RÉSZLETES PROJEKTZÁRÓ SZAKMAI JELENTÉS. A projekt azonosítószáma: A projekt címe: A projektvezető neve:

NSI S D E

*

*U

NOM .

LTAS SCI. N

RÉSZLETES PROJEKTZÁRÓ SZAKMAI JELENTÉS A Tatai Környezetvédelmi Zrt. számára III. Kutatási főirány: Környezetterhelési vizsgálatok 5. Alprojekt: Zagytározók vizsgálata, rekultivációs ártalmatlanítása

A projekt azonosítószáma: GVOP - 3.2.2 - 2004 - 07 - 0019/3.0

A projekt címe: Környezettudományi Kooperációs Kutató Központ alapítása az Eötvös Loránd Tudományegyetemen

A projektvezető neve: Dr. Záray Gyula, egyetemi tanár

Budapest, 2007. november 12.

AT

.

FA CU

E

ÖS TV

NI V. BU DA

P

E TIN

Ö

ES

Tartalomjegyzék 1: Bevezetés

2. old.

2/a: A felszíni és felszín alatti ipari hulladék és zagytározók hasznosításának tanulmányozása

3. old.

2/b/1: A vizsgálatra kiválasztott lerakóhelyek aljzatának, a környezetük földtani jellegének meghatározása 10. old. 2/b/2: A lerakott hulladék anyagok (vörösiszap) stabilitásának, jelenlegi ásvány-kőzettani állapotának, oxidáltsága mértékének és savképző potenciáljának felmérése 16. old. 2/c: A kezelés és rekultiváció során keletkezett hasznosításra szánt, ún. kezelt anyag szemcseösszetételének és ásványos összetételének meghatározása 22. old. 2/d: Az eredmények értelmezése, a kezelés és rekultiváció során kialakuló geokémiai és biogeokémiai folyamatok, továbbá a kezelt anyagnak a levegővel, eső- és talajvízzel való kölcsönhatásának vizsgálata 67. old. 3: Összefoglalás

76. old.

4: Ábra- és táblázatjegyzék

77. old.

5: Irodalomjegyzék

82. old.

1

1: Bevezetés Az Eötvös Loránd Tudományegyetemen 2004-ben alapított Környezettudományi Kooperációs Kutató Központ (ELTE-KKKK) kutatási stratégiájaként fogalmazta meg a környezetvédelem szempontjából alapvető, egyik kutatási főirányát a környezetterhelési vizsgálatokat. Az ELTE-KKKK feladatául tűzte ki, hogy segítse az ipari/vállalkozói szférát környezetvédelmi feladataik megoldásában és a környezetvédelmi ipar szereplőit új technológiák kidolgozásában, tesztelésében és bevezetésében. A stratégia alapvető elemei között hangsúlyozottan szerepel a hosszútávú kutatási együttműködés az ipari partnerek és az egyetemi szakembergárda között, valamint az ipari/vállalkozói partnerek bevonása a felsőfokú képzés programjának alakításába pl. diplomamunkák és tudományos diákköri dolgozatok vállalatoknál történő elkészítése, vagy közös szakmai pályázatok kidolgozása. Az ELTE-KKKK és a Tatai Környzetvédelmi Zrt. elmúlt háromves együttműködése tökéletesen megfelelt a fenti céloknak. A zárójelentésben részletezett szakmai tevékenység jelentős részéhez megfelelő információhoz jutottunk a Tatai Környzetvédelmi Zrt. részéről és segítségével.

Hozzáférhetők voltak a szükséges alapadatok akár a vizsgálandó terület

pozicionálását, akár korábbi szakmai jelentések, vagy éppen az alkalmazott fedési technológia részleteit illeti. Ugyanígy Abai Roland úr személyében állandó - a helyi kérdésekkel napi szinten foglalkozó - szakember segítette a munkánkat. A kutatás nagyszerű lehetőséget kínált a munkában résztvevő doktorandusz és diplomázó hallgatók számára, hogy betekintsenek egy környeztvédelmi problémával (kutatással és fejlesztéssel is) foglalkozó cég tevékenységébe és aktív részesei legyenek az egyetemi tudástranszfernek.

Budapest, 2007. november 20.

Dr. Szabó Csaba kutatásvezető

2

2/a: A felszíni és felszín alatti ipari hulladék és zagytározók hasznosításának tanulmányozása

3

A vörösiszap hasznosítása – általános kitekintés A

világszerte

hatalmas

mennyiségben

keletkező

vörösiszap

gazdaságos

felhasználásának kérdése már régóta foglalkoztatja a témával foglalkozó kutatókat.

A

vörösiszapban koncentrált vas, nehézfém és radioaktív elemek visszanyerése az egyik ilyen terület.

A kísérletek eredményeképpen a galliumot illetve a vanádiumot mára már

gazdaságosan ki lehet nyerni a timföldgyártás során. Ennek köszönhetően hazánk az 1950-es évektől 1984-ig a világ galliumtermelésének átlagosan 8%-át adta (Fülöp, 1984).

Az

ioncserélő membránok alkalmazása fontos előrelépést jelenthet a jövő technológiája számára. Laboratóriumi szinten ioncserélő membránon átvezetve a Bayer-eljárásból származó oldatot, az oldat Al-, Ti-, Fe- és Na-tartalmának jelentős része visszanyerhető (Cengeloglu et al., 2003). Hasonló módszerekkel a vörösiszapban a vasoxidokhoz adszorbeált ritkaföldfém- és urántartalom 50-100 %-os hatékonysággal is visszanyerhető (Smirnov & Molchanova, 1997). Magyarországon az MTA Kémiai Kutatóközpont Anyag- és Környezetkémiai Intézetében végzett plazmakemencés kísérletek során a vörösiszap vastartalmának 90%-át fémvasként visszanyerték.

A fennmaradó salak 50%-a amorf, az ásványos rész pedig nagyrészt

perovszkit illetve Ca-Al-szilikát. A kioldási kísérletek során a megengedett határérték alatti mennyiségben oldódott ki az anyagból a nátrium, a króm, a réz, a mangán és a cink (MTA KK AKI, 2005). A vörösiszap bázisos kémhatását, illetve rendkívül nagy adszorpciós kapacitását kihasználva világszerte kísérleteznek savas bányavizek semlegesítésével. A laboratóriumi kísérletek 10 és 20 %-os vörösiszap hozzáadása után szignifikáns pH növekedést mutattak, amely kloridionokban gazdag sósvíz hozzáadásával hosszútávon is érvényesül.

A

vörösiszapos és sósvizes kezelés hatására azonban az oldat kalcium-, magnézium-, nátrium-, kálium- és réztartalma is megemelkedett (Paradis et al., 2006). Másik példa szerint egy bányameddőre vörösiszap és cementipari salak keverékét rakták, amely a bányameddő kémhatását közel semlegesre állította vissza (Duchesne & Isabel, 2005).

A meddőből

származó oldatok kémhatása, valamint Fe, SO42-, Zn és Cu koncentrációja csökkent, amely ideális élőhelyet nyújtott a szennyezőanyagokat lebontó mikroorganizmusok számára (Duchesne & Isabel, 2005). A cianidos aranykitermelésben alkalmazott kezeletlen vörösiszap ugyanúgy képes pufferelni az oldatot, mint a jóval drágább mésztej. Az aranykitermelés során alkalmazott cianidos eljárás a leghatékonyabb pH>10 esetén.

