kiegyenlítés eredményei és főbb jellemzői a 2. és 3. ábrákon láthatóak. Az egyes kutakban mért adatok közötti kapcsolat tisztán felismerhető, de az is világos, hogy az alkalmazott egyszerű, két kút vízszint adataira épülő lineáris kiegyenlítés nem vezet kielégítő eredményre, amelyet a kiegyenlítések eredményéül adódó regressziós együtthatók is megerősítenek. A továbbiakban a vízszint adatok mellett egyéb típusú adatokat (pl. vízhőmérsékleti és hozam adatok a Termál-forrásból) is felhasználtunk annak érdekében, hogy a Termál-forrás vízszint adatait pontosabban tudjuk közelíteni egy 303


többváltozós lineáris regressziós összefüggés segítségével. Sajnos a változók számának növelésével a regressziós kapcsolat pontosságát nem tudtuk érdemben növelni. Ez a tény természetesen arra is felhívta a figyelmet, hogy a választott lineáris többváltozós regressziós modell nem képes megfelelően leírni a vizsgált változók között vélhetően fennálló kapcsolatot a komplex vízföldtani viszonyokkal jellemezhető karsztrendszerben. 128.00

A Termál-forrás vízszint adatai [m]

127.50

127.00

126.50

126.00

125.50

Legkisebb négyzetek m. y = 0.8139x + 23.525 R = 0.722

125.00

124.50

124.00

123.50 123.50

MFV y = 0.8516x + 18.755 R = 0.788

124.00

124.50

125.00

125.50

126.00

126.50

127.00

127.50

128.00

Az Új-kút vízszint adatai [m]

2. ábra. Lineáris regressziós vizsgálat a Termál-forrás és az Új-kút vízszint adatai között. 128.00

A Termál-forrás vízszint adatai [m]

127.50

127.00

MFV y = 1.0114x - 5.2677 R =0.7691

126.50

Legkisebb négyzetek m. y = 1.0645x - 12.475 R = 0.759

126.00

125.50

125.00

124.50

124.00 128.50

129.00

129.50

130.00

130.50

131.00

131.50

132.00

A Kertészeti-kút vízszint adatai [m]

3. ábra. Lineáris regressziós vizsgálat a Termál-forrás és a Kertészeti-kút vízszint adatai között.

304


Ezért a következő lépésként az ACE algoritmust alkalmaztuk ugyanannak az adatrendszernek a vizsgálatára, hogy növelni tudjuk a becslések pontosságát és megbízhatóságát. Ebben az esetben is a Termál-forrás tengerszint feletti magasságban mért vízszint adatait tekintettük az y függőváltozónak. Az ACE algoritmus alkalmazásával ki tudtuk választani azt a négy független változót, amelyek segítségével a legjobban közelíthető volt az y függő változó értéke: x1 az Új-kút vízszint adatai [m], x2 a Termál-forrás vízhőmérsékleti adatai [Celsius], x3 a Termál-forrás napi termelési hozam adatai [m3/nap] és x4 a Kertészeti-kút vízszint adatai [m]. Az összehasonlítás kedvéért ugyanezekkel a változókkal (y és x1, x2, x3, valamint x4) végrehajtottuk a hagyományos többváltozós lineáris kiegyenlítést is mind a legkisebb (L2-norma), mind pedig a leggyakoribb érték (P-norma) módszerével. A kapott eredményeket az alábbiakban tárgyaljuk részletesen. Az ACE transzformált térben a lineáris regresszió a következő eredményre vezetett:

θ ∗ ( y ) = 1.0026 ⎡⎢φ ∗ ( x ) + φ ∗ ( x j

⎣1

1j

2

2j

) + φ ∗ ( x ) + φ ∗ ( x )⎤ , 3 3j 4 4 j ⎥⎦

(6)

igen jó korrelációs tényező értékkel (R=0.993), amely sokkal magasabb, mint amelyeket a hagyományos többváltozós lineáris kiegyenlítő eljárások során kaptunk. A Termál-forrás esetében a 4. ábra mutatja be a mért és az ACE algoritmus alapján számított vízszint adatok összehasonlítását. Az összetartozó pontpárok elhelyezkedése és a korrelációs tényező értéke alapján megállapíthatjuk, hogy az ACE algoritmus segítségével hatékony regressziós kapcsolat állítható fel a vizsgált változók között. Az alkalmazott regresszió vizsgálatok megbízhatóságának a jellemzésére bevezethetjük az alábbi gyakran alkalmazott kifejezést a mért és a számított vízszintek különbségének a jellemzésére. Az RMSE („root mean square error”) hibajellemző a következő kifejezéssel adható meg. RMSE =

1 n ∑ ( y j − y calj ) 2 . n j =1

(7)

Az ACE algoritmus alkalmazása esetében a Termál-forrás mért és számított vízszintjei esetében az RMSE értéke 0.2311 méter volt. A vizsgált változók (y és x1, x2, x3 és x4) regressziós analízisét természetesen elvégeztük a hagyományos többváltozós regresszió alkalmazásával is mind a legkisebb négyzetek módszere, mind pedig a leggyakoribb értékek módszere felhasználásával. A legkisebb négyzetes többváltozós lineáris regresszió esetében az RMSE értéke 0.4052 méter volt, míg az MFV regresszió esetében az RMSE nagyságára 0.3826 méter adódott. 305


Összehasonlítva a számított RMSE értékeket megállapíthatjuk, hogy az ACE algoritmus meggyőző eredményeket szolgáltatott egy olyan komplex hidrogeológiai karsztrendszer adatainak vizsgálatánál, ahol a hagyományos regressziós vizsgálatok már nem tudnak megfelelő eredményeket produkálni. 128.00

yj számított ACE vízszint adatok [m]

127.50

127.00

126.50

126.00

Legkisebb négyzetek m. y = 0.943x + 7.1835 R = 0.976

125.50

125.00

124.50

124.00 124.00

124.50

125.00

125.50

126.00

126.50

127.00

127.50

128.00

yj (Mért vízszint adatok a Termál-forrásnál [m])

4. ábra. A mért és az ACE algoritmus alapján számított vízszint adatok összehasonlítása a Termál-forrás esetében.

A további vizsgálatokban a Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer (BKÉR) egyéb kútjainak vízszint-idősorait is vizsgáltuk. A rendszer keretein belül az első műszerek telepítése 1992-ben történt. A méréseket a bükki karsztvizet kitermelő vízmű Rt.-k kezdeményezték, a miskolci és Miskolc környéki lakosok megfelelő mennyiségű ivóvizének biztosítása érdekében. Ennek egyik kiváltó oka az volt, hogy a korábbi években gyakran veszélybe került a terület vízellátása. Az elmúlt 47 évben tartósan is előfordult rendkívüli aszály és rendkívüli csapadékbőség. A rendszer alapjait a Böcker Tivadar által 1983-ban tervezett és kivitelezett kutak képezték. Ezen mennyiségi monitoring keretein belül jelenleg 34 helyen, kutakban, megfigyelő kutakban és forrásokban történik folyamatos vízszint, vízhőmérséklet, ill. részben elektromos vezetőképesség mérés [9]. A rendszer adatsoraiból kiválasztottuk a 3 legjellemzőbb megfigyelő kutat, és ezen vízszint adatsorok közti összefüggéseket próbáljuk megtalálni. Az idősorok elemzésére 3 különböző regressziós vizsgálatot végeztünk el [10]. A regressziók, más néven kiegyenlítések során a mért adatainkat egy számított adatsorral próbáltuk közelíteni. A számítás során a függvénykapcsolat 306


paramétereit határozzuk meg, melyből megkapjuk az egyes idősorok közötti korrelációs tényező értékét, illetve a mért és számított értékek közötti ún. RMSE („root mean square error”) hibajellemző értékét. A vizsgált megfigyelőhelyek a következők: • Garadna-forrás, • Szinva-forrás, • Nv-17 megfigylőkút. Az elemzés alapjául mindhárom monitoringhely esetében ugyanazon 2 éves időszak (2003.09.01-2005.08.31.) közötti intervallumot tekintettük, a mintavételezés mindhárom esetben napi gyakoriságú (∆t=1nap) volt, a minták száma pedig (N) háromszor 731 db, és ezekre alkalmaztuk a 3 különböző regressziós eljárást: • legkisebb négyzetek elvére épülő többváltozós lineáris regresszió, • leggyakoribb érték (MFV) elvére épülő regresszió, • ACE („Alternating Cvonditional Expectation”) algoritmus. Korrelációs számítással kiválasztottuk a 3 adatsor közül a legjobban korreláló megfigyelőhelyeket, így függő változóként a Garadna-forrást (y) állapítottuk meg, első független változóként a Szinva-forrást (x1), második független változóként pedig az Nv-17 (x2) megfigyelőhelyet. A számítások alapján megállapítható, hogy a 3 számítás közül a legkisebb különbséget a mért és a számított értékek között az ACE algoritmus szolgáltatta (lásd 5. ábra). A statisztikai jellemzők alapján megállapíthatjuk, hogy a BKÉR 3 megfigyelőhelyének adatsorain elvégzett 3 regressziós vizsgálat nagyon jól közelítette a mért értékeket. A számított RMSE értékekből egyértelműen kitűnik, hogy az ACE algoritmus meggyőző eredményeket szolgáltatott egy komplex hidrogeológiai karsztrendszer adatainak vizsgálatánál [14].

4. Összefoglalás Végrehajtottuk a Stanford University intézményben Breiman és Friedman [1] által kidolgozott ACE nem paraméteres algoritmus adaptációját hidrogeológiai többváltozós regressziós vizsgálatokhoz, ahol a vizsgált változók közötti kapcsolat a priori nem ismert. A javasolt nem-paraméteres, teljesen automatizált eljárás kiszámítja a vizsgált változók optimális transzformáltjait többváltozós kiegyenlítési vizsgálatok során. Az algoritmus maximális korrelációt biztosít a vizsgált függő és a független változók transzformáltjai között [11]. Az ACE algoritmus egyik nagy előnye, hogy a legkülönbözőbb típusú és nagyságú adatok együtt kezelhetőek [12]. Az ACE által szolgáltatott transzformáltak részletes vizsgálata új következtetésekre vezethet a vizsgált függő és független változók közötti kapcsolatok feltárásában 307


(pl. ekvivalencia hatás, érzékenység vizsgálat, stb.). Természetesen az ACE algoritmusnak is megvannak a maga korlátai számtalan előnyei mellett. Bizonyos esetekben az eljárás különböző eredményekre vezethet, ha megcseréljük a független változó sorrendjét. Másrészt az ACE algoritmus extrém kieső adatokra nagyon érzékenyen reagál. Termesztésen itt is ki kell hangsúlyozni, hogy az ACE algoritmus csak akkor lehet tényleg hatékony, modern statisztikai eljárás, ha a vizsgált változók között létezik tényleges fizikai, vagy egyéb természettudományos kapcsolat, és a mérési adataink minőségellenőrzöttek [13]. Különbözõ módszerekkel számított y értékek az eredeti x1 és x2 függvényében

. Garadna_mert Garadna_Regresszio Garadna_ACE Garadna_MFV

5. ábra. A mért és az ACE algoritmus alapján számított vízszint adatok összehasonlítása a három vízszint megfigyelőhely esetében.

308


A bemutatott esettanulmányok (karszthidrogeológiai monitoring adatok vizsgálata, hévíztároló termelési adatok analízise) megmutatták, hogy az ACE algoritmus előnyösen alkalmazható a legkülönbözőbb típusú földtudományi problémák regressziós vizsgálatainál.

5. Köszönetnyilvánítás A kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Felhasznált irodalom [1] Breiman L. and Friedman J.H., 1985: Estimating optimal transformations for multiple regression and correlation (with discussion). Journal of American Statistical Association, 80, 580-619 (September). [2] Steiner, F., (ed.) 1997: Optimum methods in statistics. Akademia Kiado, Budapest. 370 pp. [3] Kovács, B., 2004: Hidrodinamikai és transzport modellezés I. (Processing MODFLOW környezetben.) Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Szegedi Tudomány Egyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, GÁMA-GEO Kft., pp. 1159. [4] Kovács, B., Szanyi J., 2005: Hidrodinamikai és transzport modellezés II. (Processing MODFLOW és Surfer for Windows környezetben.) Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Szegedi Tudomány Egyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, GÁMA-GEO Kft., pp. 1-213. [5] Kitanidis P.K., 1997: Introduction to geostatistics: Applications to hydrogeology. Cambridge University Press, p. 249. [6] Lee, T- C., 1999: Applied Mathematics in Hydrogeology. Lewis Publishers and CRC Press LLC, ISBN 1- 56670- 375- 1. [7] Lénárt, L. (2006): A Bükk-térség karsztvízpotenciálja – a hosszú távú hasznosíthatóságának környezetvédelmi feladatai. Észak-magyarországi Stratégiai Füzetek. III. évf. 2. sz. pp. 17-28. Miskolc. [8] Juhász J., 2002: Hidrogeológia. Akadémiai Kiadó, Budapest, pp. 1-1176. [9] Németh Á. 2008: A Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer hiányzó mérési adatainak pótlása, a pontosított adatsorok alapján előrejelzések kidolgozása, diplomamunka, Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék , pp.: 71-78. [10] Darabos E. 2008: A Bükki Karsztvízszint Észlelő Rendszer által szolgáltatott adatok kapcsolatainak vizsgálata, OTDK dolgozat, Szombathely, 2009., pp.: 34-36. [11] Wang D. and Murphy M., 2004: Estimating Optimal Transformations for Multiple Regression Using the ACE Algorithm. Journal of Data Science 2(2004), 329-346.

309


[12] Szucs P. - Horne R. N. 2009: Applicability of the ACE Algorithm for Multiple Regression in Hydrogeology. DOI: 10.1007/s10596-008-9112-z COMPUTATIONAL GEOSCIENCES : (13) pp. 123-134 (2009). Springer. [13] Székely F., 2006: A háromdimenziós kúthidraulikai modellezési módszer és gyakorlati alkalmazása. VITUKI 79, Budapest, pp. 1- 113. [14] Lénárt L. 2010: The Interaction of Cold and Warm Karst Systems in the Bükk Region. Proceedings of the 1th Knowbridge Conference on Renewables, pp. 111-118., Miskolc.

310


EGY HULLADÉKLERAKÓ MAGASÍTÁSÁNAK TAPASZTALATAI Dr. Szabó Imre, Faur Krisztina Beáta egyetemi tanár, tanszéki mérnök Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] [email protected]

Kivonat A cikkben egy magyarországi hulladéklerakó további magasításának lehetőségét vizsgáltuk rézsűállékonysági szempontból. Abstract The possibility of the further heightening of a landfill in Hungary is examined in this article in terms of slope stability.

1. Bevezetés A hulladéklerakók állékonyságvizsgálata egyre nagyobb jelentőséget kap, ahogy nő az igény arra, hogy minél kisebb helyen, minél nagyobb mennyiségű hulladékot lehessen gazdaságosan elhelyezni. Egyre több meglévő depónia magasítására kérnek engedélyt, és egyre meredekebb oldalrézsűket próbálnak kialakítani. A jelenlegi – a további magasítás lehetőségét vizsgáló – számítások előzménye egy 2010 februárjában készített állékonyságvizsgálat, amelyben megállapítottuk, hogy az üzemelés során kialakított 30 m magas depóniaprofil állékonysági biztonsága megfelelő. A depónia jelenlegi, üzemelés közbeni generálrézsűje alig tér el az 1:2 hajlástól. Tekintettel arra, hogy a további magasításra vélhetően még a rekultiváció előtt sor kerül, a számításaink során a 30 méter magas depóniánál 1:2 rézsűhajlással számoltunk, és nem vettük figyelembe a rekultiváció után kialakítandó és az előző vizsgálatok során a rekultivációra tett javaslatunkat.

2. A lerakott hulladékok fizikai paraméterei A depóniatest állékonyságvizsgálatánál az elsődleges probléma a méretezésnél használt nyírószilárdsági paraméterek minél pontosabb meghatározása, ugyanis a depóniatest állékonyságvizsgálatánál a lerakott hulladék fizikai paramétereire, 311

Dr. Szabó Imre, Faur Krisztina Beáta

elsősorban a nyírószilárdsági paraméterekre (kohézió; belső súrlódási szög), valamint a hulladék térfogatsűrűség értékére van szükségünk. A térfogatsűrűség értéke igen tág határok között változik és függvénye a hulladék összetételének, nedvességtartalmának, a lebomlás fokának, a napi takarás vastagságának, a lerakás módjának, az alkalmazott tömörítő eszköznek, a depónia magasságának, az egyszerre lerakott hulladék terítési vastagságának, a hulladék korának, stb.. Jelen munkánk során 1,3 t/m3 átlagos hulladék térfogatsűrűség értékkel számoltunk. A nyírószilárdsági paramétereknek talán még a térfogatsűrűség értékeknél is nagyobb a szórása. Korábbi vizsgálataink során különböző eredetű és összetételű hulladékok különböző módszerekkel meghatározott kohézió és belső súrlódási szög értékeit tüntettük fel (1. ábra) a nemzetközi irodalomban fellelhető adatok alapján (JESSBERGER, 1990., SINGH – MURPHY, 1990., SZABÓ, 1999., VILAR ÉS CARVALHO 2002., CAICEDO 2002.). Mint látható, az értékpárok igen széles tartományban fordulnak elő. Az 1. ábrán kék színű pontok jelölik a kiválasztott, azonos valószínűséggel előforduló értékpárokat, amelyek az x és y koordinátatengelyekről leolvashatóak, de az 1. táblázatban összefoglalva is megadjuk. 200

Kohézió, c [kPa]

150

100

50

0 0

5

10

15

20 25 Belső súrlódási szög, φ [o]

30

35

40

45

1. ábra. A 10 db azonos valószínűséggel előforduló nyírószilárdsági paraméter értékpár meghatározása.

312

Egy hulladéklerakó magasításának tapasztalatai

3. Az állékonyságvizsgálatok során alkalmazott paraméterek A hulladéktest állékonyságvizsgálatának ma még nincs egységesen kialakult gyakorlata, többnyire a földművek méretezésénél elfogadott és bevált módszereket (BISHOP, JANBU) használjuk. A feladat megoldása a lerakóknál ugyanazon a mechanikai alapokon nyugszik, azonban mint a fentiekben már említettük, alapvető különbség, hogy míg az egyik esetben egy jól definiálható kőzetfizikai paraméterekkel rendelkező, többnyire homogén/kvázi homogén közeggel van dolgunk, addig a lerakott hulladék fizikai paraméterei nagyon széles tartományban változnak, és meghatározásuk nagyon költséges. 1. táblázat. Az állékonyságvizsgálatoknál a hulladékrétegekre meghatározott, azonos valószínűséggel előforduló nyírószilárdsági értékpárok. Az eset Belső sorszáma a súrlódási szög, 4. ábrán φ [°] 0 1 4 2 8 3 15 4 19 5

Kohézió, c [kN/m2] 61 76 43 26 43

Az eset Belső sorszáma a súrlódási szög, 4. ábrán φ [°] 21 6 25 7 31 8 35 9 40 10

Kohézió, c [kN/m2] 38 21 18 13 15

Az állékonyságvizsgálat eredményét alapvetően meghatározzák a méretezésnél használt bemenő paraméterek. Egy hulladéklerakó állékonysági biztonsága egyetlen mérőszámmal nem jellemezhető, a várható biztonságot a tönkremenetel bekövetkezési valószínűségéhez kell kötni. Egy általunk kidolgozott új állékonyságvizsgálati módszerrel lehetőség van a hulladék fizikai paraméterei változékonyságának a figyelembe vételére és a depóniatest állékonysági biztonsága egy adott valószínűségi szinthez köthető. A most elvégzett állékonyságvizsgálatoknál homogén rézsű (hulladékdomb) felépítéssel számoltunk. A változékonyságot úgy vettük figyelembe, hogy az állékonyságvizsgálatot elvégeztük mind a tíz, az 1. ábrán feltüntetett és az 1. táblázatban magadott kohézió (c) és a belső súrlódási szög (φ) értékpárra. Meghatároztuk az állékonysági biztonságot MANASSERO és szerzőtársai, valamint SANCHEZ-ALCITURRI és az ÖNORM ajánlása szerint is. További számításokat (állékonyságvizsgálatokat) végeztünk arra az esetre, ha a depóniát felépítő hulladék nyírószilárdsági paraméterei egy adott tartományba esnek (c=12-25 kPa; φ=15-30°), feltételezett eloszlásuk lognormális, átlagértékük a nemzetközi gyakorlatban általánosan elfogadott cátlag= 20 kPa; φátlag= 20° (lásd a 2. a. és b. ábrákon).

313


Az állékonyságvizsgálatoknál kör csúszólappal dolgoztunk, a figyelembe vett rézsűkialakításokat (magasításokat) a 3. ábrán tüntettük fel. Mint az ábrán is látható, az állékonyságvizsgálatoknál a következő rátöltési variációk esetében vizsgáltuk az új hulladékdomb állékonyságát: az alsó hulladékdomb minden esetben 30 méter magas, 1:2 hajlású rézsűvel kialakítva; a magasítás 10, illetve 20 méter; a magasításnál az alsó rézsűn kialakítandó vizsgált padkaszélesség 10-15-20 méter; a felső hulladékdomb hajlása 1:2, illetve 1:2,5. Probability Dens ity Function

Probability Density Function 0.15

0.1

0.1 Probability

Probability

0.15

0.05

0

0.05

0

10

20

X Log Normal(Mean=20,SD=3,Min=0,Max=25) Calculated Mean=19.6, 50th Percentile=19.6

a.

0 15

30

b.

20

25

30

X Log Normal(Mean=20,SD=3,Min=15,Max=30) Calculated Mean=20.2, 50th Percentile=19.9

2. ábra. A hulladék kohéziójának, valamint belső súrlódási szög értékének a számításoknál figyelembe vett eloszlása.

Hfelső= 10 ill. 20 m

Halsó= 30 m

3. ábra. Az állékonyságvizsgálatoknál figyelembe vett rézsűkialakítások.

4. A depóniatest állékonyságvizsgálatának eredményei A 4. ábra összefoglalja mind a korábban 30 méter magas depónia állékonyságvizsgálatának eredményeit, mind a 20, valamint 10 méteres magasítás

314


különböző eseteinek (10-15-20 méteres padkaszélesség és 1:2, valamint 1:2,5 rézsűhajlás) eredményeit a Bishop állékonyságvizsgálati módszer alkalmazásával. A 4. ábrán a vizsgált esetek sorszámai a biztonsági tényező meghatározásának a következő módjait takarják: 1-10. sorszám alatt az 1. táblázatban szereplő nyírószilárdsági paraméterekkel; 11. sorszám alatt: MANASSERO és szerzőtársai (1998., 2000.) szerint, kis közepes normálfeszültségek esetében; 12. sorszám alatt: MANASSERO és szerzőtársai (1998., 2000.) szerint, nagy normálfeszültségek esetében; 13. sorszám alatt: az ÖNORM alapján; 14. sorszám alatt: SANCHEZ-ALCITURRI és szerzőtársainak (1993.) javaslata alapján. A depónia 10 méteres magasításának eredményei

3

3

2.5

2.5

2

2

Biztonsági tényező, FBishop

Biztonsági tényező, FBishop

A depónia 20 méteres magasításának eredményei

1.5

1 Magasítás nélkül Padka 10 m, 1:2 hajlás Padka 10 m, 1:2,5 hajlás Padka 15 m, 1:2 hajlás Padka 15 m, 1:2,5 hajlás Padka 20 m, 1:2 hajlás Padka 20 m, 1:2,5 hajlás

0.5

0

1.5

1 Magasítás nélkül Padka 10 m, 1:2 hajlás Padka 10 m, 1:2,5 hajlás Padka 15 m, 1:2 hajlás Padka 15 m, 1:2,5 hajlás Padka 20 m, 1:2 hajlás Padka 20 m, 1:2,5 hajlás

0.5

0 0

1

2

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A vizsgált eset sorszáma

0

1

2

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A vizsgált eset sorszáma

4. ábra. Az állékonyságvizsgálatok eredményei konstans nyírószilárdsági paraméterekkel.

A kapott biztonsági tényezők alapján a következőket állapítottuk meg: 20 méteres további magasítás esetében a minimális biztonsági tényező csak legalább 20 méteres padkaszélesség mellett emelkedik az 1,0 érték fölé. 10 méteres 315


további magasítás mellett a kapott biztonsági tényező értékek lényegesen kedvezőbbek. Az elvárt értéknél (magyar előírás nincs, a német gyakorlat elfogadja az F≥1,3 kritériumot) kisebb biztonsági tényező csak a φ=0° értéknél adódott. Annak a valószínűsége, hogy a megvalósuló hulladékdomb ilyen paraméterű hulladékból épüljön fel, nagyon kicsi. A 2. a. és b. ábrákon feltüntetett eloszlásokkal számolva lényegében azonos eredmények adódtak a biztonsági tényező értékére, mind a 10 db nyírószilárdsági értékpárral számolva (5. ábra). Az nyilvánvaló, hogy itt a számított minimális biztonsági tényező értékek nagyobbak, mivel a nyírószilárdsági paraméterek eloszlásának meghatározásánál azzal a korlátozással éltünk, hogy az értelmezési tartomány: c=12-25 kPa; φ=15-30°, azaz azt feltételeztük, hogy a lerakóban nincsenek nagyon kis súrlódási szögű hulladékok. 20

Frequency (%)

Frequency (%)

20

15

10

5

0

15

10

5

1.424 1.464 1.504 1.544 1.584 1.624 1.664 1.704 1.744 1.784 Factor of Safety

0

1.435 1.475 1.515 1.555 1.595 1.635 1.675 1.715 1.755 1.795 Factor of Safety

5. ábra. Az állékonyságvizsgálatok eredményei valószínűségi változóként meghatározott nyírószilárdsági paraméterekkel (Monte Carlo módszer, 10 m magasítás, 15 m padka, a. 1:2, b. 1:2,5 felső rézsű).

5. Összefoglalás A vizsgálatok eredményeit összefoglalva, az alábbiakat állapítottuk meg: A depónia 20 méteres magasítása a kapott biztonsági tényezők alapján túlságosan kockázatos, még nagyobb padka kialakítása mellett is. Ezen megállapításnál figyelembe kell venni azt is, hogy az alsó 30 méter magas rézsű állékonysági biztonsága is éppen hogy elegendő (95%-os valószínűségi szinten F=1,42). A számításoknál mindig ideális feltételekkel számolunk, amit egy üzemzavar, visszamaradó gáznyomás, csurgalékvíz lencse lényegesen megváltoztathat. A 10 méteres további magasítást, 15 méter széles padka kialakítása mellett biztonságosnak ítéltük meg, még 1:2 hajlásszög mellett is. (ld. az eredményeket az 5. ábrán). 316


10 méteres további magasítás 10 méteres padka kialakítással: a biztonsági tényező értéke elvileg elfogadható, de figyelembe véve a számítások, a hulladékfizikai paraméterek meghatározásának, ismeretének megbízhatóságát, kialakítását nem javasoltuk.

6. Köszönetnyílvánítás A kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Faur K. B., Szabó I., Szabó A.: Slope stability analysis of municipal solid waste landfills 11th International Conference on Mining, Petroleum and Metallurgical Engineering, Egypt, Sharm el Sheikh Manassero, M. Parker, R. Pasqualini, E. Szabó, I. Almeida, M. Bouazza, A. Daniel, D.E. Rowe, R.K. (1998): Controlled Landfill Design (Geotechnical Aspects), TC55SC4 Report, 3rd Int. Conf. of Environmental Geotechnics, Lisboa, 1998. ÖNORM 2074. TEIL 2. (1990): Geotechnik im Deponiebau Szabó, A. (2008.): Hulladéklerakók lezárásának aktuális kérdései, PhD értekezés, Miskolci Egyetem Szabó A. Szabó I. (2002.): Field and laboratory experiances related to mineral barriers of waste disposal sites 12th Danube-European Conference Geotechnical Engineering, (ed.: DGGT), Passau, 27.-28.05.2002. Szabó I., Faur K. B., Szabó A.: Hulladéklerakók állékonyságvizsgálata MÉLYÉPÍTÉS, Business Média Kiadó, 2008./04, pp. 28-33. Sanchez-Alcitturi, I.M. Palma, I. Sagesta, C. Canizal, I. (1993): Mechanical properties of wastes in a sanitary landfill. Proc. Int. Conf. Green ’93, Bolton University, Bolton Balkema, Rotterdam

317


318


HIDRODINAMIKAI ÉS TRANSZPORT MODELLEZÉS SZEREPE A PERMEABILIS REAKTÍV GÁTAK MODELLEZÉSÉBEN Szántó Judit 1 , Zákányi Balázs 2

1 ,2

doktorandusz 1, egyetemi tanársegéd 2 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Abstract The aim of this study is to show, how the hidrodinamic and the transport modelling can contribute to the planning of the permeable reactive barriers’ dimensions (PRB). With the help of the modelling can be assigned the hydraulic capture efficiency at full and partial barriers whilst with this method at drains can be determined the capture width and the effective length of the drain. Finally through the chemical experiments, the modell was calibrated.

1. Bevezetés A Miskolci Egyetem három intézményének (Kémiai Intézet, Előkészítéstechnikai Intézeti Tanszék, valamint a Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék) együttes részvételével valósult meg az Innocsekk Plusz pályázat, melynek célja egy olyan új generációs reaktív fal kifejlesztése (Permeable Reactive Barrier PRB), amely: újszerű töltet anyaga miatt rendkívül gazdaságosan alakítható ki és üzemeltethető; természetes alapanyagú töltetet tartalmaz. Kazettás kiképzése miatt a töltetei cserélhetők; a teljes életciklus minden fázisát figyelembe véve tervezett, azaz a töltet kimerülése után visszanyerhető és energetikai célra hasznosítható; ugyanakkor megfelel a kármentesítéssel szemben támasztott szakmai és jogi követelményeknek. [1]. A multidiszciplináris kutatócsoport által négy fejlesztési modul valósult meg: töltet fejlesztés – kémiai kompatibilitás; a reaktív gát környezetbe illesztése – hidrodinamikai kompatibilitás; műszaki kialakítás és az újrahasznosítás, ártalmatlanítás.

2. Környezetbe illesztés - hidrodinamikai modell a befogási hányados meghatározásához A hidrodinamikai modell felépítésére és vizsgálatára a Processing MODFLOW for Windows (PMWIN Pro) modellező programcsomagot használtuk. A részecskék

319

Szántó Judit, Zákányi Balázs

mozgásának követése PMPATH modell segítségével történt a talajvíz PRB-n történő átáramlásának és a fal hidraulikus befogási képességére vonatkozóan. A hidrodinamikai modellben egy átlagos szennyezett területet került kialakításra. A modellezett térrész hosszúsága 100 m-t ér el, míg a szélessége 70 m. Számításinkhoz a területet 2·2 méteres rácshálóval fedtük le. A modell mélysége 20 m, amelyet 4 rétegre osztottunk, abból a megfontolásból, hogy egy teljes gátat (20 m mély) és egy nem teljes gátat (10 m mély a felszíntől) szimulálhassunk. A hidraulikus gradiens értéke I=0,002 volt, a közeg porozitását 0,2-re, míg a horizontális szivárgási tényező értékei kh=10-3 - 10-6 m/s között változtak. A vertikális k tényező értékek a horizontális 1/10-e volt minden esetben. A gátak szélességei: 0,5 m-esre, 1 m-esre, és 1,5 m-re választottuk. A PRB-k „k” tényezői kPRB= 5·10-3 m/s-10-6 m/s között változott, fél nagyságrendes osztással.

a. b. 1. ábra. a) 20 m mély, 1,5 m széles teljes gát esetének modellje ahol a közeg szivárgási tényezője kh= 10 -4m/s, (kPRB=10 -5 m/s) b) 10 m mély, 0,5 m széles nem teljes gát modellje (kPRB=10 -6 m/s), közeg szivárgási tényezője kh= 10 -4 m/s.

