HASZNÁLT HÉVÍZ SZIKKADÁS HATÁSÁRA BEKÖVETKEZė DEGRADÁCIÓ A TALAJTALAJVÍZ RENDSZERBEN ALFÖLDI MINTATERÜLETEN Balog Kitti1, Farsang Andrea1, Czinkota Imre2 1
Szegedi Tudományegyetem, Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék, Szeged Szent István Egyetem, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, GödöllĘ e-mail:
[email protected] 2
Összefoglalás A talajok degradációját elĘidézĘ antropogén hatások közül munkánkban egy termálfürdĘbĘl kikerülĘ csurgalék hévíz földmedrĦ csatornában való elvezetése kapcsán fellépĘ talajtani hatásokkal foglalkoztunk. A mintaterületen elĘforduló réti csernozjom, kilúgozott csernozjom és réti szolonyec talajokon vizsgáltuk a hévízszikkadás hatására létrejövĘ változásokat a pH, öszszes sótartalom és NaS% tekintetében. Kutatásunk eredményeképpen megállapítottuk, hogy a mintaterületen a talaj lúgosodása és a sófelhalmozódás volt a jellemzĘ folyamat. Talajtípusonként ezen hatások megjelenésének mértékében és a szelvényeken belüli eloszlásban volt különbség. A szikességet jelzĘ NaS% értékei nem érték el a káros 5 %-os határt. A Na+ megkötĘdésének további jellemzésére adszorpciós izotermákat mértünk, illetve szerkesztettünk talajtípusonként és szintenként. Így megadtuk a használt hévizek szikkadása esetén a különbözĘ talajokban adszorpciót indukáló Na+-koncentráció tartományokat és a szelvény szintjeiben maximálisan adszorbeálható Na+ mennyiségét. Summary Out of anthropogenic impacts generating degradation processes in soils we have investigated waste thermal water of a spa, discharged to surface waters through uninsulated ground channels, in relation to effects on the soil. In the case of soils on the sample plot (meadow chernozem and meadow solonetz - according to Hungarian genetic classification), alterations in the values of pH, total salt content and NaS% due to sewage thermal water seepage were studied. As a result of our research it can be concluded that on the sample area, alkalization and salt accumulation were the typical process refer to soil. Amongst soil types, in the rate of appearance of these effects and in the distribution within the profiles were different. The NaS% values indicating sodicity did not reach the risky limit (5 %). Adsorption isotherms were measured and devised refer to each horizon of the different soil types on the sample plot in order to characterize exactly the further adsorption of the Na+ originating from seeping thermal water. So we could determine a Na+ concentration range of waste water inducing adsorption in adjacent soils off different types and the maximum amount of the adsorbable Na+ in each horizons of the profiles.
Bevezetés Hazánkban a kedvezĘ geotermikus adottságoknak köszönhetĘen nagy mennyiségben (120 millió m3/év; SZANYI et al., 2009) termelhetĘ ki a változatos hasznosítási módoknak eleget tevĘ „zöld energiaforrás”, a hévíz. Kutatásunk során a cserkeszĘlĘi termál-
105
Balog – Farsang – Czinkota fürdĘben gyógyászati célra használt, így visszasajtolásra alkalmatlanná vált termálvíz földmedrĦ csatornában való szikkadásának környezetünkre kifejtett hatását vizsgáljuk a talaj – talajvíz rendszerben. Vizsgálati anyag és módszer Mintaterület A Tiszazug kistájhoz tartozó cserkeszĘlĘi mintaterület (1. ábra, 1. táblázat) 83-95 mBf magasságú, ártéri szintĦ hordalékkúp síkságon fekszik, ahol holocén öntésképzĘdmények a jellemzĘek.