A kutatások azt

bizonyítják, hogy ennek során az aranyérchez kevert semlegesítetlen vörösiszap jól puffereli a

4

közeget és lényegesen olcsóbbá teszi az eljárást. A vörösiszapba került aranyszemcsék pedig flotálás útján könnyen visszanyerhetők (Browner, 1994). A vörösiszapot több helyen is alkalmazták nehézfémek megkötésére szennyezett talajokban. A laboratóriumi kísérletek ígéretes eredményeket szolgáltattak a vörösiszappal, illetve szállóporral kevert talajokból származó oldatok nehézfémtartalmának jelentős csökkenésében, különösen, ha a keverőanyagot előzetesen nagy hőmérsékleten aktiválták (Ciccu et al., 2003). Szintén Olaszországban folyt kísérletek igazolják, hogy a talajhoz 5 %ban kevert, eredeti (nagy) pH-jú vörösiszap jelentősen csökkenti a talajokból kioldódó nehézfémek mennyiségét (Lombi et al., 2002). Ezzel összhangban a kísérlet azt mutatta, hogy a talajon termesztett növényekben csökkent a nehézfém koncentráció, a szennyezett talajokban szignifikánsan emelkedett a megjelenő baktériumkultúrák száma (Lombi et al., 2001 és Gray et al., 2005). A tanulmány vizsgálta a nehézfémek eloszlását az ásványtípusok között.

Az eredmények alapján a nehézfémek a vörösiszap vasoxid tartalmához

kemiszorpcióval kötve illetve a vasoxidba diffundálva fordulnak elő. A kezelt vörösiszap rendkívül jelentős mennyiségben képes megkötni az oldatban jelen levő foszfátot (Mohatny et al., 2005). Ausztrál kutatók (Snars et al., 2004) kísérleteket folyatattak viszonylag kis kémhatású (pH = 7,24) vörösiszappal homokos talajon azért, hogy megakadályozzák a tápanyagszegény talajból a foszfát kilúgozódását. A kísérleti területre nagy mennyiségű (20 t/ha) vörösiszapot hordtak ki. Tapasztalataik szerint a talaj pH-ja nem módosult jelentősen, a növények nehézfémtartalma és a felhasznált vörösiszap mennyisége között sem mutatkozott pozitív kapcsolat. A karbonáttal kinyerhető foszfáttartalom a kísérleti telep vizében jelentősen csökkent (Snars et al., 2004). Az eljárást 2002 folyamán kísérleti jelleggel több nyugat-ausztráliai farmon is alkalmazták, azonban a farmerek heves tiltakozása miatt beszűntették. Magyarországon Puskás (1999) tanulmányából kiderül, hogy a gipsszel stabilizált vörösiszap talajjavítóként történő alkalmazása növelte a kísérleti területen a szénatermést. A vörösiszap egyik fő felhasználási területe a jövőben az építőipar lehet. Indiai tanulmányok igazolják, hogy az építkezésre felhasznált agyaghoz kevert, mésszel stabilizált vörösiszap nem rontja a téglák teherbíró képességét (Dass & Malhotra, 1990). Jamaica-ban hasonló kutatásokat indítottak a helyi talajjal kevert, mésszel illetve portland cementtel stabilizált, szárított vörösiszapból készített téglák tulajdonságainak vizsgálatára.

Az

eredmények tanulsága szerint a vörösiszappal kevert talaj jóval könnyebben formázható anyagot adott, mint az eredeti agyagból készített tégla (Building Advisory Service and Information Network).

A vörösiszapot rostokkal illetve műanyagokkal keverve kiváló 5

fautánzatok állíthatóak elő (Building Material and Promotion Council). Az alkáli aktivált vörösiszapból készült cement a portland cementhez képest is ellenállóbb cementet képes alkotni (Pan et al., 2002). A vörösiszap nagy fajlagos felülete miatt ideális katalizátor lehet az ipari folyamatokban, azonban ipari szennyvíztisztítóként is alkalmazható. Kutatások folynak az olajpalákban jelentős mennyiségben, de rendkívül erősen kötött olaj kinyerésére szuperkritikus toluollal (T = 300-500°C). A kinyert olaj mennyisége a teljes mennyiséghez képest csak szuperkritikus toluolt alkalmazva 34,8 % volt, míg vörösiszap katalizátort is a rendszerhez keverve 53-55 %-ra változott (Yanik et al., 2003). Az erőműi illetve egyéb szénégetési folyamatok során keletkező H2S elnyeletését vörös- és barnaiszapokkal oldják meg az iparban (Sliman & Abbasian, 2001). A környezetvédelemben a klórtartalmú (PVC) műanyagok nagy hőmérsékletű megsemmisítése során keletkező hidrogén-kloridot a kísérlethez alkalmazott vörösiszap hatékonyan elnyelte (Yanik et al., 2000). Az ipari és kommunális szennyvíz nehézfém- és foszfáttartalmának megkötésére a jövőben a vörösiszap rendkívüli lehetőségeket tartogat.

Spanyol kísérletek alapján a 8 % gipsszel stabilizált

vörösiszap 48 órán belül az adagolt városi szennyvíz cinktartalmának 56 %-át, réztartalmának 68 %-át, nikkel- és foszfáttartalmának 100 %-át nyelte el (López et al., 1998). A nem csupán ipari, vagy lakossági szennyezés útján a talajvizekbe kerülő arzén kivonására az aktivált vörösiszap szintén alkalmas lehet. A tapasztalatok szerint a hőaktivált, illetve 1M-os HCl-dal aktivált vörösiszap az As(III) ionok 96 %-át, az As(V) ionok 86 %-át képes kivonni az oldatokból. Mindemellett az aktivált vörösiszap előállítási költsége is jelentősen alatta marad az egyéb alkalmazott tisztítóanyagok (aktív szén vagy aktív alumínium) előállítási költségének. A tengervízzel semlegesített vörösiszap - bár kevésbé jól adszorbeálja az arzént - hatékony előkezelője lehet a szennyezett talajvíznek (Genc-Fuhrman et al., 2003).

A

szerves anyagokkal erősen szennyezett ipari szennyvizekben a vörösiszap meggyorsítja a veszélyes anyag biológiai lebontását (Ordonez et al., 2001).

A vörösiszap-felhasználás

legfrissebb lehetősége a vörösiszapban a CO2 elnyeletése. Ennek következtében a jelen levő ásványok karbonátosodhatnak. Ez fontos lehet a globális felmelegedés elleni küzdelemben (Khaitan et al., 2004 és Cooling & Glenister, 2005). A fenti messze nem teljes kitekintésből látható, hogy a legnagyobb vörösiszap termelő nemzetek rendkívül kiterjedt kutatási programokat folytatnak a vörösiszap felhasználására. Azonban a legtöbb kísérlet még laboratóriumi szinten folyik.

