KAVICSBÁNYATAVAK TROFITÁSI VISZONYAINAK FELMÉRÉSE
Oswald Gábor: Környezettudomány Msc
Bevezető Kavicsbányászat hazánkban: •1880-as években indult •Peremi kibúvás Víz alóli kotrás •Cél utak kavicsozása Autópálya •Szabályozás: Bányatörvény + Földtörvény • Bányatavak keletkezése: csapadék + talajvíz
Kavicsbányatavak kezelése:
Kavicsbányatavak utókezelése:
•Telek kijelölése •Fedőréteg eltávolítása •Belső szállítás •Feldolgozó üzem •Rakodás + elszállítás
•Vízalatti rézsük dőlésszöge 10° •Oldalrézsük biztonságosak legyenek •Partvédelmi kövezés •Védelmi bokorsáv •Nádtelepítés
Bevezető Kavicsbányatavak: Élővilág: •Nyílt vízi tájék – lebegő + úszó szervezetek jellemzőek •Parti táj – meredekség fontos •Mélységi tér – ahol nincs gyökerező hínár; anaerob viszonyok Környezet- és természetvédelmi szempontok: •Szférák: Társadalmi + Gazdasági + Környezetvédelmi •Védendő: Földtani réteg + Talaj + Felszín alatti és felszíni vizek •Probléma: Zajterhelés + élővilágra gyakorolt hatás + levegőszennyezés + vibráció Felhagyást követő hatások: • Illegális hulladéklerakás •Benzinmotoros járművek; autók mosása •Haltenyésztés; vadkemping •Műtrágyázás
Bevezető Kavicsbányatavak Eutrofizációja: Trofitás típusai:
Oligotróf-Mezotróf-Eutróf Okai: horgászat; csatornázás hiánya; földvisszatöltés. Pikofitoplankton jelentősége a tavakban: •hipertróf : alacsony pikoplankton •Kisebb trofitású : magas pikoplankton arány
Csoport
Méret (μm)
Pikoplankton
0,2-2,0
Nanoplankton
2,0-20
Mikroplankton
>20
Algák pigment összetétele, mint a vízminőség indikátora: Extinkció kicsi zöld-kék-vörös; a zöld hatol a legmélyebbre Fikoeritrinesek Átlátszóság csökken
zöld-vörös-kék
Átlátszóság további csökkenése
fikoeritrines + fikocianinos
vörös-zöld-kék
fikocianinos
Bevezető A fotoszintetikus pigmentek jellemzői és szerepük a látható fény abszorpciójában. A kromatikus adaptáció jelentősége Extinkciós koefficiens: A PAR (400-700 nm) intenzitásának csökkenését a vízoszlop mentén a vertikális extinkciós koefficienssel (Kd) szokták jellemezni. Vizekben fontos jelenség: a vöröseltolódás különböző fényklímájú vizek
Pigmentek abszorpciója: •Klorofillok – vörös + kék •Karotinoidok - zöld •Fikobilinek - zöld
Pigment
Fény abszorpciója
A pigment összetétel
kromatikus adaptáció: az algák elterjedését elsősorban a víz alatti fényviszonyok befolyásolják
Kromatikus adaptáció típusai: 1. Filogenetikus: genetikailag rögzült 2. Ontogenetikus: pigment arány változik
Célkitűzések: • Előre kiválasztott paraméterű kavicsbányatavaknak fizikai és kémiai tulajdonságai meghatározása és a kapott eredményekből a tavak trofitási, illetve ökológiai állapotának meghatározása. • A fitoplankton tömegének és összetételének meghatározása, különös tekintettel a pikoalgák mennyiségére és pigment összetételére.
• A pikoalgák vízminőség indikációs szerepének meghatározása.
Anyag és módszer Területek: •Bugyi környéki kavicsbányatavak
•Délegyháza környéki kavicsbányatavak •Mályi környéki kavicsbányatavak
Anyag és módszer Területek: •Csepeli-sík (Bugyi, Délegyháza)
•Hejő-Sajó-Hernád völgye (Mályi)
Tóegység
Hosszúság
Szélesség
Bugyi I.