1. ábra A cserkeszĘlĘi vizsgált terület mintapontjainak térbeli elhelyezkedése 1 t - 3 t: réti csernozjom, 4 t-5 t: kilúgozott csernozjom, 6 t: réti szolonyec
Meleg, száraz éghajlatú terület, ariditási indexe 1,3 körüli. Az évi napsütéses órák száma 2050, a csapadék mennyisége az 550 mm-t sem éri el. A talajvíztükör jellemzĘ szintje 4 m. Kémiai jellegét tekintve Ca-Mg-HCO3-os (MAROSI, SOMOGYI, 1990). A terület talajtípus szempontjából nagyfokú mozaikosságot mutat. A mintaterületen három fĘ talajtípus található: réti csernozjom, kilúgozott csernozjom és réti szolonyec (a magyar genetikai osztályozás szerint) (AGROTOPOGRÁFIAI TÉRKÉP, 1979). A környezĘ területek mezĘgazdasági hasznosítás alatt állnak. CserkeszĘlĘ határában a földmedrĦ csatorna 9,5 km hosszan kanyarog, míg végül a Körösbe jut. A szigetelés hiánya miatt ennek teljes hosszában szikkadás történik. A hĦtĘtó szerepét egy eredetileg szikes területen lévĘ “FertĘ” látja el (1. B ábra).
106
Használt hévíz szikkadás hatására bekövetkezĘ degradáció... 1. táblázat A cserkeszĘlĘi vizsgált terület mintapontjainak térbeli elhelyezkedése és jellemzése Mintaszám 1v 2v 1t, 3 v 2 t, 4 v
EOV koordináták X
Y
738557 738522 738538 738586
169376 169298 169318 169300
3 t, 5 v 738621 169290 4 t, 6 v 738473 169209 7v 738476 169207 5 t, 8 v 738450 169226 6 t, 9 v 737990 167781
Leírás használt termálvíz a földcsatornába folyáskor a földcsatorna vize (termálvíz), a befolyástól 75 m-re talajfurat a csatornától 10 m-re és a hozzá tartozó talajvíz talajfurat a csatornától 25 m-re és a hozzá tartozó talajvíz talajfurat a csatornától 50 m-re (kontroll) és a hozzá tartozó talajvíz talajfurat a csatornától 10 m-re és a hozzá tartozó talajvíz a földcsatorna vize (termálvíz), a befolyástól 360 m-re talajfurat a csatornától 50 m-re (kontroll) és a hozzá tartozó talajvíz talajfurat a hĦtĘtótól 10 m-re és a hozzá tartozó talajvíz
Módszer Terepi munkánk során a használt hévíz, a csatornában folyó víz, a talajvíz, illetve a talaj mintázására került sor. A talajfuratokat minden esetben talajvízig mélyítettük Eijkelkamp spirál talajfúró segítségével és 20 cm-enként gyĦjtöttünk talajmintát. A talajvízbĘl a nyugalmi vízszint beállta után mintákat vettünk, amiket a vizsgálatok megkezdéséig hĦtve tároltunk. Laboratóriumban a szikesedést indikáló paramétereket vizsgáltuk. A vizek pHjának és a talajok pH(H2O)-jának meghatározása a MSZ-08-0206/2:1978 alapján történt. Az összes só % kiszámítását a MSZ-08-0206-2:1978 szerint a talajpaszta és a talajvíz elektromos vezetĘképességének mérése alapján végeztük. A Na%* számításához a talajvízbĘl, a NaS%** számításához pedig talajkivonatokból mértük a kationok (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) koncentrációját. A talaj káros anyag tompító képességének egyik tényezĘjét adszorbeáló képessége adja. A különbözĘ anyagok adszorpciós affinitása az adszorpciós izotermákkal jellemezhetĘ legjobban, amelyek adott hĘmérsékleten a talajon megkötött mennyiség és a vizsgált anyag egyensúlyi oldatkoncentrációja közötti kapcsolatot adják meg (SZEGVÁRI et al., 2003). A fizikai talajdegradáció és szikesedés szempontjából a megkötött Na+ és a Mg2+ mennyisége bír kiemelt jelentĘséggel. A Na+-adszorpcióra vonatkozó modellkísérlet során 200, 400, 500, 600, 800, 1000 mg/l koncentrációjú NaCl kísérleti oldat 100 ml-ével kezeltük a szintenként kiválasztott, csatornaközelben vett talajminták 5 g-ját, háromszori ismétléssel. 3 órán keresztül 23 °C-on történt a talajszuszpenziók rázatása. Az adszorpciós egyensúly beállta után a fázisokat szĦréssel szétválasztottuk. Ezután Induktív Csatolású Plazma Optikai Emissziós Spektrométerrel *
Na%: A Na+ többi kicserélhetĘ kationhoz viszonyított részaránya. A vizek szikesítĘ hatásának jellemzésére használt indexszám. Kiszámítása: Na%= (cNa/(cCa+cMg+cNa+cK))*100, ahol cx az adott ion koncentrációja. ** NaS%: A Na+ - mint kicserélhetĘ bázis - mennyisége az S-érték %-ában. A talajok szikesedésének mértékét jellemzi. Kiszámítása: NaS%=(cNa (mgeé/100 g)/S-érték (mgeé/100 g)*100. Az S-érték pedig a kicserélhetĘ bázisok összes mennyiségét jelenti.