A módszerek tényleges

alkalmazásának gátat vet a lakosság – részben érthető - bizalmatlansága. Értékelésünk szerint a fejlett országokban a vörösiszap felhasználási módjai az egyes specifikus - elsősorban a 6

vegyiparon kívüli - területeken rendkívül korlátozottak. A felhasználás igazi perspektívája csupán a fejlődő országok számára adott. Az almásfűzitői vörösiszap tározók Az egyik magyarországi timföldgyár, ami jelenleg bontás alatt áll, Almásfüzitőn működött, az 1-es számú főútvonalon haladva a település szívében található. A gyárban a bauxit feldolgozása a korábban is említett NaOH-os feltárást alkalmazó Bayer eljárással történt. A Tatai Környezetvédelmi Zrt.-nél tárolt dokumentumok alapján az üzem a több évtizedes működése során termelt vörösiszapját zagy formájában a gyár és a Duna közötti, alulról mesterséges szigetelés nélküli, természetes agyagszigetelésű tározó kazettákba töltötték. Ezek a tározók 6-8 méter magas, töltésekkel körülvett, nyitott tározók, amelyekből a gyár közvetlen környezetében hét található. A kutatás tárgyát képező VII-es tározó a többi tározótól egy kilométerre keleti irányban helyezkedik el. Ezek Ötvös és Kovács besorolása szerint síkvidéki körgátas, „hagyományos” építésű tározók. Az I-VII. tározók által elfoglalt összes terület majdnem 200 hektár, a bennük elhelyezett iszap mennyisége a műszaki becslések szerint 14 millió m3.

A tározók

problémáinak megoldását nehezíti, hogy a bennük felhalmozott vörösiszap mennyiségét kitermelni gazdaságosan, környezetszennyezés nélkül szinte lehetetlen, az esetlegesen kitermelésre kerülő több millió köbméter iszapot nem lehet környezetkímélőbb helyre helyezni, illetve a tetemes kitermelési és ártalmatlanítási költsége jelenleg megoldhatatlan finanszírozási problémát vet fel. További megoldatlan feladat, hogy a kitermelt vörösiszap helyére helyezni kellene valamit, az árvízvédelmi töltéseket át kellene építeni, mert jelenleg a mentett oldalon vörösiszap van (és valójában az támasztja a töltést, aminek köszönhetően a nagy áradások idején sincs veszélyben a töltés és a környék). A tározók használata Attól függetlenül, hogy az iszapot kitermelni nem lehet, a tározók létével foglalkozni kell, hiszen a fedetlen tározók a felszínükről történt kiporzással jelentős környezetterhelő diffúz forrásként voltak jelen. A kutatási jelentésben részletezett, még lefedés alatt álló VII. kazetta kezelése során, csakúgy mint az idősebb tározók (I-VI kazetta) esetén kettős problémát kell megoldani: 1. a kiporzást megszüntetni, 2. a környező talajvíz lúgosodását meggátolni. Tehát meg kell akadályozni a por levegőbe történő jutását a tározó felszínről és 7

minimálisra csökkenteni az esővíz átszivárgását.

A vörösiszap felszínének alapvető

problémája, hogy a növényi élet számára alkalmatlan, ezért mindenféleképpen fedőréteg szükséges ahhoz, hogy élő borítást lehessen létrehozni a tározótéren. A korábbi sikertelen kísérletek után 1986-ban a Tatai Környezetvédelmi Zrt. vállalkozott a tározók porzásmentesítésére és megfigyelésére, valamint utógondozására. A porzásmentesítés magában foglalja a tározók speciálisan erre a célra készített fedőréteggel történő szakszerű lefedését, valamint növényzet telepítésével megvalósuló tájbaillesztését. A tározók megfigyelése kiterjed a lefedett részek takaróanyagára, valamint a környezeti levegő és talajvíz minőségének ellenőrzésére.

Ezek érdekében a tározók környékén monitoring

rendszert üzemeltetnek, amely magában foglalja a felszín alatti víz figyelése érdekében történt monitoring kutak létesítését, a létesített kutakkal történő rendszeres felszín alatti víz vizsgálatokat, a már lefedett tározók fedőrétegének vizsgálatát, a környezeti levegő szálló por tartalmának rendszeres mérését.

Jelen pillanatban, ez az elérhető legjobb műszaki és

környezetvédelmi technológia, ami a tározók ügyében tehető. A Tatai Környezetvédelmi Zrt. a VII. sz. tározó egy részét, a területileg illetékes Észak-Dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség által kiadott, jelenleg

is

hatályos

Egységes

Környezethasználati

Engedély

feljogosítása

szerint

hulladékhasznosító telep üzemeltetésével használja. A cég az Egységes Környezethasználati Engedélyben felsorolt hulladékok közül elsősorban különböző olajtartalmú hulladékok felhasználásával,

mikroszervezetek

segítségével

végbemenő

degradációs

lebontással

komposztot állít elő. Az előírt vizsgálatok után, a környezetvédelmi hatóság jóváhagyásával ez a komposztanyag megfelelő technológiai rendben kerül a vörösiszap tározók felszínére. A felszínre terített komposztban a lebontó és a talajképző folyamatoknak akadálytalanul zajlaniuk kell. Ez képezi a rekultiváció alapját és jelentősen csökkenti a környezet terhelését. A receptúra szerint a technológia alkalmazásának célja kettős.

Egyrészt olyan nagy

mennyiségű rekultivációs kompozítum előállítása, amely alkalmas a tározók lefedésére, a vegetáció megtelepítésére és hosszútávon kevés beavatkozást igénylő fenntartására. Másrészt olyan keverék előállítása, amelyben a kis koncentrációjú olajkomponens olyan környezetbe kerül, ahol mikrobiológiai lebontás révén az olajtartalom jelentős csökkenése várható. A Tatai Környezetvédelmi Zrt. által végzett hulladékkezelési technológia hasznosításnak számít, ami prioritást élvez az egyéb ártalmatlanítási módokkal szemben. Az alkalmazott technológia IPPC szabályozás alatti tevékenység.

A fedőréteg legfontosabb feladata a

vörösiszap lefedésén túl a növényi életfeltételek biztosítása, úgy hogy védelmet nyújtson a vörösiszap káros hatásai ellen és elszigetelje azt. Biztosítania kell a csapadékvíz le-, és a sók 8

káros mennyiségű feláramlásának megakadályozását. A porzásmentesítési és a biológiai hulladékkezelési technológia fejlesztésének céljára a tározón erre a célra elkülönített prizmákon jelen pillanatban is kísérletek folynak (pl. Magyar Tudományos Akadémia Talajtani Kutatóintézetének kísérletei).

9

2/b/1: A vizsgálatra kiválasztott lerakóhelyek aljzatának, a környezetük földtani jellegének meghatározása

10

Almásfüzitő Komárom mellett a Kisalföldön található az ún. ALCAPA (AlpokKárpátok-Pannon) földtani egység É-i részén. Mivel a potenciális szennyezés leginkább azokat a vizeket érintheti, amelyeket pannon korú kőzetek tárolnak, ezért e fejezetben az ALCAPA fiatal (kainozoóz) képződményeire helyezzük a hangsúlyt. A terület teljes rétegsora Paleogén A legidősebb paleogén képződmény, amely a felszínről ismert a sekélytengeri, nagyforaminiferás szürke agyagmárga a Csolnoki Agyagmárga, amelyre még a bartoni során rátelepült egy világosszürke, sárgásszürke sekélytengeri nagyforaminiferás mészkő, a Szőci Mészkő (Kecskeméti, 1998).

A területen az oligocén során intenzív kiemelkedés és

lepusztulás indult meg (infraoligocén denudáció). A Szőci Mészkő, illetve a fiatalabb Száki Agyagmárga között a vizsgált területen oligocén illetve alsó és középső miocén képződmények nem bukkannak a felszínre (Korpás, 1981).

Neogén Az első neogén képződmény, amely a területen felszínre bukkan a felső miocén ― pannóniai korú sekélytengeri, szublitorális fáciesű szürke, ostracodás, molluscás agyagmárgás aleurit, a Száki Agyagmárga (Hámor et al., 1987).