Az eredmények kiértékelést a PMPATH program segítségével végeztük el, ami egy áramvonal követő program. A gát szélességének megfelelő cellamennyiségben (15 db-ban) részecske lett elindítva a reaktív gát felé. A teljes gátnál a 3. rétegben indítottuk el ezeket, míg a nem teljes gátnál mind a 4 rétegben 15-15 db-ot. Így a kiválasztott vízrészecskék útját határoztuk meg és rajzoltattuk ki [2]. Vizsgáltuk, hogy ezekből a részecskékből hány százalék halad át a gáton (η), vagyis a befogási hatásfokot kaptuk meg a PRB-re vonatkozóan. A befogási hatékonyság 100%-ossága azt mutatja, hogy a 30 m széles gáton a talajvíz 30 m szélességben áramlik át. Ha a hidraulikus befogás értéke kisebb, mint 100%, azt

320

Hidrodinamikai és transzport modellezés szerepe a permeabilis reaktív gátak modellezésében

jelentheti, hogy a talajvíz elterelődik a gát körüli zónában, és tisztítás nélkül halad tovább a részecske [3]. A PRB mellett elhaladó részecskék számát osztottuk a teljes részecskék számával és így adódtak a befogási hatásfok értékei. Jól látszik az elvégzett vizsgálatok alapján, hogy minden, a közeg szivárgási tényezőjétől fél nagyságrenddel kisebb szivárgási tényezőjű gát még 100%-os befogási hatékonysággal rendelkezik a 0,5 m-es és 1 m-es gát esetében. A vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a 1,5 m-es gátaknál már a közeg szivárgási tényezőjétől fél nagyságrenddel kisebb kPRB értékekénél sem figyelhető meg az áramvonalak 100%-os gáton történő áthaladása [4]. A nem teljes gát esetében mind a négy rétegben indítottuk el részecskéket a gát teljes szélességében, azonban a befogási hatásfok meghatározásához a 1-2. rétegben elindítottakat vettük figyelembe, azaz 30 db-ot. A négy rétegben elindított részecskékre azért volt szükség, mert itt azok a gátat nem csak mellette, hanem alatta is kikerülhetik. A PRB mellett elhaladó részecskék számát osztottuk a teljes részecskék számával és így kapott befogási hatásfok értékeit. A 0,5 m-esé 1 m-es gátnál hasonló eredmények adódtak, mint az ugyan ilyen teljes gátnál, vagyis a közeg szivárgási tényezőjétől, fél nagyságrenddel kisebb szivárgási tényezőjű gát még 100%-os hatékonysággal működik. Az előző két esethez képest, a 1,5 m-es gátnál már a közeg szivárgási tényezőjétől fél nagyságrenddel kisebb kPRB értékeknél nem figyelhető meg az áramvonalak 100%os gáton áthaladása [5].

3. Befogási tartomány szélességének és a drén hasznos hosszának meghatározása A hidrodinamikai modell alapadatai megegyeznek a gátnál leírt paraméterekkel. A kettő közötti különbséget az adja, hogy a gát esetében az áramlási irányra merőleges volt a műtárgy, míg a drének esetében azzal párhuzamos. Azokat az eseteket vizsgáltuk, amelyeknél a gátak szivárgási tényezője nagyobb volt, mint a közeg szivárgási tényezője. A PRB-k „k” tényezői kPRB= 5·10-3 m/s - 5·10-6 m/s között változott, fél nagyságrendes osztással. Az előzőek leírtak alapján 2 (drén szélessége)∙16 ( szivárgási tényezők kombinációja miatt) = 32 db modellt állítottunk elő. Az eredmények kiértékelést a PMPATH program segítségével végeztük el. A PMPATH alkalmazásához diszkrét vízrészecskéket kell kiválasztani (definiálni), ennek meghatározásához a dréntől 36 m-re 22 m szélességben (14 db) részecskéket indítottunk el a reaktív drén felé. A 3. rétegben indítottuk el a részecskéket, így a 2.

321


a. és b. ábrának megfelelően a kiválasztott vízrészecskék útját határoztuk meg és rajzoltattuk ki.

a.

b.

2. ábra a) A 0,5 m széles teljes drén modellje (kPRB=5·10-5 m/s, a kh= 10-4 m/s, b) A 0,5 m széles drén modellje (kPRB=10-4 m/s, kh =10-6 m/s.

A drén esetében a részecskéket a 3. modellezet rétegben indítottuk el a dréntől 36 m-re 22 m szélességében mindegyik cellából egyet, azaz 14 db-ot. Vizsgáltuk, hogy különböző szivárgási tényező mellett mekkora szélességről tudják magukhoz vonzani a 0.5-1 m szélességű drének a részecskéket. A modellek alapján ezeknek a távolsága 2-18 m között kell, hogy legyen a különböző szivárgási tényező arányában. Erre azért volt szükségünk, hogy optimalizálni lehessen a drének közötti távolságot, hogy a megfelelő tisztítás végbemenjen. Megvizsgáltuk, hogy a különböző szivárgási tényezők mellett mekkora a 0.5-1 m szélességű dréneknek az a hasznos hossza, melyen minden részecske áthalad. Ezekre az adatokra azért van szükség, hogy megfelelően lehessen méretezni a dréneket, hogy biztosan elegendő időt töltsön a részecske a drénben, ahhoz, hogy a kémiai reakciók lejátszódhassanak

4. Kémiai kísérletek alapján kalibrált transzport modell A kémiai kísérletek eredményeit felhasználva a transzportmodellezést kalibráltuk. Ezt úgy sikerült elérni, hogy Processing MODFLOW for Windows (PMWIN Pro) programmal elkészítettük egy hidrodinamikai modellt, mely megfelel a kémiai méréseknek. Ezt követően az MT3DMS transzportmodellező modul segítségével megpróbáltuk szimulálni a szorpciós kísérletek eredményeit, majd a modellt addig pontosítottuk (porozitás, Langmuire konstans, diszperzitás, advekció stb.) míg vissza nem kaptuk a szorpciós eredményeket, ezzel mintegy kalibrálva azt. Célunk ezzel az volt, hogy a kifejlesztendő töltetanyagokban lejátszódó reaktív transzport folyamat vizsgálataihoz minden tényezővel rendelkezünk, ami egy pontos hidrodinamikai- és transzport modellhez szükséges. 322

Hidrodinamikai és transzport modellezés szerepe a permeabilis reaktív gátak modellezésében

A kémiai vizsgálatokat egy kb. 15 cm hosszú 1 cm belső átmérőjű üvegcsőben végzik. Ebbe töltik be a homok- lignit keverékeket, amelyek keverési aránya 10% lignit, 90% homok. A hidrodinamikai modellben, 15 cm x 1 cm x 1 cm-es négyzet alapú hasábot építettünk fel. A 15 cm hosszú rácsot 60 részre osztottuk fel és nyomásalatti rendszerként kezeltük a problémát, melyben állandó nyomásszint van (2 cm). A modellben változó nyomású- és potenciálú cellákat alkalmaztunk, az egyedüli kivétel a jobb oldali legutolsó cella, ahol állandó nyomású- és potenciálút használtunk. A kémia kísérleteknél az 5 mMol/l koncentrációjú szennyező anyagot egy perisztaltikus pumpa nyomja át a mintán, melynek sebessége 0,1 cm3/min. Ezt átszámítottuk a modellezéshez, 144 cm3/d-ra adódott. A modellezésnél ezt úgy vettük figyelembe, mintha a térrész bal oldalán egy injektáló kút lenne, ugyan ekkora hozammal.

3. ábra. A kémiai kísérletek és a modellezés során kapott koncentráció-idő függvények.

A modellezett időtartam 6 nap, amelyet 144 időlépcsőre osztottunk, azaz óránkénti modellezést készítettünk. Ehhez a kilépési (jobb) oldalon létrehoztunk egy megfigyelő pontot (Observation Point Æ K1. A szennyeződésterjedési modellezés során a terjedési folyamtoknál figyelembe vettük az advekcióval és a hidrodinamikai diszperzióval való terjedés lehetőségét. A vizsgált szennyeződés esetében adszorpciós jelenséggel is számoltunk [2]. A 3. ábra a kémiai kísérletek eredményeit mutatja, x tengelyen az időt a modellezéshez igazítva napban adtuk meg és a koncentrációt is átszámoltuk mg/cm3-be. A transzportmodell segítségével, ezeket az értékeket szerettük volna visszakapni. Jól látszik az 3. ábrán, hogy a három görbe az x tengely mentén mozog, attól függően, hogy milyen méretű lignit lett a homokhoz hozzákeverve, illetve hogy mindhárom meredeksége (elnyúlása) eltérő. 323


5. Összefoglalás A hidrodinamikai és transzport modellek felépítése és vizsgálata során a Processing MODFLOW for Windows (PMWIN Pro) modellező programcsomagot használtuk. Az eredmények kiértékelést a PMPATH program segítségével végeztük el. Vizsgáltuk, hogy ezekből a részecskékből hány százalék halad át a gáton (η), vagyis a befogási hatásfokot adtuk meg különböző PRB-k esetében, illetve a befogási szélességet és a drének hasznos hosszát. A modellezés célja volt, hogy: megvizsgáljuk a gátak környezetbe illesztésének lehetőségeit, illetve azt, hogy a közegtől eltérő szivárgási tényezőjű gátak, hogyan befolyásolják az áramlási viszonyokat. A kalibrált hidrodinamikai és transzport modellben a kémiai kísérlethez hasonló dimenziókat és paramétereket alkalmaztunk. A transzport modellezés során a szennyezőként bevezetett Cu(II) koncentrációját adtuk meg, melyre az advekcióval és hidrodinamikai diszperzióval való terjedés lehetőségét vettük figyelembe, valamint az adszorpció jelenségével is számoltunk.

6. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Irodalomjegyzék [1] Szűcs P, Sallai F., Zákányi B., Madarász T. (2009): Vízkészletvédelem, A vízminőségvédelem aktuális kérdései, Bíbor Kiadó 2009. [2] Kovács B., Szanyi J. Hidrodinamikai és transzport modellezés I-II. Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Szegedi Tudományegyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék; GÁMA-GEO Kft. 2004, 2005 [3] Michelle M. Thomson, Craig L. Bartlett, Nancy R. Grosso, Richard C. Landis, John E. Vidumsky: Simulating Plume Capture by a Permeable Reactive Barrier Wall [4] P. Szucs, T. Madarasz, A. Toth, Zs. Nyari, B. Neducza and Sz. Halmoczki: „Combination of Hydrogeophysical Methods and Transport Modeling to Assess Special Subsurface Contaminants at a Hungarian Test Site”. Geophysical Research Abstracts, Vol. 9., 01544, 2007., European Geosciencies Union, General Assembly, Vienna, Austria, 15-20 April 2007. [5] P. Szucs, T. Madarász and A. Toth: Complex hydrogeological modeling of multifunctional artificial recharge options of the Great-forest park in Debrecen, Hungary, Intellectual Service for Oil and Gas Industry. Analysis, Solutions, Perpectives, Proceedings, 4th Volume, ISBN: 978-963-661-761-5., University of Miskolc and UFA State Petroleum Technological University, 2007., pp. 140-145.

324


METAL ION REMOVAL BY PEAT IN MULTICOMPONENT SOULUTION SYSTEM Szántó Judit doktorandusz University of Miskolc, Department of Hydrogeology and Engineering Geology, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] Abstract The aim of this study to summarizes the results of measurements which are investigates the adsorption of metal ions on Swedish peat from solutions with low concentrations of metals. The adsorption of Zn (II), Ba (II) was measured in column tests at constant pH~5 value and their adsorption isotherms were determined.

1. Introduction Nowadays the protection of the environment become more and more important. The peoples would like to remediate as many areas as they can. There are a lot of types of the remediation, one of it the using of the permeable reactive barriers. It is a passive treatment system. These items put below the surface, the direction of the contaminated groundwater and - if the dimensions of the barriers, and the reactive materials are correct – flowing out the treated water on the other side of it. These barriers use physical effects and chemical reactions of the reactive material. The majority of installed PRBs use iron metal, Fe(0), as the reactive media for converting contaminants to non-toxic or immobile species. Organic materials are being used as reactive media in some PRBs to biologically remediate certain other contaminants, such as nitrate and sulfate. It is well known that the active carbon are very good as a reactive material, because of its high price the researchers tested the biomass, peat and mineral coals which have very similar characteristics but lower price and good compatibility with natural environment. The PRBs are currently built in two basic configurations: the funnel-andgate and the continuous PRB. The funnel-and-gate design PRB uses impermeable walls as a “funnel” to direct the contaminant plume to a “gate(s)” containing the reactive media, whereas the continuous PRB completely transects the plume flow path with reactive media. In both designs it is necessary to keep the reactive zone

325

Szántó Judit

permeability equal to or greater than the permeability of the aquifer to avoid diversion of the flowing waters around the reactive zone [1, 2]. To built a good barrier needs a lot of analysis (of the area, and reactive materials too): for example you must know what kind of contaminates are there, the contaminates are only the groundwater or in the soil too, the direction of the groundwater, geochemical characterization, the layer types of the area, chemical physical and biological parameters of the soil and the groundwater. It is good, if we have a well built hydronimical and transport model. These models are important, if we want to determine the dimension of a reactive barriers, the residence time and avoid the increase of the groundwater, or the contaminants don’t go through the barrier. It was made a chemical experiment to see the quantity of the absorbed Ba(II) – Zn (II) on the peat (as a reactive material of our barrier).

2. Materials and methods The experiments were performed at the Department of Chemistry, Umea University. The aim of the measurements was to determine the heavy metal absorbing properties of the Swedish peat as a permeable reactive barrier filling material. For adsorbents Zn (II) - Ba (II) were selected for the experiments, because they are common heavy metals at industrial landfill of Domsjö. In this study was investigated the adsorption capacity of peat for each for multicomponent mixed solutions [3]. The test was done for the Ba (II)-Zn (II) solution and one repetition. One run had 3 parts: the adsorption of the Zn (II) and Ba (II) ions to the reactive material by led through the buffered solutions with metal ions, after it the removal of the adsorbed metal ions with 10 mMol hydrochloric acid from the peat and finally washing out the hydrochloric acid from the filling material with pure water to make the filling material proper for the next experiment.

3. The sorption column A sand-peat column was built, which is modeling the contaminated water behavior against the permeable reactive barrier. The Zn (II) - Ba (II) ions in buffered solution pumped through the column, and the contamination is adsorbed on the surface of the peat. The test column was built from three layers: 1.layer: 1.0082 g sand; 2. layer: 2.2645 g sand and peat mixture; 3. layer: 0.9602 g sand. The mixture is sand and peat with ratio of 10:1 and 5.75 ml water. The sand provided the good porosity, reduce the compaction of peat, but didn’t effects to the adsorption. The water 326

Metal ion removal by peat in multicomponent soulution system

needed to homogenize the mixture. The mass of the dry peat in the filling material is: 0.1956 g The column had polyethylene filters on both ends. The column’s inner diameter was 10 mm, the length of the filling material in the column was 39 mm, so the volume of the reactive part was 3.063 cm3.

4. Results and discussion 4.1. The adsorption of Ba (II) -Zn (II) ions in multi-component solution The curves of the Fig. 1. show the changing of the effluent Ba(II)-Zn(II) concentration measured by ICP-OES OPTIMA 2000 DV (Inductively Coupled Plasma-Optical emission spectrometry) in function of effluent volume. Until the 15 cm3 effluent volume the peat able to adsorb all of the Zn (II) – Ba (II) ions from the solution. In the first case the pH jump to the low value, because the system washed down with pure water in the previous round, but after this low value it became constant (in the Fig. 1. this constant value is: 4,66, and in the Fig. 3.: 4,57). So the puffer solution, - which contained the Ba(II)-Zn(II) – calibrated the pH quickly. Effluent concentration of the Ba (II) is higher, than the Zn (II), in the Fig. 2. between 15-112 cm3 effluent volume and in the Fig. 4. when the effluent volume go to upper than 19 cm3.

Figure 1. Removal of Ba(II)-Zn(II) by peat in buffer system. Flow rate: 0.1 cm3min-1. Sorbent mass: 0.2g/2g sand. Initial conc.: 1 mM.

The removal of loaded metal ions from the surface of peat was also investigated. For this purpose 10 mM hydrochloric acid as an elution agent was used (Figs. 2., 4.). In the first round the maximum effluent concentration of the 327

Szántó Judit

barium was around 2 mmol/dm3 and of the Zn (II) 2,5 mmol/dm3, in the second round the maximum effluent concentration of the barium was around 2,1 mmol/dm3 and of the Zn (II) 2,6 mmol/dm3. The pH decreased until it get 2 value [4].

Figure 2. Wash down the Ba(II)-Zn(II) with HCl. Flow rate: 0.14 cm3min-1. Sorbent mass: 0.2g/2g sand. Initial conc.: 1 mM. HCl conc.: 10 mM.

Figure 3. Removal of Ba(II)-Zn(II) by peat in buffer system (Ba(N03)2- Zn(NO3)2NaAc-HCl). Flow rate: 0.1 cm3min-1. Sorbent mass: 0.2g/2g sand. Initial conc.: 1 mM. Ion adsorption by peat In case of the multi-component contaminant system we got that 1 g of peat adsorbed more Zn (II) than barium, as the experiment is. In the first round the 1 g peat adsorbed 0,35 mmol of Ba (II) and 1,3 mmol of Zn (II). In the second round the 1 g peat adsorbed 0,55 mmol of Ba (II) and 1,75 mmol of Zn (II) as these show the Fig. 5., 6 [5].

5. Summary This report summarizes the results of measurements which are investigates the adsorption of metal ions on Swedish peat from solutions with low concentrations of 328

Metal ion removal by peat in multicomponent soulution system

metals. The adsorption of Zn (II) - Ba (II) was measured in column tests at constant pH~5 value and their adsorption isotherms were determined.

Figure 4. Wash down the Ba(II)-Zn(II) with HCl. Flow rate: 0.14 cm3min-1. Sorbent mass: 0.2g/2g sand. Initial conc.: 1 mM. HCl conc.: 10 mM.

Figure 5. Amount of the adsorbed Ba(II) and Zn(II) and the total absorbed metal amount mmol/g of peat.

Figure 6. Amount of the adsorbed Ba(II) and Zn(II) and the total absorbed metal amount mmol/g of peat.

329

Szántó Judit

The results of the dynamic experiments of the multi-component system shows, that, the Zn (II) ions have more higher sorption capacity on peat than Ba (II) ions [6]. The adsorption isotherms of Ba (II) and Zn (II) ions correlated strongly with the Langmuir- expression. The peat is an effective natural material for the pollutant removal from solutions, but further investigations needed to characterize the behavior of it [7].

6. Acknowledgements I would like to give my sincere appreciation the Department of Chemistry at the Umea University. Special thanks to Dr. Lars Lövgren and Dr. Tomas Hedlund for their advices, guidance and support during the research. The described work was carried out as part of the TÁMOP-4.2.1.B10/2/KONV-2010-0001 project in the framework of the New Hungarian Development Plan. The realization of this project is supported by the European Union, co-financed by the European Social Fund. References [1] Filep Gy., Kovács B., Lakatos J., Madarász T., Szabó I. [szerk.] (2002): Szennyezett területek kármentesítése, (Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2002.) [2] Powell R., Puls R., Blowes D., Vogan J., Gillham R., Powell P., Schultz D., Sivavec T., Landis R.: Permeable Reactive BarrierTechnologies for Contaminant Remediation. United States Environmental Protection Agency Office of Research and Development Washington DC 20460EPA/600/R-98/125 (1998) [3] Lakatos J.: Ásványi szenek és széntartalmú hulladékok környezetvédelmi hasznosítása reaktív gátakban, OTKA zárójelentés, Miskolc, (2004) [4] Lehocine M.B., "Zinc Removal Using Peat Adsorption", Environmental Technology Letters, Vol. 10, pp. 101-108, Sepler Ltd., 1989. [5] Mckay B. and Allen S.l, "Pore Diffusion Model for Dye Adsorption onto Peat in Batch Adsorbers", The Canadian Journal of Chemical Engineering, Vol. 62, June, 1994 pp. 340-345. [6] Couillard D., "Review, the Use of Peat in Wastewater Treatment", Water Resources, Vol. 28, No.6, pp.1261-1274, 1994. [7] Szűcs P., Sallai F., Zákányi B., Madarász T. (2009): Vízkészletvédelem, A vízminőségvédelem aktuális kérdései, Bíbor Kiadó 2009.

330


RUDABÁNYAI BÁNYATÓ HIDROLÓGIAI ÉS VÍZKÉMIAI VIZSGÁLATA Németh Ágnes 1 , Kovács Balázs 2 1

1,2

doktorandusz, 2 egyetemi docens Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Kivonat A Miskolci Egyetem Hidrogeológia - Mérnökgeológia Tanszékét 2010-ben bízták meg a Rudabányai bányatónak a hidrológiai és vízkémiai viszonyainak elemzésével. Ennek az oka, hogy a külszíni bányában 2007-ben újra elindultak a kutatások a vas, színes- és nemesfémek iránt. Korábbi kutatásokat végezve a Bányatóról szembeötlő a felhasználható adatok hiánya, ezért is kezdtük el 2010 augusztusában a tó területének és környezetének hidrológiai, hidrogeológiai felmérését. Abstract A new exploration started for iron ore, for precious metal and for non ferrous metals in 2007 in Rudabánya at the iron ore open pit closed in 1985. The Department of Hydrogeology and Engineering Geology were asked to measured the hydrogeological and waterchemistry parameters of the mine lake in 2010. Earlier researches represented, there are not available data from this area.

1. Bevezetés Hazánkban az elmúlt évtizedekben kormányhatározatok alapján számos bányát bezártak. Azonban ezek állapotának felmérése, és rekultivációjának minősége nem elhanyagolható kérdés. Az egyik ilyen felhagyott bányánk Rudabánya, ahol 1985ben szüntették be a vasércbányászatot, szintén kormányhatározat miatt [1,3]. A területen számtalan kutatás zajlott az elmúlt néhány évben. Geofizikai, geokémiai vizsgálatok és új fúrások is mélyültek a bányában. A Miskolci Egyetem Hidrogeológia - Mérnökgeológia Tanszéke 2010-ben kapcsolódott be a rudabányai térség hidrológiai és vízkémiai viszonyainak elemzési munkálataiba, aminek közvetlen kiváltó oka az volt, hogy a külszíni bányában újra elindultak a kutatások a vas, színes- és nemesfémek iránt, miközben - a szakirodalom áttekintése során - a Bányató térségéről kevés és alacsony megbízhatóságú információ állt csak rendelkezésre [2,4].

331

Németh Ágnes, Kovács Balázs

2. Eddigi vizsgálatok, és eredményeik A bányatavon végzett hidrológiai mérések 2010 szeptemberében kezdődtek egy folyamatos és rendszeres, a tó hidrológiai állapotát felmérő, összetett kutatási programot végrehajtásával. Az elvégzett vizsgálatok: A mérések mederszelvényezéssel indultak, melynek célja, a tó mélységének minél pontosabb felvétele, illetve a mederfenék-geometria megismerése volt. Az 1. ábrán a mérések eredményei láthatók. Egy korábbi beomlás a tavat két részre osztotta, így elkülöníthető egy ún. sekélyebb (legmélyebb pontja 16,5 m), és egy mélyebb rész is, ahol a legmélyebb pont 35-36 m körül van. A tó ÉK-i részén, a fejtési szintek a víz alatt is tovább követhetőek, ezen a részen a tó mélysége hirtelen változik. A továbbiakban mi ezzel a résszel fogunk foglalkozni.

1. ábra. A Rudabányai bányató mélységtérképe.

A tó medrének felmérése közben folyamatosan történt vízhőmérséklet mérés, melynek célja a tó folyamatos hőmérséklet-változásának a vizsgálata. A tó legmélyebb pontjába, 6 különböző mélységben (3, 9, 15, 21, 27, 33 m) helyeztünk el hőmérőket, melyek 2 óránként regisztrálják a tó vizének aktuális hőmérsékletét folyamatosan. A mérési adatsorok alapján határozzuk meg a sűrűségkülönbségek 332

Rudabányai bányató hidrológiai és vízkémiai vizsgálata

által indukált keresztáramlások nagyságát és időbeliségét. Sajnos tavasz folyamán ezek a műszerek is eltűntek (2. ábra). 0

4

Hőmérséklet [°C] 8 12 16

20

24 25

0

Mélység [m]

20 2010.09.01. 2010.10.01

30

2010.11.01 2010.12.01. 2011.01.01


20 10

3m 9m 15 m 21 m 27 m 33 m

15

10

5

2011.01.28

0

2. ábra. A legmélyebb pontban mért hőmérsékletek a tó különböző szintjeiben.

Elindult a tó csapadék, a párolgás, és az elfolyás hatására bekövetkező vízszintváltozásának a mérése is. A térségben uralkodó közbiztonsági viszonyok miatt a mérési programot felfüggesztettük, mivel a kutatás kezdetén elhelyezett vízszintregisztráló műszert majd később a kis értékű mérőléceket is eltulajdonították. Felmértük a környéken lévő kisebb tavak helyét, illetve vízszintjét, és szerettünk volna ezek vízszintváltozását is követni, azonban a mérőléceket innen is eltulajdonították. A terepi bejárások alapján elmondható, hogy melegebb nyarakon sok kiszárad közülük, így az érdemben mérhető vízszinttel rendelkező tavak száma 15-ről 6-ra csökkent. Azonban a közel 1,5 hónapos megfigyelés alatt sikerült megállapítani, hogy a kb. 45 mm csapadékra a tavak 0,4-1,5 cm körüli vízszintemelkedéssel reagáltak, viszont az ezt követő időszakban lehulló 18 mm csapadék, és a magas párolgás hatására a tavak vízszintje drasztikusan (5-80 cm-t) csökkent. A jelentősebb tavaknál sikerült vízminőséget mérni (vezetőképesség, pH, oldott oxigén, és összes oldott anyag tartalom), illetve az altáróból kifolyó víz minőségét, és hozamát is megvizsgálni, ezek érdemben nem különböznek a nagytó vizétől (ph~ 8, elektromos vezetőképesség~3-4 µS, oldott oxigén szintjük is általában 40-80 mg/l közötti). A hőmérséklet-szelvényezés célja a tó minél több pontjában, minél több szintben a vízhőmérséklet mérése, lehetőleg egyidejűleg. Ennek eredménye a mért pontokban egy mélység-hőmérséklet függvény, illetve több szelvény felhasználásával a hőmérséklet szelvény-menti eloszlása, amiből következtetni 333


tudunk az aktuális kereszt- illetve feláramlásokra (3. ábra). 6 m-en még 14-16°Cos a víz, ennek oka az lehet, hogy még érződik a napsugárzás hatása, és mint tudjuk a tavak később melegszenek fel, de később is hűlnek le, ezért indokolt a viszonylag magas hőmérséklet az őszi időpontban. Lejjebb menve azonban, 16 m-en már 6 °C-ra hűl le a tó vize, és 0,01-0,04 térnek el egymástól a különböző szelvények mentén felvett értékek. Ettől a mélységtől kezdve viszont nem számottevő, de mégis hőmérsékletbeli emelkedés figyelhető egészen a tó fenekéig: 0,5-0,6 °C növekedéssel (2. ábra). A tavasz folyamán búvár segítségével sikerült a tó fenekéről iszapmintát venni, mind a sekély, mind pedig a mély rész legmélyebb pontjairól. A mintákat elküldtük ICP vizsgálatra, melynek eredményeit táblázatos formában nem közölnénk helyhiány miatt, viszont elmondható, hogy az iszap nehézfémekben nagyobb mértékben dúsult, mint a tó vize: Hg, Mn, Al, Ba, Pb és Cu értéke jóval a határérték felett van. Ennek oka feltehetőleg az lehet, hogy az oldalfalon ezek a fémek nagy mennyiséget megtalálhatók, kioldásra kerülnek, viszont a mélyben már nem tudnak oxidálódni, ezért mennyiségük nőni fog.

2. ábra. Hőmérsékletszelvényezés az A-A’, B-B’ és C-C’ szelvények mentén őszi és nyár eleji időpontban.

334

Rudabányai bányató hidrológiai és vízkémiai vizsgálata

2. táblázat. A Bányató különböző mélységében mért in situ mérések eredményei. Vízmélység (m)

DO ( %) nyár tavasz vége

DO (mg/l) nyár tavasz vége

pH nyár vége

tavasz

Cond (µS) nyár tavasz vége

TDS (mg/l) nyár tavasz vége

33.5

11.1

2.8

0.9

0.33

7.56

7.37

4.33

4.343

22

67.2

17

7.12

1.87

7.47

7.51

4.287

4.16

2.3

2.355

11

91.9

25

7.79

2.59

7.63

7.25

3.98

4.17

2.159

2.6

0

96.8

98

7.95

11.52

8.27

8.08

3.445

3.49

1.857

1.82

2.259

A Rudabányai bányató vízminőségének ala kulása 10, 2 0 és 30 m-en 10

Vízélység (m)

15

20

25

30 1

10

100 Vizsgált paraméterek

1000

1 0000

4. ábra. Nehézfémek alakulása a Rudabányai bányatavon.

A másik esetben pedig, szintén a tó 3 különböző mélységéből származó minták alapján határoztuk meg tó nehézfém koncentrációját (4. ábra). A vízminőség mérésekből kiderül, hogy a nagy bányatónak a felső részein a réz és a bárium volt meghatározó szennyező, míg a mélyebb pontjain a vas és a mangán. Az oldott oxigén igény és tartalom (koncentráció) a mélység növekedésével drasztikusan csökken [5].

335


3. Összefoglalás Végeredményképpen elmondható, hogy a rudabányai bányatavon végzett kutatások jelen pillanatban még csak adatgyűjtő fázisban vannak, bár ezen vizsgálatok is hoztak nem várt eredményeket. A hőmérsékletszelvényezés szerint a tó felső 15 mben akár 18°C-ról is lecsökkenhet a hőmérséklet 6°C-ra, azonban ettől a mélységtől lejjebb a külső környezeti tényezők hatása már egyáltalán nem jellemző. A vízminőség mérésekből kiderül, hogy a nagy bányatónak a felső részein a réz és a bárium volt meghatározó szennyező, míg a mélyebb pontjain a vas és a mangán. Az oldott oxigén igény és tartalom (koncentráció) a mélység növekedésével drasztikusan csökken. Ahhoz, hogy pontosabban meg lehessen mondani a bányatónak a vízháztartását folyamatos mérésekre, és lényegesen több időre lenne szükség. A továbbiakban stabil izotóp (O18, H2) vizsgálatok is tervbe vannak véve, melyek nagy segítséget adhatak a felszíni vizek egyensúlyának, vízforgalmának tanulmányozására, Ugyanezen két stabil izotóp mennyiségének a vizsgálatával lehetővé válhat a tóban történő feláramlások és utánpótlódások vizsgálata is.

4. Köszönetnyílvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként - az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében - az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával - számos egyetemi hallagtó és oktató kolléga együttműködésével (Balázs István, Kántor Tamás, Makó Ágnes és sokan mások) valósul meg. Irodalomjegyzék [1] Az Aggtelek–Rudabányai-hegység földtana, Magyarország tájegységi térképsorozata, MÁFI, szerk.: Szentpétery I. és Less Gy., [2] Földessy, J. – Németh, N. – Gerges, A. (2010): A rudabányai színesfémércesedés újrakutatásának előzetes földtani eredményei, Földtani Közlöny, 140/3., pp.:445468., Budapest [3] Less, Gy. – Szentpétery, I.. (2006):Az Aggtelek- Rudabányai-hegység földtana [4] Pantó, E.: Rudabánya ércbányászata, Franklin-nyomda, Budapest, 1967. [5] Szűcs, P. – Sallai, F. – Zákányi, B. – Madarász, T. (2009): Vízkészletvédelem, A vízminőség-védelem aktuális kérdései, Bíbor Kiadó 2009.

336


KÖNNYŰ EJTŐSÚLYOS DINAMIKUS TERHELŐTÁRCSÁVAL VÉGZETT MÉRÉSEK KÜLÖNBÖZŐ EJTÉSI MAGASSÁGOKBÓL Makó Ágnes PhD. Hallgató, I. évfolyam Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] Kivonat A Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kara által beszerzett ZORN, ZFG 3000 GPS típusú, könnyű ejtősúlyos dinamikus terhelőtárcsás terepi mérőberendezés a talajkutatások egyik fontos eszköze. Az eszközt a gyakorlati használatban különböző földművek (gátak, út- és épületalapok) tömörödöttségi állapotainak vizsgálatára szolgál. Ez a dinamikus ejtősúlyos teherbírásmérő berendezés fokozatosan terjed nem csak a világon, hanem hazánkban is, ezért fontosnak tartjuk az eszköz minél pontosabb megismerését. Abstract The University of Miskolc, Faculty of Earth Science, obtained by Zorn, ZFG 3000 GPS-type, Light Falling Weight Deflectometer is an important tool of the soil researches. This tools are used for examination of the compaction state of various earthworks (embankments, roads and building base). We use the dynamic falling weight equipment gradually spread not only in the world, but also in Hungary.

1. Bevezetés Minden mérnöki létesítmény alapja a földmű. Feladatát akkor teljesíti, ha a ráható erőket át tudja venni törés, ill. káros mozgások nélkül. A földműnek tehát kis alakváltozást adónak és teherbírónak kell lenni, hogy feladatát teljesíteni tudja. A földmű ezt a követelményt csak tömör állapotban képes teljesíteni (BöröczkyHolczer, 2005).

2. A ZORN, ZFG 3000 GPS könnyű ejtősúlyos dinamikus terhelőtárcsa bemutatása 2.1. Műszaki leírás Az eszköz GPS vevővel van ellátva a terepi mérések adatainak koordinátához rendelésének megkönnyítése érdekében. A mérőberendezés főbb tulajdonságai: 337

Makó Ágnes

• • • •

ejtősúly tömege: eredeti ejtési magasság: terhelőtárcsa átmérője: teherátadási idő:

m = 10 kg h = 705 mm d = 300 mm t=18±2 ms

2.2. Az eszköz által rögzített adatok • • • •

s– v– s/v – Evd –

behajlás sebesség behajlás / sebesség dinamikus alakváltozási tényező

[mm] [mm/s] [ms] [MN/m2].