19°10'46.46"K
47°14'49.96"É
Bugyi II.
19°10'55.33"K
47°14'54.69"É
Bugyi III.
19° 7'13.62"K
47°16'43.30"É
Délegyháza I.
19° 3'56.78"K
47°15'20.87"É
Délegyháza II.
19° 4'50.45"K
47°15'22.55"É
Délegyháza III.
19° 5'2.20"K
47°15'9.50"É
Mályi I. (Agyag tó)
20°49'7.11"K
48° 1'8.63"É
Mályi II. (Középső)
20°50'36.23"K
48° 0'26.76"É
Mályi III. (Egészségügyi-tó)
20°50'26.09"K
48° 0'13.30"É
Mályi IV. (Öreg-tó )
20°50'39.42"K
48° 0'14.05"É
Anyag és módszer Helyszíni mérések: Vezetőképesség: Hanna Instruments márkájú •Oldott oxigén és pH : WTW Oxi315, illetve WTW pH315 típusú műszerrel •Átlátszóság : Secchi korong •Fénymérés : LI-COR LI-185B típusú radiométer Laborban végzett mérések: • Klorofill-a tartalom meghatározás (forró metanolos extrahálás, spektrofotometrálás) • Lebegőanyag tartalom meghatározás • Mikroszkópos vizsgálatok: fordított mikroszkópos illetve epifluoreszcens (kékes-ibolya (BV-2A) és zöld (G-2A) gerjesztőfénnyel ) mikroszkópos vizsgálat •Fajdiverzitás számítása (Shannon-index)
Kékes-ibolya gerjesztőfényben: •Fikoeritrines (FE): sárga •Fikocianinos (FC): vörös Zöld fény: •FE+FC: vörös
Eredmények: Fizikai – kémiai eredmények Mintavételi pontok
(kevert)
Bugyi1
oC
pH
v.k
Secchi (cm)
klorofill (µg/l)
TSS (mg/l)
22,6
7,63
1370
185
4,02
3,81
9,3
109
Bugyi2
25,1
8,20
1300
95
4,36
8,05
8,7
110
Bugyi3
26,0
7,21
861
125
2,08
5,09
8,6
106
Délegyháza1
26,3
7,57
1310
n.a.
6,92
7,08
9,3
115
Délegyháza2
26,2
8,76
1490
n.a.
17,46
13,50
10,9
136
Délegyháza3
26,2
9,20
1860
n.a.
21,51
10,10
14,9
186
Középső
n.a.
7,73
877
n.a.
22,57
323,57
n.a.
n.a.
E.ü
n.a.
7,87
991
n.a.
17,23
78,38
n.a.
n.a.
Öreg
n.a.
7,67
891
n.a.
37,47
1006,20
n.a.
n.a.
Agyag
n.a.
7,61
1420
n.a.
93,70
103,84
n.a.
n.a.