Ebből fokozatosan fejlődik ki a

sekélytengeri, a deltasíkság víz alatti részén képződött szürke, molluszkás agyagmárgás aleurit, lemezesen rétegzett aleurit és finomszemcsés homok váltakozásából álló Somlói Formáció, amelynek vastagsága a peremektől a medence felé 100-400 m-ig növekszik (Hámor et al., 1987).

A Somlói Formációra folytonosan telepszik a medenceperemi

kifejlődésű szürke molluscás agyagmárga, illetve agyag, a Tihanyi Formáció. Vastagsága elérheti a 350 m-t is (Jámbor, 1980). A Tihanyi Formáció az első olyan képződmény, amely a vizsgált VII. kazettától délnyugatra (kb. 1 km-re) a felszínre bukkan, sőt a kazetta melletti sekélyfúrások dokumentációja alapján a legidősebb olyan képződmény, amely a kazetta alatt jelen van (Naturaqua, 2001). A pliocén folyamán a medence belsejében folytatódott az üledéklerakódás

az

édesvízi

rétegvastagságú

Nagyvázsonyi

csigafaunát

tartalmazó,

Mészkővel,

azonban

tavi ez

a

kifejlődésű, VII.

kazetta

50

cm-es

közvetlen

környezetében és a fúrásokban sem jelenik meg (Jámbor, 1980). Így a pliocén az Által-ér torkolatában valószínűleg a Tihanyi Formációval ér véget.

11

Kvarter A kvarter során a szedimentáció elsősorban fluviális, homokot és kavicsot eredményezett, amelyek a Duna illetve az Által-ér hordalékkúpjához kötődnek (Jámbor, 1997). A pleisztocén folyamán az eolikus üledékek, illetve a Gerecse lepusztulásához köthető lejtőlábi törmelékek képződtek. Az alsó pleisztocéntől kezdődően egészen a középső illetve felső pleisztocén határáig a Duna hordalékkúpjának szedimentjei jellemzők, amelynek teraszrendszerét máig megtalálhatjuk a területtől délkeletre, az Által ér völgyében, illetve a II.b terasz esetében a Gerecse északi lejtőin. A késő pleisztocén során az uralkodóan fluviális szedimentek mellett megjelennek a fluvioeolikus üledékek is.

A pannóniai agyagra a

kutatásunk során tanulmányozott VII. kazetta alatt hasonló folyóvízi, vagy szél által kissé átmozgatott fluvioeolikus homok települhet. A holocén során a Duna folytatta a fluviális szedimentek lerakását, míg az Által-ér torkolatától DK-re fekvő területeken (Ferencesmajori halastavak) mocsári képződmények (pl.: tőzeg) rakódtak le (Jámbor, 1998). A VII. kazetta alatt megtalálható legelső holocén képződmény az óholocén alluviális homok, homokos kavics. Az újholocén során lerakódott alluviális agyagos homok illetve az óholocén alluviális kavicsos homok közötti lencsékben ó- illetve újholocén alluviális agyag található. A rétegsor a VII. kazetta alatt az újholocén alluviális agyaggal zárul (Jámbor, 1998).

A terület tektonikai jellemzése Bár a Gerecsében a krétát megelőző töréses tektonika is kimutatható a jelentősebb tektonikai mozgások kétségkívül az Alpi orogenezist kísérve zajlottak le. Ezért ebben a fejezetben erre helyezzük a hangsúlyt. A paleogén medence kialakulására négy elmélet született különböző tektonikai rezsimeket feltételezve (1. ábra).

Bada et al. (1996)

mikrotektonikai, illetve térinformatikai eszközökkel több tektonikai ciklusra osztotta fel a Gerecsét és közvetlen környezetét. Az első deformációs irányokat az aptiban illetve a kréta során uralkodó KÉK―DDNY-i irányú kompressziós erőtér alkotja. Az erőtér hasonlít a kréta utáni paleogén és neogén É―D-i irányú kompressziós és K―Ny irányú extenziós irányokra, ami azt sugallja, hogy a paleogén és neogén során aktív törésrendszerek egy része már a krétában kialakulhatott, a paleogénben, illetve a neogénben pedig reaktiválódott. A középső eocén―kora oligocén során a stressztér alapvetően K―Ny-i irányú kompresszióval és NyDNy―KDK-i irányú extenzióval jellemezhető. Mind a legnagyobb, mind a legkisebb feszültségirány horizontális.

Ennek köszönhető a K―Ny-i illetve, Ny―DNy-i lefutású

12

jobbos elmozdulások, a NyDNy―KDK-i lefutású normál, illetve az ÉNy―DK-i lefutású balos, valamint ÉK―DNy-i lefutású reverz vetők jelenléte (1. ábra)

1. ábra: Elméletek a magyarországi paleogén medence kialakulására. a – az ALCAPA lemez mozgása jobbos illetve balos vetők mentén ún. pull apart medencét hozott létre (Balla, 1988 és Fodor et al., 1992); b – pull apart medence kialakulása a Dinári illetve az Alp-Kárpáti lemezek transzfom vetői mentén (Báldi és Báldi-Beke, 1985); c – a medence transzpresszív eredetű a NyDNy-KDK irányú kompressziós térben (Fodor et al.,1992, 1993) d – ív mögötti flexuláris medence a kompresszív az Alp-Kárpáti ív mögött (Tari et al., 1993).

A késő oligocén, kora miocén során a feszültségtér irányai ÉNY―DK-i kompressziós, illetve ÉK―DNY-i irányú extenziós erők lehettek (Bada et al., 1996). A legtöbb esetben a legnagyobb és a legkisebb feszültségirány horizontális volt.

A középső eocén ― kora

oligocén törések nagy része ekkor reaktiválódott. A normálvetők illetve a jobbos és a balos elmozdulások É―D-i lefutásúak. A reverz vetők igen kisméretűek, ÉK―DNy-i lefutásúak. (2. ábra).

13

2. ábra: A főbb törésvonalak a középső eocén ― kora oligocén idején a Tatabánya (Keselő-hegy), Bajna, Tokod, Kisgerecse, Nyergesujfalu területeken (Bada et al., 1996).

A középső miocén ― pliocén tektonikai fázisban É―D-i illetve ÉK―DNy-i irányú kompresszió, illetve K―Ny-i, ÉK―DNy-i irányú extenzió dominált a területen (3. ábra). A legnagyobb főfeszültségirány vertikális, a legkisebb horizontális irányú lehetett (Bada et al., 1996). A legfontosabb szerkezeti elemek az É―D illetve ÉK―DNy irányú normálvetők, illetve ezeknek a vetőknek a konjugált jobbos illetve balos oldalelmozdulásai. A jobbos illetve balos transzform vetők lefutása ÉÉNy―DDK-től ÉÉK―DDNY felé változik (4. ábra). Az, hogy a feszültségtér kétirányú, arra utal, hogy legalább két tektonikai fázis jellemezte a középső miocén ― pliocén időtartományt (Bada et al., 1996). Összefoglalásul elmondható, hogy bár a Gerecsében a tercier folyamán intenzív tektonika kezdődött, azonban az ismertetett, jelentős törésvonalak nem haladnak át a vörösiszap tározó kazetta területén, illetve annak néhány km-es körzetében.

14

3. ábra: A főbb törésvonalak a késő oligocén ― kora miocén idején a Tardos, Vértestolna, Csordakút, Tatabánya (Kálvária-hegy) területeken (Bada et al., 1996).