107
Balog – Farsang – Czinkota mértük az adszorptívum Na+-koncentrációját, ami az egyensúlyi koncentrációt adta meg. A mért eredményekbĘl számoltuk az egységnyi talajtömegre jutó adszorbeált Na+ mennyiségét (q): q = (V / m) * (c0-ce) ahol V az oldattérfogat, m az adszorbens tömeg, c0 a kezdeti és ce az egyensúlyi Na+ koncentráció (FILEP, FÜLEKY, 1999). Az adszorpciós izotermák felvételéhez az egyensúlyi oldat Na+ koncentrációját ábrázoltuk az egységnyi talajon megkötött Na+ mennyiségének függvényében Microcal Origin 6.0 adatelemzĘ és -megjelenítĘ szoftver segítségével. Az így kapott pontokra módosított Langmuir izotermákat illesztettünk: y= a * k * ce / (1 + k * ce) – e ahol y a felületi koncentráció, a a telítési felületi koncentráció, k a kötési erĘre jellemzĘ állandó, ce az egyensúlyi koncentráció, e a felületen eredetileg levĘ koncentráció (FILEP, 1988). Ily módon számítottuk a vizsgált talajtípusok szintjeire vonatkozó adszorpciós paramétereket. A Langmuir-egyenlet alkalmazásának elĘnye, hogy a maximálisan adszorbeálható anyag mennyisége az izoterma egyenletébĘl meghatározható (SZEGVÁRI et al., 2003). Az egyenesek illesztése után a meredekségekbĘl, a tengelymetszetekbĘl, és az izoterma extrapolációjából számított paramétereket a 3. ábrán tüntettük fel. Vizsgálati eredmények A vizsgált területet elemzés szempontjából 3 részre tagoltuk. A csatorna felsĘ szakasza melletti 3 talajfurat réti csernozjom. A középsĘ szakasz melletti 2 furat inkább a kilúgozott csernozjom talajok bélyegeit viseli. Mivel a vizsgált terület mintapontjai közel helyezkednek el egymáshoz (300 m-en belül) klimatikus különbség nem igazolná ezen talajok más irányú kifejlĘdését, emellett a jellemzĘ csapadékmennyiség sem indokolná a kilúgzást. Ez a folyamat a csatornából oldalirányba és lefelé szivárgó víztöbblet hatásának tulajdonítható. Az alsó szakasz mintapontja a hĦtĘtó mellett található, réti szolonyec talajtípusba tartozik. Megállapítható, hogy CserkeszĘlĘn a magas sótartalmú (> 500 mg/l) (DARAB, FERENCZ, 1969) és Na %-ú (>95 %) (28/2004 KvVM rendelet) szikkadó használt hévíz megnöveli a csatorna közelében mind a talajvíztükör szintjét (pl: 110 cm -> 83 cm), mind pedig a talajvíz só-koncentrációját (2431 mg/l -> 3032 mg/l) és a többi kicserélhetĘ kationhoz viszonyított Na+-arányát (54,53 % -> 95,08 %), ami fĘleg a középsĘ szakaszon szembetĦnĘ (2. táblázat). A talajvíz eredeti Ca-MgHCO3-os jellege (MAROSI, SOMOGYI, 1990) a nagy Na+-tartalmú szivárgó víz hatására a legtöbb vízminta esetében a Ca-Na-HCO3-os kémiai típusba sorolódik át, a csatorna középsĘ szakaszán a meder közelében pedig teljes egészében a szikkadó használt hévíz Na-Mg-HCO3-os karakterisztikáját veszi fel. Ebben a kiemelt pontban a Na+-hatás mellett a szikadásból származó Mg2+-ok hatása is elĘtérbe kerül. A csatorna körüli különbözĘ genetikai típusú talajok mindegyikében megfigyelhetĘ sófelhalmozódás a szelvények különbözĘ szintjeiben (2. ábra). A felsĘ szakaszon gyenge sófelhalmozódás tapasztalható az A-szintben, a középsĘ szakaszon szintén gyenge sófelhalmozódás a talajvíztükör feletti talajrégióban, az alsó szakaszon pedig közepes a C-szintben.