•Klorofill-a: Bugyi mintavételi pontoktól nő a Mályi tavakig •TSS: Bugyi mintavételi pontoktól Mályi tavakig nő
O2 (mg/l)
O2 (%)
Eredmények: Vízalatti fényviszonyok A fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR) és a vörös, zöld, kék fény extinkciós koefficiensei a vizsgált tavakban
Intenzitás mérés koefficiens
Extinkciós
Kd(par)
vörös
zöld
kék
Bugyi1
0,406
0,435
0,178
0,272
Bugyi2
0,757
0,728
0,527
0,998
Bugyi3
0,740
0,731
0,474
0,748
Délegyháza1
0,621
0,417
0,204
0,522
Délegyháza2
0,931
0,752
0,584
1,516
Délegyháza3
1,516
1,315
0,901
2,570
Középső
30,180
21,991
24,163
35,822
Egészségügyi
7,455
5,922
6,348
9,695
Öreg
93,443
66,725
73,757
108,548
Agyag
10,353
9,151
9,875
16,486
Eredmények: Vízalatti fényviszonyok
A kék, zöld és vörös fény intenzitásának mélység szerinti csökkenése a Bugyi környéki kavicsbányatavaknál
Eredmények: Vízalatti fényviszonyok
A kék, zöld és vörös fény intenzitásának mélység szerinti csökkenése a Délegyháza környéki kavicsbányatavaknál
Eredmények: Vízalatti fényviszonyok
A kék, zöld és vörös fény intenzitásának mélység szerinti csökkenése a Mályi környéki kavicsbányatavaknál
Eredmények: Vízalatti fényviszonyok A különböző színtartományok extinkciójának változása a látható fény extinkciójának (PAR) függvényében
Kd
120
y = 1,1583x + 0,7601 R² = 0,9983 100 y = 0,7905x + 0,1279 R² = 0,9993 80 y = 0,7119x + 0,3937 R² = 0,9994
vörös
60
zöld
40
kék
20 0 0
20
40
60
Kd (PAR) értékek
Eredmény: látható fény Kd nő
kék fény oltódik ki
80
100
120
Lineáris (kék)
Eredmények: 100%
Fajösszetétel vizsgálata
A fitoplankton taxonómiai csoportjainak biomassza részesedése a vizsgált tavakban
90%
Chlorophyta
80%
Heterokontophyta
70%
Dinophyta
60%
Cryptophyta
50%
Euglenophyta
40%
N2-kötő cianobaktérium Nem N2-kötő cianobaktérium picocianobactérium FE picocianobactérium FC
30%
164006
Középső
10480
119205
EÜ
5240
51743
Öreg
10480
96936
Agyag
3930
13100
Délegyháza1
416040
380933
Délegyháza2
45062
302860
Délegyháza3
39299
264610
Bu gy i
III . Kö zé p Eg ső és -tó zs ég üg yi -tó Ör eg -tó Ag ya gtó
134139
II.
Bugyi3
yh áz a
346351
Dé le g
280329
I.
Bugyi2
yh áz a
0%
yh áz a
16243
Dé le g
110036
iI II.
Bugyi1
Dé le g
10%
Bu gy
Fikocianinos
I.
Fikoeritrines
Bu gy i
Mintavételi pont
II.
20%
( FE: fikoeritrines pikocianobaktériumok; FC: fikocianinos pikocianobaktériumok)
Eredmények:
1. A fikoeritrines formák aránya a biomassza mennyiségével csökken
Fikoeritrin %
Fajösszetétel vizsgálata
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80
100
Klorofill-a mennyiség (µg/l)
Fikoeritrin %
100
2. A fikoeritrines formák részaránya a látható fény extinkciós koefficiensének növekedésével csökken
10
1 0,1
1
10 Kd (PAR)
100
Eredmények:
4 3,5
Shannon -index (H)
Fajösszetétel vizsgálata
3. A fitoplankton diverzitása (Shannon index) a biomassza növekedésével csökken
3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0
5000
10000
15000
20000
Összes alga (μg/l) 50 45 40
piko (%)
35
4. A pikocianobaktériumok részaránya a klorofill-a mennyiség (biomassza) növekedésével csökken
30 25 20 15 10 5 0 0
10
20
30
40
50
60
klorofill-a (µg/l)
70
80
90
100
Eredmények: A vizsgált tavak trofitási fokának meghatározása Klorofill-a koncentráció alapján : •Felföldy (1987) féle beosztás szerint •OECD beosztás szerint Ökológiai állapot meghatározása Fikoeritrines pikocianobaktériumok részaránya alapján (Vörös és Somogyi 2009)
Ökológiai állapot
FE%
Kd (m-1)
kiváló
80-100
<1
jó
50-80
1-1,5
közepes
20-50
1,5-2,5
tűrhető
10-20
2,5-3
rossz
<10
>3
FE %
Trofitás (Felföldy, 1987)
Trofitás (OECD, 1982)
Ökológiai állapot (Vörös és Somogyi, 2009)
4,0
87,1
oligo-mezotrofikus
oligotróf
kiváló
Bugyi II.
4,4
44,7
oligo-mezotrofikus
oligotróf
közepes
Bugyi III.