4. ábra: A főbb törésvonalak a középső miocén - pliocén idején a Csordakút, Tatabánya (Keselő-hegy), Máriahalom, Pisznice, Vértesszőlős területeken (Bada et al., 1996).

15

2/b/2: A lerakott hulladék anyagok (vörösiszap) stabilitásának, jelenlegi ásványkőzettani állapotának, oxidáltsága mértékének és savképző potenciáljának felmérése

16

Az almásfűzítői VII. kazettán a mintavételezést a fedetlen vörösiszapba kézifúróval mélyített fúrások segítségével végeztük a biztonsági okok miatt elsősorban a kazetta peremén (5. ábra).

A fúrások többnyire homogén, finom, illetve középszemcsés vörösiszapba

mélyültek, amit részleteiben a 6. ábra és 7. ábra mutat.

5. ábra: A Duna partjára telepített VII. kazetta (vörösiszap tározó) helye és a még fedetlen, nyugati részén történt mintavételezési pontok (piros pontok) helyzete.

17

6. ábra: A VII. kazetta (5. ábra) vörösiszapján mélyített Ny1-, Ny2-, Ny2x- és Ny3-as fúrások rétegoszlopa.

18

7. ábra: A VII. kazetta (5. ábra) vörösiszapján mélyített K1-, K2- és K3-as fúrások rétegoszlopa.

19

A fúrómagok anyagának száraz illetve nedves szitálását követően mikromineralógiai vizsgálatokat végeztünk a mintákon (8. ábra).

kvarc böhmit

hematit

karbonát

cirkon

magnetit

oldódási nyom Al-hidroxid kvarc

8. ábra: Sztereomikroszkópos felvételek a VII. kazettán mélyült fúrások (5-7. ábra) vörösiszapjának 0,250-0,125 mm-es frakcióiról.

A kvarc visszaoldott jellege, illetve az alumínium-oxidok nagy száma alapján a vörösiszapban mindmáig lúgos körülmények uralkodnak, a reduktív magnetit relatív nagy részaránya az erősen oxidált viszonyokra utaló hematitokhoz képest pedig enyhén reduktív körülményekre utal.

20

Vörösiszapon található bekérgezés röntgenpordiffrakciós felvétele 900 Ak

800

Bh–Böhmit γ−AlO(OH) Nr–Nordstrandit Al(OH)3

700

By–Bayerit α−Al(OH)3 G–Goethit α−FeO(OH) Cc–Kalcit CaCO3

Intenzitás

600 500

He

400

Nr

Q

Cc

Q–Kvarc SiO2 He–Hematit Fe2O3

He

Ak–Ankerit Ca(Fe,Mg, Mn) (CO3)2

300 Nr By Ak

By Q

200 Bh

G

Cc

Cc

100

He He

Ak Ak Cc

Cc

He He Cc Q

0 10

20

30

40

2 theta [fok]

50

60

70

CuKα

9. ábra: A VII. kazetta vörösiszap felszínén található fehér bekérgezés röntgenpordiffrakciós felvétele.

A fedetlen vörösiszap tetején nagy gyakorisággal megjelenő fehér bekérgezést röntgenpordiffrakcióval tanulmányoztuk (9. ábra), s az összetélt a felvétel mellé listáztuk. Az alumínium-hidroxidok mellett a karbonátok (kalcit és ankerit) jelenléte szintén megerősíti a vörösiszappal érintkező oldat lúgos jellegét, az ankerit jelenléte pedig vasgazdag (enyhén reduktív) oldatok jelenlétére utal. Az ankerit felszíni körülmények között nem szokványos ásvány, elsősorban igen vasgazdag, viszonylag kalciumszegény enyhén reduktív oldatokból válik ki kiszáradó, szikesedő környezetben. Mivel a felszínen a legritkább esetekben stabil ez is jól példázza a vörösiszap extrém reakciókészségét. Mikromineralógiai vizsgálatokkal, illetve röntgenpordiffrakciós eljárással savképző anyagot nem találtunk.

21

2/c: A kezelés és rekultiváció során keletkezett hasznosításra szánt, ún. kezelt anyag szemcseösszetételének és ásványos összetételének meghatározása

22

Az 1996-2001-es lefedések anyagát szintén kézi sekélyfúró segítségével 6 fúrásban mintáztuk meg a VII. kazetta keleti, fedett részén (10. ábra). A fúrási pontokat a Tatai Környezetvédelmi Zrt. által rendelkezünkre bocsátott térképen tűztük ki, lehetőleg úgy, hogy elkerüljük a kazetta peremét illetve a fedett kazettán folyó biológiai kisérletekre elkülönített területeket.

10. ábra: A VII. kazetta keleti, fedett oldalán felvett mintavételi pontok az 1996-2001 közötti takarásokból.

Minden mélyített fúrás minden esetben harántolt egy 30-40 cm vastag fedő, érintetlen homokos talajréteget, majd fekete színű, olajszagú finomszemcsés, néha lágy anyagon haladtak át vagy álltak meg a fúrások, egy fúrás (4. számú) kivételével, amelyek megütötték a vörösiszapot 160 cm mélységben, amint a 11-16. ábrák részleteiben mutatják. A mintákat a szabad szemmel elkülöníthető bélyegeik (szín, szemcseméret, szilárdság, szemcsésség, stb.) alapján tehát három csoportra lehet osztani. Azonban a kutatás célja megkívánta, hogy a fedő homokos talajréteg és a vörösiszap közötti szelvényt a mélyebb fúrásokban (2., 3., 4. számú fúrások) egy ún. nevezett középső és alsó rétegre bontsuk szét

23

0 cm 15cm

Világosbarna, száraz, porózus, friss talaj Mintavétel: 11/96

Világosbarna, nedves, porózus, friss talaj

37cm Szürke, nedves, rögös átmeneti zóna. Enyhén olajszagú Fekete, olajszagú, finomszemcsés, porózus, rögös anyag Mintavétel: 12/96

67cm 11. ábra: Az 1. fúrás szelvénye és a mintavételek helye (1996. évi takarás).

0 cm Világos sárgás-barna színű, száraz, majd nedves, finomszemcsés, porózus, friss talaj Mintavétel: 51/98

33cm 40cm

Fekete színű, kompakt, nedves, erősen olajszagú, finomszemcsés anyag Mintavétel: 52/98 12. ábra: Az 5. fúrás szelvénye és a mintavételek helye (1998. évi takarás).

24

Világos sárgás-barna színű, száraz, majd nedves, finomszemcsés, porózus, friss talaj Mintavétel: 61/98

35cm Fekete színű, kompakt, nedves, erősen olajszagú, finomszemcsés anyag Mintavétel: 62/98

86cm 13. ábra: A 6. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (1998. évi takarás).

0 cm Világos sárgás-barna színű, száraz, majd nedves, finomszemcsés, porózus, friss talaj Mintavétel: 21/99

39cm

64cm

Rögökben álló gyökérnyomos finomszemcsés anyag Alján erősen olajszagú, és kompakttá válik Mintavétel: 22/99 Fekete-vörös, olajszagú, finomszemcsés, porózus, rögös anyag (könnyen szétesik, porlik) Mintavétel: 23/99 14. ábra: A 2. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (1999. évi takarás).