108
2. táblázat A cserkeszĘlĘi vízminták vizsgálati eredményei (felsĘ szakasz: 1 v-5 v, középsĘ szakasz: 6 v-8 v, alsó szakasz: 9 v) megütött talajvíz szint (cm)
nyugalmi talajvízszint (cm)
98,63
67,17
Na-MgHCO3
-
-
1,40
98,34
66
Na-MgHCO3
-
-
97,55
358,70
44,79
31,19
Ca-NaHCO3
100
83
4,31
156,40
376,30
46,25
40,92
Ca-NaHCO3
150
100
633,30
2,96
5,61
364,30
59,48
2,5
Ca-NaHCO3
160
110
3032
634,40
2,20
11,14
8,86
95,08
67,71
Na-MgHCO3
130
110
8,2
863
428,30
11,88
1,46
1,11
97,48
68,71
Na-MgHCO3
-
-
8v
8,1
2431
633,70
2,73
73,50
335,50
54,53
26,75
Ca-NaHCO3Cl
160
115
9v
8,6
2061
634,50
3,89
27,83
304,90
60,96
13,2
Ca-NaHCO3
180
161
Mintaszám
használt termálvíz
pH
Összes só (mg/l)
Na+ (mg/l)
1v
7,9
874
573,90
felszíni csurgalékvíz
2v
8,0
867
talajvíz
3v
7,8
talajvíz
4v
talajvíz (kontroll)
K+ (mg/l)
Mg2+ (mg/l)
Ca2+ (mg/l)
Na%
6,04
1,55
1,27
518,60
6,77
1,63
1248
489,10
5,60
8,0
1913
632,50
5v
8,1
1768
talajvíz
6v
8,3
felszíni csurgalékvíz
7v
talajvíz (kontroll) talajvíz
Használt hévíz szikkadás hatására bekövetkezĘ degradáció...
109
Mg%
kémiai típus
Vízminta típus
(1: réti csernozjom, 2: kilúgozott csernozjom, 3: réti szolonyec)
110
Balog – Farsang – Czinkota
2. ábra Szikesedést indikáló talajparaméterek a mintaterület különbözĘ talajtípusairól
Használt hévíz szikkadás hatására bekövetkezĘ degradáció... A csatorna folyásirányában haladva tehát a meder melletti szelvényekben a sófelhalmozódás mértéke egyre növekvĘ, szintje pedig egyre mélyebb talajhorizontok felé tolódik el (BALOG, FARSANG, 2009). A réti csernozjom talaj esetén a csatornához közeli szelvény egyértelmĦen nagyobb sómaximummal jellemezhetĘ, mint a kontroll (2. ábra). A csatornaközeli talajszelvény sótöbblete termálvíz eredetĦ, hiszen a nyugalmi talajvízszintek is mutatják (2. táblázat), hogy itt a csatornából kiáramlás történik a környezĘ területek felé. A kilúgozott csernozjom talajon a meder mellett és a kontroll pontban azonos a sómaximum értéke. A csatornából talajba szivárgó csurgalék hévíz (a csapadék kilúgzó hatásával együtt) azonban nagyban átrendezi a mélység szerinti sóeloszlást a kontroll ponthoz képest. A folyamatos, meder felĘl érkezĘ sóutánpótlás és a felszín felĘl a talajvízszint felé történĘ sókimosódás eredményezi mind a talajvíz (3032 mg/l), mind pedig a csatornaközeli profil altalajának magas sótartalmát. Kémhatás tekintetében nem mutatkozik meg a csatorna kifejezett hatása. Bár a talaj lúgosodása megfigyelhetĘ, a csatornától való távolsággal nem mutat igazolható kapcsolatot. A 2. táblázat pH adatai alátámasztják, hogy a talajvizek lúgos kémhatásúak, így hatással vannak a velük érintkezĘ altalajra. A szelvények pH profiljából (2. ábra) kitĦnik, hogy az altalaj lúgos, a feltalajhoz viszonyítva akár 1 pH-egységnyi különbség is mutatkozhat. A csatorna folyásiránya mentén szintén az altalajban figyelhetĘ meg kismértékĦ növekedés a talajok kémhatásában, ami párhuzamba állítható a talajvíz magas sótartalmával. Bár a csatorna közvetlen hatása nem fedezhetĘ fel a lúgosodás kapcsán, a szikkadó hévízbĘl a talajvízbe kerülĘ lúgosan