3. Mérés elméleti áttekintése Lényeges különbség a statikus és a dinamikus mérés között, hogy a statikus mérés során a tárcsára közvetlenül adjuk a terhelést, míg a dinamikus teherbírásmérés során az m tömegű súly ejtése során a helyzeti energia közvetítőelemeken keresztül alakul át dinamikus, rövid ideig tartó terheléssé (I., Szabó, 1980). A teherátadás elméleti modellje szerint az ejtésből származó Fmax terhelést egy Kelvin-Voight-féle, K tényezőjű rugóból és egy c tényezőjű csillapítóelemből álló rendszer közvetíti a tárcsára majd azon keresztül a talajra (1. ábra).

1. ábra. A teherátadás elméleti modellje.

Ennek a komplex csillapításnak a megfelelő beállítása szükséges ahhoz, hogy a talajra kb. 18-20 ms időtartamban hasson a terhelés. Korábbi vizsgálatok szerint ez az az időtartam, amely alatt egy 60 km/h-val haladó nehézgépjármű kereke elhalad és terhelést ébreszt a földműben és a pályaszerkezetben (Z., Tompai, 2008). 338

Könnyű ejtősúlyos dinamikus terhelőtárcsával végzett mérések különböző ejtési magasságokból

4. Ejtési magasság változtatása Szakemberek segítségével megoldottuk, hogy a ZFG 3000 GPS típusú könnyű ejtősúlyos teherbírásmérő ejtési magassága változtatható legyen egy úgynevezett szekunder ejtéskapcsolóval. Az eszköz által szolgáltatott adatok korrigálása szükségessé vált, ugyanis az eszközben található szoftverben az ejtési magasság nem változtatható, 705 mm-es magasságból számítja a dinamikus alakváltozási modulust. A Boussinesq által felállított összefüggés alkalmazhatósága érvényben maradt, de ehhez a rugóállandót (1) meg kell határozni, mely a következő képlet alapján történt: ⎛ E ⋅s⋅ A ⎞ din ⎜ ⎟ ⎜ c ⋅ (1 −ν )2 ⋅ R ⎟ ⎝ ⎠ K= 2⋅m⋅ g ⋅h

2

(1)

ahol

Edin dinamikus alakváltozási modulus [MN/m2], s tárcsaközép elmozdulás [m], A tárcsa felülete [m2], c tárcsaszorzó (c = 2 hajlékony tárcsa esetén, c = π/2 merev tárcsa esetén) [‐] Poisson-tényező [-], - R a tárcsa sugara [m], - m tárcsa tömege [kg], - g a nehézségi gyorsulás [m/s2], - h ejtési magasság [m]. Az elmúlt egy évben közel 600 mérést végeztünk az eszközzel, ezekből az eredményekből kapott K értékek adatfeldolgozásra kerültek és a továbbiakban K=5,27*10-6 N/m értékkel számoltam tovább. Kollégáim a Miskolci Egyetem műhelycsarnoka előtt öt különböző ejtési magassággal végeztek próbaméréseket. Az eszköz által mért eredmények, és a számított értékeket a következő táblázat tartalmazza, illetve a 2. ábrán látható. A számított értékekre egy lineáris közelítő egyenes jól illeszkedik, ez homogenitásra enged következtetni, helytálló kijelentésekhez azonban további mérések elvégzése szükséges. A Miskolci Egyetem Geotechnikai Talajvizsgáló Laboratóriumában három különböző talajmintával dolgozunk, melyeknek az agyagásványtani összetételét már korábban megállapítottuk. -

339

Makó Ágnes

A fent említett okok miatt a talajok származási helyét felkerestük és in situ méréseket folytattunk, valamint víztartalmat határoztunk meg a helyszínen vett mintákból laboratóriumi körülmények között, melyek eredményeit a 2. táblázat tartalmazza. 1. táblázat. Az eszköz által mért és a valós értékek. h (m) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,705

Mért Evd,átl (MN/m2) 12,877 9,543 7,537 4,7333 3,753

Számított Evd, átl (MN/m2) 3,393 3,557 3,973 3,530 3,713

2. ábra. Műhelycsarnok közelében végzett mérések.

Az első terület Nyírtelek-Ferenctanya mellett található, a Nyíregyházi Főiskola tangazdaságához tartozik. A talaj a genetikai osztályozási rendszer besorolása szerint humuszos homoktalaj, fizikai féleségét tekintve homok, melyet a mérési nap előtt alapos esőzés áztatott. Először egy ponton mértünk öt különböző magasságból, majd egymás mellett lévő pontokon mértünk különböző magasságokból. A második terület a Szerencsi Mezőgazdasági Zrt. kezelésében van. Megyaszó mellett, az Újvilágtanyán levő baromfiteleptől 500 méterre található. A 340

Könnyű ejtősúlyos dinamikus terhelőtárcsával végzett mérések különböző ejtési magasságokból

talaj genetikai osztályozási rendszer besorolása szerint réti csernozjom, fizikai féleségét tekintve vályog. Itt öt egymás mellett lévő ponton mértünk, mindegyik ponton más-más ejtési magasságból. 2. táblázat. Mérési eredmények. NYT, lucerna Ejt. mag. Víztart Evd [m] [MN/m2] [%]

NYT, kukorica

MA, búza

TH, letaposott

TH, kny.mellett

Víztart [%]

[MN/m2]

Evd

Víztart [%]

[MN/m2]

Evd

Víztart. [%]

[MN/m2]

Evd

Víztart. [%]

[MN/m2]

12,51

19,07

12,44

20,74

5,53

32,54

13,44

34,00

12,19

14,49

14,91

18,00

19,00

7,59

32,85

12,58

38,50

12,81

13,86

16,57

15,75

20,22

6,03

31,82

12,90

34,76

14,87

0,63

14,66

17,20

16,00

20,50

6,50

32,66

12,95

34,31

12,89

0,71

14,21

17,36

16,30

20,05

7,06

31,27

12,02

37,81

11,92

0,29 0,49 0,58

19, 58

Evd

A harmadik terület Taktaharkány és Taktakenéz között található, jelenleg nem művelés alatt álló parcella, ahol mértünk mezőgazdasági gépek által letaposott területen, illetve a keréknyomoktól két méter távolságban. Ez a talaj fizikai féleségét tekintve agyagos (I, Szőllősi). A mért értékek a 3. ábrán láthatóak. Az azonos területen végzett mérési sorozatokra jól illeszthetők lineáris trendvonalak.

3. ábra. Terepi mérések eredményei.

A víztartalom nagyon befolyásolja a talaj dinamikus alakváltozási modulusát. Ez jól látható a „NYT, kukorica” adatsor esetén, a második mérési 341

Makó Ágnes

ponton 4 %-kal alacsonyabb volt a víztartalom. Az esőzés miatt tervezzük a terep újbóli bejárását és újabb mérések elvégzését.

5. Összefoglalás A mérési eredmények alapján megállapítható, hogy egy adott talajtípus esetén a különböző ejtési magasságokból történő mérések hasonló értékeket eredményeztek, ezt jól mutatják a trendvonalak. A továbbiakban az időjáráshoz igazodva, esőmentes időszak után tervezzük a nyírteleki mérés megismétlését, ugyanis az ÚT 2-2.124 ÚME előírása alapján megváltozott víztartalmú rétegek meghatározására nem alkalmas az eszköz.

6. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Böröczky Szilárd, Holczer Róbert: A dinamikus tömörség- és teherbírásmérés alkalmazásának lehetőségei és korlátai, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemGeotechnikai Tanszék TDK dolgozat, 2005 Dr. Szabó Imre: Alapozás, Nehézipari Műszaki Egyetem, Budapest, 1980 Dr. Szőllősi István: Talajok tömörödöttségi állapotának jellemzése penetrométeres vizsgálatokkal, Ph.D értekezés, Debrecen, 2003 Tompai Zoltán: Földművek és kötőanyag nélküli alaprétegek teherbírásának és tömörségének ellenőrzése könnyű ejtősúlyos módszerekkel, Ph.D értekezés, Bp. 2008

342


CSURGALÉKVÍZ ÉS TISZTÍTÁSA Dr. Takács János Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

A depóniában lejátszódó kémiai folyamatok, a csapadék, a hulladéklerakók esetében szennyvíz keletkezéséhez vezetnek. Ennek mennyisége és összetétele a lerakó tulajdonságaitól (lerakott hulladék összetétele, a depónia építésekor megvalósított szigetelés, kora, stb.), nagyságától függ. A csapadék átszivárog a depónián és közben elszennyeződik. Az így keletkezett szennyvizet a szakirodalom csurgalék, vagy szivárgó víznek nevezi. Egy jól megépített hulladéklerakóban ezt a vizet összegyűjtik (csak így kerülhető el a talaj, talajvíz elszennyeződése), és ártalmatlanítják. A települési szilárd hulladéklerakóban végbemenő folyamatokat az 1. és 2. ábra szemlélteti.

1. ábra. Hulladékdepónia vízforgalma.

A települési hulladéklerakóban az idő folyamán lényegében öt leépülési fázis jelentkezik • a lerakás után egy rövid anaerob fázisban a hulladék szerves alkotói a még jelenlévő oxigénnel széndioxiddá és vízzé alakulnak át,

343

Dr. Takács János

• az első anaerob fázisban az erjesztő és ecetsavképző baktériumok

aktivitása megnő, folyékony zsírsavak, széndioxid, hidrogén keletkezik, a savas reakció felszabadítja a nehézfémeket, • az anaerob folyamat további lefolyása során megnő a metánképző baktériumok aktivitása.

2. ábra. A hulladéktestben végbemenő folyamatok. • a metánképződés stabilizálódik, a folyékony zsírsavak részarány

továbbnő, • a folyamat végén csak a nehezen leépülő szerves anyagok maradnak vissza, fokozatosan ismét nitrogén és oxigén diffundál az atmoszférából a depóniatestbe. Bár a bomlás kezdeti szakasza aerob később már egyértelműen az anaerob folyamatok dominálnak – ehhez feltétlen szükséges a szemét 50–60%-os nedvességtartalma. A bomlási folyamat egyik terméke a csurgalékvíz. A csurgalékvíz mennyisége számos tényező függvénye: • befolyásolja a depónia kialakítása, • a lerakási technológia jellege és hatásfoka (tömörítés), • a lerakott hulladék jellege (szemét, szennyvíziszap együttes lerakás), • az adott terület csapadékviszonyai, • az adott terület párolgási viszonyai. A hazai párolgási és csapadékviszonyokat elemezve az átlagos csurgalékvíz hozam 150–300 m3/ha/hónap (5–10 m3/ha/nap) értéknek lehet tekinteni. (Ez 1 mm/nap beszivárgás és k = 10-8 m/s szivárgási tényező mellett.) A csurgalékvíz tehát olyan hulladékvíz, a hulladéktesten átszivárgó csapadékvíz, amelyet a hulladékban lejátszódó biokémiai folyamatok 344

Csurgalékvíz és tisztítása

eredményeként keletkező víz, valamint a hulladékban eredetileg jelenlévő víz alkot. Jelentős mennyiségű szerves anyagot tartalmazhat, ezen belül fontosak a humusz jellegű alkotórészek, valamint az ammónia- nitrogén, nehézfémek, klórozott szerves és szervetlen sók. A szerves anyag eltávolításának során a KOI, BOI mérések (KOI = az oldott szerves anyagok kémiai oxidálásához szükséges oxigén mennyisége, a BOI = az oldott szervesanyag biológiai lebontásához szükséges oxigén mennyiség) az irányadók. A csurgalékvíz minőségét számos tényező befolyásolja, úgymint a csapadék, az évszakok miatti időjárás változások, a hulladék típusa és összetétele és a lerakó kora. A fiatal lerakókban, amelyekben nagy menyiségű bomló szerves anyag van jelen, nagyon gyors anaerob fermentáció jellemző, mely folyamat során illékony szírsavak keletkeznek. A savas fermentációt fokozza a hulladék magas nedvességtartalma. A hulladéklerakó életének eme korai szakaszát acidogén fázisnak nevezzük, melynek során nagy menniységű szabad zsírsav sazbadul fel, a szerves anyag tartalom majd 95%-a ebben a formában van jelen. A lerakó érésével a metanogén fázis kerül előtérbe. A metanogén mikroorganizmusok a hulladékban fejlődnek ki, majd a zsírsavakból biogázt konvertálnak. A csurgalékvíz tulajdonságait főként az alapvető paraméterekkel jellemzzük, mint a KOIk, BOI5, KOIk/BOI5 arány, pH, szuszpendált szilárd tartalom, ammónium – nitrogén tartalom, nehézfém tartalom. A csurgalékvíz összetétele széleskörűen változhat a fokozatos aerob, acetogén, metanogén stabilizációs folyamatok során. A hulladéklerakó korától függően három típusát különböztetjük meg (1.táblázat). 1. táblázat. csurgalékvizek kor alapján történő osztályozása. kor pH KOI (mg/l) BOI5/KOI szerves komponens biológiai bonthatóság

friss/jelenlegi <5 6,5 >10000 >0,3 80% illékony zsírsavak jelentős

átmeneti 5-10 6,5-7,5 4000-10000 0,1-0,3 5-30% zsírsavak + huminsavak és fulvosavak közepes

érett >10 >7,5 <4000 <0,1 huminsavak és fulvosavak alacsony

A szemét-testen átszivárgó csapadékvíz (csurgalék vagy szivárgó-víz) a depónia anyagát oldja és különböző szerves és szervetlen bomlástermékekkel dúsul (3. ábra).

345

Dr. Takács János

3. ábra. A csurgalékvíz átlagos szennyezettségi mutatói. Az 4. ábra egy tömörített lerakón átszivárgó csurgalék-víz minőségének összes oldott anyag valamint KOI, BOI értékek szerinti időbeli változását, míg az 5. ábra a pH alakulását szemlélteti.

4. ábra. Tömörített hulladékon átszivárgó csurgalékvíz minőségének időbeli változása.

5. ábra. Tömörített hulladékon átszivárgó csurgalékvíz minőségének időbeli változása.

346


A csurgalékvíz, a szennyeződés típusától függően, különböző tisztítási eljárások segítségével összeállított technológia szerint tisztíthatók. Ezek célja, hogy a tisztított csurgalékvíz megfeleljen a 22/2001.(X.10.) KÖM rendeletnek, amely a hulladéklerakók kialakításának követelményeivel, illetve a 20/2006.(IV.5) KvVM rendeletnek (A hulladéklerakással, valamint a hulladéklerakóval kapcsolatos egyes szabályokról és feltételekről). Az alkalmazható eljárások, módszerek (amelyek különböző szilárd, oldott, és gáznemű szennyeződés eltávolítására, ártalmatlanítására, lebontására szolgálnak) fogalma, alapja, elvei röviden a következőkben foglalhatók össze. 1. Adszorpció: A vízben lévő szennyező anyagok szilárd anyag (adszorbens, szemcsés vagy por jellegű aktív szén, aktív koksz, kazánkoksz, szén, bentonit stb.) felületén történő megfogását jelenti. Nem jelenti a szennyező anyag ártalmatlanítását, mert regenerálás után egy kisebb térfogatban nagyobb koncentrációban jelenik meg, ami további kezelést igényel. Alkalmazása elsősorban biológiailag rezisztens, toxikus anyagok, szerves szén-hidrogének eltávolításánál ajánlott. Szükséges lehet többlépcsős kialakítás is. 2. Pelyhesítés (flokkulálás, koagulálás): A vízben lévő vagy kicsapatás közben keletkezett szerves és szervetlen kolloid részecskék pelyhesítését, összetapasztását jelenti a szilárd halmazállapotú anyag szemcseméretének növelése céljából. Ennek érdekében fémsó- elektrolit Fe(II), Fe(III) Al(III) sók oldatait és/vagy polielektrolitot kell szakszerűen a szennyvízhez adagolni, megfelelő ideig keverni, hogy a szükséges kémiai, fizikai folyamatok végbemenjenek. 3. Kicsapatás: A vízben lévő oldott szennyezők, különböző paraméterek megváltoztatása után, vegyszerek hozzáadását követő kémiai reakciók eredményeként, kisméretű „szilárd” halmazállapotú anyaggá válnak, így tehát a korábban oldott szennyezőanyag fázisszétválasztással a víztől elkülöníthető. 4. Fázisszétválasztás: A vizek szennyvizek tisztításánál elsősorban a szilárd és folyékony fázisok szétválasztását jelenti, melynek két alapvető formája van. Az ülepítés (a sűrűség szerinti szegregáció) különböző módjainak alapja a szilárd anyagokra jellemző szemcseméretéből, alakjából, sűrűségéből adódó ülepedési végsebesség. Az ülepedési végsebesség levegő buborék hozzáadásával növelhető (flotálás). A különböző porozitású közeggel való szűrést (szilárdanyag visszatartást) pedig a porózus közegen történő visszatartás határozza meg. 5. Flotáció: A vízből, szennyvízből a finom szilárd vagy folyékony cseppek (pl. olaj) leválasztásának egyik lehetséges módja. Lényege, hogy a finom részecskék a felületükre tapadt légbuborékokkal (a közös sűrűségük lényegesen kisebbé válik, mint a víz sűrűsége) kisebb, nagyobb sebességgel a 347

Dr. Takács János

folyadék felszínére emelkednek, ahonnan lefölözhetők. A légbuborék képzése lehetséges a szennyvízbe való megelőző nyomás alatti légbeoldással, vagy szabad levegő bevezetéssel. A flotálás előtt szükség lehet a részecskék felületi tulajdonságainak módosítására vegyszeres kezeléssel, illetve a nagyon finom részecskék koagulálására, flokkulálására. Szennyvizek esetén több alkalommal nincs szükség vegyszeres kezelésre. A lefölözött termék további kezelést igényel. 6. Ülepítés: Folyadék/szilárd rendszerek fázisszétválasztási módja, amely a gravitációs erőtérben a folyadék–szilárd anyag sűrűségének, a szilárd részecske szemcseméretének függvényében kialakuló, úgynevezett ülepedési végsebesség következménye. Az ülepítés hatásossága koagulálás, flokkulálás alkalmazásával (szemcseméret növelés), illetve centrifugális erőtér alkalmazásával növelhető. 7. Szűrés (hagyományos): Folyadék/szilárd rendszerek fázisszétválasztásának módja, amely egy szűrőközeg és az annak két oldalán kialakuló nyomáskülönbség hatására jön létre. A szűrőközeg lehet egy szemcsés anyag halmaz, (pl. homok), ez a szűrés a mélységi szűrés (a leválasztott szilárd részecskék a halmaz szemcséi közötti térben visszamaradnak.), illetve egy lap /szűrőszövet, amely a szilárd részecskéket, mint egy lepény visszatartja. Az alkalmazott nyomáskülönbség szerint megkülönböztethetünk gravitációs, vákuum, nyomó vagy présszűrést. A szűrés hatásfoka pelyhesítéssel (koagulálással) illetve szilárd szűrési segédanyag hozzáadásával növelhető. 8-11. Mikroszűrés, ultraszűrés, nanoszűrés, fordított ozmózis: Ezek a szétválasztási műveletek a membrán szűrés lehetséges módjai. A szűrőközeg egy membrán, és ennek porozitása különbözteti meg a szűrési típusokat. A mikroszűrés 1-0,1 µm-es membrán porozitással a szilárd részecskék, mikroorganizmusok leválasztására szolgál. Az ultraszűrésnél a membrán pórusai 0,2-0,001 µm közötti mérettel jellemezhetők; kolloidok, nagy molekulatömegű vegyületek leválasztására alkalmas. A nanoszűrésre szolgáló membrán már 0,001-0,0001 µm pórusméretekkel már két vegyértékű ionokat is visszatartja. A nanoszűrés alatti tartományban van a fordított ozmózis, melynél a szűrőközeg egy félig áteresztő hártya, ezzel már teljes sótalanítás lehetséges. Azt, hogy melyik membránszűrés alkalmazására van szükség, a szennyezőanyag mérete, illetve molekulatömege határozza meg. Az alkalmazott nyomáskülönbség a szűrőközeg porozitásának függvénye. Szerves és szervetlen szennyezők leválasztására egyaránt alkalmas.

348


12. Elektrodialízis: Membránszeparációs eljárás. Elektródák (katód, anód) között elhelyezett membránok segítségével az egyenáram hatására következik be a membránon keresztül történő ion vándorlás/diffúzió, Eredményeképpen nagyon kis sótartalmú tisztított vízet, és kationokban valamint anionokban dús koncentrátumot nyerhetünk. Ez a koncentrátum további kezelést igényel. 13. Extrakció: Szétválasztási művelt, amelynél egy vagy több komponens eltávolítását, kioldását egy szilárd (kilúgzás), folyékony (szolvens extrakció) fázisból szelektív oldószer alkalmazásával valósítjuk meg. A szilárd-folyadék extrakció egy oldószerben történő oldás, fázisszétválasztás valamit az oldott anyag továbbkezelését jelenti. A folyadék-folyadék extrakció olyan művelet, amelyben a kétkomponensű elegyből az egyiket egy harmadik folyadékkomponens (szelektív oldószer) segítségével választjuk le. A leválasztás után az oldószer desztillációjával a szennyező anyag leválasztható. 14. Ioncsere: Kémiai folyamat, amikor is a vízben, szennyvízben lévő szennyező ionokat aktív csoportokat tartalmazó szilárd anyaggal (zeolit, bentonit, műgyanták) hozunk érintkezésbe és az oldatban lévő ionok, valamint a velük egyenértékű ionok cseréje jön létre. Beszélhetünk kation és anion cserélésről egyaránt. A folyamat közben az ioncserélő szilárd anyag kimerül, regenerálni kell. A regenerátumot veszélyességének megfelelően kezelni, ártalmatlanítani kell. 15. Transzmembrán desztilláció: Vizek kezelésének termikus membrán eljárása: • termék, hulladék oldatok koncentrálására; • teljesen só mentes víz előállítására; • kazán tápvíz előállítására; • ivóvíz előállítására sós vizekből. Az eljárás lényege, hogy vékony, mikro-porozitású hidrofób membrán (PTFEpolytetrafluoretán) segítségével választjuk el a vizet a nem kívánatos oldott anyagtól. A hidrofób jelleg miatt a membrán csak a vízgőz számára áteresztő, a víz és az oldott só számára nem. Ezáltal termikus kezelés után a vízgőz áthalad a membránon, majd kondenzálódik. A végeredmény só-mentes víz és egy nagy só koncentrációjú oldat. 16. Elgőzölögtetés: Az anyag folyadékformából gáz formájú halmazállapotba való átvitele hő hozzáadásával. Két formája van. Az egyik az elpárologtatás (forrásponti hőmérséklet alatti átmenet), a másik a forralás, amikor forrási hőmérsékleten történik a halmazállapot-változás. 17. Szárítás: Egy anyag nedvességtartalmának csökkentése elpárologtatással, szárító anyag hozzáadásával, vagy más technikák (mechanikus víztelenítés, hő, kémiai kezelés, légszárítás) alkalmazásával. Technikai szárítás módjai: fagyasztás, mikrohullámú szárítás, kondenzációs szárítás, vákuumszárítás, 349

Dr. Takács János

adszorpciós szárítás, Peltier-szárítás, granulátummal történő szárítás, légszárítás. 18. Kiűzés levegővel, sztrippelés: Oldott gázok vízből való eltávolításának módszere. A Henry-törvény szerint a gázok oldódása az alábbi egyenlettel írható le: Cv=Pg*H (Cv: vízben oldott gáz koncentrációja, Pg: a gáz parciális nyomása, H a gázra jellemző Henry-konstans.) Eszerint a Pg parciális nyomást csökkentve, annak mértékében az oldott gázmolekula gáz állapotba kerül, amely egy kiűző közeggel (levegő, gőz) a víz fajlagos felületét növelve (pl. cseppesítéssel) jó hatásfokkal eltávolítható. A sztrippelés történhet nyitott vagy zárt rendszerben, a két rendszer közti választást elsősorban a gáz veszélyessége határozza meg. 19. Abszorpció: Fizikai-kémiai jelenség, melynek során gázok gőzök atomjai, molekulái folyadékkal vagy szilárd testtel érintkezve abban elnyelődnek. Az atomok, molekulák diffúzióval jutnak az elnyelő anyag (abszorbens) belsejébe, molekulák közé vagy kristály szerkezetbe. Az abszorbció mértéke alacsonyabb hőmérsékleten, hatásosabb. 20. Biológiai eljárások: A természetes tápanyagláncban is nagyon fontos szerepe van. A vízben lévő oldott szennyező anyagok mikroorganizmusok illetve magasabb rendű élő szervezetek általi célzott átalakítása ártalmatlan ionná, molekulává, biomaszzává. Alapvetően két módját különböztetjük meg, úgy mint aerob (szabad oxigén melletti) és anaerob (szabad oxigén nélküli) eljárások, de sok esetben ezek kombinációja is alkalmazható. A szerves vegyületek bio-kémiai ártalmatlanítása megfelelő feltételek mellett optimális. Alkalmazható a vízben lévő oldott szerves vegyületek lebontására, nitrifikációra, denitrifikációra, foszfáttartalom csökkentésére. 21. Kémiai oxidáció: Minden olyan kémiai folyamatot, amelyben az atomok, molekulák, vagy ionok elektront adnak le, oxidációnak nevezzük. Oxidáció csak akkor megy végbe, ha egy másik anyag (atom, molekula, ion) az elektronokat felveszi, redukálódik. • A reakciónak a víz-szennyvíztisztításban nagy a jelentősége, mert több eltávolítandó komponens a felszín alatti víztartókban, talajban redukált állapotú. Ezek legtöbb esetben, vízben nagyon jól oldódnak, míg oxidált állapotú vegyületük általában rosszul. Ezt kihasználva oxidációt követően a szennyező komponensek csapadék formájában eltávolíthatók. • A fertőtlenítés nagy részben oxidációval oldható meg.

350


• A biológiailag nehezen, vagy nem bontható toxikus szerves vegyületek molekulái szintén oxidáció segítségével alakíthatók ártalmatlan, egyszerű vegyületekké, gyökökké. A leginkább használt oxidálószerek: O3, H2O2, UV-sugárzás (OHradikál), illetve ezek kombinált alkalmazása. 22. Nedves oxidáció: A szerves vegyületek folyékony fázisban történő nagy nyomás és hőmérséklet melletti oxidációja. A szennyvizek szerves anyag tartalma a levegő oxigénjének jelenlétében 240-290 oC-on kb. 120 bar nyomáson oxidálódik. Előzőleg a víz semlegesítése szükséges. Exoterm folyamat, meghatározott feltételek mellett alkalmazható. 23. Termikus oxidáció: A szerves szennyezők magas hőmérsékleten (800-1000oC) oxigén (levegő) hozzáadásával történő lebontása, ártalmatlanítása (égetése), nagy turbulencia és megfelelő tartózkodási idő mellett. A szerves vegyületekből CO2 és H2O keletkezik, de természetesen más gyökök, egyszerű vegyületek is keletkezhetnek, amelyek a vízben maradnak, vagy a füstgázba kerülnek. Szükség esetén a füstgázt tisztítani kell. Az égetési hőmérséklet katalizátor alkalmazásával csökkenthető (350-550oC-ra). Az ismertetett eljárások sok esetben önállóan nem elegendőek a csurgalékvizek tisztítására, hanem ezek kombinációja, megfelelő sorrendbe kapcsolásával vezetnek eredményre, a hatósági előírásoknak megfelelő tisztítás magvalósítására. A 6. ábrában vázolt tisztítási technológia szerint a csurgalékvíz első lépésben a biológiai fokozatra kerül, ahol a bontható oldott szerves vegyületek ártalmatlanítása, az ammónia nitrifikációja (aerob körülmények között), valamint a nitrát denitrifikációja (anaerob vagy anox körülmények mellett) következik be. A lebontó mikroorganizmusok iszap formájában történő leválasztása után a biológiailag nem bontható oldott szerves anyagok adszorpciója (aktívszén por bekeverés) következik. A kimerült aktívszén por leválasztására vegyszeres előkezelés után egy ülepítő szolgál. A kezelt víz pH-ját szükség szerint módosítani lehet. A tisztítás közben keletkezett iszapok sűrítés után, térfogatát gépi víztelenítéssel minimális mértékre csökkentve deponálhatók, elégethetők.

351

Dr. Takács János

6. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció; (biológiai lebontás; adszorpció; kicsapatás; koagulálás/flokkulálás; iszapvíztelenítés).

A következő, 7. ábrában vázolt technológia első szakasza az előző technológiához hasonló, azaz a biológiailag bontható szerves szennyezők ártalmatlanítása, a nitrifikáció, denitrifikáció a biológiai kezeléssel történik, viszont a biológiailag nem bontható szerves vegyületek ártalmatlanítását kémiai oxidáció biztosítja. Oxidálószer lehet az oxigén, ózon, H2O2, illetve alkalmazható az UV segítségével történő fotokémiai oxidáció. A technológiában keletkező iszap kezelése, ártalmatlanítása az előző technológiai sornak megfelelően történhet. A 8. ábrában vázolt technológia az előzőektől szintén a biológiailag nem bontható, maradék oldott szerves anyagok ártalmatlanításában tér el, ugyan is ebben a technológiában, ezek membrán eljárással, fordított ozmózis segítségével kerülnek leválasztásra. Mivel a fordított ozmózis közben a leválasztott szennyezők koncentrátumként keletkeznek, ezt a koncentrátumot bepárlással illetve szárítással hozhatjuk könnyen kezelhető formába. A 9. ábrában vázolt technológiában a csurgalékvízben levő szennyezőanyagok leválasztása kétfokozatú fordított ozmózissal történik. Ennek feltétele, hogy a csurgalékvíz csak oldott szennyezőket tartalmaz. A membránok védelme miatt a víz pH-ját minimum 6,5 alá kell csökkenteni. Célszerű olyan membrán modult választani, amelyben a nagyobb áramlási sebesség biztosítani 352


tudja a membrán öntisztulását (pl.: csőmodul). A két fokozatban nem feltétlenül szükséges azonos modul.

7. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció; (biológiai lebontás; kémiai oxidáció; iszapvíztelenítés). Tápanyag C, P

pH módosító

csurgalékvíz

Levegő (O2)

Szennyezett levegő

Biológiai lebontás

Koaguláló szerek

Ülepítés

Recirkulációs iszap

Túlfolyás

Iszapstabilizálás, sűrítés

Fölös iszap

Az iszap sűrítés és gépi víztelenítés vize

H2SO4

Fordított ozmózis I

Permeát 1

Fordított ozmózis II Iszap gépi víztelenítés

Retentát

Bepárlás

Szárítás

Tisztított csurgalékvíz (Permeát 2) Szűrőlepény

Inertgáz

Szilárd maradékanyag

8. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció; (biológiai lebontás; fordított

ozmózis; bepárlás; szárítás; iszapvíztelenítés). Koncentrátum elvétel az I jelű modulról van, amit bepárlással még szivattyúzható mértékűvé sűrítenek. A sűrítményt termikusan tovább szárítják. A keletkező maradék szárazanyag deponálható. A Bepárlás desztillátuma nagy ammónia tartalmú, amit a nitrogénmentesítési fokozatban választanak le. Ennek desztillátuma visszakerül a II fordított ozmózis fokozatba, míg az ammónia értékes vegyületformába vihető és értékesíthető. 353

Dr. Takács János

9. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció;(fordított ozmózis I; bepárlás; szárítás; nitrogénmentesítés; fordítottozmózis II).

10. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció; (bepárlás; szárítás; nitrogénmentesítés; fordítottozmózis).

A 10. ábrában látható séma szerint a csurgalékvíz savas jelleggel kerül a bepárlóba. Innen kijutó desztillátum könnyen illanó nitrogénkomponenst, és szerves anyagot tartalmaz. A desztillátum nitrogénmentesítés után kondenzálódik, majd egy fordított ozmózis berendezés segítségével nyeri el a várt végső tisztaságot. A bepárlási kondenzátum szárításával nyerhetők ki a szennyező komponensek szilárd, jól kezelhető formában. A 11. ábrában vázolt séma szerinti tisztítási technológia akkor alkalmazható, ha a csurgalékvíz csak nagyon csekély mértékben tartalmaz nitrogén vegyületet, illetve azt nem gazdaságos értékes anyagként kinyerni. 354


11. ábra. Csurgalékvíz tisztítási technológia variáció; (savas bepárlás, pH<3; szárítás; fordítottozmózis).

A csurgalékvíz pH-ját kénsavval 3 érték alá csökkentve kerül a bepárló készülékbe. A bepárlóban keletkező koncentrátum tartalmazza a különböző sókat, így az ammónia-nitrogén só-vegyületét is. Szárítás után ezek szilárd formában deponálhatók. A bepárló desztillátumát amely még tartalmazhat könnyen illanó szerves vegyületeket, fordított ozmózissal lehet a kívánt mértékben megtisztítani. Az itt keletkező koncentrátumot a nyers csurgalékvízhez vezetik vissza. Természetes, hogy még számos más technológiai sort is össze lehet állítani az csurgalékvízben levő szennyezők leválasztására, alkalmazására a vízjellemzők és lehetőségek függvényében, és alkalmazhatók olyan természetközeli technológiák is (amennyiben nem jár a környezet elszennyeződésével), melyek során a vázolt tisztítási folyamatok játszódnak le, csak kisebb intenzitással, esetleg kisebb hatásfokkal. Akármilyen technológiai sort választunk a tisztításnak biztosítani kell a kellő tisztaságú vizet, amely befogadóba bocsátható, illetve egy könnyen kezelhető tárolható, bizonyos esetekben értékesíthető szennyezőanyag koncentrátumot.

7. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

355

Dr. Takács János

Felhasznált irodalom [1] Deponiesickerwasserreinigung und Fachbeitraege aus der Idustrie, Tagung München, 16.April 1991; Herausgeber: enviro Consult Ingenieurgesellschaftvfür Umwelt- und Verfahrenstechnik GmbH, Ingenieurbüro für Abfallwirtschaft W. P. Bauer, 1991. [2] M. El-Fadel, E-Bou Zeid, W. Chahine? B. Alayli: Temporal variation of leachate quality from pre-sorted and baled municipal solid Waste with high organic and moiustire content; Waste Management 22 (2002) 269-282. [3] Handbuch Altlasten, Band3, Teil.6.: Ermittlung von Schadstofffrachten im Grund- und Sickerwasser; ISBN 978-3-89026-812-5, Hessischesdesamt für Umwelt und Geologie; Wiesbaden, 2008. [4] W. Huber, S. Schatz, A. Qentin: Statistische Auswertung des Sickerwasseranfalls auf bayerischen Deponien; Endbericht, Projekt 3260; Nov. 2002. [5] Dr.-Ing. Jochen St. Kollbach: Deponiesickerwasser-reinigungsverfahren – Stand 1991, zukünftige Entwicklungen; Deponiesickerwasserreinigung, Tagung München, 16.April 1991 [6] Dr. Szabó I.: Hulladékelhelyezés; Egyetemi Kiadó, Miskolc, 1999. [7] Vízgazdálkodás és vízminőségvédelem II. Szennyvíztisztítás; Egyetemi jegyzet környezetmérnök szakos hallgatóknak; Debreceni Egyetem, 2010.; szennyviztisztitas.tananyag.debrecen.pdf. [8]Víztisztítás; Egyetemi jegyzet, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék; Budapest, 2007, víztisztítás_jegyzet .pdf. [9] Szűcs P, Sallai F, Zákányi B, Madarász T (szerkesztők). Szerzők: Jolánkai G, Kovács G, Madarász T, Mádlné Szőnyi J, Mándoki Mónika, Muránszkiné Mojoróczki Mária, Sallai F, Szűcs P, Takács J, Virág M, Zákányi B. Vízkészletvédelem. A vízminőségvédelem aktuális kérdései. Bíbor Kiadó, 2009., ISBN 978-963-9988-00-2, pp. 1-418 [10] P. Szucs, T. Madarasz, A. Toth, Zs. Nyari, B. Neducza and Sz. Halmoczki: „Combination of Hydrogeophysical Methods and Transport Modeling to Assess Special Subsurface Contaminants at a Hungarian Test Site”. Geophysical Research Abstracts, Vol. 9., 01544, 2007., European Geosciencies Union, General Assembly, Vienna, Austria, 15-20 April 2007 [11] 22/2001.(X.10.) KöM rendelet [12] Szucs P; Madarasz T; Civan F: Remediating over-produced and contaminated aquifers by artificial recharge from surface waters. Environmental Modeling and Assessment, Springer, 2009, DOI: 10.1007/s10666-008-9156-4., (14), pp. 511-520.

356


TŐZEGEN VÉGBEMENŐ NEHÉZFÉM ADSZORPCIÓ JELLEMZŐI Mikita Viktória doktorandusz, GOP junior kutató Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, Uni-Flexys Kft., 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] Abstract This paper summarizes the results of measurements which are investigates the adsorption of metal ions on Swedish peat from solution with low concentration of heavy metal. The adsorption of Zn (II) was measured in column tests at constant pH~5 value and the adsorption isotherms were determined. In these mono- component experiments the shape of adsorption isotherms of the Zn (II) correlated strongly with the Langmuir- expression. From the test results it can be stated that the peat is an effective natural material as a reactive barrier filling material for the heavy metal adsorption treatments.

1. Bevezetés A talaj nehézfémekkel való szennyezése a kémiai környezetterhelés jelentős egészségügyi, ökológia kockázatokat magában rejtő formája (Filep, 2002). A toxikus fémek feldúsulása a talajban természetes (geológiai) és antropogén hatásra következhet be, pontszerűen, illetve diffúz módon. A természetes eredetű szennyezések lassú hatásával szemben az antropogén hatások gyorsan és drasztikusan változtatják meg a talaj funkcióit, összetételét (Simon, 1999). A talajremediációs technológiák célja a talaj multifunkcionalitásának megőrzése, helyreállítása, olyan módon, hogy a beavatkozással ne történjen újabb környezetterhelés (Várallyay, 2006). A technológia területspecifikus adaptációjának elengedhetetlen része a többlépcsős kísérletsorozatok (laboratóriumi, on-site) elvégzése. Jelen tanulmány célja a nehézfémek tőzegen való adszorpciójának vizsgálata laboratóriumi keretek között, melyek során az adszorbens alkalmassága kémiai vizsgálatokkal ellenőrizhető.

357

Mikita Viktória

2. Módszerek és a mérés kivitelezése A mérések kivitelezésére a svédországi Umea-i Egyetem Kémia tanszékén került sor, a vizsgálatokat Zn (II) ionokat tartalmazó folyadék-eleggyel végeztük el. Három rétegből (két homok réteg közöttük tőzeg és homok keveréke) álló abszorpciós oszlopot készítettünk, mely segítségével szimuláltuk a reaktív gát töltőanyagának megkötő képességét a rajta átvezetett nehézfémes oldattal szemben (Lakatos, 2004). Homok hozzáadásával a célunk elsősorban a tőzeg porozitásának állandó szinten tartása volt, valamint másodlagos szűrő funkciókat is betöltött a tőzeg réteg végein. A tőzeg-homok keveréket víz hozzáadásával homogenizáltuk. A mérések során konstans sebességgel (0.096 cm3/min) működtetett perisztaltikus pumpa segítségével vezettük át a pufferált oldatban lévő Zn (II) ionokat a rendszeren, s az oszlopon átfolyt oldatot egy mintavevő segítségével folyamatosan gyűjtöttük (1. ábra).

1.ábra. A reaktív gátas oszlop mérések során használt mérőrendszer.

A felhasznált teszt-oldatok összetételét az 1. táblázat foglalja össze. Enyhén savas közeg modellezése céljából acetát pufferrel biztosítottuk az oldat megfelelő pH-ját, túl alacsony pH mellett ugyanis a tőzeg képtelen fém-ionokat megkötni a huminsav erős H+ ion adszorbeáló képessége miatt. Az adszorpciós mérést követően az adszorpciós - oszlop regenerálása 10 mMol-os HCl oldattal történt.

358

Tőzegen végbemenő nehézfém adszorpció jellemzői

1. táblázat. A adszorpciós kísérletek során használt oldat összetétele. Vegyület Puffer rendszer

A teszt-oldatok összetétele 1 mMol Zn(N03)2 *6 H2O 20 mMol CH3COONa 10 mMol HCl Desztillált víz

A adszorpciós oszlopon átfolyt oldat minták nehézfém tartalmát ICP-OES OPTIMA 2000 DV készülékkel határoztuk meg. A tőzegen adszorbeálódott Zn (II) - ion mennyiséget a következő összefüggések alapján számítottuk (Carl, 1990). Befolyt koncentráció − Kifolyó koncentráció = Adszorbeált koncentráció

M = (C0 − C ) ⋅ V ; q =

M V = (C0 − C ) ⋅ m m

ahol, q: megkötődött adszorbátum mennyisége az adszorbeáns tömegére vonatkoztatva [mMol/g] M: megkötődött adszorbátum tömege [mMol]; C0: az adszorbátum kezdeti koncentrációja [mMol/dm3]; C: az adszorbátum egyensúlyi koncentrációja [mMol/dm3]; V: oldat térfogata [dm3]; m: száraz adszorbens tömege [g].

3. Mérési eredmények A Zn (II) - ionos oldattal történt telítést követően az adszorpciós oszlop regenerálása megtörtént HCl oldattal, majd megismételtük a regenerált oszlopon az adszorpciós mérést. Az első kísérlet során 66 mintát vizsgáltunk, a második mérésnél 71 minta fémtartalmát határoztuk meg. A két teszt eredményei a 2. ábrán láthatóak, ahol az adszorpciós oszlopon összesen átfolyt oldat térfogatát ábrázoltuk az átfolyt Zn (II) koncentráció és a pH függvényében. A mérések kezdetén a tőzeg a rajta átvezetett összes Zn (II) iont adszorbeálta az oldatból, majd 15 cm3 átfolyt oldat térfogatnál látható az adszorpciós képesség meredek csökkenése. Mindkét kísérlet esetében az adszorpciós görbe meredeksége 60 cm3 átfolyt oldat térfogatnál csökkenni kezd, majd egyenessé válik elérve a maximumát, mely a tőzeg telítettségét jelzi. Az ábrán látható, hogy a regenerációt követően a második adszorpciós mérés során a tőzeg több fém-iont tudott megkötni, mint az első teszt alatt.

359

Mikita Viktória

Az adszorpciós izotermák alakja hasonló, a Langmuir kifejezéssel közelíthetőek (Füleky, 1996): x Q ⋅b⋅C q= = m 1+ b ⋅C ahol: q: a megkötött adszorbát mennyisége egységnyi tömegű adszorbensen, adszorbát tömege/ adszorbens tömege; C: az adszorbát egyensúlyi koncentrációja az oldatban az adszorpciót követően, adszorbát tömege [mg / L]; Q: maximális adszorpciós kapacitása az adszorbensnek, adszorbát tömege/ adszorbens tömege; b: tapasztalati konstans érték, 1 / koncentráció [L/mg]. 4.8

4.4

800 4

pH

The effluent Zn (II) concentration [µmol/dm3]

1200

3.6 400

Zn (II) concentration 1. test Zn (II) concentration 2. test pH 1.test pH 2.test 0

3.2

2.8 0

40

80

120

160

Total volume flow through the column [cm3]

2.ábra. Az ismétléses Zn (II) adszorpciós tesztek eredményeinek összehasonlítása. (Adszorbens tömege: 0.2 g tőzeg és 2 g homok; kezdeti oldat koncentráció: 1 mMol; a reaktív töltőanyag teljes térfogata az adszorpciós oszlopban: 3.063 cm3).

A 3. ábrán a tőzegen megkötött Zn (II) koncentráció látható az adszorpciós oszlopon összesen átfolyt oldat térfogata és a pH függvényében. A kummulatív 360

Tőzegen végbemenő nehézfém adszorpció jellemzői

The adsorbed Zn(II) concentration in peat [mMol/g]

görbe maximuma 80 cm3 térfogat értéknél látható, mely a tőzeg telített állapotát jelzi majd egy lefelé ívelő szakasz következik, ami a tőzeg instabilitására utal. A pH alakulása az első teszt alatt nem mutat jelentős változásokat, pH~4.6 körüli értéken marad végig a mérés során, viszont a második esetben 20 cm3 körüli átfolyt oldatmennyiségnél látható egy jelentős pH csökkenés (pH~3), amely jelenség c. 2.5

4.8

2

4.4

1.5

4

1

3.6

0.5

3.2

Zn(II) concentration 1. test Zn(II) concentration 2. test pH 1. test pH 2. test

0

2.8 0

40

80

120

160

Total volume flow through the column [cm3]

3. ábra. Az ismétléses Zn (II) adszorpciós tesztek eredményeinek összehasonlítása. (Adszorbens tömege: 0.2 g tőzeg és 2 g homok; kezdeti oldat koncentráció: 1 mMol; a reaktív töltőanyag teljes térfogata az adszorpciós oszlopban: 3.063 cm3).

4. Összefoglalás Összefoglalásként megállapítható, hogy mindkét mérés során az adszorpciós görbe hasonló jelleget mutatott, a maximuma 80 cm3 átfolyt oldat térfogatnál adódott, mely a tőzeg telítettségét jelzi. Az adszorpciós izotermák alakja a Langmuir kifejezéssel közelíthető (Lehocine, 1989). A regenerációt követően a második adszorpciós mérés során a tőzeg több fém-iont tudott megkötni, mint az első teszt alatt, viszont egy kezdeti pH csökkenés jelentkezett, mely Zn (II) – komplex képződésre utal. 361

Mikita Viktória

A kummulatív görbe - a tőzeg telítettségét jelző - maximum pontja után következő lefelé ívelő szakasz pontos magyarázata további vizsgálatokat igényel, de valószínűsíthető a tőzeg instabilitása.

5. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Carl E. Hensman, Jason F. Mihalic and Gary D. Rayson:Atomic Absorption Measurements in an Inductively Coupled Plasma Using Spatial Dispersion of the Plasma Image Filep Gy., Kovács B., Lakatos J., Madarász T., Szabó I.[szerk.] (2002): Szennyezett területek kármentesítése, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc Füleky Gy. Stefanovits P. Micheli E. Czinkota I. Tolner L. (1996): Ásványi és szerves talajalkotórészek nehézfém adszorpciója. Agyagásvány Workshop, Budapest. Lakatos J. (2004): Ásványi szenek és széntartalmú hulladékok környezetvédelmi hasznosítása reaktív gátakban, Otka zárójelentés, Miskolc Lehocine M.B. (1989): Zinc Removal Using Peat Adsorption", Environmental Technology Letters, Vol. 10, pp. 101-108, Sepler Ltd. Simon L. (1999): Talajszennyeződés, talajtisztítás. Környezetügyi Műszaki Gazdasági Tájékoztató, Környezetgazdálkodási Intézet, Budapest. Várallyay Gy. (2006): Life quality – soil - food chain. Cereal Research Communications. 34-1. 334-339.

362


THE MOISTURE CONTENT DEPENDENCY OF SOME SOIL-PHYSICAL PROPERTIES OF AGRICULTURAL SOILS 1

Mikita Viktória 1 , Kovács Balázs 2 , Sárközi László 3

PhD student, junior researcher, 2 Assoc. professor, 3 Senior scientific researcher, director University of Miskolc, 1,2 Faculty of Earth Sciences, Department of Hydrogeology and Engineering, 3 Regional Centre for Adult Education, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] Abstract This paper is about the characterization of some soil-physical properties of loose, unconsolidated, agricultural soils. To understand the mechanical behavior of agricultural soils we applied a specially modified version of the critical state soil mechanics (CSSM) theory, and performed laboratory tests to model and simulate the naturally occurring stresses and deformations. The model represents several technically important aspects of the plastic and elastic behavior of the soil. The Cam Clay (CC) model requires the characterization of material parameters which are can be obtained from triaxial measurements, like N, κ, λ.

1. Introduction In the loose, agricultural soils plastic and elastic deformations occurs under effective stresses. The relative ratio of these deforations depends on the actual compaction rate. In case of the very loose soils the elastic deformations are negligible to the plastic ones, but later due to the consolidation the elastic behavior is increasing and finally became dominant. There are several constitutive laws applied and widely used in traditional soil mechanics for compacted, consolidated soils, which are not or only partially coherent with the processes occur in loose, agricultural soils. The first critical state models for describing the behaviour of soft soils such as clay, the Cam-Clay (CC) and Modified Cam-Clay (MCC) were formulated by researchers at Cambridge University. As a result, deformations in soil are accompanied by significant, and often non-reversible, volume changes. A major advantage of cap plasticity models, a class to which the Cam-Clay formulations belong, is their ability to model volume changes more realistically. The goal of our soil mechanical investigations was to determine the material parameters of the Cambridge Cam-Clay model. 363

Mikita Viktória, Kovács Balázs, Sárközi László

2. Theoretical background - Determination of the material parameters In the CSSM theory there are three main variables, namely the effective mean stress p’, the deviatoric stress q and the specific volume v. These are - in the Descartes principal stresses coordinate system - defined as p' =

[

1 (σ '1 +σ ' 2 +σ '3 ) , q = 1 (σ '1 −σ ' 2 )2 + (σ ' 2 −σ '3 )2 + (σ '1 −σ '3 )2 3 2

]

The Cam Clay (CC) model requires the specification of soil specific parameters, which can be obtained from standard oedometer or triaxial compression tests. These parameters are: N, κ, λ. For many different type of soils the experimental observation for the volume – pressure relations in case of isotropic compression and also for unloading and recompression gives curves with hysteresis. However, the hysteresis is generally small so, by using some simplification and approximation the curves can be transformed into the p’- ln(v) plain as linears. On this foundation the equation of the isotropic normal consolidation line is v = N − λ ⋅ ln p' , and the equation of a given swelling and recompression line is v = vκ − κ ⋅ ln p ' In the above equations, often called λ and κ lines the parameters N, λ; κ are material constants (Figure 1.) which have given physical meanings (N is the specific volume of the soil sample at pressure p’ equal to one). It should be mentioned, that along a κ line the soil is becoming over-consolidated. These parameters are derived from hydrostatic measurements. The λ parameter shows the dominantly plastic change of specific volume or void ratio vs. the logarithm hydrostatic pressure during the virgin compression procedure: ∂v ∂e . λ= = ∂ ln( p' ) ∂ ln( p' ) At the beginning of the procedure the plastic behavior of the soil is dominant and being closer to the critical state the void ratio change will be exponentially less (this is shown with the linear in semi-logarithmic scale on the e – ln p’ plane).

364

The moisture content dependency of some soil-physical properties of agricultural soils

v

N

Γ

NSL

CSL

ln (1) = 0

ln( p')

Figure 1. The idealised graphs in CS theory- the critical state line, the normal compression line and the unloading-reloading line in ln(p’)- v compression plane.

The κ parameter shows the dominantly elastic change of specific volume or void ratio vs. the logarithm hydrostatic pressure during the loading-reloading procedure, due to the visco-elasticity the load and reload occurs on different paths, which cases a hysteretic loop on the curve: ∂v ∂e κ= = ∂ ln( p ' ) ∂ ln( p ' ) The ability of elastic deformations which is the meaning of the κ parameter is smaller when the material is more compressed and it asymptotically goes to a limit value. The N value has the function to determine the appropriate void ratio values during the normal (“virgin”) consolidation using a given point described by its value and the λ parameter as a linear e – ln p’ plane. To determine the N value we used the equation describing the fitted linear: v = N − λ ln p ' ⇒ N = v − λ ln p'

3. Materials and methods For the determination of the material parameters, triaxial tests were performed with various stress paths - on three different kind of agricultural soils (sand, sandy loam and clay) at different moisture contents (extra dry, dry, semi-medium, medium, wet and extra wet). During the triaxial measurements a cylindrical soil sample- in rubber membrane- tested in the triaxial cell filled with de-aired water. The measurements 365


were done using the SHD serial hydrostatic deviatory stress paths, which is a combination of the hydrostatic measurement in order to homogenize the soil sample and a following deviatory test to reach the critical state and to measure the failure conditions of the sample. In the tests the deformation and the failure zones are not predefined. For the characterization of the compaction behavior we performed Proctor tests on the investigated soils. The Proctor curve shows the maximal dry density (so the maximal compression, or considering a constant grain density a maximal void ratio) vs. moisture content. In wet and dry state of the soil the void ratio is greater and the density is smaller than in ideal moisture content where it has a void ratio minimum or a dry density maximum (Figure 2.). 2.1

2

ρd [ g/ cm3 ]

1.9

1.8

Sand

1.7

1.6 Clay 1.5

Sandy loam 1.4 0

2

4

6

8

10 12

14 16 18 20 W [%]

22 24 26

28 30

32 34

Figure 2. The Proctor curves of the investigated soils.

4. Results The measurement results confirmed that the material parameters of the CC containes both plastic and elastic deformation components. The measured λ parameter is related with the plastic deformations, it depends on the initial compaction rate. The initial compaction is determined by the moisture content in the Proctor tests (Figure 2.), accordingly the moisture content dependency of the λ parameter follows the characteristics of the Proctor diagram (Figure 3.). The κ values related with the elastic deformations. Whereas the elastic deformations are smaller in case of the loose soils, therefore the κ values are increasing with the compaction rate. The measurements what performed on the Proctor optimal moisture content, gives higher and less variable κ values during the 366

The moisture content dependency of some soil-physical properties of agricultural soils

triaxial tests, but in case of the that soil samples what are on the dry side and on the wet side of the Proctor curve, we measured smaller κ vales, and these values showed significant change due to the increasing of the stress. On the Figure 4. we can see the inverse Proctor – like tendency of the measured κ vales.

Figure 3. Comparison of the measured λ values of the investigated soil types.

The N parameter is related with the compaction rate. In this case, the moisture content dependency of the N parameter has to follow the Proctor –curve (Figure 5.), because the void ratio change per p’ unit effective stress is like a special case of the Proctor –test. On the figure we can see only partial inverse Proctor curves, due to the applied moisture content ranges in the triaxial tests.

5. Summary The measurement results are related with soil mechanical results of the traditional consolidated soils. The traditional measurements are the special case of our investigations, when the elastic deformations are constant due to the high compaction rate. We have extended the soil behavior characteristics of compacted soils for the loose, agricultural soils and we validated with our measurements that the characteristics are follows the Proctor-curve.

367


Figure 4. Comparison of the measured κ values (belongs to the 3 kPa hydrostatic pressure) of the investigated soil types. Figure 5. Comparison of the measured N parameters.

6. Acknowledgements The described work was carried out as part of the TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV2010-0001 project in the framework of the New Hungarian Development Plan. The realization of this project is supported by the European Union, co-financed by the European Social Fund. References Kovács B. – Kriston S. – Sárközi L. (2006): Experimental and numerical investigation of some type of unsaturated soils on the basis of the CSSM Theory. Proc. of 10th European Conference of International Society for Terrain-Vehicle Systems, Budapest, 2006. október 3-6. Sárközi L. – Kovács B. – Kelemen K.(2005): Application of a Triaxial Measurement Facility for Determination of some Material Parameters of Agricultural Sandy Loam based on the Critical States Soil Theory, University of Miskolc International Scientific Conference,Section C, Mineral Resources, Proceedings.pp.37-44. Schofield A. – Wroth C. (1968): Critical State Soil Mechanic, McGraw-Hill, London, pp. 93-114.

368


NAGYMÉRETŰ NYÍRÓDOBOZ ÉS A HOZZÁTARTOZÓ TÖBBLÉPCSŐS NYÍRÁSI METÓDUS FEJLESZTÉSE Kántor Tamás, Kovács Balázs Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Abstract This paper is about a very new methodological process concerning a large scale shearing machine. In this study we represent an innovative solution to the direct shearing tests. The paper focus on two main parts: The first is the developing of a new large scale shearing machine with a flexible control system and the second one is the creation of a special measurement protocol to determine accurately the shearing resistance. Distinctly from the traditional methods we developed new control software also for the shearing machine, with which we can realize Multi-Step shearing programs so we could gain more information about the investigated material at less time.

1. Bevezetés A Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Karán működő Agrogeotechnikai Kutatócsoport fő feladata a hagyományos geotechnikai vizsgálati módszerek és eszközök alkalmazhatóságának vizsgálata különböző konszolidálatlan mezőgazdasági talajokra és szilárd hulladékokra. A vizsgálati módszereket három csoportra oszthatjuk úgy, mint ödométeres vizsgálatok, triaxiális mérési módszerek, valamint nyíróvizsgálatok. Kutatócsoportunk fejlesztési tevékenységének eredményeként mindhárom vizsgálati módszer esetében születtek új megoldások, eszközök, amelyek mind azt szolgálják, hogy a vizsgált anyagról minél több információt kapjunk minél kisebb energia- illetve időráfordítással. A fentebb említés szintjén bemutatott három vizsgálati módszer eredményeit is felhasználva indultak el a nagyméretű, távlatilag mind egyszerű, mind direkt nyírások elvégzésére alkalmas berendezés fejlesztési, majd kivitelezési munkálatai. A kivitelezéssel párhuzamosan, a mechanikus egységeket vezérlő flexibilis szoftver fejlesztése is zajlottak, aminek eredményeképp megszülethetett egy, a hagyományostól eltérő, többlépcsős (MultiStep, MS) nyíróvizsgálati módszerre is képes nyíróberendezés.

369

Kántor Tamás, Kovács Balázs

2. Nagyméretű nyírógép bemutatása A Miskolci Egyetem egyedi gyártású, speciális vezérlőszoftverrel irányított nagyméretű nyíróberendezése első ránézésre méreteiben tér el egy hagyományos nyíróberendezéstől A fizikai méreteken túl azonban fontos tényező még az a széles terhelési tartomány (akár 15 tonna) is, amin a szerkezet dolgozni képes. Jellemző paramétereit ebben a fejezetben foglaljuk össze.

2.1. A nyírógép főbb mechanikus paraméterei Az alapgépet három részre oszthatjuk, amelyek a mérések során külön részfeladatokért felelősek. Az első rész a szerkezet minta előkészítő tere, ahol a vizsgálandó anyag betöltésre kerül az aktuális nyíródobozba, valamint a mérést követően itt építjük ki a nyíráson átesett próbatestet. A középső egységben történnek a mérési folyamatok. Ide csatlakozik be a hidraulikus rendszer, amely a vizsgálatok során a normál irányú terhelést biztosítja, valamint itt található a nyíródobozok felső részét elhúzó megfogó keret, ez felel a nyíródoboz felső (mozgó) részének rögzítéséért, valamint kapcsolatot biztosít a nyírógép harmadik főegységével, a vonóerőért felelős motortérrel (1. ábra).

1. ábra. Nagyméretű nyírógép részei.

A nagyméretű nyírógéphez háromféle nyíródoboz áll rendelkezésünkre: [sz x h x m]. • Nagyméretű nyíródoboz: 700 x 700 x 700 mm • Közepes méretű nyíródoboz: 400 x 400 x 300 mm [sz x h x m]. • Kis nyíróhenger: Ø315 x 300 mm [D x h]. Látható, hogy a szokványostól (max. 100 mm átmérőjű kör keresztmetszetű, vagy 100 mm oldalhosszúságú szögletes minták) eltérően kutatócsoportunk nagy méretű mintákkal dolgozik, ami a fejlesztés része. A nyíródobozok jelentős magasságát a tervezett hagyományostól eltérő vizsgálati megoldások indokolták. A

370

Nagyméretű nyíródoboz és a hozzátartozó többlépcsős nyírási metódus fejlesztése

szerkezet moduláris felépítéséből adódóan lehetőség van más nyíródobozok alkalmazására egyéb, a nagyméretű nyíródoboznál kisebb méretekben is.

2.2. Beüzemelés során végzett mérések és eredmények A nagyméretű nyírógép beüzemelési szakaszában több olyan mérés, vizsgálat is elvégzésre került, melyekkel a potenciális hibákat és gépi jellegzetességeket próbáltuk kiszűrni. Ebben a fejezetben a tesztelés során elvégzett vizsgálatok eredményeit és az ezekből leszűrt tapasztalatokat foglaljuk össze.

2.3. A mintamagasság hatása a nyíróvizsgálatoknál A minta magasságának kérdése az egyik legproblematikusabb. A terhelőlapon a talajra átadódó függőleges irányú, normál erők a normálfeszültségen kívül oldalirányú feszültségeket is létrehoznak a talajtesten belül (2. ábra).[1] Ezek az oldalirányú erők átadódva a nyíródoboz oldalfalára, súrlódási ellenállást okoznak a talaj és a nyíródoboz fala között. Könnyen belátható, hogy növekvő normál terhelésnél ez a súrlódási ellenállás is nő. Ezek a súrlódó erők a talaj felszínén átadott normálerővel ellentétes irányban hatnak és azt ismeretlen mértékben csökkentik. [2]

2. ábra A normálerő és az oldalfalsúrlódás kapcsolata.

Az oldalfalsúrlódásból adódó hibák kiküszöbölésére a következő megoldások születtek: • Le kell csökkentenünk a súrlódási felületeket, illetve a belső súrlódási szög értékét az ismeretlen súrlódási erők csökkentése érdekében. • Meg kell határoznunk a normál erő és a súrlódó erő közötti arányszámot, hogy a mért, hibákkal terhelt eredményeket transzformálni tudjuk. Ahhoz, hogy redukáljuk a súrlódó felületet, egyszerűen csak csökkentenünk kell a vizsgálandó minták magasságát. A vékonyított minták esetén biztosak lehetünk abban, hogy a minta felületén átadott normál terhelés és a számított 371


(σn=F/A) normálfeszültség kielégítően közel esnek majd egymáshoz. A vékonyított mintákkal végzett kísérletek közel lineárisak a σ-τ síkon (3. ábra).

3. ábra. Mintamagasság vizsgálatának eredményei.

Összegezve a mintamagassággal kapcsolatos méréseinket elmondható, hogy nagyméretű minták esetén javasolt olyan alacsony mintákat előkészíteni, amely még reprezentatívan jellemzi a talajt, illetve, ha mód van rá, akkor célszerű megoldani a normálerőből adódó oldalirányú erők mérését. Óvakodni kell azonban a túlzottan vékony mintáktól is, mivel ezek esetén elérhető olyan összenyomódási állapot, amikor a terhelő egység egyes részei a elnyíródási zónába kerülhetnek, minek hatására komoly károk keletkezhetnek az eszközben, tehát kénytelenek vagyunk mindig a legjobb kompromisszumos megoldást megtalálni a mintamagasság megválasztásánál.

2.4. Előtömörítés alkalmazása A vizsgálataink során használt laza, konszolidálatlan, alacsony kohéziójú talajok esetén az elméletek alapján terhelésmentes állapotban a kohéziós értéknek nullának kellene lennie. A nulla érték elérése azért sem megvalósítható, mert a terhelés egyenletes elosztását segítő terhelő lap már a mérést megelőzően egy csekély, de nem elhanyagolható normál feszültséget indikál a talajtestben. Ezen felül a normálerőket is mindig a valós érték felett határoztuk meg a különböző oldalsúrlódási erők hatása miatt. A vizsgált laza talajok kohéziós értékét így túl sok hiba terhelte ahhoz, hogy pontosan meg tudjuk határozni. Ahhoz, hogy vizsgálni tudjuk az adott talajok kohéziós értékét, különböző hosszúságú és terhelési szintű előkonszolidációs módszereket alkalmaztunk közvetlenül a nyíróvizsgálat elvégzése előtt, ezzel biztosítva egy kisfokú tömörödöttségi állapotot a talajmintában. 372

Nagyméretű nyíródoboz és a hozzátartozó többlépcsős nyírási metódus fejlesztése

A legjobb megoldást a leghosszabb és legnagyobb terhelési megoldás jelentette. Itt a talajt majd 4000 másodpercen át tettük ki 300 kPa-os normálfeszültségnek, s ennek eredményeképp 8 kPa-os kohéziót mértünk a korábban „negatív” kohéziójú talajban (4. ábra).[3]

4. ábra. Hosszú előkonszolidáció alkalmazása nyíróvizsgálatoknál.

3. Kifejlesztett, új nyíróvizsgálati eljárás bemutatása A többlépcsős nyíróvizsgálathoz használt vezérlőfüggvényt három részre oszthatjuk. Az első lépésben egy kezdeti, kis kohéziós értékig tömörítjük a vizsgált anyagot. A minta tetején az előtömörítéshez használt tömörítő nyomás nem nagyobb, mint 3,5 bar. A folyamat végén a nyomás visszacsökken nullára, relaxálni hagyva a próbatestet. A folyamat több, mint a felét kiteszi a mérési időnek, 4560 másodpercen át tart. A mérés második részében megkezdődik a többlépcsős nyírási folyamat. Ebben a szakaszban alacsony normálterheléseket használunk, ami azt jelenti, hogy a tradicionálisan használt maximum 5-6 báros normálterhelésig tart, s ez alatt 8 normálerő növelés és vízszintes elhúzás történik. Az elhúzások során 3 mm/perc-es sebességet használunk fél percen keresztül, ami lépésenként 1,5 mm-es elmozdulást eredményez. A harmadik szakasz, hasonló a másodikhoz. Ebben a fázisban magas normálfeszültségi tartományon vizsgálódunk, egészen 12 bar értékig. A nyomásnövekmény itt már lépésenként nagyobb, s az utolsó 5 lépés tartozik ide. A vízszintes elmozdulás sebessége és hossza nem különbözik a második fázishoz képest.

373


A teljes vizsgálat hossza 7060 másodperc (~2 óra), s eredményeként a vizsgált anyagról 13 σ−τ értékpár által meghatározott, a talajra jellemző tönkremeneteli határgörbét kapunk.

4. Összefoglalás Az egyedi, nagy méretű nyíróberendezés beüzemelése során alapos tesztelésen esett át. A cél az volt, hogy ezen a prototípusnak mondható eszközön feltárjunk minden olyan hibát és gépi sajátosságot, ami befolyásolhatja a mérések menetét. A tesztek ismételhetősége megfelelő, a kapott eredmények kellőképp közel esnek egymáshoz. A laza, alacsony kohéziójú talajok esetén mutatkoztak olyan anomáliák, amelyeket a magas mintamagasságból adódó oldalfal-súrlódás okozott, így ezen mérések során a kohéziónélküli talajra „negatív” kohéziót határoztunk meg. Előkonszolidáció után és csökkentett mintamagasság alkalmazásával a jelenség megszűnt. A nagyméretű nyíróberendezésen szerzett tapasztalatainkból sikerült kifejleszteni egy olyan új nyíróvizsgálati eljárást, mely során a vizsgálandó anyagról gyorsabban, a tradicionális eljárásokkal megegyező pontossággal képesek vagyunk nyírószilárdsági paramétereket megállapítani a minta reprodukálhatóság problémájának kizárásával.

5. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalom [1] Kézdi Á., 1972. Talajmechanika I.Budapest, Tankönyvkiadó. [2] Szabó I., Kovács B., 1992. Lassú felszínmozgások vizsgálata a miskolci Avas dombon. A Bányamérnöki Kar Tudományos eredményei. Miskolc. p.281-286. [3] Szabó, Kovács, Czinege. 1992. Korszerű nyírószilárdságvizsgáló berendezések a Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszéken. Ráckeve. Geotechnika konferencia kiadványa , p.72. [4] Kovács B., Kriston S., Sárközi. 2006. Experimental and numerical investigation of some type of unsaturated soils on the basis of the Critical State Soil Mechanics Theory. Budapest. Proc. of 10th European Conference of International Society for Terrain-Vehicle Systems

374


HIDROGEOLÓGIAI VÉDŐIDOM KÉSZÍTÉSI TAPASZTALATOK BORSOD-ABAÚJ-ZEMPLÉN MEGYÉBEN 1

Ritter György 1 , Szűcs Péter 2

vezető tervező, címzetes egyetemi docens, 2tszv egyetemi tanár Szinva-terv Bt., 3525, Miskolc Mátyás király utca 2-4. [email protected] 2, Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515, Miskolc-Egyetemváros, [email protected] 1,

Összefoglalás Borsod-Abaúj-Zemplén megyében üzemelő valamennyi ivóvízbázis hidrogeológiai védőidomát korszerű számítógépes modellezési programok segítségével célszerű lenne mielőbb elkészíteni, hiszen az 1997/123. Kormányrendelet megjelenése óta, azaz 14 éve minden érintett számára ismert ennek szükségessége. A védőidom kijelölési munkák az elmúlt egy-két évben lelassultak, megtorpantak, holott a védőidom kijelölési költségek általában elhanyagolhatóak a vízszolgáltató szervezetek árbevételeihez képest, ugyanakkor a védőidom határozatok hosszú távon képesek biztosítani a vízbázisról kitermelt víz megfelelő minőségét. Kulcsszavak: hidrogeológiai védőidom, modellvizsgálatok, védőterületek.

1. Előzmények A 123/1997. (VII.18.) Kormányrendelet és az azt módosító 231/2007 (IX. 4.) Kormányrendelet szerint az üzemelő közüzemi ivóvízbázisok hidrogeológiai védőidomtervét el kell készíteni (Szűcs et al. 2009). A szerzők az elmúlt négy évben viziközmű szolgáltató szervezetek és önkormányzatok megbízásából Borsod-Abaúj-Zemplén megyében, a Csereháton, a Hernád-völgyében, a Zempléni hegység területén és a Sajó hordalékkúpon működő közel 50 db ivóvízbázis hidrogeológiai védőidomtervét készítették el. A tervek alapján megközelítőleg 40 db védőidom kijelölési határozat került kiadásra. (Néhány esetben tulajdonjogi rendezetlenségek miatt a megbízók nem kérték védőidom kijelölési határozat kiadását, más esetekben a magas ingatlannyilvántartási költségek miatt nem indították el az engedélyeztetést). Döntően ún. egy kutas vízbázisok védőidomtervét készítettük el, de több esetben előfordult ún. két-három kutas vízbázis is. A védőidom tervezési munkák korszerű számítógépes szimulációs programmodulokkal készültek (Kovács 2004). 375

Ritter György, Szűcs Péter

A védőidomterv készítési feladatokban a BORSODVÍZ ZRt. élenjárt, hiszen üzemeltetési területükön 35 db hidrogeológiai védőidomterv készült. A munkák során mindvégig hangsúlyt fektettünk arra, hogy a vonatkozó Kormányrendeletnek megfelelő és az engedélyező Észak-magyarországi Környezetvédelmi-, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség által is elfogadható tartalmú és formátumú védőidomtervek készüljenek.

2. Adatgyűjtés A területekre általában az alacsony földtani-, vízföldtani megkutatottság volt jellemző, ezért módszertanunk hasonló volt a vízbázisvédelmi diagnosztikai munkák során általánosan alkalmazott előzetes modellvizsgálatokhoz (Juhász 2002). Helyszíni feltárásra, kutatásra a védőidomtervek készítésekor egyetlen esetben sem volt lehetőség, azonban az aktuális nyugalmi vízszint, üzemi vízszint, vízszállítás értékeket egy-két kivételtől eltekintve mindig ellenőriztük. Az aktuális vízminőségi eredményeket az üzemeltető szervezetektől bekértük, a védőidomtervek készítésével összefüggésben több esetben került sor új vízkémiai vizsgálatokra is. A vizsgált kutak tríciumvizsgálatát kivétel nélkül elvégeztettük. A vízmű védőterületek hiteles földhivatali térképét és tulajdoni lapját minden esetben beszereztük, a tulajdonviszonyokat ellenőriztük. Minden esetben az adott vízműtelep működési rendjének, fontosabb paramétereinek feltérképezésével indult a munka. Kisebb önkormányzati üzemeltető szervezetek esetén már az adatgyűjtés és a szakmai kommunikáció is nehézségekbe ütközött. A kutak adatainak beszerzése, a dokumentációk, a vízföldtani naplók, esetleges kútállapot vizsgálatok, felszíni geofizikai mérések stb. megszerzése nem volt mindig egyszerű feladat (segítségünkkel sokszor a szekrények mélyéről kerültek elő elveszettnek hitt, vagy sosem forgatott szakmai dokumentációk). A védőidomtervek készítéséhez a legértékesebb információk a vízföldtani naplókból, a fúrt kút adatszolgáltatási lapokból, és ha volt az üzemeltető által végzett kútállapot mérési dokumentációkból volt nyerhető. Lényeges volt az érintett kutak létesítéskori és jelenlegi vízhozamgörbéinek összevetése, az esetleges eltérések okainak vizsgálata, értelmezése (kúthibák, kútöregedés, regionális vízszintsüllyedés stb). Fontos volt a kutak korábban bemért EOV koordinátáinak ellenőrzése, esetleg ismételt bemérése, mert többször hibás adatok szerepeltek az egyes dokumentumokban. Előfordult az is, hogy a Környezetvédelmi Felügyelőség

376

Hidrogeológiai védőidom készítési tapasztalatok Borsod-Abaúj-Zemplén megyében

tervfelülvizsgálata során derültek ki a korábbi bemérési pontatlanságok, mely természetesen maga után vonta a már elkészült védőidomtervek átdolgozását is. Az üzemeltető adatszolgáltatása alapján az utóbbi öt év adataiból meghatároztuk a jellemző víztermeléseket, melyek a modellezési munkák alapját szolgáltatták. Több esetben jelentős eltéréseket tapasztaltunk az üzemeltetők által lekötött vízmennyiségekhez képest (VKJ), melyre felhívtuk a figyelmet. Az üzemeltetők jelzésünkre általában kezdeményezték a VKJ módosítását. A modellezési munkákhoz a távlati vízigényeket általában az üzemeltető szervezettel közösen becsültük. A távlati vízigények a mai bizonytalan gazdasági helyzetben nehezen becsülhetők. Általában a jelenlegi vízigények 15-20 százalékos növekedésével számoltunk. A vízjogi engedélyezettséget minden esetben ellenőriztük, az esetleges anomáliákra az üzemeltető figyelmét felhívtuk.

3. Földtan, vízföldtan A földtani adatgyűjtést a lehető legszélesebb körben igyekeztünk elvégezni, hiszen a védőidomok készítésével összefüggésben - mint azt már említettük- új kutatások és feltárások végzésére nem volt lehetőségünk. Az általános földtani kép meghatározásakor elsősorban a már „klasszikusnak” számító Borsod megye vízföldtani atlaszára támaszkodtunk (Deák és Szlabóczky 1978), mely a megyét 16 vízföldtani egységre osztja fel. Az atlasz szerint a borsodi tájegység földtani felépítése igen változatos. Megtalálható rajta az ó-paleozoós kristályos aljzat felszínre bukkanása, 600-900 m tengerszint feletti magasságú karszthegységek, vulkáni hegységek, 300-400 m magas oligocén és neogén képződményekből felépült dombvidékek, hegyközi medencék, negyedidőszaki folyóvölgyek, hegyvidék előtéri süllyedékek. A tájegység DK-i negyede már az Alföldre esik. A változatos földtani felépítés képződményeihez összességében négy fő vízadóösszlet kapcsolható vízföldtani szempontból: 1. Negyedidőszaki (kvarter) folyóvízi kavics és homokösszlet, amely a felső 20-40 m-es szakaszában a legjelentősebb talajvízadó, mélyebben a síkvidékeken a legjelentősebb rétegvízadó is. 2. Fiatal harmadidőszaki (uralkodóan felső helvét és felső pannon) rétegvízadó, amely az Alföldön kívül a dombvidékeken is elsődleges felszín alatti víztermelési jelentőségű. 3. Idősebb harmadidőszaki oligocén homokkő, eocén és miocén korú vulkanikus képződmények, amelyek a nagy törésvonalak mentén jó hasadékvízadók. 377


4. Paleo-mezozoós korú alaphegység felszíni és eltemetett karszt- és hasadékvízadó tömegei. A fő vízadó kőzetösszlet típusok elvi szelvényét a 1. ábra szemlélteti.

1. ábra. A fő vízadó kőzetösszlet típusok - elvi szelvény.

Az általános földtani kép meghatározásához földtani-, vízföldtani adatokat gyűjtöttünk a Környezetvédelmi Felügyelőség Vizikönyvéből, a MÁFI, ÉKÖVIZIG és a Miskolci Egyetem adattárából. Az adott terület földtani-, vízföldtani felépítéséhez a vízbázison, vagy annak közelében található fúrások, kutak adatait igyekeztünk teljes körűen feldolgozni. Feltérképeztük és feldolgoztuk a vízbázison található felszíni vízfolyások jellemző adatait. A rendelkezésre álló szakirodalmi adatok alapján vizsgáltuk a rétegvíztalajvíz hidraulikai kapcsolatát, meghatároztuk rétegenként a regionális vízszint és vízáramlási irányokat.

4. Vízminőségi jellemzők Fontos indikátornak tartottuk a kutakból kitermelt víz minőségét, különösen a felszíni szennyeződésre utaló nitrát, nitrit, trícium, ammónium tartalmat. A 378


vízminőség időbeli változásának értékeléséhez jelentős segítséget jelentettek a szakvállalatok akkreditált laboratóriumaiban évtizedek alatt felhalmozódott vízvizsgálati eredmények és a hozzá kapcsolódó szaktudás.

5. Modellezési munkák A hidrodinamikai modell felépítése és vizsgálata során a Processing MODFLOW for Windows (PMWIN 5.3 és Pro) modellező programcsomagot használtuk (Harbaugh et al 2000). A hidrogeológiai modellezőrendszer a világon szinte mindenütt elfogadott és alkalmazott számítógépes program 3 dimenziós hidrodinamikai és szennyeződésterjedési vizsgálatokra. A rendszerben található szakmai modulokat (pl. MODFLOW-2000, PMPATH, MT3DMS, PEST, UCODE, stb.) folyamatosan fejlesztik és tesztelik a világ különböző helyein található kutatóintézetekben, ipari cégeknél és egyetemeken. A PMWIN rendszer alkalmazása a legkülönbözőbb hidrogeológiai problémák modellezésére és megoldására egy nemzetközileg elfogadott, magas fokú szakmai szintet jelent Chiang and Kinzelbach 2001). A modellezés során a földtani felépítésnek megfelelően a PMWIN rendszer MODFLOW-2000 modulját felhasználva építettük fel a hidrodinamikai modellt hogy szimulálni tudjuk a vizsgált terület felszín alatti vízáramlási rendszerét a hidrogeológiai védőidom meghatározásának céljából (Szucs et al. 2006). A MODFLOW -2000 modul segítségével a véges differenciák módszerével történik az áramlási egyenletek megoldása. A részecske nyomkövetési eredmények megtekintéséhez, értelmezéséhez, valamint az áramvonalak és elérési idők meghatározásához a PMPATH modult használtuk fel. A különböző térképek szerkesztésére, a lokális adatokból történő interpolációk végzésére a Surfer for Windows 8.01 változatát (© Golden Software Inc., 1993-2002) használtuk fel. A Zempléni hegység területén végzett modellezési munkáknál a repedezett magmás kőzetek hidrodinamikai és transzport modellezése a valóság jelentős egyszerűsítésén alapult, hiszen a jól vezető repedések, csatornák és üregek, illetve tektonikai vonalak térbeli pontos elhelyezkedéséről nem volt elegendő mennyiségű információ. Az ilyen másodlagos porozitású víztároló rendszerek szimulációját is megpróbáltuk hidrodinamikai és transzport modellezés segítségével megoldani, ezért a repedezett kőzetek leírására a nemzetközi gyakorlatban leggyakrabban alkalmazott ekvivalens porózus közeg (EPM) közelítő eljárást használtuk. A rendelkezésre álló dokumentációkban szerepelő földtani és vízföldtani információk alapján általában három-hét réteges, időben állandó (’steady-state’) 3dimenziós áramlási modellt készítettünk. A modellezett térrész alapterülete a számításoknál általában 3-5 km oldalhosszúságú négyszög volt. Az alap cellaméret 379


általában 50 m * 50 m volt. A termelő kutak környékén besűrítettük a cellákat, hogy a vízszintek változásait és a depressziós felületeket pontosabban lehessen nyomon követni. A legkisebb cellaméret 10.0 m * 10.0 m volt. A felszíni topográfiát a digitalizált terepszint adatok alapján nagy pontossággal építettük be a hidrodinamikai modellbe, mint az első réteg tetejét. A vizsgált terület felszíni tengerszint feletti magasság adatai a 10.000-es térképlap izovonalainak leolvasása alapján kerültek meghatározásra. Ezt követően a feltárásokból meghatároztuk az egyes rétegek mélységközeit. Az egyes rétegek kezdeti vízszint értékeit a nyugalmi vízszint adatok figyelembe vételével és a regionális talajvízszint térkép segítségével határoztuk meg. Mivel a vízadó rétegek esetében a modellezett területen felszín alatti vízválasztó nem volt található, ezért a modellezett térrész vízadó rétegeiben a jellemző felszín alatti vízáramlás „upstream és downstream” oldalán Gnereal Head Boundary határfeltételt alkalmaztunk. A vízháztartási vizsgálatok alapján meghatároztuk a GHB hidraulikus vezetőképesség értékeket a vízvezető rétegekben a határfeltételi celláknál. A GHB feltétel alkalmazása nem jelent erős megkötést az áramlási modell számára, így a modellező program számára megfelelő szabadságfok áll rendelkezésre a tényleges áramlási viszonyok lehető legreálisabb leírása érdekében. A modellrácsot többékevésbé a terület regionális vízáramlási irányának megfelelően állítottuk be, vagyis a modellrácsot elfordítottuk, mert ha a rácsháló orientációját a regionális vízáramlás irányához igazítjuk, jelentősen csökkenthetjük a numerikus-modellezési hibákat. Példaként a 2. ábrán bemutatjuk a Hejőkeresztúri Vízmű egyik vízadó rétegének regionális talajvíz áramlási térképét, az alkalmazott rácshálót és annak elhelyezését. Amennyiben egy hidrodinamikai rendszer vertikálisan több rétegből áll, amelyek között jobb és kevésbé jó vezető rétegek vannak, általában nem célszerű a vízrekesztő rétegben peremfeltételeket alkalmazni. A horizontális irányú áramlás uralkodóan ugyanis a vízadó rétegekben zajlik, míg a vízrekesztő rétegekben elsősorban vertikális irányú vízmozgás a jellemző (Marton 2009). A modellben szereplő szivárgási tényezők és szabad hézagtérfogatok értékekeit részben becslés, részben pedig a rendelkezésre álló dokumentációk, valamint Dupuit-Thiem iteráció és próbaszivattyúzási vizsgálatok adatai alapján. A 123/1997. (VII. 18.) Kormányrendeletben megfogalmazottak alapján a hidrodinamikai modellben az effektív porozitás megadásánál 0,5-es biztonsági tényezőt alkalmaztunk, hogy a védőidomok kijelölése a biztonság javára történjen. A felső vízadóban a csapadékból történő utánpótlódás mértéke függ a talaj szerkezetétől és agyagtartalmától. A rendelkezésre álló információk, valamint Major Pál korábbi vizsgálatai és munkái alapján, illetve a regionális léptékű 380


előzetes modell eredményeit figyelembe véve a hidrodinamikai modellben a felülről történő utánpótlódás értékét meghatároztuk.

2. ábra. A vízszintek eloszlása a Hejőkeresztúri Vízmű egyik vizsgált víztermelő rétegében és az alkalmazott rácsháló a hidrodinamikai modellben.

A modellezés során általában két variációt vizsgáltunk. Az egyik a jelenlegi víztermelési adatokat, a másik a becsült távlati víztermelési adatokat tartalmazta. A 123/1997.(VII.18.)Kormányrendelet szerinti védőidom lehatárolásához számítottuk a 20 napos, 6 hónapos, 5 és 50 éves elérési időkhöz tartozó, a vízmű termelőkútjainak szűrőzött szakaszaihoz érkező áramvonalakat a PMPATH program modul segítségével. Példaként a 3. ábrán bemutatjuk a hejőkeresztúri vízmű 50 éves elérési idejéhez tartozó védőidomát a PMPATH programmodul alapján. A jelenlegi és a távlati víztermelések esetén az 50 év, 5 év, 180 nap, 20 nap elérési időhöz meghatároztuk a védendő térrész felső és alsó határoló síkjának tengerszint feletti magasságát. Az egyes térrészek határoló sokszög vonalainak jellemző EOV koordinátáit a védőidomtervekben az engedélyező hatóság kérésére megadtuk. 381


Példaként a 4. ábrán bemutatjuk a Hejőkeresztúri Vízmű 50 éves elérési idejéhez tartozó áramvonalak felülnézeti burkoló görbéjét a jelenlegi átlagos vízfogyasztás mellett.

3. ábra. A Hejőkeresztúri Vízműkút védőidoma 50 éves elérési idő esetén a PMPATH modul alapján, átlagos víztermelés esetén.

A 123/1997.(VII.18.) Kormányrendelet szerint ki kell jelölni a vizsgált vízműkutak körüli területeken a belső és külső védőövezeteket. Egy üzemelő vízműkút közvetlen környezete a belső védőövezethez tartozik. Méretezésnél 20 nap elérési idővel kell számolni, tehát a belső védőterület az a kút körüli terület, ahonnan 20 napon belül a kút vízébe kerülhet a szennyező anyag vagy a szennyező víz. Biztonsági okokból akkor is legalább 10 m sugarú kört kell figyelembe venni a vizsgált üzemelő kút körül, ha a leszivárgási idő a számítások szerint a kutak közvetlen közelében is több 20 napnál. Ivóvízkút esetében tehát belső védőterület minden esetben ki kell jelölni a 123/1997.(VII.18.) Kormányrendelet szerint, mely praktikusan minimum 20×20 méteres területet jelent.

382


4. ábra. A Hejőkeresztúri Vízmű kút esetén az 50 éves elérési időhöz tartozó áramvonalak felülnézeti képe a burkoló görbével átlagos víztermelés esetén.

6. A vízbázisok biztonságba helyezése és biztonságban tartása Az elkészült védőidomtervek jelentős része, kb. 95%-a védett ivóvízbázison készült, azaz a 20 napos, 180 napos, 5 éves és 50 éves elérési időkhöz tartozó áramvonalaknak nem volt felszíni metszete. (Megjegyezzük, hogy az üzemeltető szervezetek már a védőidomkijelölési munkák megkezdésekor előtérbe helyezik a várhatóan védett vízbázisokat, hiszen a hatósági elvárásoknak meg tudnak felelni, ugyanakkor ezek a munkák lényegesen kisebb ráfordítással járnak és nem jelentenek konfrontációt a védőterületeken élő és esetlegesen tevékenységi korlátozás alá kerülő lakossággal és gazdálkodó szervezetekkel). A modellezési munkák eredményei és a tríciumvizsgálatok eredményei egykét kivételtől eltekintve összhangban voltak. Előfordult, hogy a modellezési eredmények védett vízadó rétegek jelenlétére utaltak, ugyanakkor a trícium aktivitás a vizsgált kút esetében nagyobb volt, mint 1 TU, azaz a vízbázis sérülékenységére utalt. Ez az anomália előfordult 100 méter alatti szűrőzésű és napi néhány köbméteres víztermelésű csereháti vízműkút esetében is, ahol a szűrőzött 383


réteg és a felszín között számos vízzáró réteg helyezkedik el. Felvetődik a kérdés, hogy esetleges kútépítési hiba nem okozhatja e a magasabb tríciumtartalmat? Feltételezésünk szerint előfordulhat az is, hogy a kút béléscsővének külső felületén szivárog le a kút védőterületére hulló csapadék egy része, mely kútállapot vizsgálattal nem mutatható ki. (Köztudott, hogy a műanyag csövek és a cementezés között tökéletes vízzárás általában nem jön létre). Tekintettel arra, hogy döntően védett vízbázisok hidrogeológiai védőidomainak kijelölésére került sor, általában a vízbázisok biztonságba helyezéséhez és biztonságba tartásához elegendőnek bizonyult a védőidom határozat kiadása, a belső védőterület kijelölése, kitáblázása és kerítéssel történő védelme, valamint a 123/1997. Kormány rendeletben foglalt előírások betartatása. A védőidomtervekben a modellezési eredmények alapján minden esetben adtunk javaslatot a mennyiségi védelemre is. Külön az „A” és külön a „B” zónára megadtuk azt a maximális vízmennyiséget, melyet más vízbeszerző létesítményből ki lehet termelni. Nagyobb vízmennyiségek kitermelését új modellszámítások elvégzéséhez kötöttük. Javasoltuk, hogy ötévente részletes értékelő jelentés készüljön a vízbázis állapotáról, a védőterületen végrehajtott intézkedésekről, a vízbázis termelő kútjából kitermelt vízminőségi adatokról, a szennyezőforrásokról, meghatározva a további feladatokat, szükséges intézkedéseket. A védőidom tervek készítése során több esetben kiderült a kutak körüli védőterületek tulajdonviszonyainak rendezetlensége is, melyre felhívtuk az üzemeltető szervezetek figyelmét.

7. Javaslatok Javasolt a megye valamennyi üzemelő ivóvízbázisára elkészíteni a hidrogeológiai védőidomot. A védőidom készítési munkákat a kutak és védőterületi sarokpontok EOV koordinátáinak bemérése és a korábbi koordináták ellenőrzése nélkül nem javasoljuk megkezdeni. Kívánatos lenne a védőidom kijelölési határozatok meghozatalánál a gyorsabb hatósági ügyintézés. A szakma által vizsgálandónak tartjuk, hogy a magasabb trícium tartalom minden esetben egyértelműen utal e a vízbázis sérülékenységére, ill. amennyiben igen, milyen módszerekkel kezelhetőek az esetleges kútépítési anomáliák a modellezési munkák során? A védőidom készítési munkákhoz javasolt az adattárakban lévő adatok térítésmentes biztosítása. 384


Hasznos lenne egyes területekről az elmúlt két-három évtizedben összegyűlt földtani-, vízföldtani információkat a geológiához kimagaslóan értő szakembereknek szintetizálni, ahol szükséges a régi általános földtani leírásokat újraértelmezni, pontosítani. Ismereteink szerint az elmúlt 20-30 évben ilyen dokumentációk nem készültek, holott közben a térségben jelentősnek tekinthető közművesítési programok, vízbázisvédelmi diagnosztikai munkák és hévízkutatások zajlottak. Célszerű a modellezési munkákat azonnal újra elvégezni, ha a térségben bővülnek a földtani-, vízföldtani információk.

8. Köszönetnyilvánítás Tárgyi tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként - az Új-Magyarország Fejlesztési Terv keretében - az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával készülhetett el, melyért köszönetünket fejezzük ki. Természetesen köszönetünket fejezzük ki azoknak az üzemeltető szervezeteknek, önkormányzatoknak is, melyek a védőidomterv készítési munkák elvégzésére felkértek, és azon szakmai szervezeteknek is, melyek adatszolgáltatással, szakmai tanáccsal, kritikával a tervkészítés, majd az engedélyeztetés során segítették munkánkat. Felhasznált irodalom Deák J., Szlabóczky P. (1978): Borsod és környékének vízföldtani atlasza. Vízügyi Dokumentációs ás Továbbképző Intézet. Budapest. Chiang W.H. and Kinzelbach W., 2001: 3D-Groundwater modeling with PMWIN. A simulation system for modeling groundwater flow and pollution. Springer-Verlag, 346 p. Harbaugh A.W., Banta E.R., Hill M.C., and McDonald M.G., 2000: MODFLOW-2000, The U.S. Geological Survey Modular Ground-Water Model – User guide to modularization concepts and the ground water flow process. U.S. Geological Survey, Open-File Report 00-92. Juhász J. (2002): Hidrogeológia. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1-1176. Kovács, B., 2004: Hidrodinamikai és transzport modellezés I. (Processing MODFLOW környezetben.) Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Szegedi Tudomány Egyetem, Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, GÁMA-GEO Kft., pp. 1159. Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia kézikönyv – ELTE Eötvös Kiadó, 626. p.

385


Szucs P. – Civan F. – Virag M., (2006): Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling – Hydrogeology Journal, 14: pp. 31- 43. Szűcs P, Sallai F, Zákányi B, Madarász T (szerkesztők). Szerzők: Jolánkai G, Kovács G, Madarász T, Mádlné Szőnyi J, Mándoki Mónika, Muránszkiné Mojoróczki Mária, Sallai F, Szűcs P, Takács J, Virág M, Zákányi B. Vízkészletvédelem. A vízminőségvédelem aktuális kérdései. Bíbor Kiadó, 2009., ISBN 978-963-9988-00-2, pp. 1-418

386


TERMÉSZETES ÉS ANTROPOGÉN HATÁSOK A SZEMLŐ-HEGYI-BARLANG CSEPEGŐ VIZEIBEN Virág Magdolna, Mádlné Dr. Szőnyi Judit, Dr. Mindszenty Andrea ELTE-TTK-FFI Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C; [email protected] Összefoglalás Budapest hévizes barlangjaira a városiasodás helyenként jelentős hatást gyakorol. Kutatásunk során a Szemlő-hegyi-barlang csepegővíz adatainak a 2005. november 1. és 2008. április 13. közötti időszakban szisztematikus, egyenlő mintaközű, heti rendszerességű gyűjtését, a csapadékeseményekkel összefüggésben mennyiségi és minőségi elemzését, a jelenlegi felszínborítást, beépítettséget és a földtani felépítést, valamint a törmeléktakaró morfológiai sajátosságait is figyelembe véve végeztük. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy az antropogén hatások természetes adottságokkal szembeni érvényesülését nagymértékben meghatározzák a törmeléktakaró hidraulikai tulajdonságai, és az emberi tevékenység, a bolygatottság. Mindezen túl a folyamatokat befolyásolja a szennyezés kiterjedése és intenzitása is. A csepegő vizekben tehát a felszínközeli törmelékfedő beszivárgásmódosító, tározó és közvetlen víztovábbító, valamint szennyezés-“tisztító” hatása is kimutatható.

1. Bevezetés Budapesten, a Budai-hegység részét képező Rózsadomb területén a csaknem teljesen beépített városi környezet felszíne alatt több mint 110 db, jelenleg kb. 45 km összhosszúságban ismert hévizes barlang található. Termálkarsztos jellegükből adódóan felfedezésük és megismerésük a főváros terjeszkedésének: kőfejtők nyitásának, épületalapozási munkáknak, csatornaépítéseknek köszönhető. Ugyanakkor a város jelenléte, a fokozódó beépítésből adódó tevékenységek szennyezik és jelentősen befolyásolják a barlangok korábbi természetes állapotát.

2. Földtani és hidrogeológiai helyzet A hévizes barlangok a Budai Termálkarszt áramlási rendszerén belül a leszálló hideg és feláramló meleg vizek keveredési zónájában, a keveredési korrózió eredményeként alakulnak ki (KOVÁCS J. & MÜLLER P. 1980; stb). Barlangképződés a Rózsadomb környékén jellemzően az eocén mészkőben és márgában, ill. ezek kontaktusán, továbbá triász mészkőben, dolomitban, tektonikusan preformált hasadékok mentén történik. A magasabb helyzetű, 0,5-1,5 millió évvel ezelőtt 387

Virág Magdolna, Mádlné Dr. Szőnyi Judit, Dr. Mindszenty Andrea

kialakult, jelenleg már szárazzá vált, azaz inaktív rózsadombi barlangok állapota szempontjából a felszínről beszivárgó hideg vizek a meghatározók (LEÉL-ŐSSY SZ. 1995; BENKOVICS L. et al. 1995; stb). A Rózsadombon és környékén a törmeléktakarót számos helyen építkezések tárják fel. Ez a törmelékfedő jellemzően az eocén mészkő és márga felszínén alakult ki, és a karbonátos szálkőzet helyben álló, vagy átmozgatott, mátrix nélküli vagy részben agyagos-löszös mátrixban úszó törmelékeként egyaránt megjelenhet (ERŐSS A. 2001). A tektonikus repedésekkel együtt ez szabályozza a csapadékvíz és a vízben oldott szennyező anyagok beszivárgását. A törmelékben a tározódás és a késleltetés a szennyezők felhígulását, a repedéseken keresztüli közvetlen beszivárgás pedig a szennyező anyagoknak a karsztrendszerbe történő gyors továbbítódását segíti elő. A felszínközeli törmelékfedő bizonyos helyzetekben “epikarsztként” is működhet (MÁDLNÉ SZŐNYI J. et al. 2001a,b; ERŐSS A. et al. 2006). A Szemlő-hegyi-barlang befoglaló kőzete a felső-eocén Szépvölgyi Mészkő, a felsőbb járatok a felső-eocén, alsó-oligocén bryozoás, ill. típusos Budai Márgában alakultak ki. A barlang két, szinte párhuzamos fő hasadéka ÉK-DNy-i irányú, melyekhez néhány kisebb mellékág csatlakozik. A barlang járatai követik a kőzetrétegek D-DK-i irányú, 20°-os dőlését. A fő járatszint 160 mBf, az egykori felfedező bejárat 206 mBf magasságban helyezkedik el (LEÉL-ŐSSY SZ. 1995; BENKOVICS L. et al. 1995; stb). A dőlésviszonyokat, valamint a Szemlő-hegyibarlang felszín alatti térbeli elhelyezkedését figyelembe véve, a fő járatszintekre vonatkozóan a járatok és a felszín között ÉK-ről DNy-i irányban nő a fedővastagság.

3. Előzmények Az emberi tevékenység karsztos víztartókra gyakorolt hatását számos ország területén tanulmányozták (KOGOVSEK & SEBELA, 2004; JIMÉNEZ-SÁNCHEZ et al, 2008; stb), azonban a beszivárgó, csepegő vizek vizsgálatát általában nem fokozottan urbanizálódott környezetben végezték. Budapesten, a világváros speciális helyzetéből adódóan az emberi tevékenység által megzavart állapot jellemző. A budai barlangokban a Természetvédelmi Hivatal megbízásából 1987-1994 között végzett vízelemzések (TAKÁCSNÉ BOLNER K. et al. 1989), és Fehér K. (in MARI L. & FEHÉR K. 1999; FEHÉR K. et al. 2009) vízvizsgálatai közel két évtizedes múltra tekintenek vissza. A mérések rámutattak, hogy a csepegő vizek kémiai komponenseiben a természetes hatások mellett az emberi felszínalakító tevékenység és a szennyező források következményeivel is számolnunk kell. 388

Természetes és antropogén hatások a Szemlő-hegyi-barlang csepegő vizeiben

A probléma megközelítésekor azonban szükséges figyelembe venni azt is, hogy a Rózsadomb esetében – ha nem lenne beépítve – akkor sem közvetlenül a szálkőzet felszínén szivárogna be a víz a karsztba, mivel azt számottevő „epikarszt”, ill. törmeléktakaró borítja. Ennek, és a földtani felépítésnek a hatását is egyidejűleg szükséges vizsgálni.

4. A kutatás célja Kutatásunk elsődleges célja a városi beépített környezet barlangokra gyakorolt hatásának vizsgálata és a barlangokat fedő rétegeket átalakító tevékenység beszivárgást módosító hatásának megértése volt. Ennek érdekében a csepegő vizekből szisztematikusan, egyenlő mintaközű, mennyiségi és minőségi elemzéseket készítettünk, és a heti rendszerességgel gyűjtött csepegővíz adatokat a csapadékeseményekkel összefüggésben is vizsgáltuk. A törmeléktakaró beszivárgás-módosító hatásainak elemzése mellett értékeljük a beépítettség, a felszín (és felszínközeli) területhasználat barlangban mérhető hatásait is. Ehhez “természetes kutató laboratóriumként” a Szemlő-hegyi-barlang kínálkozott. Ez a barlang viszonylag könnyen megközelíthető és bejárható, felszíne jelentősen zavart és beépített, ami jól reprezentálja a városi környezet jelenlétét és hatásait. A járatok általában 10-30 méter mélységben húzódnak. A barlang idegenforgalmi és gyógybarlangként, barlangterápia céljából is hasznosított. Tanulmányunkban rövid áttekintést nyújtunk az elemzésekről és a belőlük levont következtetésekről (vö. MÁDLNÉ SZŐNYI J. et al. 2007; VIRÁG M. 2008; VIRÁG M. et al. 2009a,b; VIRÁG M. et al. 2010).