25

0 cm Világos sárgás-barna színű, száraz, majd nedves, finomszemcsés, porózus, friss talaj Mintavétel: 31/01

30cm

Fekete színű, kompakt, nedves, erősen olajszagú, finomszemcsés anyag Mintavétel: 32/01( az egység tetejéből)

Fekete színű, kompakt, nedves, erősen olajszagú, finomszemcsés anyag Mintavétel: 33/01 (a fúrás talpából) 90cm 15. ábra: A 3. fúrás szelvénye és mintavételi helyei (2000. évi takarás).

26

0 cm

13 cm

Világos sárgás-szürke színű, száraz, finomszemcsés, friss talaj Mintavétel: 41/00

Világos sárgás-szürke színű, nedves, finomszemcsés, porózusabb, friss talaj Mintavétel: 42/00

42 cm

Fokozatos átmenet a talaj és a kompakt olajszagú, sötét finomszemcsés anyag között Mintavétel: 43/00 Sárga agyagos klasztok vannak a fekete olajszagú kompakt anyagba ágyazódva

64 cm Fekete, olajszagú, finomszemcsés, kompakt anyag Mintavétel: 46/00

200 cm

Fokozatos átmenet a fekete olajszagú anyag és a vörösiszap között Mintavétel: 44/00 Vörösiszap, vörös színű finomszemcsés anyag Mintavétel: 45/00

226 cm 16. ábra: A 4. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (2001. évi takarás).

27

Szemcseméretvizsgálat (szitálás) Az felső, középső, alső rétegek (fedések) mintáit, továbbá a vörösiszapot (4. fúrás) száraz illetve nedves szitálás segítségével 7 szemcseméret frakcióra bontottuk. A nedves szitálással nyert frakciók százalékos elolszlását az 1. táblázat és 17. ábra mutatja, ahol feltűnő, de nem meglepő a legkisebb - <0,063 mm alatti - frakció dominanciája. mélység mintaszám

Felső fedések

Középső fedések

Alsó fedések Vörösiszap

11/96 21/99 31/01 41/00 42/00 51/98 61/98 12/96 22/99 32/01 43/00 44/00 46/00 52/98 62/98 23/99 33/01 44/00 45/00

2 mm

2-1 mm

1-0,5 mm

11,99 6,93 2,40 3,00 10,16 5,32 12,67 16,40 7,85 7,80 7,51 16,08 14,54 13,05 13,10 11,92 7,30 16,08 0,64

0,46 1,10 0,34 1,26 3,08 0,20 0,68 4,58 3,75 3,04 2,47 2,26 1,89 4,66 2,85 7,62 3,32 2,26 0,26

0,89 0,65 0,56 0,72 3,01 0,40 1,34 4,09 2,77 3,08 3,12 2,60 1,95 3,02 4,80 4,49 3,36 2,60 1,02

0,5-0,25 mm 4,60 4,73 0,66 0,90 3,86 2,22 7,23 8,80 2,07 5,28 4,55 2,66 2,01 2,72 3,49 4,93 5,36 2,66 2,72

0,25-0,125 mm 24,50 12,97 1,05 2,00 10,82 14,73 23,68 20,43 11,65 11,46 8,16 4,80 3,28 6,64 11,02 8,69 9,77 4,80 2,86

0,1250,063 mm 26,26 18,85 6,48 11 10,48 32,16 17,36 12,91 10,35 11,48 7,82 5,13 4,64 7,05 9,43 10,36 11,30 5,13 4,49

<0,063 mm 31,30 54,76 88,51 81,12 58,59 44,96 37,03 32,78 61,57 57,85 66,36 66,46 71,69 62,86 55,31 51,98 59,59 66,46 88,01

1. táblázat: A vizsgált minták nedves szitálással meghatározott szemcsméret eloszlása.

17. ábra: A nedves szitálást követően mért szemcseméret eloszlás garfikus ábrázolása (a minták számát és helyét az egyes fúrási oszlopokban a 11.-16. ábra és az 1. táblázat mutatja.

28

Röntgenpordiffrakciós vizsgálatok A pontosabb ásványi összetétel megállapítása, valamint a teljes takarás mélységi szelvényében lejátszódó geokémiai folyamatok eredményeinek meghatározása érdekében a 4. számú fúrás felső, középső és alsó rétegeiből (takarásaiból) röntgenpordiffrakciós vizsgálatokat végeztünk a 42/00, 43/00, 44/00 és a 46/00 jelű mintákon (16. ábra). A mérések az ELTE-TTK Ásványtani Tanszéken, Siemens D 500 típusú röntgen-diffraktométerrel készültek. A vizsgálatok során a csőfeszültség 40 kV, a csőáram 20 mA, a sugárforrás Cu Kα (λ=1,5417 Å) volt, továbbá másodlagos grafit monokromátor volt alkalmazva.

A

vizsgálatokat átlagmintákon végeztük, ezáltal nem kizárható, hogy a diffraktogramon nem jelenik meg a mintában jelenlevő összes ásvány. Előfordulhat továbbá, hogy egyes, jobban reflektáló ásványok (pl. klorit), viszonylagosan kis mennyiségük ellenére megjelennek a diffraktogramon, míg a nagyobb mennyiségben jelen levő, gyengébben reflektáló fázisok nem. A vizsgált négy mintában kimutatható fő ásványos alkotók a csillámok (muszkovit, illetve a biotit), a kvarc, továbbá a kalcit és a dolomit (18. ábra).

A felső talajréteget

reprezentáló 42/00-s mintában intenzíven jelentkezik a klorit csúcsa. A 43/00 illetve 46/00 mintákban (középső és alsó réteg) a 16,5 Å-nél jelentkező csúcs (18. ábra) a mullité (mesterséges úton, égetés során képződő alumínium szilikáté) lehet. Ezekben a mintákban a kvarc 26,8 Å-ös csúcsa előtt az alapvonal 20,5 Å-ről határozottan megemelkedik (18. ábra), amely helyeken a „tiszta” mullit első és második legnagyobb intenzitású csúcsa mutatkozna. A következő fejezetben tárgyalandó mikromineralógiai vizsgálatok azt mutatják, hogy míg a 42/00-es és a 44/00-es mintákban az aluminoszilikátok mennyisége a többi mintához képest csekély, addig a 43/00-es és a 46/00-es minták rendkívül gazdagok abban. Ez alapján az a következtetés vonható le, hogy a minta tartalmaz mullitot. Megfigyelhető továbbá, hogy a kalcit 29 Å-ös csúcsa olyannyira megnyúlt, hogy bizonyosan nem egy fázistól ered. A rétegszilikátoknak, illetve földpátoknak is lehet itt reflexiója, így lehetséges, hogy a csúcs ezektől az ásványoktól ered.

29

18. ábra: A 4. számú fúrás felső, középső és alsó rétegeiből (takarásaiból) származó 42/00, 43/00, 44/00 és a 46/00 jelű mintákban (16. ábra) található lényeges ásványos alkotók röntgen pordiffrakciós spektrumai. A meghatározott ásványneveket a megfelelő csúcsoknál jelöltük.

30

Mikromineralógiai vizsgálatok: A vizsgált 1996-2001 évek közötti takarások 1. táblázatban bemutatott felső, középső és alsó rétegeinek 18 mintáján mikromineralógiai vizsgálatokat végeztünk. A vizsgálatokhoz a mintákból - száraz szitálást követően - a 0,250-0,125 mm-es szemcseméret frakciót választottuk ki, mert ez a frakció már zömmel önálló ásványszemcséket tartalmaz, amelyek könnyebben azonosíthatók és bármilyen fizikai és kémiai változás az ásványok felületén könnyebben felismerhető.