hidrolizáló sók (NaHCO3, Mg(HCO3)2) által közvetett hatás feltételezhetĘ. A NaS% tekintetében szintén megfigyelhetĘ a Na+ folyásirányban növekvĘ mértékĦ feldúsulása a talaj adszorpciós helyein. A csatorna felsĘ szakasza mellett, a réti csernozjom talajban a kontroll ponthoz képest kis mértékĦ Na+-dúsulás tapasztalható. A kilúgozott csernozjom talaj esetén azonban a NaS% kisebbnek mutatkozik a csatornához közeli pontban, mint a kontrollban (2. ábra). A csatorna közelében ugyanis a Na+ - jó mobilizációs tulajdonsága, a folyamatos vízhatás, a könnyebb talajtextúra, s ezáltal a fokozott beszivárgás miatt - a talajvízbe mosódik, így a többi kationhoz képest aránya lecsökken a szelvényben. Ugyanakkor a talajvíz Na%-a magas lesz, megközelíti a termálvízét (2. táblázat). A talajban történĘ Na+-megkötĘdés további alakulásának áttekintésére szolgálnak az adszorpciós izotermák (BALOG, FARSANG, 2010). A réti csernozjom talaj szintjeinek Na+-adszorpciós viselkedése nagyon hasonló (3. ábra). Az A- és B-C-szintben a folyadék fázis 400 mg/l körüli egyensúlyi Na+-koncentrációja felett a talajban adszorpció, e koncentráció alatt pedig deszorpció játszódik le. (Ez az adszorpciós határkoncentráció, mely azt az egyensúlyi oldatkoncentrációt (ce) fejezi ki, amelynél a q változó 0 értéket vesz fel. Mivel ekkor sem adszorpció, sem pedig deszorpció nem történik, ezt a koncentrációt tekinthetjük a mintázás idĘpontjában a talaj és a talajoldat közötti egyensúlyi Na+-koncentrációnak.) Ugyanez a határkoncentráció a B-szintben 577 mg/l-ben állapítható meg. A réti csernozjom talaj esetén tehát a C-szint rendelkezik a legnagyobb adszorpciós kapacitással, s a mintaterületen ható 573, 9 mg/l-es Na+-koncentrációjú szikkadó hévíz esetén benne adszorpció játszódik le, ezáltal képes csökkenteni a talajvíz Na+-terhelését. A kilúgozott csernozjom talaj esetén a szintekre jellemzĘ adszorpciós izotermák szétválnak (3. ábra). A vizsgált koncentráció-tartományon belül lineárisak, tehát egységnyi egyensúlyi oldatkoncentráció-növekedés a talajfelületen mindig azonos mennyiségĦ Na+ adszorpcióját eredményezi. A jelen kísérleti körülmények
111
Balog – Farsang – Czinkota között csak a B-szint adszorpciós határkoncentrációja adható meg, ami 800 mg/l körüli értéket jelent. Ugyanez a koncentráció az A-szintben <200 mg/l, a C-szintben pedig >1000 mg/l. Ezek az értékek jelzik, hogy a feltalajban a beszivárgó csapadékvizek hatására Na+ tekintetében hígabb a talajoldat, ami a C-szint felé haladva a csatorna Na+szolgáltató hatása miatt betöményedik (2550 mg/kg) (4. ábra). A feltalajtól a talajképzĘ kĘzet felé haladva az egyes szintek Na+-adszorpciós képessége folyamatosan csökken (3. ábra), pont a szelvény eredeti Na+-profiljának köszönhetĘen. 1 Chi2 R2 a (g/kg) k e (g/kg)
Réti csernozjom talaj A-szint B-szint B-C-szint (0-20 cm) (60-80 cm) (80-100 cm) 128,97 31,89 153,4 0,67
0,86
0,71
5,28
30,05
577,58
0,00915
0,00094
0,00007
0,77
0,64
0,65
Kilúgozott csernozjom talaj 2
A szint (0-20 cm)
B-szint (60-80 cm)
C-szint (120-140 cm)
Chi2
99,22
119,85
120,97
R