5. Vizsgálatok A felszíni antropogén hatások térbeli vizsgálatához GIS elemzéseket végeztünk. Georeferált alaptérképek segítségével megvizsgáltuk a barlangjáratok felszínhez viszonyított elhelyezkedését. A területhasználat és beépítettség elemzésével meghatároztuk a felszíni és felszínközeli szennyező forrásokat, ill. a burkolt és beszivárgási felületek arányát (1. ábra). A vizsgálatok szempontjából a barlang és közvetlen környezete földtani viszonyaiból indultunk ki. A lokális földtani kérdések megválaszolásához WEIN GY. (1977) térképe jelentette a kiindulási alapot, amelyet a fellelhető adatokkal: archív sekélyfúrások, építkezések alkalmával megnyitott feltárásban végzett megfigyelések és azóta megtalált, a közelben felszínre nyíló barlangjáratok adataival sikerült pontosítani.

389


1. ábra. A Szemlő-hegyi-barlang környékének területhasználata.

A barlangi méréseket 2,5 éven keresztül (2005. november 1. és 2008. április 13. között) 9 mintavételi helyszín csepegővizeinek szisztematikus gyűjtésére alapoztuk. Heti 1 alkalommal leolvastuk a csepegővíz mennyiséget, mértük a vízhőmérsékletet, a pH-t és a fajlagos elektromos vezetőképességet. 558 db begyűjtött vízmintán végeztünk laboratóriumi elemzéseket (titrimetria: Ca2+, Mg2+, HCO3-, Cl-; lángfotometria: Na+, K+; spektrofotometria: SO42-, NO3-). Havonta 1 alkalommal minden csepegőhelyről begyűjtött vízmintán, tömegspektrométerrel δ18O és δD mérése történt (SIKLÓSY Z. et al. 2008). A barlangi mérésekkel párhuzamosan a csapadékadatok gyűjtését is elvégeztük. Az értékelés során a csepegőhelyeken mért kémiai komponensek mediánjait (meq/l) egymással összehasonlítva térképen, koncentrációarányos átmérőjű kördiagramokkal ábrázoltuk. Csepegőhelyenként a csapadék–csepegés intenzitás, a csepegés intenzitás–elektromos vezetőképesség idősorokat, valamint ezekkel összefüggésben az átlagos (medián) kémiai összetételt (meq/l; %) (fő kationok és 390


anionok) is vizsgáltuk. A napi csapadékadatokat a csepegés intenzitással – az összegyűlési napokra vonatkozóan egyenletesen elosztva – ábrázoltuk. Az észlelések kimaradását, sikertelenségét adathiány jelzi az idősorokon.

6. Eredmények 6.1. Felszíni és felszínközeli veszélyforrások A Szemlő-hegyi-barlang környékének területhasználat térképe mutatja a barlangjáratok és a csepegőhelyek felszínhez viszonyított elhelyezkedését. A vizsgált területen belül a természetes beszivárgás lehetőségét megteremtő zöldfelület aránya kb. 70%, az épületekkel, járdával, utakkal burkolt felületek pedig kb. 30%-ot tesznek ki (1. ábra). Az utóbbiak által elfoglalt területen a mesterséges objektum a jellegéből adódóan akadályozza a természetes beszivárgást, ugyanakkor a felület határán lefolyó víz koncentráltan jut a felszín alá. Szintén koncentrált mennyiségű mélybejutás tapasztalható szikkasztó vagy közmű pontszerű szivárgása, ill. öntözőrendszerek használata esetén. A fő vízvezeték- és csatornahálózat lefutása általában a közút hálózatot követi. A csatornázatlan utcaszakaszok ingatlanjairól a kötelező közműre csatlakozást szomszédos telkeken keresztül vezető mellékcsatornákkal oldották meg. A területen szennyező forrás lehet a csatornákból vagy szikkasztókból történő szennyvíz szivárgása, a háztartásokban, kertekben műtrágya és egyéb vegyszerek használata, valamint az utak téli csúszásmentesítése, sózása.

6.2. A barlang feletti törmeléktakaró földtani és morfológiai jellemzői Az archív sekélyfúrások, feltárásban végzett megfigyelések és a közelben ismert barlangjáratok adataival pontosított földtani térkép (WEIN GY. 1977) alapján megállapítható, hogy a felszínen és felszínközelben a Szemlő-hegyi-barlangtól DK-re egyre nagyobb vastagságban Budai Márga Formáció a jellemző. A barlang É-ÉNy-i környezetében már csak a Szépvölgyi Mészkő Formáció jelenik meg, és hiányzik a Budai Márga. A barlangtól ÉNy-ra húzódó vető túloldalán pedig a felszíntől 6 méteres mélységig húzódó Szépvölgyi Mészkő rétegek feküjében triász tűzköves mészkő, a Mátyáshegyi Formáció található. A barlang környezetében törmelékfedő tehát a Szépvölgyi Mészkő és a Budai Márga felszínén alakulhatott ki. A közeli barlangok befoglaló kőzetét is figyelembe véve, a Szemlő-hegyibarlang és a tőle ÉNy-ra nyíló Zsindely utcai-barlang között WEIN GY. (1977) egy ÉK-i irányú vetőt feltételezett. Ez a vető a Szemlő-hegyi-barlang jelenleg ismert szakaszaiban nem jelenik meg. A Zsindely utcai-barlangban a felső-eocén 391


Szépvölgyi Mészkő feküjében már a triász Mátyáshegyi Formáció 6 méterre megközelíti a felszínt, ugyanakkor a Budai Márga teljesen hiányzik a rétegsorból (LEÉL-ŐSSY SZ. 1995). A Barlang utca 6-8. telken 2007-ben építkezés közben feltárt Pünkösdi-barlang járata 12 méter mélységig végig Szépvölgyi Mészkőben húzódik, a Szemlő-hegyi-barlang Agyagos-szakasza mellett, azaz itt a rétegsorból teljesen hiányzik a Budai Márga (LEÉL-ŐSSY SZ. 2007). A Barlang utca 18-20. sz. alatt egy 2000-ben létesített alapozó-gödörben talált, két nagy gömbfülkéből álló Pusztaszeri-barlang 9,5 méter mélységű, befoglaló kőzete a bryozoás márgába átmentet mutató Budai Márga (LEÉL-ŐSSY SZ. 2000). A fedő anyaga a barlangjáratok közelében mélyült sekélyfúrásokból pontszerűen ismert (VÉGH S.-né 1985). A járatoktól É-ÉK irányban mélyült fúrások 3,5-3,7 m mélységig szoliflukciós eredetű, vegyes anyagú lejtőtörmeléket harántoltak. A felszíni jegyek alapján a törmelékfedő epikarsztnak minősíthető. (MÁDLNÉ SZŐNYI J. et al. 2001a,b). A törmeléktakaró a Barlang utca 18-20. sz. alatt a lakópark alapkiásása idején térben is tanulmányozható volt. A szálban álló, kemény, tömör, pados megjelenésű Budai Márga felső része itt fellazult, agyaggal kevert durva kőzettörmelékes vagy agyagos löszös alapanyagba ágyazott pár cm-es törmelékekből felépülő zóna. A törmelékzóna megjelenése gyakran töbörkitöltés vagy beszakadás jellegű, amely kedvez a víz elvezetésnek. A munkagödörben vöröses kőzetliszttel, ill. törmelékkel kitöltött 6 m átmérőjű és 5 m vastag képződmény is megfigyelhető volt, amely paleo-víznyelőként értékelhető (2. ábra) (MÁDLNÉ SZŐNYI J. et al. 2001a,b; ANGELUS B. et al. 2002).

2. ábra. „Paleo-víznyelő” a Pusztaszeri úti lakópark alapozási gödrében.

392


A törmelékfedő jellemzésekor e fokozottan beépített területen az emberi tevékenység hatását is figyelembe kell venni: az építkezéseknek és a közműfektetésnek köszönhetően gyakori probléma a felszínközeli rétegek bolygatása vagy a tereprendezés, feltöltés is. A járatok 35-40 mélyen húzódnak a felszín alatt, azonban a periglaciális jelenségeknek köszönhetően a felszíni szennyező anyagok a vízzel együtt közvetlenül is lejuthatnak a barlangba. A szálkőzet réteglapjai (20° rétegdőlés) mentén is lehetséges a vízbejutás (MARI L.–FEHÉR K. 1999), de az ÉK-DNy, ÉNyDK-i és az É-D, K-Ny-i szerkezeteknek, vetőknek is szerepe lehet a vízközvetítésben (SÁRVÁRY I. et al. 1992; LEÉL-ŐSSY SZ. 1997). Mint láthattuk, szintén a beszivárgást segíti, ha a törmelékzóna töbörkitöltés vagy beszakadás jellegű. Ugyanakkor a törmelékfedő tározó és késleltetett beszivárgás-továbbító funkciója felhigíthatja és csökkentheti a szennyezők koncentrációját. A felszín alá jutó víz és a csepegővizek mennyiségétől függően a szennyező anyagokat az epikarszt ilyen körülmények között akár folyamatosan is tovább közvetítheti a karsztban.

7. Vízvizsgálatok eredményei A barlangi vízvizsgálatok során a helyszíni vízhőmérséklet és pH mérések eredményei időben állandónak bizonyultak, és csepegőhelyenként is csak nagyon kis különbségek adódtak. A pH összességében 6,5 és 7,6 értékek között változott, tehát közel semleges. A víz hőmérséklete a barlangban a főbejárattól a végpont felé haladva általában kis mértékben emelkedik. A kiépített szakaszon: minimum: 12,813,4°C, maximum: 15,5°C; a kiépítetlen szakaszon: minimum: 13,5°C, maximum: 15,7°C. A Virágoskertnél mért levegő hőmérséklete általában 1°C-kal kevesebb a víz hőmérsékleténél; a bejáratoktól távolabbi Kadič-szakaszban már általában 1,5°C különbség mérhető. A vezetőképesség és az összes oldott anyag mennyisége és időbeli változása szorosan összefügg egymással. A hőmérséklettel és pH-val ellentétben azonban a mért elektromos vezetőképesség és összes oldott anyag tartalom értékek között csepegőhelyenként jelentős különbségek tapasztalhatók, és a csepegővizek mérőhelyenkénti mennyiségében is nagy eltérések adódtak. A csapadék kémiai összetételének megállapításához 2006. februárban és márciusban, a havazást követően összegyűjtött, majd felolvasztott hó olvadékvizét vizsgáltuk meg: az elemzések során jelentős HCO3- (átlag 0,3 meq/l, kb. 75 meq%) értékeket kaptunk, a többi ion koncentrációja ehhez képest elhanyagolható, vagy kimutatási határ alatt maradt. A csepegés intenzitás, a fajlagos elektromos vezetőképesség és a főion koncentrációk, ill. azok időbeli változása alapján a 9 csepegővíz mérő helyet négy 393


csoportba soroltuk. A csoportokba nem sorolható csepegőhelyeket (Halál, Április 3.-folyosó, Gombszaggató-tó) pedig kevert típusoknak minősítettük (3. ábra). Összehasonlításként a barlang fogadóépületében mérhető csapvíz összetételét is ábrázoltuk.

3. ábra. Vízminták összetételének csepegőhelyenkénti összehasonlítása (középérték, meq/liter, koncentráció arányosan).

1. típus (Virágoskert, Virágoskert-Hosszú-lejtő, Hópalota): a törmeléktakarón keresztül természetes beszivárgás érvényesül epikarsztos jegyekkel. A csepegés intenzitása egy-egy jelentősebb havazást és hóolvadást követően, néhány nap késleltetéssel hirtelen emelkedik, majd fokozatosan csökken, ami az epikarszt tározó-vízvisszatartó jellegére utalhat. Jelentősebb csapadékesemények hatására 1-2 napot követően emelkedés, majd a csúcsot követően szintén 1-2 nappal később csökkenés következik (4. ábra). A csepegés intenzitás növekedése itt az epikarszt közvetlen víztovábbító hatását tükrözi. A fajlagos elektromos vezetőképesség értékekben a hóolvadást követően a csepegésintenzitással szinkronban hirtelen emelkedés, majd fokozatos csökkenés tapasztalható. Ez a repedésekben pangó víz hirtelen leürülését mutatja. Az esőzéseket követően a vezetőképesség csökkenése, azaz hígulás tapasztalható. 394


Jellemző az alacsony összion koncentráció és a természetes eredetű ionok (Ca2+, Mg2+, HCO3- és SO42-) dominanciája, ezek általában követik a vezetőképesség időbeli változását (5. ábra).

4. ábra. Az 1. típus (Virágoskert - Hosszú lejtő) csapadék-csepegésintenzitás és fajlagos elektromos vezetőképesség mérési idősora.

A δ18O értékek állandónak bizonyulnak és közel megegyeznek a területre hulló csapadék becsült (kb. -9,7 ‰) δ18O értékével (SIKLÓSY Z. et al. 2008). 2. típus (Pettyes-terem): “antropogén epikarszt” jegyeit mutatja. A csapadék-, és csepegésintenzitás, valamint a vezetőképesség változása, magasabb értékekkel, de az előző csoporthoz hasonló folyamat szerint alakul. Kiemelkedően magas az összion koncentráció, és a természetes ionok mellett az antropogén eredetű ionok is nagy arányban jelennek meg, melyek értékei tág koncentrációhatárok között, mégis egymással összefüggően ingadoznak (5. ábra). A Pettyes-terem a barlang feletti védett terület Ny-i végénél található, ahol feltételezhetően a felszíni-felszínközeli részt korábban megbolygatták, és idegen eredetű anyaggal töltötték fel. A beszivárgási jelenségek alapján itt a törmelékfedő „antropogén epikarsztként” funkcionál. A δ18O aránylag pozitívabb (-9 – -9,6‰) értékei feltételezhetően a repedésekben bekövetkező párolgásból és az ebből következő izotóp frakcionációból adódhatnak (SIKLÓSY Z. et al. 2008). 395


5. ábra. A csepegő vizek főion összetételének és fajlagos elektromos. vezetőképességének időbeli változása a Szemlő-hegyi-barlang 4 csepegővíz típusában.

396


3. típus (Óriás-folyosó, Örvény-folyosó) és 4. típus (Csengő-terem): fokozott antropogén befolyásoltság jellemző. A jelentős csepegésintenzitás nem mutat összefüggést a csapadékeseményekkel. A fajlagos elektromos vezetőképesség értéke jelentősen ingadozó, és magas az antropogén eredetű ionok aránya (Na+, Cl-, NO3-): A 3. típusnál: egész évben jelentős a csepegésintenzitás, szembetűnő a Na+ és Cl ionok szezonális változása. Az útsózás hatása télen és tavasz elején jelentősebb koncentrációkban jelentkezik (5. ábra). A folyamatosan magas csepegő vízmennyiség antropogén vízforrásra, vízvezeték szivárgásra utal. Ugyanakkor az ionok évszakos ingadozásából az látszik, hogy ez felszínről beszivárgó vízhez keveredik. A 4. típusnál: a NO3- folyamatosan magas koncentráció értékekkel nagyon tág tartományban ingadozik (5. ábra), ami csatornából (vagy szikkasztóból) történő hozzászivárgásra utal. A δ18O értéke a helyben hullott csapadék -9,7‰ értékénél folyamatosan negatívabb, de ugyanakkor a túlnyomórészt Dunából származó, közműhálózatba betáplált ivóvíz -10,9 ‰ értékénél pozitívabb, tehát mindkét csoportnál a beszivárgó vízhez közműből történő víz hozzákeveredése feltételezett (SIKLÓSY Z. et al. 2008). A vízkémiai elemzésekkel kimutatott magas NO3- értékek alapján ez a 3. típusnál ivóvíz, a 4. típusnál szennyvíz hozzászivárgása lehet.

8. Összegzés Budapest termálkarsztos barlangjaira az urbanizáció helyenként jelentős hatást gyakorol, és ez a vizsgált Szemlő-hegyi-barlang példáján szembetűnően mutatkozik. Az antropogén hatások természetes adottságokkal szembeni érvényesülését nagymértékben meghatározzák a felszínközeli fedőrétegek, vagy az epikarszt hidraulikai tulajdonságai, ill. az emberi tevékenység, a bolygatottság, a szennyező tevékenység jellege és intenzitása. A földtani szerkezetek és a felszínközeli törmeléktakaró beszivárgás-módosító, szennyezés-“tisztító” és közvetlen víztovábbító hatása is kimutatható. Az emberi tevékenységgel együtt járó szennyezők a réteghatáron és a repedéseken, illetve a bolygatott felszínen keresztül közvetlenül bejuthatnak a felszín alá. Mindezek, a burkolt felületekkel együtt, jelentős mértékben módosíthatják, vagy felülírhatják a természetes beszivárgási folyamatokat, és a csepegőhelyeknél mérhető vizek között mennyiségi és minőségi különbségeket eredményeznek. Bár e különbségek jellegüket tekintve hasonlóak lehetnek a természetes viszonyok között megfigyelhető, a felszíni, geológiai körülményekre visszavezethető különbségekhez, a vizek kémiai összetétele és antropogén 397


jelenségekkel való korrelációja „elárulja” az emberi hatásokat. Vizsgálatsorozatunk tehát igazolta, hogy a városiasodott terület barlangjaiba jutó csepegő víz alapvetően nem természetes, hanem antropogén módon kisebb-nagyobb mértékben befolyásolt. Fontosnak látjuk hangsúlyozni, hogy a víz szétporladva, nyilvánvalóan a barlangi aeroszol összetételét is befolyásolja (vö. KERTÉSZ ZS. et al. 1999). Az aeroszol összetételének antropogén módosulását valószínűleg tükrözik az aeroszolból kicsapódó ásványok is. Feltétlenül további vizsgálatokat igényelne a vizekben jelenlevő szennyezők megjelenése az aeroszolban és ennek a Szemlőhegyi-barlangban folyó légzésterápiára kifejtett hatása.

9. Köszönetnyilvánítás Köszönjük dr. Leél-Őssy Szabolcs, Zihné dr. Perényi Katalin, Erőss Anita, dr. Mari László, dr. Telbisz Tamás és Erőss Ágnes segítségét és hasznos tanácsait. Hegedűs András kutatásvezető, Farkas Román kutatásvezető-helyettes, Váci Gergely János, Burghardt Edward, Kálmánfiné Ast Hajnalka, Kalotai Zsófia, Kovács Sztríkó Zsuzsanna, Kiss Klaudia, Kovács Gábor, Csorsza László, Fischer Balázs, Borzák Réka, Bojtor Beatrix, Ruzsa János és társaik értékes segítséget nyújtottak a Szemlő-hegyi-barlangban folyó rendszeres vízmintavételezésben. Medvegyné Máthé Krisztinát és Medvegy Ivánt a helyszíni csapadékmérésért, az Országos Meteorológiai Szolgálatot az adatszolgálatásban nyújtott segítségért illeti köszönet. Siklósy Zoltánnak az MTA Geokémiai Kutatóintézet Stabilizotóp laboratóriumában, Varga Andrásnak az ELTE-TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, Zihné dr. Perényi Katalinnak az ELTE-TTK Analitikai Kémiai Tanszék Speciációs-Gyógyszerész-Nyomanalitikai laboratóriumában végzett vízminta elemzéseket, dr. Szunyogh Gábornak és a KvVM Barlangtani és Földtani Osztály munkatársainak a barlangtérképekkel kapcsolatos adatokat köszönjük. A kutatás az Erdélyi Mihály Alapítvány és a 72590 K sz. OTKA–pályázat támogatásával készült. Irodalomjegyzék Angelus B.– Pethő S.L.–Mindszenty A. (2002): Földtani megfigyelések – amit újra már senki nem láthat (A Pusztaszeri út és a Barlang utca között épülő lakópark alapozási munkái során keletkezett feltárások rögzítése). – Földtani Közlöny 132/1, Budapest, pp. 129-130. Benkovics L.–Török Á.–Nádor A. (1995): A Ferenc-hegyi vonulat barlangjainak geológiája. – Karszt- és barlangkutatás X., MKBT, Budapest, pp. 193-196, pp. 200207.

398


Erőss A. (2001): Az epikarszt megjelenésének és jelentőségének vizsgálata a Rózsadomb (s.l.) terület példáján. – Diplomamunka, ELTE Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék 69 p.+ mellékletkötet Erőss, A.– Mádl-Szőnyi, J.– Müller, I.– Virág, M. (2006): Hydrogeological investigations in the Rózsadomb area for the protection of the thermal karst system (Budapest, Hungary). – in Goldscheider, N., Mudry, J., Savoy, L., Zwahlen, F. (eds): Proc. 8th Conference on Limestone Hydrogeology, Neuchatel (Switzerland) 21-23 Sep. 2006, Presses universitaires de Franche-Comté, Besancon, France, pp. 105-108. Fehér K.–Kiss K.–Kovács J.–Kiss A. (2009): Beszivárgás-vizsgálatok a rózsadombi termálkarszton. – Karsztfejlődés XIV. Szombathely, pp. 45-55; http://www.karsztfejlodes.hu/kotetek/kf_2009.htm Jiménez-Sánchez, M.–Stoll, H.–Vadillo, I.–López-Chicano, M.– Dominguez-Cuesta, M.– Martin-Rosales, W.–Meléndez-Asensio, M. (2008): Groundwater contamination in caves: four case studies in Spain. – International Journal of Speleology, 37 (1), Bologna (Italy), pp. 53-66. Kertész, Zs.– Borbély-Kiss, I.– Hunyadi,I. (1999): Study of aerosols collected in a speleotherapeutic cave situated below Budapest, Hungary. – Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 150, pp. 384-391. Kogovsek, J.– Sebela, S. (2004): Water tracing through the vadose zone above Postojnska Jama, Slovenia.– Environmental Geology, pp. 992-1001. Kovács J.–Müller P. (1980): A budai-hegyek hévizes tevékenységének kialakulása és nyomai. – Karszt és Barlang, 1980. évf. II. füzet, pp. 93-98. Leél-Őssy Sz. (1995): A budai Rózsadomb és környékének különleges barlangjai. – Földtani Közlöny 125. 3-4. Budapest, pp. 363-432. Leél-Őssy Sz. (1997): A József-hegyi-barlang (Budapest) geológiai viszonyai, fejlődéstörténete és a Rózsadomb környéki termálkarsztos barlangok genetikája. – Kandidátusi értekezés, ELTE-TTK Általános- és Történeti Földtani Tanszék, pp. 4751. Leél-Őssy Sz. (2000): Jelentés a Pusztaszeri-barlang feltárásáról. – Kézirat, KvVM Barlangtani és Földtani Osztály Leél-Őssy Sz. (2007): Jelentés a Pünkösdi-barlang feltárásáról. – Kézirat, KvVM Barlangtani és Földtani Osztály Mari L.–Fehér K. (1999): The impacts of land use change on the Budapest hydrothermalkarst: a study of Szemlő-hegy cave. – Essays in the Ecology and Conservation of Karst, IGU Comission Sustainable Development and Management of Karst Terrains, Acta Geographica Tom. XXXVI. Szeged, pp. 104–111. Mádl-Szőnyi, J.–Erőss, A.–Tardy, J. (2001a): Epikarst of a thermal karst area, Rózsadomb, Buda Hills, Hungary – in Mudry, J. and Zwahlen, F. (eds.): Proceedings of the 7th Conference on Limestone Hydrology and Fissured Media, Besancon, France, 20-22. September, 2001, Sci. Tech. Envir., Mém. H. S. n° 13, p. 237. Mádlné Szőnyi J.–Erőss A.–Pethő S. L. (2001b): A Budai Termálkarszt területén feltételezhető epikarszt vizsgálata. – Zárójelentés a KAC Pályázat keretében 2000-

399


2001. évben végzett munkáról a Környezetvédelmi Minisztérium megbízásából, kézirat 50 p. + mellékletek Mádlné Szőnyi J.–Virág M.–Erőss A. (2007): A Szemlő-hegyi-barlang csepegővizeinek vizsgálata a Budai Márga törmeléktakarón át történő beszivárgás értékelése céljából. – Földrajzi Közlemények CXXXI. (LV.) kötet, 2007. 4. szám, pp. 371-388. Sárváry I.–Maucha L.–Izápy G. (1992): Szivárgási vizsgálatok, szivárgási sebesség meghatározása. Kézirat. – Phare/III. III. feladat. 13 oldal, 9 táblázat, 8 ábra. Siklósy, Z.–Demény, A.–Pilet, S.–Leél-Őssy, Sz.–Virág, M. (2008): Monitoring environmental changes by investigation of stalagmites and drip waters in caves, 33 International Geological Congress, Oslo, abstract volume, http://www.cprm.gov.br/33IGC/1338477.html 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 of the X.th Int. Congress on Speleology, Budapest, pp. 634-639. Végh S.-né (1985): A József-hegyi barlangrendszer kutatásához kapcsolódó földtani térképezés eredményei – Kézirat, ELTE Alkalmazott és Műszaki Földtani Tanszék, Budapest Virág M. (2008): A Szemlő-hegyi-barlang csepegő vizeinek vizsgálata a rózsadombi törmeléktakarón át történő beszivárgás értékelése céljából. – Diplomamunka, ELTETTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, 153 p. Virág, M.–Mádl-Szőnyi, J.–Mindszenty, A. (2009a): The effects of urbanization on the underlying thermal karst as reflected by dripwaters in a cave (Buda Hills, Hungary) – Proceedings of the 13th Congress RCMNS - 2nd - 6th September 2009, Naples, Italy, ACTA NATURALIA de L’Ateneo Parmense, Vol. 45 n. 1/4 - 2009, pp. 255256. Virág M.–Mádlné Szőnyi J.–Mindszenty A.–Zihné Perényi K.–Leél-Őssy Sz.–Erőss A.– Siklósy Z. (2009b): Az urbanizáció hatása a budai barlangok csepegő vizeire a Szemlő-hegyi-barlang példáján. – Karsztfejlődés XIV. Szombathely, pp. 57-81; http://www.karsztfejlodes.hu/kotetek/kf_2009.htm Virág M.–Mádlné Szőnyi J.–Mindszenty A. (2010): A Szemlő-hegyi-barlang csepegő vizeinek vizsgálata: természetes és antropogén hatások. – Karszt és Barlang, 2009. évf. I-II. füzet (sajtó alatt) Wein Gy. (1977): A Budai-hegység tektonikája. – MÁFI Alkalmi Kiadvány, Budapest, 66 p.

400


ÚJ TÍPUSÚ PRB TÖLTETEK FEJLESZTÉSE Madarász Tamás; Szűcs Péter; Lakatos János; Gombkötő Imre; Szántó Judit; Radeczky János; Trauer Norbert; Zákányi Balázs; Székely István Levelező szerző: Madarász Tamás, egyetemi docens; [email protected] Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, 3515, Miskolc-Egyetemváros,

Abstract Since the 90s there is a widespread technology for passive remediation alternatives that is called Permeable Reactive Barriers (PRBs). The remediation is based on a carefully designed permeable barrier installed in the path of the moving dissolved plume that is capable to treat the groundwater. While groundwater moves through the permeable wall the pollutants are precipitated, adsorbed or decomposed and water with acceptable quality leaves the safe side of the wall. The traditional reactive materials applied in such installations are iron and active carbon granulates. Our paper shows the concept and design protocol of a new generation of reactive barriers. Keywords: Permeable reactive barriers, development of new reactive materials, hydraulic compliance; design protocol

1. A projekt bemutatás, célja A felszín alatti víz szennyezések kezelésének legáltalánosabban alkalmazott technikája az ún. „pump-and-treat” eljárás, amelynél víztermelő és besajtoló műtárgyak segítségével a szennyezett talajvizet kiemeljük, a területen tisztítjuk és a tisztított vizet visszasajtoljuk a vízadóba. Az eljárás során minden esetben bizonytalanságot jelent, hogy a szennyezett terület teljes kiterjedéséről egyenletesen be tudjuk-e fogni a szennyezett vizet, és nem hagyunk-e hátra szennyezett elszigetelt „leszakadt” csóvákat. A beavatkozás során egy hosszú távú, folyamatos üzemű, költséges és állandó felügyeletet igénylő aktív kármentő rendszert kell hónapokon/éveken át üzemeltetni [1]. Ezért egyre növekszik azoknak a műszaki megoldásoknak a jelentősége, amelyek a szennyező anyagokat nem „kitermelik” és tisztítják, hanem a talajvíz útjába helyezett reaktív közeg által, a szennyezőkkel reakciót előidézve, azokat kevésbé toxikus vagy veszélytelen formájúvá alakítják át, vagy kivonják a tovaáramló közegből [2]. A fenti elven működő permeábilis reaktív gátak (Permeable Reactive Barrier; PRB) kialakításának egyik alapfeltétele a szennyezővel kölcsönhatásba lépő reaktív 401

Madarász Tamás et al.

gátkomponens kiválasztása. A műszaki beavatkozás során a szennyező csóva útjában egy megfelelően méretezett, és a szennyezés mentesítésére alkalmas áteresztő gátat alakítunk ki. Miközben a felszín alatti víz a reaktív falon áthalad a szennyezőanyag a reagens felületén kicsapódik, adszorbeálódik vagy lebomlik, így a fal mentett oldalán már a tisztított talajvíz lép ki [3]. A hagyományos reaktív gátanyagok a vas, és aktív szén granulátumok. A megfelelően megválasztott töltetű gátak alkalmasak szerves és szervetlen oldott szennyezők (pl. szénhidrogének, klórozott szénhidrogének, egyes peszticidek, króm és egyéb toxikus fémek, nitrát és szulfát tartalmú szennyezések, valamint savas bányavizek (AMD)) mentesítésére [4]. Kutatócsoportunk töltetanyagként huminsav tartalmú természetes anyagokat alkalmaz, amelyek bekerülési költsége legalább egy nagyságrenddel kisebb az aktív szén töltetétől és bár szennyezés visszatartó képessége (CRC) elmarad attól, de laboratóriumi kísérletek igazolják, hogy annak kb. 30%-át elérheti. Kimerülése esetén a költsége regenerálás helyett a töltet energetikai hasznosítására és új töltet behelyezésére van lehetőség. Amennyiben a reaktív falas eljárás gazdaságossá és így elérhetővé válik a kármentesítést végző számára, a pump-and-treat eljárást bizonyos esetben kb. 4050%-kal olcsóbb technológia válthatja fel [5]. Az új generációs reaktív fal alkalmazásának másik innovatív sajátossága, hogy a fal műszaki kialakításakor a töltetet kiemelhető betétek formájában helyezzük el a műtárgyban. A kimerült betétek szükség esetén új betétekre cserélhetők. A kimerült és kiemelt betétek energetikai hasznosítása - megfelelő előkészítés után – megoldható.

2. A lignit alapú töltet fejlesztése A töltet kifejlesztése során elsősorban lignit mintákat vizsgáltunk. A lignitnek négy szemcsetartományával (0/5 mm frakciók, azon belül 0,125/0,25mm, 0,25/0,5 mm és 0,5/1mm) külön-külön végeztük el a vizsgálatokat, emellett meghatároztuk a minta jellemző fizikai tulajdonságait (sűrűség, szemeloszlás, nedvességtartalom). A töltetként használandó anyag esetében ismernünk kell, hogy az milyen fémiont tartalmaz a cserehelyeken, s a toxikus fémion megkötésekor milyen ionokat bocsáthat ki a környezetbe. Megvizsgáltuk a szén cserehelyeiről, valamint a kísérő szervetlen meddőből mobilizálható ionok összetételét (Ca, Mg, Na, K, Al, Fe), mert mobilizálódásuk esetén gátból toxikus anyag juthat ki a környezetbe, illetve hatással lehetnek a gát hatékonyságára, mivel szervetlen alkotók oldódhatnak, s ez a versengés révén gátolhatja az eltávolítandó ion megkötődését [6].

402

Új típusú PRB töltetek fejlesztése

A vas és az átmeneti fémek erősen kötődnek a szén cserehelyein így a versengés révén meggátolhatják a toxikus ionok megkötődését, vagy leszoríthatják a már megkötött toxikus ionokat. A komplex gát szerkezetben ezért indokolt lehet egy olyan modul beépítése, amelyik a fenti jelenséget megakadályozza. Megállapítható, hogy kalcium, magnézium és esetenként kevés vas található ioncserével mobilizálható formában. Nátrium, kálium gyakorlatilag nincs ilyen módon kötötten a szeneken (1. ábra). A kioldódó ionok vizsgálata után a töltet legfontosabb tulajdonságát, a szorpciós kapacitását vizsgáltuk. A szorpció leírásának egyik lehetősége Langmuir izoterma alkalmazása: c(s) = q*(c(l)/(c(l)+b)).