A frakció ásványainak felületéről ultrahangos tisztítással

eltávolítottuk a rátapadt finomabb szemcséket. A megtisztított anyagban nehézfolyadékkal (bromoform - CHBr3) leválasztottuk a künnyű frakciót, az a kis sűrűségű ásványokat (ρ<2,9 g/cm3) a nehéz ásványoktól (ρ>2,9 g/cm3). Az elkülönített frakciók szemcséinek morfológiai habitus vizsgálatát és ásványtani meghatározását Nikon SMZ 800 típusú sztereomikroszkóp segítségével végeztük el. Nem egyértelmű esetekben a meghatározáshoz Nikon Eclipse E600 POL típusú polarizációs mikroszkópot is igénybe vettük az ELTE-TTK Kőzettani és Geokémiai Tanszékén működő Litoszféra Fluidum Kutató Laboratóriumban.

A később tárgyalandó vékonycsiszolatról

(45/00 jelű minta, 4. számú fúrás, 16. ábra) készült fotók ugyanitt, az említett polarizációs mikroszkópra szerelt Nikon CoolPIX E950 típusú digitális kamerával, míg a szemcsékről készült felvételekhez a fényképezőgépet a sztereomikroszkópra szereltük. Könnyűfrakció Kvarc: Lekerekített, anhedrális, átlátszó szemcsék. Karbonátok: A tanulmányozott mintában a karbonátoknak (kalcit és dolomit) három jellegzetes megjelenési formája van: a) rendkívül ritka, idiomorf romboéderes forma, b) szálas tűs halmazok, vagy c) lekerekített xenomorf, opálos fényű forma. Csillámok: Töredezett, vagy sajátalakú pikkelyek formájában jelennek meg. Mind a színtelen muszkovit, mind a barnás biotit nagy mennyiségben van jelen. Legtöbbet a legfelső rétegek mintái tartalmaznak. Műtermékek: Legtöbbször pikkelyes, szürkés fémes színű, gyakran barna zárványokat tartalmazó szemcsék. Áteső fényben nem tanulmányozhatók, ráeső fényben élénk a reflexiójúk, keresztezett nikolokkal izotrópok. 31

„Könnyű üveg”: Színtelen, ritkább esetben sárga vagy kék színű, ág vagy csepp alakú szemcsék. Polarizációs mikroszkóp alatt opakoknak tűnnek. „Aggregátum”: Fehér színű, gyöngyházfényű mikrokristályos halmazokban előforduló aggregátum. Feltételezésünk szerint ez a mullit. Egyes esetekben az összetört szemcsehalmaz apró szilánkjai a mullit (nagy hőmérsékleten, több mint 1000 °C-on keletkező ásvány) optikai tulajdonságait a hasadással párhuzamos kioltást mutatják. Földpát: Leggyakrabban táblás megjelenésű, áttetsző ásvány. A hasadási nyomvonalak jól láthatók. A legtöbb mintában megjelenik, de mennyisége nem jelentős. Szén: Rendkívül fényes, fekete, opak szemcsék, hajladozó üreges felülettel. Sok esetben nehéz az elkülönítése az opak üveg szemcséktől. Nehézfrakció Turmalin: Általában zömök, oszlopos, sajátalakú ásvány.

A mintákban a zöld, kékeszöld

változata a meghatározó, de barna színű változata is megjelenik. A minták uralkodó nehézásványa; majdnem mindegyik év lefedésre használt anyagban megtalálható. Gránát: Rózsaszín, kagylós törésű, nagy fénytörésű ásvány. Nem nagy mennyiségben, de mindegyik mintában megtalálható. Amfibol: Sötétzöld, oszlopos, idiomorf kristály. Jellegzetes kb. 120°-os hasadása jól látható. A turmalin után a második leggyakoribb nehézásvány, de nem mindegyik fedésben fordul elő. Epidot: Sárgászöld lekerekített, egyenetlen felületű ásvány.

Idiomorf forma a vizsgált

mintában nem jelenik meg. Majdnem minden fedésben megtalálható, de mennyisége elhanyagolható.

32

Vas szferulák: Fémes fényű, gömb alakú szemcsék, amelyek a legfelső fedések kivételével mindegyik mintában megtalálható. Üveges szferulák: Leggyakrabban vajsárga, vöröses, vagy egészen sötétszürke, üveges fényű gömbös megjelenésű szemcsék, vagy ezeknek halmazai.

A legfelső fedések kivételével

minden mintában megtalálhatók, bár mennyiségük a vas szferulákhoz képest alárendelt. „Nehéz üveg”: Fekete, üvegfényű, kagylós törésű, anhedrális anyag.

Ráeső és áteső fényben is

fekete, keresztezett nikolokkal izotróp. Staurolit: Barnásfekete, átlátszatlan, koptatott szemcsék, rendkívül érdes felülettel. A vizsgált anyag idiomorf szemcséket nem tartalmaz. Számos fedésben előfordul, mennyisége jelentéktelen. Klorit: Sötétzöld színű táblás, illetve pikkelyes, könnyen széteső ásvány. Elsősorban a felső fedésekben jelenik meg, sokszor nem tisztán klorit, hanem kloritosodó biotit formájában. Kianit: Áttetsző, vagy átlátszó oszlopos termetű, sajátalakú színtelen ásvány. Háromirányú hasadása jól látható. Néhány fedésben és kis mennyiségben fordul elő. Apatit: Hatszöges oszlopok formájában, vagy esetenként nyúlt, tűs, illetve léces alakban megjelenő víztiszta ásvány. Mennyisége a vizsgált frakcióban alárendelt. Cirkon: Általában négyszöges oszlopos megjelenésű. Egyes esetekben a nyúlt ásvány csúcsain kis piramislapok is megfigyelhetők. Mind a színtelen, mind a barnás színű idiomorf változata megtalálható. Mennyisége a vizsgálat frakcióban elhanyagolható.

33

A vizsgált 18 mintából leválasztott 0,250-0,125 mm-es szemcseméret frakcióból 100100 darab véletlenszerűen kiválasztott szemcse meghatározásával a szemcsék mennyiségi eloszlását vizsgáltuk. Az eredményeket a 2. táblázat tartamazza és a 19-21. ábra mutatja.

Azonosított ásvány/fázis Kvarc Biotit Muszkovit Gránát Klorit Epidot Turmalin Karbonát Limonit Fekete üvegszerű műtermék Szén Fémfényű műtermék Aluminoszilikát Staurolit Apatit Amfibol Földpát Cirkon Átlátszó üveg Kianit Felhasznált fúrások száma:

felső réteg 7 minta 54,6 9,4 8,3 1,4 2,1 2,1 2 6,3 1,1 3,3 2 1 1,4 1 0,3 2 1,4 0,3 1,3 0,4 7

középső réteg 8 minta 34,3 2,3 3 1 1 1,1 1 7 1,4 10 4 16 13 0,4 1 1 1 0,1 3 0,4 7

alsó réteg 3 minta 14 2,3 2,3 0,3 1 1 1 7 2 17,3 9 21,3 18,3 0 1 1 0,3 0 2 0,3 3

2. táblázat. A vizsgált takarások mintáiban azonpsított ásványok/fázisok átlagos %-os megoszlása a mélység függvényében (a felső, középső és alsó rétegekben).

34

Felső réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit "nehéz üveg" szén ezüstszürke műtermék aluminoszilikát staurolit apatit amfibol földpát cirkon "könnyű üveg" kianit

19. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás a felső rétegben (7 minta alapján).