0,74
0,74
0,66
a (g/kg)
45,24
407,15
629,2
k
0,00076
0,00009
0,00005
e (g/kg)
0,2
1,33
2,16
2
3 Chi2 R2 a (g/kg) k e (g/kg)
A-szint (0-20 cm) 88,42
Réti szolonyec talaj B-szint C-szint (60-80 cm) (100-120 cm) 151,87 139,8
0,77
0,72
0,6
859,67
2572,63
3198,73
0,00004
0,00002
0,000008
0,19
2,75
2,93
3. ábra Na+-adszorpciós izotermák (a: telítési felületi koncentráció, k:kötési erĘre jellemzĘ állandó, e: a felületen eredetileg levĘ koncentráció)
112
Használt hévíz szikkadás hatására bekövetkezĘ degradáció... A C-szint esetén már a vizsgált koncentráció-tartomány egészén deszorpció történik, ami azt mutatja, hogy az alkalmazott Na+oldat koncentrációk kisebbek voltak a talaj adszorpciós felületén kötött Na+koncentrációnál, ezért ezekben a szintekben gyakorlatilag átmosás történt. Ez a szituáció a természetben a Na+ talajvízbe történĘ bemosódásának kedvez. A réti szolonyec talaj esetén a vizsgált koncentráció-tartományon az Aszintben várható adszorpció (3. ábra), tehát a feltalaj rendelkezik még szabad adszorpciós helyekkel a beérkezĘ Na+-ok megkötésére. A B- és C-szintben deszorpció a jellemzĘ, tehát az adszorpciós felületen eredetileg kötött Na+ok eltávoznak. A réti szolonyec talaj szintjeinek adszorpciós viselkedése az eredeti Na+profilt tükrözi (4. ábra). Mivel a terepen elsĘdlegesen a C-szint az érintett a csatornából szivárgó víz Na+-tartalmának visszatartásában, s a réti szolonyec talaj esetén erre leginkább az A-szint lenne képes, ez a szelvény sem alkalmas a talajvíz Na+-szennyezésének csökkentésére. A szelvények maximális adszorpciós kapacitásai (3. ábra, „a” változó) a felvett izotermaszakasz extrapolációjából számíthatók. (Ezért ezen értékek pontossága párhuzamban A csatornaközeli talajok eredeti áll az illesztés pontosságával.) A talajtípusok 4. ábra + maximális adszorpciós kapacitással bíró szint- Na profiljai (1: réti csernozjom, 2: kilúgozott csernozjom, 3: réti szolonyec) jeit figyelembe véve megállapíthatjuk, hogy a talajtípusok a réti szolonyec > kilúgozott csernozjom > réti csernozjom sorozatot követi. Ez a 3. ábra táblázataiban látható telítési felületi koncentrációk értékeiben is tükrözĘdik. Az adszorbeálható Na+-mennyiség szintek között megmutatkozó különbségei a szelvény szintenként eltérĘ humusz-, agyag- és mészállapotán kívül - ami az adszorpciós helyek mennyiségére utal - az eredeti Na+ telítettségtĘl (e) és az adszorpciós egyensúlyi állandó (k) értékétĘl is függnek. A réti csernozjom talaj eredeti Na+-profilja kiegyenlítettebb, így a szintek közötti adszorpciós eltérés is kisebb, az izotermák közel helyezkednek el egymáshoz. A kilúgozott csernozjom és a réti szolonyec talajok a feltalajban igen csekély, az altalajban pedig a feltalaj Na+-koncentrációját 10- vagy akár 20-szorosan meghaladó koncentrációt mutatnak („e” változó), ezért a különbözĘ szintek adszorpciós helyeinek telítettsége eltérĘ, ami az adszorpciós izotermáik szétválásához vezet. A kísérlettel az adszorpciós görbék - maximális felületi telítéstĘl különbözĘ távolságban elhelyezkedĘ lineáris szakaszait tártuk fel.