(1)

25

Kioldott elem mennyisége mg/g

20

15

Natrium Kalium Magnezium Kalcium Vas Alumínium

10

5

0

Desztillált víz

KCl

MgCl2

Ecetsav

Ecetsav + Na- Ecetsav + Ecetsav + Naacetát ammóniumacetát + acetát EDTA

Ecetsav + hidroxilamminhidroklorid

1. ábra. Kioldott elemek mennyisége a Bükkábrányi lignit (új) 0,5
Az izoterma a szorpciót nem csak matematikailag jellemzi, hanem olyan paramétereket tesz meghatározhatóvá, mint a szorpciós kapacitás és a szorpció erőssége (q a kapacitás, b a szorpció erősségére jellemző állandó). Az izoterma egyik jól használható linearizált formája: 403


(2)

c(s)/c(l) = q/b-1/b*c(s).

Az ábrázolásból megítélhető az, hogy milyen tartományban teljesül a Langmuir hipotézis. A 2. ábrán látható, hogy a szorpciós pontsor nem írható le az un. „egy felületű” Langmuir egyenlettel. A „kétfelületű” Langmuir leírást alkalmazva az erős szorpcióra és a gyenge szorpcióra nyerhetünk adatokat. A gát tervezésekor erős kölcsönhatáshoz tartozó kapacitásra alapozunk. (Ilyenkor a gyenge kölcsönhatást elhanyagoljuk, ami a valóságban ha fellép kedvező irányba tolja a gát áttörését élettartamát, felfoghatjuk egyfajta biztonsági tartaléknak a rendszer szennyezés visszatartó képessége szempontjából.) [7] 1

0,9

c(s)/c(l) = q/b-1/b*c(s) q1= 0,48 mmol/g q1+q2 = 0,62 mmol/g b = 4,6

0,8

0,7

c(s)/c(l)

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

c(s)

2. ábra. Linearizált Langmuir izoterma Cu(II) megkötődése bükkábrányi ligniten. A bükkábrányi lignit különböző szemnagyság tartományú örleményei, statikus körülmények között . Szilárd: folyadék arány: 1:40. Kontakt idő: ) 95 h, Nem kevert rendszer (napi két összerázás).

Különböző eredetű szénmintákon végzett szorpciós vizsgálatokkal azt is megállapítottuk, hogy az erős kölcsönhatásokhoz tartozó, azonos szénültségű szenek kapacitása nem mutat nagy különbséget, a származási helytől függő eltérés a kapacitásokban a gyenge kölcsönhatásokhoz rendelhető. A kapacitások értékét összevetve más lehetséges gátanyagokéval látható, hogy a lignit mintegy 0,1-0,01 résznyi kapacitással rendelkeznek az ioncserélő gyantákhoz viszonyítva. Az aktív szenekkel összevetve a két szorbens kapacitása egy nagyságrenden belül van. 404


Igazoltuk, hogy az ásványi szenek a kapacitásukat tekintve megfelelő gátanyagnak tekinthetők a toxikus átmeneti és nehéz fémek eltávolítására. Az 3. ábrán bemutatott görbék alapján az is megállapítható, hogy a szorpció sebessége kicsi. Statikus rendszerben vizsgálva kb. 100 óra (4 nap) szükséges ahhoz, hogy az egyensúly beálljon. Ez az érték 0,01 pórustér/h áramlási sebességnek felel meg, ami a gátra alkalmazva azt jelenti, hogy egy pórustér/4 nap áthaladáskor beállhat az egyensúly és ez esetben, mint a szorpciós izotermák is mutatták lásd 3. ábra nincs szorbens részecske méret függés. A kontaktidőt ettől az értéktől kisebbnek választva van értelme modellezni. 5

4,5

4

3,5

c(Cu) oldat

3 0,062
2,5

2

1,5

1

0,5

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Idő, h

3. ábra. A szorpció sebessége, Cu(II) ionok megkötődése különböző méretfrakciójú bükkábrányi ligniteken.

A statikus vizsgálatok mellett dinamikus oszlopkísérleteket is végeztünk, ahol a modellgáton átjutó ionok áttörési görbéjét vettük fel. A modellgátról lejövő folyadék jellemző ion-koncentrációjának változását a 4. ábra mutatja a besajtolt vagy átáramoltatott kezelendő folyadék térfogata függvényében. Látható, hogy a nem kötődő nátriumion egy pórustér térfogatú folyadék besajtolásakor áttör. A szorpciós helyeken, mint azt korábban megállapítottuk döntően kalcium ionok vannak ezért a réz(II) és a vas(II) ionok megkötődése miatt a kalcium ionok deszorpciója miatt ionkoncentrációja a nátriummal azonos áttörési görbén magasabbra növekszik, mint besajtolt oldat 405


koncentrációja. Az 5 mM fölötti görbe görbealatti területének azonosnak kell lenni a megkötött réz(II) és Vas(II) ion mennyiségével. A vas(II) áttörése hamarabb következik be, mint a rézé, ennek ellenére a vas(II) a réz egy részét leszorította a cserehelyekről, ami nem biztos, hogy a vas(II)-nek tulajdonítható. A vas(II) ugyanis vas(III)-á könnyen átalakulhat és ez az ion biztosan erősebben kötődik, mint a Cu(II). 14

12

c(Me)effluent, mM

10

8

c(Cu) mM c(Fe) mM c(Na) mM c(Ca) mM

6

4

2

0 0

50

100

150

200

250

300

350

V , ml

4. ábra. A különböző ionok áttörése visontai lignit -fehérvárcsúrgói homok tölteten több iont tartalmazó folyadék áramoltatásakor. (m(lignit) 2 g, c(Cu): 5 mM, c(Na): 5mM, c(Ca): 5mM, c(Fe(II)): 5 mM, Folyadék áramlási sebesség : v: 0,1 cm3min-1 (0,5 pórustér/h) ).

3. A töltet hidrodinamikai méretezése, környezetbe illesztése A reaktív gát környezetbeillesztése rendkívül fontos a helyes működés biztosításához. A környezetétől jelentősen kisebb szivárgási tényezővel rendelkező gát a talajvizet visszaduzzasztja és a szennyező csóva megkerüli a gátat. A lignitből készített töltetanyag szivárgási tényezőjének vizsgálata fontos része a méretezésnek, ezért a töltetanyag tulajdonságait flexibilis falú permeabiméterben vizsgáltuk, majd eltérő geometriájú gátak hidrodinamikai viselkedését modelleztük [8].

406


A három kiválasztott szemcsetartomány esetében laboratóriumban mértük a lignit a szivárgási tényezőjét (1. táblázat), ezután a homok és lignit különböző arányú keverékeinek szivárgásitényezőjét vizsgáltuk, hogy meghatározzuk az egyes hidraulikai környezetben alkalmazható töltet-homok keverék arányokat. Négy lignit/homok keverési arányt alkalmaztunk: 90/10%; 50/50%; 30/70%; 10/90%. A homok arányának változtatásával a szorpciós kapacitás állandó értéken tartása mellett beállítható a töltet szükséges hidraulikai paramétere, azaz a töltet a környezetébe illeszthető. A töltet variánsok szivárgási tényező értékeit mátrixokban foglaltuk össze és színkódokkal jelöltük a szivárgási tényező tartományokat (5. ábra). 1. táblázat. Szemcsetartomány 0,5-1 mm 0,25-0,5 mm 0,063-0,25 mm

k szivárgási tényező értéke 1,39.10-4m/s 5,3.10-5m/s 5,86.10-7m/s

5. ábra. A különböző homok-lignit keverési arányok esetében kapott szivárgási tényező eredményeket bemutató mintatáblázat.

A tényleges gátkialakítások modellezését a Processing Modflow programcsomag segítségével végeztük el. A gátakat a η- befogási hatásfokkal jellemezhetjük, amely megadja, hogy a gát keresztmetszetére érkező áramlási trajektóriák hány százalékban haladnak át a gáton, vagy kerülik meg azt. 407


6. ábra. A η- befogási hatásfok eredmények összefoglaló táblázata különböző földtani környezet/gát változatok esetében.

A dinamikus oszlopkísérletek során kapott áttörési görbéket a transzport modell segítségével „reprodukáltuk” úgy, hogy a transzport modellel kapott áttörési görbék a lehető legjobb fedésben legyenek a laborban kapottakkal. A legjobb illeszkedéshez tartozó transzport paramétereket rögzítettük, mivel ezek alkalmazásával modellezhető a valóságos gátak működése. Ily módon egy megbízható eszközt találtunk a gátak méretezéséhez, amivel a gát szükséges geometriáját és kimerülésének idejét, azaz csereperiódusát is meghatározhatjuk. Az áttörési görbe transzport modellel illesztett változatát és a kapott transzport paraméterek összefoglaló táblázatát mutatja a 7. ábra.

4. A gát tervezés folyamata A fenti méretezési modulok nem értelmezhetők egymástól függetlenül, azok a gát méretezése során jelentős mértékben hatnak egymásra. A méretezései szempontok bizonyos esetekben egymással konkurálnak (pl. megkívánt szivárgási tényező és reaktív anyag mennyisége). Az egyes fejlesztési modulok egymásra hatásának meghatározása és a méretezés folyamat leírása az összes tervezési szempont egységes kezelését igényli. Ezért fontosnak tartottuk egy tervezési protokoll 408


összeállítását, ami végigvezet a tervezés lépésein. A tervezés folyamatát négy részre osztottuk: 1, Ellenőrző lista; 2, Anyagmérleg alapú megközelítés; 3, Paraméteres méretezési protokoll; 4, Fél üzemi kísérlet.

4. ábra. Az áttörési görbe előállítása transzport modell segítségével és a kapcsolódó transzport paraméterek összefoglaló táblázata.

5. Összefoglalás Az újszerű reaktív gátak alkalmazása nehézfémmel szennyezett talajvizek esetében lehetséges. A kutatásunk során a töltetfejlesztés és a gát környezetbeillesztésével kapcsolatos vizsgálatok mellet a gát műszaki kialakításával és a kimerült töltetanyag hasznosításával is foglalkoztunk. Jelen cikkünkben a gátanyag fejlesztésével kapcsolatos eljárástechnikai és kémiai vizsgálatokat legfontosabb lépéseit mutattuk be és igazoltuk, hogy bár a lignit alapú töltetek kation megkötő képessége elmarad egyes elterjedten hasznát gátanyagokétól, de gazdaságos alternatívát jelentenek megfelelő méretezés mellett, különösen, ha a töltetanyag cseréjének műszaki megoldása lehetséges. A gát környezetbeillesztését és hidraulikai méretezését laboratóriumi mérésekre alapozva és modellezési feladatok megoldásával oldottuk meg. A méretezési eljárás folyamatának legfontosabb, paraméteres méretezési lépését is bemutattuk. 409


A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával jelent meg. Irodalomjegyzék [1] J. Bőhm, Á Debreczeni, I. Gombkötő: PEREBAR – Innovative Groundwater remediation. In The Functioning and Management of the Water – Soil – System at River Basin Scale: Diffuse Pollution and Point Sources, BRGM – Bureau de Recherches Géologiques et Mines, 2003, p. 437-445: Water Cycle and Soil-related Aspects EU-Workshop, Orléans, France, 2003; ISBN: 3-937750-00-2 [2] Madarász T.- Tóth R. (2010) Új generációs reaktív falak alkalmazása talajvíz szennyezések kármentesítésére, Műszaki megvalósítási modul ( II. Részletjelentés) [3] Filep Gy.- Kovács B.- Lakatos J.- Madrász T.- Szabó I. (2002) Szennyezett területek kármentesítése ( Miskolci Egyetemi kiadó 2002) [4] J. Lakatos, I. Szabó, B. Csőke, C. E Snape: Coals and biomass as active materials for permeable reactive barriers. Anyagmérnöki Tudományok, Miskolc, 33 vol. 13-22 (2007). [5] Szucs P, Madarasz T: Complex hydrogeological modeling of multifunctional artificial recharge options of the Great-Forest Park in Debrecen, Hungary.; In: Brebbia CA, Antunes do Carmo JS(szerk.)Water Pollution VIII, Modelling, Monitoring and Management..Southampton ; Boston: WIT Press, 2006. pp. 177-184. [6] J. Lakatos, C. E. Snape, M. Ulmanu: Transition and heavy metal sorption from multi component system. Proc of the 4th Intern. Conf. on Carpatian Euroreigion Ecology, Miskolc- Tapolca, 128-134 (2003). [7] J . Lakatos , S.D. Brown, C.E.Snape: Coals as sorbent for the removal and reduction of hexavalent chromium for aqueous waste streams .Fuel, 81, 691-698 (2002). [8] Szucs P, Civan F, Virag M: Applicability of the most frequent value method in groundwater modeling.; HYDROGEOL J 14: (1-2)31-43 (2006), Springer.; Impact Factor: 1.288

410


A BESZIVÁRGÁS MÉRTÉKÉNEK MEGHATÁROZÁSA A DUNA-TISZA-KÖZÉN HIDRODINAMIKAI ÉS TRANSZPORTMODELLEZÉSSEL Kompár László Ph.D. hallgató Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

Kivonat A Duna-Tisza-köze Magyarország egyik legnagyobb un. tisztán leáramlási területe, a csapadékból történő beszivárgás mértéke itt a legnagyobb. Egy, az IAEA által koordinált nemzetközi projekt kapcsán Magyarországon is egy kutatócsoport vizsgálja a beszivárgás mértékét egy megfelelően kiválasztott mintaterületen. A kutatómunka célja egy hidrodinamikai és egy transzportmodell készítése a területre, mégpedig trícium izotópos vizsgálatokra alapozva, és lekövetni a csapadékból történő beszivárgás mértékét, kapni egy átfogó képet a jellemző szivárgáshidraulikai helyzetről.

Abstract The Duna-Tisza-köze is one of the largest recharge area in Europe. There is an international project which is coordinated by the IAEA to investigate the recharge at some place in Europe. In Hungary a researching group do these researches at a sampling site namely Méntelek. The aim of this research is build a flow and transport model for the sample site which base on tritium isotope measurements. Afterthere we can estimate the annual recharge, and understand the hydraulic situation of this area.

1. Bevezetés A felszín alatti vizeknek manapság egyre nagyobb szerepe van a vízellátásban, különösképpen igaz ez Magyarországra, hiszen az ivóvízszükségletet 95%-ban ebből fedezik hazánkban. A felszín alatti vizek mennyisége nagymértékben függ a csapadékból történő beszivárgástól, amelyre nagy hatással vannak a csapadék, elfolyás és az evapotranszspiráció. Számos nyomjelzéses vizsgálat ismert a felszín alatti vizek függőleges mozgásának követésére porózus kőzetekben (Juhász, 2002). A legmodernebbeknek azonban a környezeti izotópokkal történő vizsgálatok (Marton, 2009), különösképpen a 3H/3He bomlási arányból történő meghatározás számít. 2010-ben egy, a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség (International Atomic Energy Agency = IAEA) által létrehozott nagyszabású projekt indult több ország 411

Kompár László

együttműködésével. Miden résztvevő országban kijelölt mintaterületeken, előre megszabott vizsgálatokat kell elvégezni. A magyarországi mintaterület Méntelek, ami Ma Duna-Tisza-közén található Kecskemét közelében. A terület Európa egyik legnagyobb üledékes medencéje, amelynek legnagyobb nagyrészt homok és kavics a felépítő anyaga. A területre jellemző átlagos csapadékmennyiség 560 mm/év, korábbi mérések alapján az átlagos beszivárgás pedig 48-52 mm/év. 1998-ban egy kútfészek lett telepítve a területen, amely 4, azonos átmérőjű kutat jelent egy nagyobb átmérőjű kútban, és mind a 4 kút különböző mélységekben, különböző rétegeket szűrőznek be. Abban az időben trícium izotópos vizsgálatok lettek elvégezve, melyek eredményei alapján jól látszik az 1963-as trícium csúcs 12 m mélységben, ebből tudunk következtetni a beszivárgás mértékére (Deák et al. 2000). 1963-ban volt ugyanis a legnagyobb a légkörben a trícium koncentráció a magas légköri atomkísérletek miatt, amely a csapadékkal jelentkezett a felszín alatti vizeknél. A projekt résztvevői Magyarországról a Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató Intézete, a Miskolci Egyetem Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszéke, továbbá a GWIS Kft.

2. Az alkalmazott módszer alapjai 2010 decemberében a Kecskeméttől észak-nyugati irányban, mintegy 12 km távolságban létesített egykori liziméter állomáson történtek trícium izotópos vizsgálatok. A terepi méréssorozat célja volt az 1998-ban kialakított kútnégyesből történő vízmintavétel, így a 4 kút által szűrőzött különböző rétegekből információhoz jussunk a talajvíz trícium tartalmát illetően.

1. ábra. A Ménteleken található kútfészek.

A 3H a hidrogén atom 3-as tömegszámú, radioaktív izotópja, eltérés csupán a neutronszámban van a hidrogéntől. A trícium az atmoszféra felső rétegében, természetes úton keletkező izotóp, viszonylag rövid, 12,4 év a felezési ideje, 412

A beszivárgás mértékének meghatározása a Duna-Tisza közén hidrodinamikai és…

továbbá β—bomlással 3He izotóppá bomlik. A trícium koncentrációját a trícium egységgel (külföldi szakirodalmak alapján Tritium Unit = TU) mérjük. 1 TU jelenti azt a mennyiséget, ami előfordul 1018 hidrogén atomban. Természetes körülmények között a trícium mértéke igen alacsony, mintegy 2-10 TU. Az 1950-es évektől kezdődő magas légköri atomkísérletek idején ez a mérték elérte a 10.000-es TU-t is. A levegő trícium-koncentrációja az 1963-as évtől kezdve folyamatosan csökkent, ma Magyarországon közelítőleg 10 TU a mértéke. 1943-2010 terjedő időszakra a 2. ábra mutatja a magyarországi csapadék trícium tartalmát. 2500

Trícium tartalom [TU]

2000

1500

1000

500

0

Idő [év]

2. ábra. A magyarországi csapadékban a trícium tartalmának időbeli változása.

Viszonylag rövid felezési ideje miatt kellően magas felbontású képet kaphatunk az utóbbi 50 év történéseiről. A trícium tartalmú esővíz ugyanis a felszín alá beszivárogva a felszín alatti vizeket táplálja, és az ott jelen lévő víz a mai napig tartalmaz valamennyi tríciumot abból, ami a beszivárgásnál oldva volt a vízcseppekben. Így aztán a tríciumos kormeghatározás segítségével kaphatunk képet a beszivárgás évi mennyiségéről. Az 1950-es évektől kezdve a ménteleki állomás folyamatosan bővült: talajvízállás, talajhőmérséklet, talajnedvesség, csapadék, napsugárzás, léghőmérséklet, légnedvesség, párolgás, szélsebesség én intercepció figyelésére alkalmas berendezések lettek kialakítva. 1955-ben több lizimétert is kialakítottak a mérőállomáson, közvetlenül a felszín alá történő beszivárgás lekövetésére. A terület általános leírására megfelelő az 1997 júliusában mélyített próbagödör, illetve a későbbiekben kialakított kútnégyes fúrási naplói alapján megismert paraméterek. A talajra jellemző, hogy a legfelső 30 cm gyökérzettel 413

Kompár László

erősen átszőtt, de ugyanakkor nagyon homogén közepes és finom homokokból tevődik össze, magas humusztartalom jellemzi a legfelső részeket. Ez a humusztartalom azonban a mélységgel csökken, nagyjából 20 cm-es mélységnél már nagyon kismértékben figyelhető csak meg. Az akkori szelvényfelvétel szerint 57 cm mélységnél erőteljes színváltozás figyelhető meg a talajnál, illetve nagyobb kiterjedésű rozsdabarna, oxidációs foltok mutatják egyértelműen a talajnedvesség tartalom változását. A teljes szelvény alapján azonban világosan látszik a homokos talajtípus, annak mélység szerinti színváltozása. A talaj szivárgási tényezőjének meghatározására vizsgálatok 2010 decemberében nem történtek, az 1998-as méréssorozat alapján viszont kb. 5*10-5 m/s érték jellemzi az áramlási közeget (a horizontális és vertikális szivárgási tényezők között a különbség érzékelhető, ám ez nem éri el a nagyságrendet) (Deák et al. 2000). Ez az érték a mélységgel igen kis mértékben, de változik, azonban a kutatógödör mélységéig nagyságrendi változás nincs az értékek között, bár erősen befolyásoló hatása van a különféle üledékes kőzeteknek.

3. A jelenlegi vizsgálatok bemutatása Nyomjelzéses vizsgálatok 1998-ban már történtek, akkor 3H, 18O, NO3, NaCl, elektromos vezetőképesség és hőmérséklet paraméterek időbeli változása alapján következtettek a talajnedvesség változására a mélységgel (Deák et al. 2000). Ezek nagyrészt a hidrogén és az oxigén izotópjai, mégpedig szándékosan úgy választva, hogy ezek a víz molekulákba beépülnek, és teljesen mentesülnek majd az egyes, azokat érendő hatásoktól. 3 H-koncentráció A 2010 decemberi mintavételezések részben meghatározására történtek, megértve azt, hogy mintegy 12 év alatt, az egyre szélsőségesebbé váló időjárási viszonyok hogyan jelentkeznek a felszín alatti vizeket érintve. A célkitűzés az, hogy egy hidrodinamikai és egy anyagtranszport modellel lekövessük a felszín alatti vizeket érintő beszivárgás mértékének változását. A számítógépes modellezések alkalmazása manapság egyre jobban elterjedőben vannak, szükségességük megkérdőjelezhetetlen a szakma számára (Szűcs et al. 2009a). A modellszámítások a Processing Modflow Pro programcsomaggal lettek elvégezve. A szivárgási egyenletek illetve az összetettebb transzportszámítások numerikus megoldására korábbi tanulmányok is példát mutatnak (Szucs et al. 2009b). Hasonló számítások más projekten belül korábban már végeztek. A hidrodinamikai modell során a Modflow programot használtuk, amelyet az Egyesült Államok Földtani Intézetében (United States Geological

414

A beszivárgás mértékének meghatározása a Duna-Tisza közén hidrodinamikai és…

Survey – USGS) fejlesztettek ki felszín alatti vizek szivárgáshidraulikai számításainak véges differencia módszerrel történő megoldására. Jelen munka során először egy hidrodinamikai modell megépítésére került sor, amelyet anyagtranszport követésére kell alkalmassá tenni. A vizes modell egy 11 m *11 m rácshálóval lett definiálva egy 24 m vastagságú összletben, melyben a 4 db, különböző rétegekbe szűrőzött kút teljes hosszában „belefér”. Ebben a modellben kizárólag csak függőleges irányú vízmozgás van feltételezve, az oldalirányú mozgástól jelen esetben eltekintünk. Peremfeltételekként állandó nyomású peremmel számoltunk, és egy kismértékű gradiens garantálja számunkra a folyamatos vízáramlást a rendszerben. A modell legfelső rétegének feküje maga a terepszint, míg a modell legmélyebb része 24 m-rel a terepszint alatt van. A közeg anyagát finom-közepes homok alkotja, helyenként iszapos részekkel, amely igazán a felszínhez közelebb eső területeken figyelhető meg. A terület a Duna-Tisza-közén helyezkedik el, egy hatalmas kiterjedésű hordalékos feltöltésen, anyagát tekintve leginkább homokos összlet. Nagyobb kiterjedésű felszíni víztestek a közelben nincsenek, a két nagy vízfolyás, a Duna és a Tisza is kellően messze folyik, azoknak a ménteleki állomáson lévő beszivárgásra hatásaik nincsenek. A szivárgási tényezőt nem volt alkalmunk meghatározni a 2010 decemberi terepi mérések során, így az 1998-as vizsgálatok alapján, 5*10-5 m/s értéket választottuk iránymutatónak a modellszámítások során is. A PMPATH nevű programmal részecskekövetéssel lett megfigyelve a felépített modellben a vízcseppek mozgása: adott pontból elengedett vízcsepp milyen úton, és milyen sebességgel közlekedik, megfelelő képet kapva így a vizsgált rendszerről. A transzportmodell számításokat a már elkészített hidrodinamikai modellre illesztjük rá. A számításokon keresztül advekciót, diszperziót, és egy kismértékű adszorpciót is definiálunk, a későbbiekben minél pontosabb számítások elvégzéséért.

4. Következtetések Az izotóphidrológia manapság az egyik legpontosabb mérési eszköze a felszín alatti vizek korának. Ezek közül is a 3H/3He bomlási arányból történő meghatározás a legalkalmasabb a csapadékból történő beszivárgás lekövetésére. Az így kapott trícium-koncentráció az alapja további modellezési gyakorlatoknak. Egy ismert földtani felépítésű terület hidrodinamikai és transzportmodellje segítségével nagy pontossággal tudjuk megadni a területre jellemző beszivárgás mértékét. Ezen számítások alapja jelen esetben kormeghatározás, amelyből vissza tudunk következtetni arra, hogy az adott koncentrációjú víz mikor szivárgott be a földfelszín alá. A korábbi mérési adatok alapján a modell működését kalibrálni 415

Kompár László

lehet, megkönnyítve így további számítási feladatokat, illetve hozzájárulni azok minél nagyobb mértékű pontosságához.

5. ábra Az 1998-as ménteleki trícium profil.

5. Köszönetnyilvánítás A kutató munka a TÁMOP‐4.2.1.B‐10/2/KONV‐2010‐0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Irodalomjegyzék Deák J., Liebe P., Rajner V., Reitinger J., Vargay Z., Blaschke A.P., Jayawardena D., Papesch W., Rank D., Steiner K.-H. (2000): Nyomjelzős kísérletek és modellszámítások a kecskeméti liziméter-állomáson, Kutatási projekt, BécsBudapest Juhász J. (2002): Hidrogeológia, Budapest, Akadémia Kiadó, pp. 455-483. Marton L. (2009): Alkalmazott hidrogeológia, Eötvös Kiadó, Budapest, pp. 385-409. Szűcs P., Sallai F., Zákányi B., Madarász T. (2009a): Vízkészletvédelem, Bíbor Kiadó, Miskolc-Egyetemváros, pp. 341-349. Szucs, P., Madarász, T., F, Civan. (2009b): Remediating Over-Produced and Contaminated Aquifers by Artificial Recharge from Surface Waters, Springer Science, Environ Model Assess, 14 pp. 511–520.

416


TERMÁLKARSZTKUTAK ÉS VIZÜK FELHASZNÁLÁSA EGERSZALÓKON ÉS DEMJÉNBEN (Tanulmányúti előzetes, tájékoztató anyag)

Dr. Lénárt László egyetemi docens Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék, 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, [email protected]

1. Egerszalók, De-42 (Vendel) kút és a vízének a felhasználása 1961-ben a domboldalra telepített, 407,5 m mély, meddő kőolajkutató fúrásból a kalcium-, nátrium-, hidrogénkarbonátos jellegű kénes ásványvizek közé tartozó 68°C-os hévíz tört fel. A víz vasra erősen agresszív, szabad széndioxid tartalma változó (1.-3. táblázat), bakteriológiailag kifogástalan. Kora kb. 27.300 évre tehető. A domboldalon a kb. 50 m hosszú úton mintegy 90 mg/l mészkiválás történik a széndioxidvesztés miatt. Ez a folyamatos kiválás eredetileg a teljes domboldalon mintegy 2500 m2 felületű mésztufa terítést hozott létre. A mára már lenyűgöző szépségűvé vált, gondozott, mintegy 900 m2-nyi, a „kis Pamukale” térfogata 2700-3300 m3-re becsülhető, melynek anyaga döntően recens mészkő (mésztufa). Vastagsága erősen változó (1. ábra), a lerakódásból régen sokat elhordtak fürdősónak, ill. jelentős részein létesítmények vannak. A mésztufadomb ma is folyamatosan képződik, szépségének fenntartására állandó, vékony vízborításra van szükség. A mésztufadomb (2. ábra) és környezete helyi védettségű. Az Egri Körzeti Földhivatal 2003-ban az Egerszalók 0112/4-5 hrsz.-ú ingatlant védett területként jegyezte be, melynek tulajdonosa az Egerszalóki Gyógyforrást Üzemeltető és Szolgáltató Kft. A helyi szóhasználattal „sódomb”-nak nevezett természeti értéknek komoly idegenforgalmi vonzereje van. A mésztufadomb folyamatos vízborítását, védelmének biztosítását a Bükki Nemzeti Park Igazgatósága 2001. évi szakhatósági hozzájárulásában írta elő. Az állandó vízborítottsághoz a vízügyi hatóság 290 m3/nap vízkivételt engedélyezett természetvédelmi célra a De-42-es kútból. A kutakat 2010-ben felszentelték és márvány emléktáblával (3a,b. ábra) jelölték meg. 1971-ben egy 38 m3-es 1 m mély fürdőmedence épült, majd később még egy, és egészen 2005-ig „nomád” körülmények között működött a fürdő. (1987-ig 417


a De-42-es kút vizéből, majd az 1990-es évek elejétől a vastartalomtól letisztult De-42/A kút vizével együtt töltötték folyamatosan a medencéket.)

1. ábra. A mésztufadomb („sódomb”) felépítése. (Lénárd M., 2006)

2. ábra. Az egerszalóki termálkarsztkutak, a kutak márványtáblái, a De-42 kút vize által létrehozott „sódomb” a fürdőből. (Lénárt L., 2010)

3a,b. ábra. A kutak fölötti oszlopra elhelyezett márványtáblák (De-42 = Vendelkút és a De-42/A = Mária-kút) (Lénárt L., 2010).

418

Termálkarsztkutak és vizük felhasználása Egerszalókon és Demjénben

A De-42-es kút ma már csak a mésztufadomb vízellátását biztosítja, de az elfolyó víz hűtése több dísztóban történik s csak utána jut a Laskó-patakba.

2. Egerszalók, De-42/A (Mária) kút és a vízének a felhasználása 1987-ben vízellátási, vízelzárási technikai problémák miatt melléfúrásos kútfelújításra került sor a De-42-es kúttól keletre 15 m-re, De-42/A néven. A kút talpmélysége 426 m, vízhozama 2500 l/p, a kifolyó víz hőmérséklete 68 °C, kalcium-, nátrium-, hidrogénkarbonátos jellegű, kénes ásványvíz és gyógyvíz (1.-3. táblázat). Egerszalók 1988-tól jelentős erőfeszítéseket tett a régen tervezett, modern fürdőlétesítmények létrehozására. 1992-ben – megfelelő szakmai vizsgálatok alapján – sikerült gyógyvízzé minősíttetni a De-42/A kút vizét, majd 2001-ben a De-42-es kútra fennmaradási, a De-42/A-s kútra üzemeltetési engedélyt kapni. 2002-ben a kutakban teljes kútvizsgálat történt, azokra új kútfejek kerültek, a vízkilépés szabályozhatóvá és ténylegesen szabályozottá vált, a vízpazarlás megszűnt. A kutakon folyamatosan működő vízhozam-, víznyomás- és vízhőmérséklet mérés folyik, két évnyi mérési eredmény a 4. ábrán látható. Rendszeresen műszeres vizsgálatok történtek-történnek, a termelést akadályozó elváltozásokat nem tapasztaltak, a kutak vízhozama, nyomása stabil (4.-5. ábra). 16

70

14

68 De-42-P [m] De-42a-P [m]

66

De-42-T [°C] De-42a-T [°C]

10

64

8

62

6

60

4

58

2 2008.05.01

2008.09.01

2009.01.01

2009.05.01

2009.09.01

2010.01.01

2010.05.01


Kútfejnyomás [m]

12

56 2010.09.01

4. ábra. Az egerszalóki De-42 és De-42/A termálkarsztkutak kútfejnyomása és vízhőmérséklete (Lénárt L., 2010)

A vízjogi engedélyek birtokában – külföldi és hazai tőke bevonásával – megkezdődtek az érdemi szervezési – tervezési – beruházási munkálatok a

419


természeti környezet adta lehetőségek kihasználásával egy új, modern gyógy- és élményfürdő kialakítására.

Vízkivétel (mérés, becslés) [1000 m3/év]

800 700

De-42

De-42a

Demj-K10

Demj-K11

600 500 400 300 200 100 0 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

5. ábra. Az egerszalóki és a demjéni kutak termelése. (Lénárt L., 2011).

Ennek eredményeként a fürdő 2006-ban, majd hozzá kapcsolódó szálloda 2010-ben került átadásra (6. ábra). A fürdő a gyógyfürdő, ill. gyógyfürdő intézet minősítést 2011. májusában kapta meg, a De-42/A kút vizére alapozva. (A külső fürdő vízellátását is ez a kút biztosítja. Az összes fürdő vize a dísztavakban lehűlve jut a Laskó-patakba a De-42 kút dísztavakban lehűlt vizével együtt.)

6. ábra. Az Egerszalóki Gyógy- és Wellnessfürdő külső medencéi, fedett részei és a fölötte lévő Saliris Resort**** szálloda a „sódomb”-ról fotózva (Lénárt L., 2010)

Egerszalók és Eger önkormányzatai 2001-ben megalapították az Egerszalóki Gyógyforrást Üzemeltető és Szolgáltató Kft-t. A társaság rendelkezik a szabályos működéshez szükséges hatósági engedélyekkel. A társaság fő feladata a 420


használatára átadott hévízkutak (termálkarsztkutak) üzemeletetése és a területén található mésztufadomb (2. ábra) fenntartása, fejlesztése.