2,1
45,0
oligotrofikus
ultra-oligotróf
közepes
Délegyháza I.
6,9
52,2
oligo-mezotrofikus
oligotróf
jó
Délegyháza II.
17,5
13,0
mezotrofikus
mezotróf
tűrhető
Délegyháza III.
21,5
12,9
mezo-eutrofikus
mezotróf
tűrhető
Középső-tó
22,6
8,1
mezo-eutrofikus
mezotróf
rossz
Egészségügyi-tó
17,2
9,2
mezotrofikus
mezotróf
rossz
Öreg-tó
37,5
9,8
mezo-eutrofikus
eutróf
rossz
Agyag-tó
93,7
7,9
eutrofikus
hipertróf
rossz
klorofill-a (µg/l) Bugyi I.
Következtetések: • a legkésőbb kialakult tavaknál a zöld fény hatolt a legmélyebbre, míg az eutróf jellegű, Mályi környéki tavaknál, a vörös fény hatolt a legmélyebbre. Tehát az eutrofizálódás előrehaladtával a legmélyebbre hatoló hullámhossztartomány a zöldtől a vörös fény irányába tolódik. • ahol a zöld fény hatol a legmélyebbre ott a a fikoeritrines pikoplankton dominál, míg ahol a vörös fény extinkciója a legkisebb, a fikocianinos formák jellemzőek. Tehát míg a fikoeritrines pikocianobaktérium a zöld fényt, addig a fikocianinos törzs a vörös fényt preferálta.
Következtetések: • az extinkciós koefficiens növekedésével a fikoeritrines formák részaránya csökken, a trofitás növekedésével a fikoeritrines formák részesedése csökken. A pikoplankton relatív mennyisége akkor csökkent, ha a fitoplankton összbiomasszájának nő, míg a a biomassza növekedésével a diverzitás csökkenő tendenciát mutatott • A fikoeritrines pikocianobaktériumok relatív mennyisége szoros összefüggést mutat a trofitással, illetve a víz alatti fényviszonyokkal, másrészt kihangsúlyozza e szervezetek bioindikációs jelentőségét a hazai kavicsbányatavakban.
Köszönetnyilvánítás –
Dr. Vörös Lajosnak (MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany),
–
Pálffy Károlynak (MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany),
–
Németh Balázsnak (MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet, Tihany),
–
Dr. Szabó Máriának (ELTE-TTK Környezetföldrajzi Tanszék, Budapest)
–
Dr. Barkács Katalinnak (ELTE Analitikai Kémiai Tanszék, Budapest)
–
Dr. Kiss Keve Tihamérnak (MTA ÖBKI, Magyar Dunakutató Állomás, Göd)
–
Családomnak
–
Barátaimnak
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
VÁLASZ BÍRÁLATRA
Válasz bírálatra
A dolgozatban előforduló tartalmi és formai hibákért elnézést kérek, az elkövetkezendő munkákban, amennyiben módom lesz rá, javítani fogom.
Válasz bírálatra •
A tavak 8 körüli pH-ja megegyezik a hazai vizek többségével, a meszes alapkőzet miatt. Az ettől való jelentős eltérés akár a savas, akár a lúgos irányban jelezne vízminőségromlást. Savasodást elsősorban ipari szennyvizek okozhatnának. Lúgosodást, 9 fölötti pH-t az eutrofizáció következtében elszaporodott algák fotoszintézise is okozhatna. Ha az oldott oxigén tartalom jelentősen elmaradna a telítettségtől, az szerves szennyezésre utalna (baktériumok légzése), a 100%-ot jelentősen meghaladó értékek pedig az eutrofizációt jelzik, az erőteljes algaprodukciót (megnövekedett fotoszintézis). •
•
Az összes algakoncentrációt két módon jellemeztem, a klorofill-a koncentráció mérésével és a mikroszkópi algaszámlálás és a sejtek mérete alapján történő biomassza becslés révén. A fajlagos elektromos vezetőképesség és a trofitás mértéke között nincs ok-okozati kapcsolat. Ez csak a félreérthető fogalmazás következménye lehet.