113
Balog – Farsang – Czinkota 3. táblázat Az adszorpciós felületen megkötött Na+-koncentráció a maximálisan adszorbeálható Na+-koncentráció %-ában (A: adszorpció, D: deszorpció) A-szint 14,58%
eredeti ce=1000 mg/l 27,65% esetén A
eredeti ce=1000 mg/l esetén
eredeti ce=1000 mg/l esetén
Réti csernozjom B-szint B-C-szint 2,12% 0,11% 3,66%
0,27%
A
A
Kilúgozott csernozjom A-szint B-szint C-szint 0,43% 0,33% 0,34% 2,98%
0,38%
0,18%
A
A
D
Réti szolonyec A-szint B-szint C-szint 0,02% 0,11% 0,09% 0,16%
0,07%
0,04%
A
D
D
A 3. táblázat adatai alapján megállapítható, hogy a talajok még rendelkeznek szabad adszorpciós kapacitással a jövĘbeni, szikkadásból adódó Na+többlet mérséklésére. Ha a mintaterületen a jelenlegi 573,9 mg/l Na+koncentrációval jellemezhetĘ szikkadó hévizek helyett 1000 mg/l Na+koncentrációjú vizek hatnának, akkor az adszorpciós felület telítĘdésének üteme a réti csernozjom talaj Aszintjében lenne a leggyorsabb. A Na+ kisebb mértékben veszélyeztetné a talajvizet, azonban a szelvényben Na+felhalmozódást okozna. Ezzel szemben a kilúgozott csernozjom C-szintje és a réti szolonyec B- és C-szintje esetén az eredetileg adszorbeált Na+-ok a talajfelületrĘl a szivárgó oldatba, majd a talajvízbe kerülnének. A talajvíz Na+veszélyeztetettsége itt kiemelt lenne, a szelvényben azonban nem halmozódna fel káros mértékben a Na+.