3. Demjén, K-10 (Hegyeskői) kút és a vízének a felhasználása A demjéni Hegyeskő-völgyben 2006-ban létesítették a K-10 kutat, melyre a gyógyés élményfürdő (7. ábra) épült. A 690 méter mélyről feltörő, 68 °C-os víz nátrium-, kalcium-, hidrogénkarbonátos, kemény, fluoridos, kénes gyógyvíznek jelentős a vas és a kovasav tartalma (1.-3. táblázat).

7. ábra. A demjéni gyógy- és élményfürdő a Hegyes-kőről (Lénárt L., 2010).

A porckopásos, degeneratív izületi betegség a kénes fürdőkúra hatására jelentősen javulhat. A kén az ereket és a koszorúereket tágítja, a szív vérellátását is segíti. A kalcium gyulladáscsökkentő hatású, a magnézium az izmok működőképességét javítja, egyben fokozza a szervezet stressz tűrő képességét. A pompás hegyes-dombos vidéken a gyönyörű mozaikkal kirakott, főleg fából és helyi riolittufából épült, egészségturizmust szolgáló Demjéni Termál völgy öt különböző hőfokú kültéri, valamint két beltéri gyógyvizes medencével várja vendégeit. Minden medencében élményelemek biztosítják a kellemes fürdőzést. Nyáron az Aquapark, télen a fedett fürdő nyújt remek kikapcsolódást, kicsiknek és felnőtteknek egyaránt. Naponta reggel kilenctől éjjel két óráig várják a vendégeket. Az Egri Korona Borház és Borfalu az egri borvidéken, az egerszalóki hőforráshoz vezető úton, Kerecsend és Demjén falvak között található. A Magyarországon szinte egyedülálló technológiájú borászati vállalkozás nem csak magas minőségű borok előállításával foglalkozik, hanem hasonlóan a francia chateauk-hoz vagy az ausztrál winery-khez, borkóstolók és nívós szakmai rendezvények lebonyolítását, a borturizmus felvirágoztatását tűzte ki célul. 2005től közvetlenül a Borház mellett 12 vendégház várja a vendégeket szép környezetben, egyedi panorámával, úszómedencével, termálvizes pezsgőfürdővel és szaunával. 2011 tavaszán nyitotta meg az Egri Korona Borház a legújabb 421


létesítményét, a Welness Hotelt. A wellness térben egy nagy, különféle élményelemekkel rendelkező medence található, mely 110 cm mély (8. ábra). Ezen kívül gyermekmedence, infraszauna, bioszauna, finn szauna, sókamra, aroma kabin, gőzkamra, masszázs szoba is van a fürdőben.

8. ábra. A demjéni „Egri Korona Borház és Borfalu” fürdőmedencéje.

4. Demjén, K-11 (Kenderföldi vadászles) kút és vize felhasználása A kút lemélyítése 2008-ban történt, a csőtető szintje 148,97 mBf. A rétegsor: 0 – 0,5 m Holocén; 0,5 – 284,1 m Miocén (?); 284,1 – 845 m Oligocén; 845 – 864,3 m Eocén (?); 864,3 – 951,6 m Triász. Szűrőzés a 848 – 865,2 m mélységközben Johnson szűrővel; a 876,70 – 890,00 m, 900,40 – 916,70 m és a 928,50 – 940,50 m mélységközökben perforálással. A vízadó Eocén (?) törmelékes és Triász repedezett mészkő. A víz 86 %-a az Eocén (?) mészkőből származik. Termelt hozama az 5. ábrán látható. A nyugalmi vízszint + 27,00 m, a kifolyó vízhozam 728 l/p (+ 2 m); a kútból szabadkifolyással kivehető maximális vízhozam 700 l/p (1008 m3/d). 1. táblázat. Összehasonlító, gáztartalom adatok. Hely Szám Időpont Szeparált gáz GVVsz

[l/m3] 3

Demjén K-10

Demjén K-11

Egerszalók De-42

Egerszalók De-42/a

2008.06.03

2009.02.11

2008.08.27

2008.08.27

76,3

154,46

85,7

235,00

Szeparált gáz MVVsz

[l/m ]

0,58

0,00

0,45

1,37

Vízben oldott gáz GVVo Vízben oldott gáz MVVo Fajlagos összes gáz GVV Fajlagos összes gáz MVV

[l/m3] [l/m3] [l/m3] [l/m3]

197,00 0,11 274 0,69

120,61 0,00 275,07 0,00

197,00 0,09 283 0,54

196,00 0,08 431 1,45

422


3,5

70

3,0

65

2,5

60

2,0

55

Kútfejnyomás [bar] Vízhőmérséklet [°C]

1,5

50

1,0

0,5

0,0 2008.04.01

45 Próbaüzem időtartama változó hozammal

Napi átlagos vízhőmérséklet [°C]

Napi átlagos kútfejnyomás [bar]

A talphőmérséklet 68,3 °C (942,9 m-ben), a kitermelt víz hőmérséklete 66,3 °C (728 l/p vízhozamnál), a fajlagos összes gáztartalom 316,98 l/m3, metánt nem tartalmaz. A kút vize kalcium-, magnézium-, hidrogén-karbonátos, közepes keménységű, szulfidos, fluoridos, csekély oldott szerves anyagot tartalmazó termálvíz, számottevő bórtartalommal (1.-3. táblázat). Az egészségre veszélyes anyagokat nem tartalmaz, a mikrobiológiailag kifogástalan. A kútra 2010-ben védőidom lett kijelölve, 2011-ben megkapta a gyógyvízminősítést. A víznyomásés vízhőmérséklet alakulása a 9. ábrán látható.

40

35 2008.10.01

2009.04.01

2009.10.01

2010.04.01

2010.10.01

9. ábra. A demjéni K-11 kút hőmérséklet- és nyomásgörbéje (Lénárt L., 2010.)

A kútból napi 200 m3 vizet a Termál Park Egerszalók Aparthotel használ fel gyógyászati, fürdési és hőcsere közbeiktatásával energetikai célokra, azaz a kút kapacitása messze nincs kihasználva, a további fejlesztési elképzelések alapja adott. 2. táblázat. Összehasonlító, nyomelem-tartalom adatok. Hely Szám Időpont Bór Króm Nikkel Arzén Szelén Kadmium Antimon Ólom

[µg/L] [µg/L] [µg/L] [µg/L] [µg/L] [µg/L] [µg/L] [µg/L]

Demjén K-10 2008.06.03 --<2 <2 10 <2.0 <0.2 <0.2 <2

Demjén K-11 2009.02.11 2300 <2 <2 21 --<0.2 <0.5 <1

Egerszalók De-42 2008.08.27 -----------------

Egerszalók De-42/a 2008.08.27 --<2 <2 27 <2.0 <0.2 <0.2 <2

423


Réz Cink Bárium

[µg/L] [µg/L] [µg/L]

<10 9 250

----200

-------

<10 <5 360

3. táblázat. Összehasonlító, szokványos vízvizsgálati adatok. Hely Szám Időpont Hőmérséklet Ammónium Nitrát Nitrit Klorid Bromid Fluorid Szulfid Szulfát Hidrogénkarbonát Kalcium Magnézium Nátrium Kálium Litium Vas Mangán Szabad szénsav helyszíni pH helyszíni m-lúgosság Összes keménység Karbonát keménység Faj. el. vezkép [20 °C] Össz. oldott anyag

[°C] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mg/L] [mmol/L] [CaO mg/L] [µS/cm] [mg/L]

Demjén K-10 2008.06.03 67 0,72 <1.0 <0.02 21 0,18 1 7,9 46 592 134 23 50 9,2 0,15 0,14 <0.02 405 6,3 9,7 240 240 880 918

Demjén K-11 2009.02.11 65,7 0,63 <1.0 <0.05 26 0,22 1,56 1,93 57 659 152 30,5 63 2,2 0,23 0,137 0,026 157 6,7 10,8 284 284 968 692

Egerszalók De-42

Egerszalók De-42/a

2008.08.27 65,5 0,6 <1.0 <0.02 28 0,19 1,43 3,4 60 634 150 22,6 63 11 0,19 0,05 0,02 460 6,3 10,4 262 262 980 1050

2008.08.27 66,5 0,59 <1.0 <0.02 27 0,17 1,44 4,1 72 616 151 22,4 62 10,5 0,19 0,08 0,02 427 6,2 10,1 263 263 960 1040

5. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. 424


A SALVUS GYÓGYVÍZZEL MŰKÖDŐ BÜKKSZÉKI TERMÁLSTRAND Szűcsné Lehóczki Júlianna fürdővezető Bükkszék Termálstrand Kft., 3335 Bükkszék, Fürdő út. 10., [email protected]

1. A Salvus Gyógyvíz Bükkszék gyönyörű természeti környezetben lévő üdülőfalu, a Bükk hegység nyugati lábánál. Itt kerül kitermelésre 540 m mélyről a 38-40 °C-os hőmérsékletű Salvus gyógyvíz, amely a nagy oldott ásványi sótartalmú, alkáli- hidrogén-karbonátos-kloridos, brómos-jodidos gyógyvizek csoportjába tartozik. Összetételét tekintve a világon egyedülálló, igen magas összes oldott anyag tartalma 22.989 mg/l. Az anionok közül kiemelkedő mennyiségű a hidrogén-karbonát, amely a többi összetevővel komplex hatást kifejtve a vizet az egyik legkülönösebb tulajdonságú gyógyvízzé teszi. A SALVUS gyógyvízben oldott halogén elemek az egészséges emberek számára is jó hatásúak. (A pontos és részletes vízminőségi adatok a „Salvus gyógyvíz…” tájékoztató anyagban olvashatóak.) A kerek gyógyvizes medence hőmérséklete 34 °C, a javasolt fürdési idő 25 perc. A gyógyvizes úszómedence hőfoka alacsonyabb, de a gyógyvízben tartós hidroterápiára (úszásra, vizitornára) van lehetőség. (A fürdőnek hatalmas csúszdája, melegített „csapvizes” gyerekmedencéje és úszómedencéje is van, a nagy zöld területen a pihenés feltételei adottak.)

1. ábra. A Bükkszék Termálstrand gyógyvizes medencéi. Előtérben az úszómedence, háttérben a sátorponyvával fedett ülő(kör)medence. (Lénárt L., 2011).

425

Szűcsné Lehóczki Júlianna

2. A gyógyvíz felhasználhatósága • Fürdő formájában: javasolt köszvény, izületi, nőgyógyászati, bőrgyógyászati, mozgásszervi megbetegedéseknél, segítség lehet meddőség ellen. • Ivókúra formájában: anyagcsere, (pl. cukorbetegség) emésztőrendszeri (pl. gyomorsav túlképződés, gyomorfekély, gyomorhurut) problémáknál. • Inhalálás formájában: légzőrendszeri panaszokra (pl. asthma bronchiale, alsó légúti gyulladás, dohányzási ártalom) kitűnő segítség.

2a,b. ábra. A gyógyvíz jelzőtáblája a faluban és a palackozónál. (Lénárt L., 2011)

3. ábra. A felhasználatlan csevice-forrás jelzőtáblája a faluban. (Lénárt L., 2011)

426


A SALVUS GYÓGYVÍZ VIZSGÁLATAIRÓLÉS HASZNÁLATÁRÓL Dr. Agyagási Dezső reuma-fizikoterápia és belgyógyászat szakorvosa a Heves megyei Kórház Reuma osztályának nyug. oszt. vez. főorvosa (kivonatos, szerkesztett változat)

1. A fúrásos kutatás eredménye Az kincstári tervek alapján indított bükkszéki szénhidrogén-olajkutató fúrások 1938-ban kiemelkedően magas oldott ásványi anyag tartalmú termálvíz készletet tártak fel Bükkszéken. A fúrásokat a Magyar Királyi Földtani Intézet főgeológusa, dr. Schréter Zoltán tervezte és irányította. Az 517 m mély termál-kút vizét a Népjóléti Minisztérium első alkalommal 1951-ben gyógyvízzé minősítette. A Salvus gyógyvizet 2003 óta a gyógyvízkút mellett, helyben palackozzák.

A palackozott Salvus gyógyvizet gyomorégés, túlzott savtermelés okozta panaszok, gyomorfekély és gyomorhurut, cukorbetegség bizonyos eseteiben 4-6 hetes időtartamú ivókúrában alkalmazzák; étkezés közben fogyasztva az emésztést segíti. A légutak hurutjai és nehezen ürülő váladékképződéssel járó megbetegedéseiben megfelelő porlasztókészülék segítségével inhalálókúrában használják. A bükkszéki strandfürdő gyógyvizes medencéiben a mozgásszervi, és egyes női betegségekben szenvedők fürdőkúrákat végeznek. Dr. Papp Ferenc műegyetemi tanár geológiai szempontból dolgozza fel, dr. Papp Szilárd az Országos Közegészségügyi Intézet vízlaboratóriumának vezető kémikusa pedig közli a Salvus gyógyvíz vegyi összetételét. A vizet az alkáli-hidrogén-karbonátos, kloridos vizek csoportjába sorolta, és kiemelkedőnek találta a vízben oldott ásványi sótartalmat. 427

Dr. Agyagási Dezső

2. A Salvus gyógyvíz karakterét meghatározó jellemzők Főbb oldott alkotói [mg/L]: Nátrium (Na+) 7 308; Lítium (Li+) 2,1; Hidrogénkarbonát (HCO3-) 13 913; Klorid (Cl-) 2 350; Bromid (Br-) 24,8; Fluorid (F-) 2,6; Jodid (I-) 1,95; Összes ásványi anyag 22 989; Bepárlási maradék 180 °C-on 16 032; pH 7,52; Fajlagos vezetőképesség 18 200 µS/cm; hőmérséklete a kútfejnél 38°C. Dr. Frank Miklós kandidátus az Országos Reuma és Fürdőügyi Intézet (ORFI) III-as számú belgyógyászati osztályának vezető főorvosa az ásvány és gyógyvizek belső alkalmazását elemzi. Az alkalikus vizek [mint amilyen a Salvus] gyomorsav közömbösítő hatását, a vizelettel ürülő anyagok kiválasztását, a cukorbetegek javuló cukortoleranciáját, a csökkenő vércukor értéket, továbbá a húgysav oldódásának javulását, a húgysavas vesekőképződés akadályozottságát tárgyalja a köszvényes ízületi betegségekben. Foglalkozik továbbá a belélegzett ásványvíz szerepével légzőszervi betegségek esetében. Kiemeli, hogy az ásványvizeknek mind a helyi, mint a távolhatása érvényesül. Az alkalikus ásványvíz használható garathurut esetében gargalizálásra, ivókúrának, mikor a felszívódott ásványvíz hatóanyagait a légutak nyálkahártya mirigyeit a légutakban kiválasztják, a duzzadt nyálkahártya lelohad, a váladék felhígul, kiürítése könnyebbé válik, a kínzó köhögés enyhül. A jól porlasztott aeroszol szemcsék elérhetik a tüdőhólyagocskák nyálkahártyáit, lelohasztja a gyulladásos nyálkahártyát, elfolyósítja a váladékot, elősegíti kiürülését. 1977. május 16-17-én két napra Egerben országosan meghirdetett balneológiai szimpózium került megrendezésre, melynek tárgya a bükkszéki Salvus víz gyógyászati alkalmazásával nyert tapasztalatok. Olyan neves felkért előadók szerepeltek mint Dr. Agyagási Dezső (Eger-Heves megye reuma és fizikoterápiás megyei szakfőorvosa); Dr. Cornides István (Bányászati Kutató Intézet izotóp labor vezető fizikus, a kémiai tudományok kandidátusa); Prof. Dr. Berencsi György (Szeged, a József Attila Tudományegyetem Közegészségtani és Járványtani Intézetének vezető egyetemi tanára); Dr. Takács Sándor (Miskolc B.A.Z. megyei KÖJÁL igazgató főorvosa); Dr. Nagy Jenő, Dr. Palágyi Jolanda, Dr. Gyetvai Gyula, Dr. Kása Erzsébet, Dr. Szilágyi Antal, Dr. Szabolcsi László (Kékestető Állami Gyógyintézet); Dr. Ditroi Sándor (Miskolc-Diósgyőri Vasgyári Kórház igazgató főorvosa, fül-orr-gége szakorvos); Dr. Vértes László, Lelkes László, Surányi Ernő (Budapest Székesfőváros Visegrádi Kórháza Belgyógyászati Osztály); Dr. Tóth Sándor, Dr. Gyetvai Gyula, Dr. Kulcsár Hedvig (Állami Gyógyfürdő Kórház Parádfürdő); Dr. Keresztes Miklós (Országos Közegészségügyi Intézet Budapest).

428


MOFETTA – MÁTRADERECSKEI SZÉNDIOXID GYÓGYGÁZFÜRDŐ Dr. Gyetvai Gyula igazgató főorvos Mátraderecskei Széndioxid Gyógygázfürdő, Mofetta 2003 Kft, 3246 Mátraderecske, Hősök tere 12; [email protected]

1. A mátraderecskei mofetta története Vulkáni utóműködésként gyakran jelentkezik gázkiömlés, aminek összetevői a bőrön át, valamint a légzéssel a véráramába bejutva gyógyító hatást fejtenek ki. A geológusok az említett jelenséget MOFETTA-nak nevezik, mely geológiai adottságoknak megfelelően különböző összetételű lehet. Komplex hatásról van szó, az igen magas CO2 koncentráció erős értágító hatással rendelkezik, de a változó koncentrációban jelen lévő kén és radon gyógyító hatása is közismert. A mátraderecskei mofetta geológiai törésvonalakra épült, a feltörő gáz CO2 tartalma 80-90 tf % körüli, magas radon koncentrációval rendelkezik, azonban ként nem tartalmaz. A település a Keleti-Mátra északi oldalán, Budapesttől 120 km-re található, lakóinak száma 2100, természeti kincsekben gazdag. Strandfürdőjének vize 10 900 mg/l ásványi anyagot tartalmaz, klinikai kutatások eredménye alapján 2011-ben az Országos Tisztifőorvosi Hivatal gyógyvízzé minősítette. A széndioxid gáz balneoterápiás alkalmazása 2000 éves múltra tekint vissza. A római kori orvoslásban, később a népi gyógyászatban felismerték a természetes széndioxid fürdők gyógyító és rekreációs hatását. Kezdetben természetes, később mesterségesen kialakított gödrökben (a római korban amfiteátrum-szerűen kialakított medencékben) történtek a kezelések. A hatásmechanizmus ismertté válása és az utóbbi időkben ún. civilizációs betegségek leküzdésében elért gyógyeredmények ráirányították a figyelmet a CO2 gázfürdő kezelések jelentőségére. A gyógyászatban ma már méltó helyet tölt be a mofetta gyógygáz, mint fizioterápiás tényező.. A mátraderecskei gyógygáz összetételét tekintve a 86,16 tf % CO2 mellett tartalmaz 1,61 tf %-ban oxigént (O2), 7,13 tf %-ban nitrogént (N2), és 5,11 tf %-ban metánt (CH4).(Vízkutató Vízkémia Kft.) Radon tartalma viszonylag magas, radioaktivitása (222 Rn) 125 kBq/m3. (MTA ATOMKI; a bükki termálkarsztvizek legmagasabb radontartalma ennek a mennyiségnek a tized részét sem érik el.)

429

Dr. Gyetvai Gyula

Az elvégzett vizsgálatok alapján az Egészségügyi Minisztérium Országos Gyógyhelyi és Gyógyfürdőügyi Főigazgatósága a természetes módon feláramló és gyógyászati célra foglalt széndioxid gázforrás gázát 1999-ben gyógygázzá, a gyógyászati központot 2006-ban gyógygázfürdő intézménnyé minősítette.

2. Milyen kórképekben alkalmazható a mofetta kezelés? Kiválóan alkalmas a végtagok verőér, visszér- és nyirokér idült betegségeiben, cukorbetegségekhez társuló érszövődmények kezelésében, helyreállító érműtét, szimpatektomia, katéteres értágítás, stent beültetés után, valamint műtétre nem alkalmas esetekben is sokszor igen kedvező hatású. Meggyőzőek a Raynaud szindróma kezelésében észlelt pozitív eredmények. A vénás rendszer betegségei közül a krónikus vénás elégtelenség, trombózis utáni szindróma, a nyirokkeringés zavara mellett jelentős javulás érhető el renyhén gyógyuló végtag fekélyek esetén is. A mozgásszervi kórképek közül a keringészavarral járó betegségek mellett jók az eredmények a trauma utáni szövődmények kezelésében. A széndioxid kezelés ellenjavallatai gyakorlatilag megegyeznek a gyógyfürdő kezelések ellenjavallataival. A kezelések kúraszerűen történnek, napi egy kezeléssel, folyamatosan 15 napon át. Az első alkalommal a betegek 15 percig ülnek derékig a gázban, a továbbiakban 20 percig. A gáz feláramlása folyamatos, szintjét az elalvó gyertya lángja jelzi. A fürdőzéshez orvos felügyelete és szakképzett egészségügyi szakszemélyzet jelenléte biztosított. A Kárpát-medence mofettái (Erdélyben, hazánkban Mátraderecske) különlegesek abban, hogy azokban igen intenzív a gázfeláramlás és magas a CO2 koncentráció, egyes gázfeltörésekben eléri a 98 tf %-ot. A mofetta kezelés több évszázados orvosi tapasztalatai alapján a kezelési módszer joggal tekinthető Európában hungaricumnak, és ugyanakkor kitűnő kiegészítője a modern orvostudománynak, a szív és ér- valamint a mozgásszervi betegek gyógyításában, rehabilitációjában.

1. ábra. A mátraderecskei gyógygázfürdő (mofetta) épülete (Lénárt L., 2007)

430


A KONFERENCIA FŐ TÁMOGATÓJA

431

A konferencia fő támogatója

432

A kiadásért felelős a Miskolci Egyetem Rektora Megjelent a Miskolci Egyetemi Kiadó gondozásában Felelős vezető: Burmeister Erzsébet Műszaki szerkesztő: Zákányi Balázs Közlemény készítése: Műszaki Földtudományi Kar Példányszám: 200 Készült: DUPLO fóliáról A sokszorosításért felelős: Kovács Tibor üzemvezető TU.2011-360.ME

A Miskolci Egyetem Közleményeinek rövid története

A Miskolci Egyetem soproni jogelődje indította el az Egyetemi Közlemények sorozatát. A soproni M. Kir. Bányamérnöki és Erdőmérnöki Főiskola Bányászati és Kohászati Osztályának Közleményei címmel (I.-VI. kötetek) 1929-ben. Az 1934-től 1947-it terjedő időszakban M. Kir. József Nádor Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Bánya-, Kohóés Erdőmérnöki Kar Sopron volt az intézmény neve. Ennek megfelelően változott a közlemények címe: Bánya és Kohómérnöki Osztály Közleményei (VII.-XVI. Kötetek). Az 1950 előtti utolsó kötetnek – az intézmény nevének további változása miatt – Műszaki Egyetem, Bánya-, Kohó- és Erdőmérnöki Kar, Sopron, Bánya és Kohómérnöki Osztály Közleményei volt a címe. A közlemények kiadása 1950 után átmenetileg szünetelt. A Gépészmérnöki Kar 1949-es miskolci megalapítását, illetve a soproni Bánya és Kohómérnöki Karok Miskolcra történő költözését követően 1955-ben a Miskolci Nehézipari Műszaki Egyetem Közleményei címmel újra indult a közlemények kiadása mind magyar, mind pedig idegen nyelven. 1976-ban, a kari struktúrához is igazodva, négy sorozat indult – A Sorozat (Bányászat), B Sorozat (Kohászat), C Sorozat (Gépészet) és D Sorozat (Természettudományok). Ezek magyarul és idegen nyelveken (angol, német, orosz) is megjelentek. 1990-ben, újabb karok alapítását követően, Miskolci Egyetem lett az intézmény neve és Miskolci Egyetem Közleményei lett a közlemények címe. Egyidejűleg kibővítették a Közleményeket, oly módon, hogy továbbra is igazodjon a kari szerkezethez. Ennek megfelelően három új sorozat indult: E Sorozat (Jogtudomány), F Sorozat (Gazdaságtudomány) és G Sorozat (Bölcsész és Társadalomtudományi Közlemények). E kötet (Bányászat, 81. kötet, Geotudományok) tartalmazza a VIII. Kárpát-medence Ásvány- és Gyógyvizei Konferencia c. rendezvényen elhangzott előadásokat.

Geotudományok 2011. A sorozat, Bányászat, 81. kötet TARTALOM Tihanyi László: Konferencia köszöntő................................................................................................. 3 Szűcs Péter, Kovács Balázs: Prológus ................................................................................................. 5 Kocziszky György:Egészségturisztika lehetőségei a regionális gazdasági egyensúly megteremtésében ............................................................................................................................. 7 Lénárt László: A bükki termálkarszt Egerszalók-Demjén-i része feltártsága .................................... 17 Bikfalvi Istvánné: Magyar javaslat a természetes ásványvizek kinyeréséről és forgalmazásáról szóló 2009/54/ek direktíva módosítására ................................................................................................ 27 Szemere Judit: A Szolyva környéki ásványvizek jellemzése és hasznosítása .................................... 33 Péter Elek, Makfalvi Zoltán: Száraz gázömlések és az ásványvizeket kisérő gázok a KelemenGörgény – Hargita vulkáni vonulat övezetében............................................................................. 43 Szűcs Péter, Székely Ferenc: Kihívások és lehetőségek a hazai ásvány-, gyógy- és hévízkészletek feltárásában és hasznosításában ..................................................................................................... 51 Fórizs István, Makfalvi Zoltán, Deák József, Kármán Krisztina, Vallasek István, Süveges Miklós: Izotópgeokémiai vizsgálatok a Csíki-medence ásványvizeiben ...................................... 59 Deák József, Fórizs István, Kármán Krisztina, Süveges Miklós: Ásványvizeink eredetének, eredetiségének és védettségének vizsgálata ................................................................................... 69 Juhász Eleonóra, Lénárt László, Barkai László: Komplex fizioterápia eredményeinek értékelése az objektív és szubjektív adatok statisztikai feldolgozása alapján ..................................................... 79 Leél-Őssy Szabolcs, Bergmann Csaba, Bognár Csaba: A budapesti Molnár János-barlang termálvizének veszélyeztetettsége ................................................................................................. 91 Hojdákné Kovács Eleonóra, Iván Krisztián: A hévíz-, ásvány- és gyógyvízgazdálkodás kérdései hatósági szemmel, kiemelten Egerszalók-Demjén térség vizsgálatára ........................................ 103 Péter Zsolt: Termálfürdőink piaci pozíciói a hazai, és a nemzetközi versenyben különös tekintettel az Észak-Magyarországi régióra ...................................................................................................... 113 Rotárné Szalkai Ágnes, Radovan Černák, Gál Nóra, Gregor Götzl, Erika Kováčová, Andrej Lapanje, Maros Gyula, Slavomir Mikita, Nádor Annamária, Dusan Rajver, Nina Rman, Gerhard Schubert, Jaromir Svasta, Szőcs Teodóra, Tóth György: Harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence nyugati részén ................... 125 Nemoda Mónika, Szabó-Zimányi Ivett, Gazsi József, Kiss Tóth Emőke, Szántó Ákos: A gyógyfürdők múltja és jelene az egészségturizmus szemszögéből .......................................... 133 Prohászka András, Galsa Attila: Egerszalóki kutak vizsgálata és aszimetrikus egymásrahatása... 145 Debnár Zsuzsanna, Keresztes Ildikó, Mátyás Gábor, Szabó Máté: A termálkarszt víztestek bemutatása az ÉKÖVIZIG működési területén ........................................................................... 149 Virág Margit, Szűcs Péter, Lakatos Attila, Mikó Lajos: A Bereg-Szatmári süllyedék hévízbeszerzési adottságai ........................................................................................................... 155 Gáspár Emese: A hazai gyógyvizek földtani környezetének és összetételének kapcsolata.............. 163 Papp Márton, Koács Balázs, Szanyi János: Víztermelés hatása a vízminoségre egy üledékes víztárolóban ................................................................................................................................. 165 Székely Ferenc, Lorberer Árpád: Pávai Vajna Ferenc szerepe a hévizek feltárásában és hasznosításában ........................................................................................................................... 175 Szabó Tamás: Eger város ásvány- és gyógyvizeinek bemutatása, felhasználásuk ........................... 185 Rainer Wiedemann, Kiszela Gergő: Folyhat-e ásványvíz a csapból? (Közép-kelet európai tapasztalatok a vízminőség területén) .......................................................................................... 197

Tartalom Siskáné Dr. Szilasi Beáta: Borsod-Abaúj-Zemplén megye egészségturisztikiai potenciáljának vizsgálata ..................................................................................................................................... 201 Nagy Zoltán, Szép Tekla: Az egészségturizmus szerepe az Észak-magyarországi régió turisztikai kínálatában .................................................................................................................................. 211 Demeter János, Peja Márta: Úszásterápia gyermekkorban ............................................................ 221 Tari Csilla, Kovács Balázs, Szanyi János: Felszín alatti vízáramlások hatása a földhőszondák teljesítményére ............................................................................................................................ 227 Virág Margit, Csegény József, Szűcs Péter, Madarász Tamás: Környezeti monitoring rendszerek a Felső-Tisza-vidék területén ......................................................................................................... 237 Barcza Márton, Bálint András, Kiss Sándor, Szanyi János, Kovács Balázs: A Szentes térségi hévíztározó képződmények hidrodinamikai viszonyai szivattyú tesztek kiértékelése alapján.... 245 Darabos Enikő: Fizikai paraméterekkel végzett regressziós vizsgálatok eredményeinek értelmezése255 Szűcs Péter, Buday Tamás: Hidrogeotermikus rendszer vizsgálata Hajdúszoboszló térségében .... 261 Zákányi Balázs, Nyiri Gábor: Árvízvédelmi töltések és altalajának hidrodinamikai modellezése a SEEP2D modullal ....................................................................................................................... 271 Szűcs Péter, Székely Ferenc, Zákányi Balázs: Comparison of different simulation approaches in a multi-layer aquifer system ........................................................................................................... 277 Zákányi Balázs: Kihívások a DNAPL szennyezések transzport-folyamatainak modellezésében .... 285 Zákányiné Mészáros Renáta, Zákányi Balázs: Forrásvíz oxigénnel való dúsítása........................ 293 Szűcs Péter, Darabos Enikő, Németh Ágnes: Bükki monitoring adatok értelmezése az ACE algoritmussal ............................................................................................................................... 299 Szabó Imre, Faur Krisztina Beáta: Egy hulladéklerakó magasításának tapasztalatai .................... 311 Szántó Judit, Zákányi Balázs: Hidrodinamikai és transzport modellezés szerepe a permeabilis reaktív gátak modellezésében ...................................................................................................... 319 Szántó Judit: Metal ion removal by peat in multicomponent soulution system ............................... 325 Németh Ágnes, Kovács Balázs: Rudabányai bányató hidrológiai és vízkémiai vizsgálata.............. 331 Makó Ágnes: Könnyű ejtősúlyos dinamikus terhelőtárcsával végzett mérések különböző ejtési magasságokból ............................................................................................................................ 337 Takács János: Csurgalékvíz és tisztítása .......................................................................................... 343 Mikita Viktória: Tőzegen végbemenő nehézfém adszorpció jellemzői ........................................... 357 Mikita Viktória, Kovács Balázs, Sárközi László: The moisture content dependency of some soilphysical properties of agricultural soils ....................................................................................... 363 Kántor Tamás, Kovács Balázs: Nagyméretű nyíródoboz és a hozzátartozó többlépcsős nyírási metódus fejlesztése ...................................................................................................................... 369 Ritter György, Szűcs Péter: Hidrogeológiai védőidom készítési tapasztalatok Borsod-AbaújZemplén megyében ..................................................................................................................... 375 Virág Magdolna, Mádlné Szőnyi Judit, Mindszenty Andrea: Természetes és antropogén hatások a Szemlő-hegyi-barlang csepegő vizeiben ..................................................................................... 387 Madarász Tamás, Szűcs Péter, Lakatos János, Gomkötő Imre, Szántó Judit, Radeczky János, Trauer Norbert, Zákányi Balázs, Székely István: Új típusú PRB töltetek fejlesztése ............ 401 Kompár László: A beszivárgás mértékének meghatározása a Duna-Tisza-Közén hIdrodinamikai és transzportmodellezéssel............................................................................................................... 411 Lénárt László: Termálkarsztkutak és vizük felhasználása Egerszalókon és Demjénben ................. 417 Szűcsné Lehóczki Júlianna: A Salvus Gyógyvízzel működő Bükkszéki Termálstrand .................. 425 Agyagási Dezső: A Salvus gyógyvíz vizsgálatairólés használatáról ................................................. 427 Gyetvai Gyula: Mofetta – Mátraderecskei Széndioxid Gyógygázfürdő ........................................... 429 A Konferencia fő támogatója............................................................................................................. 431

GEOTUDOMÁNYOK. A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 81. kötet

Recommend Documents