Vizsgálati eredmények értékelése, megvitatása, következtetések A balneológiai hasznosítású termálvizek kémiai és biológiai szennyezésük miatt nem táplálhatók vissza a felszín alatti víztározó rendszerbe, a rezervoárok öntisztuló képességének hiányában ugyanis ezek a szennyezések beláthatatlan következményekkel járnának. Ez a kényszer alakította ki a használt hévizek felszíni vizekbe történĘ bevezetését. Az e célt szolgáló csatornahálózatból a nagy sótartalmú, magas hĘmérsékletĦ és kedvezĘtlen ionösszetétellel rendelkezĘ csurgalékvizek - a szigetelés hiánya miatt folyamatosan beszivárognak a talajba, néhol a talajvizet is elérik. A szikkadás hatására kialakuló talajdegradációs folyamatokat, ezen belül is a szikesedés részfolyamatait: a sófelhalmozódást, Na+–adszorpciót, valamint a lúgosodást vizsgálva arra a következtetésre jutottunk, hogy a szikkadó használt hévíz hatása megmutatkozik: − a talajvíz szintjének lokális növelésében (83 cm -> 110 cm) − a talajvíz sótartalmának gyarapításában (2431 mg/l –> 3032 mg/l) − a talajvíz kémiai típusának változásában (Ca-Mg-HCO3 -> Na-Ca-HCO3, CaMg-HCO3-> Na-Mg-HCO3) − a talaj sótartalmának növelésében (a csatorna folyásirányának mentén egyre fokozódó mértékĦ sófelhalmozódás, talajtípusonként különbözĘ mélységben) − közvetett módon a talajlúgosodás elĘsegítésében. Megállapítottuk, hogy a csatorna környéki talajok jelenleg még alkalmasak a szivárgó víz Na+-tartalmának adszorpció általi csökkentésére, azonban a Na+koncentráció növekedésével az adszorpciós felület telítĘdésének üteme a réti csernozjom feltalajának szikesedését vetíti elĘ, a további két talajtípus esetén pedig a
114
Használt hévíz szikkadás hatására bekövetkezĘ degradáció... talajvíz Na+-veszélyeztetettsége kerül elĘtérbe az altalajban tapasztalható deszorpciós folyamatok miatt. A használt hévíz a talajvízben okozott változások által olyan szituációt teremthet, amely a természetben általában magától nem, csak antropogén hatásra alakul ki, és segíti a környezĘ talajokban a szikesedés részfolyamatainak felerĘsödését. Ilyen például a sófelhalmozódás megjelenése, ami a cserkeszĘlĘi mintaterületen már a kontroll mintákban is, tehát a csatornamedertĘl számított 50 m-re is érzékelhetĘ. A szikesedési folyamatok jelenleg kezdetlegesek, de kellĘ odafigyelés nélkül a hatásterület kiterjedése mellett a hatások erĘsödése várható az adott klimatikus paraméterek (száraz, meleg klíma, kevés csapadék, magas napsütéses óraszám, fokozott párolgás) között, ami idĘvel a környezĘ mĦvelt területek termesztési gyakorlatát is befolyásolhatja. Köszönetnyilvánítás Köszönetünket fejezzük ki Fábián Tamásnak a mintázásban, Fekete Istvánnak és Tápai Ibolyának a laboratóriumi munkák során, Ladányi Zsuzsannának pedig a mintaterülettel kapcsolatos ábraszerkesztésben nyújtott segítségért. Irodalomjegyzék BALOG, K., FARSANG, A. (2009). Használt termálvíz szikkasztás hatásainak vizsgálata különbözĘ talajtípusokon (Esettanulmány cserkeszõlõi mintaterületen) In GALBÁCS, Z. (szerk.) The XVI. Symposium on Analytical and Environmental Problems kiadványa, 300-304. BALOG, K., FARSANG, A. (2010). The role of waste thermal water in the soil degradation. Geophysical Research Abstracts, 12, EGU2010-4059, 2010, EGU General Assembly 2010. DARAB K., FERENCZ K. (1969). Öntözött területek talajtérképezése és kontrolja. OMMI, Budapest FILEP, GY. (1988). Talajkémia. Akadémia Kiadó, Budapest. FILEP, GY., FÜLEKY, GY. (1999). A talaj pufferoló hatása In STEFANOVITS, P. (szerk.) Talajtan. MezĘgazda Kiadó, Budapest, 125-129. MAROSI, S., SOMOGYI, S. (1990). Magyarország kistájainak katasztere. I. MTA Földrajztudományi Kutató Intézet, Budapest . MTA TAKI (1979). Agrotopográfiai térkép SZANYI, J, KOVÁCS, B., SCHAREK, P. (2009). Geothermal Energy in Hungary: potentials and barriers. European Geologist, 27, 15-18. SZEGVÁRI I., PROKISCH J., SIMON L., VÁRALLYAI L. (2003). Króm(III)-pikolinát adszorpciójának vizsgálata néhány talajtípuson. Acta Agraria, 10. http://www.date.hu/acta-agraria/2003-10/szegvari.pdf (megtekintve: 2010. 09. 22.) 28/2004. KVVM RENDELET (XII. 25.) a vízszennyezĘ anyagok kibocsátásaira vonatkozó határértékekrĘl és alkalmazásuk egyes szabályairól
115