Középső réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit "nehéz üveg" szén ezüstszürke műtermék aluminoszilikát staurolit apatit amfibol földpát cirkon "könnyű üveg" kianit

20. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás a középső rétegben (8 minta alapján).

35

Alsó réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit "nehéz üveg" szén ezüstszürke műtermék aluminoszilikát staurolit apatit amfibol földpát cirkon "könnyű üveg" kianit

21. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás az alsó rétegben (3 minta alapján).

36

A szemcsestatisztika adatai alapján a takarási rétegeket mélység, illetve lefedési idő (év) alapján átlagoltuk.

Az átlagolás során a vizsgált mintékban meg nem jelenő

ásványt/fázist 0-nak vettük. A felső rétegben a kvarc a domináns fázis, ezt követi csökkenő gyakorisággal a biotit, a muszkovit és a karbonátok (19. ábra). A középső rétegben szintén a kvarc a domináns fázis, a muszkovit illetve biotit részaránya lecsökken, ugyanakkor a műtermékek illetve a karbonátok gyakorisága megnövekszik (20. ábra). Szembetűnő a legalsó rétegek (21. ábra) ásványos/fázis összetételének eltérése a középső rétegtől). Itt a kvarc részaránya jelentősen lecsökken, míg növekedést elsősorban a műtermékek illetve a karbonátok mennyiségében tapasztalunk (22. ábra). A műtermékek együttes részarányát az egyes rétegekben a 22-24. ábrák mutatják.

Felső réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit mutermek staurolit apatit amfibol földpát cirkon kianit

22. ábra: A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest a felső rétegben.

37

Középső réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit mutermek staurolit apatit amfibol földpát cirkon kianit

23. ábra: A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest a középső rétegben.

Alsó réteg

kvarc biotit muszkovit gránát klorit epidot turmalin karbonát limonit mutermek staurolit apatit amfibol földpát cirkon kianit

24. ábra: A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest az alsó rétegben.

38

Az 22-24. ábrákon jól látható, hogy a műtermékek mennyisége jelentősen növekszik a mélységgel.

A legfelső rétegek mintái tartalmazzák a legkevesebb (22. ábra), míg a

vörösiszaphoz közeli alsó rétegek a legtöbb műterméket (24. ábra). Mennyisége meghaladja a kvarcét. A limonit a teljes vizsgált mintához viszonyított aránya a lefedési szakaszokban megközelítőleg azonos (22-24. ábra). A vizsgált minták ásványos/fázis eloszlását megvizsgáltuk a különböző időben lefedett területek rétegeiben ( 3. táblázat). A feldolgozáshoz csak a jelentős mennyiségben jelen levő ásványokat/fázisokat használtuk fel. Fedés éve Minták száma Ásvány/fázis: Fekete üveg Aluminoszilikát (mullit) Átlátszó üveg Fémes fényű műtermék Kvarc Limonit Karbonát

1996 2

1998 4

1999 3

2000 5

2001 3

6 6 1 3 43 3 15

8 8 1 4 48 1 4

11 14 4 7 38 2 7

11 9 2 15 35 1 5

11 6 2 20 32 1 6

3. táblázat: Avizsgált minták lényeges ásványos alkotóinak/fázisainak változása a fedési év függvényében.

A 25. ábrán látható, hogy a kvarc többi ásványfázishoz viszonyított aránya megközelítőleg egyenletesen növekszik az idő múlásával, azaz az idősebb feledésekben egyre több lesz. Ez az egyéb, kevésbé stabil fázis átalakulásával (pl. mállás) magyarázható. A limonit és a karbonátok mennyiségének változása nem tűnik egyenletesnek – valószínűleg a viszonylag kis mintaszám miatt.

Szembetűnő, hogy mind a limonit, mind a karbonát

mennyisége az 1999-es fedőrétegben jóval meghaladja az 1998-as fedőrétegben tapasztalt mennyiségeket. Jól látható a „fémes fényű”, illetve a „nehéz üveg” műtermékek arányának határozott csökkenése az időben. Ezek általában metastabil, nem kristályos fázisok. Az aluminoszilikát, illetve a „könnyű üveg” esetében nem állapítható meg csökkenő vagy növekvő trend.

Az 1999-es lefedés anyaga lényegesen több aluminoszilikátot, illetve

„könnyű üveget” tartalmaz, mint a megelőző és az azt követő időszakok lefedései (25. ábra). Ez a többlet megjelenik a többi vizsgált ásvány esetében is.

39

Kvarc

Limonit 3,5

60

3

50

2,5

40 2

30

1,5

20

1

10

0,5 0

0 1996

1998

1999

2000

1996

2001

1998

Karbonát

1999

2000

2001

Ezüstszürke üveg

16

25

14

20

12 10

15

8 6

10

4

5

2 0 1996

1998

1999

2000

0

2001

1996

1998

1999

2000

2001

"Nehéz üveg" 12

10

8

6

4

2

0 1996

1998

1999

2000

2001

25. ábra: Kvarc, limonit, karbonát, „fémes fényű műtermék”, „nehéz üveg”, aluminoszilikát (mullit) és „könnyű üveg” átlagának %-os részaránya a különböző korú lefedésekben. Az évszámok a lefedések idejét mutatják.

Vékonycsiszolatos vizsgálat A 4. számú fúrás 45/00-ás mintából készítettünk hagyományos kőzettani vékonycsiszolatot. Azért ezt a mintát választottuk, mert ez tartalmaz vörösiszap klasztokat az

40

finomszemcsés agyagos mátrixban, így a vörösiszap és alsó fedőréteg fizikai és kémai kapcsolata közvetlenül megfigyelhető (16. ábra). A vörösiszap a csiszolatban áteső fényben homogén, kevéssé átlátszó vörös, mikrokristályos anyagként jelent meg, amely a pernye (amit a mikromineralógiai vizsgálatokkal alumoszilikátnak határoztunk meg) heterogén anyagától jól elkülöníthető (26. ábra). Gyakran megfigyelhető, hogy mikrites-mikropátitos kalciterek jelennek meg a pernyedarabon belül, illetve azt körülvéve (26. ábra).

26. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a vörösiszapban pernyedarab látható, amelynek repedései mentén kabonátosodás figyelhető meg. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N).

A vörösiszap klasztokon belül erősen reflektáló opak szemcsék vannak (27. ábra).

27. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában opak szemcsék láthatók egy vörösiszap klasztban (ráeső fény, 1N).

41

A mintában az ásványok és fázisok üdék és sértetlenek, mindenütt mikrites mikropátitos barna karbonát-mátrixba ágyazva jelennek meg (28. ábra).

28. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a – A pernye és a természetes ásványok viszonyát; b – A mikrokristályos mátrix és a jelenlévő ásványok viszonyát mutatja. Polarizációs mikroszkópi képek (áteső fény, 1N).

42

29. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában fémes fényű műtermék erős karbonátosodást mutató nyommal. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N).

A csiszolatban azonosíthatók fémes fényű műtermék fázisok, amelyeknek repedései karbonáttal vannak kitöltve (29. ábra). A mintában jelen levő vas- és üveg-szferulák (30. ábra) mutatják a legintenzívebb átalakulást, felszínükön mikrokristályos, tűs karbonátkiválásokkal, belsejükben sárgásbarna, valószínűleg nagy vastartalmú karbonátokkal. Nem ritka, hogy a tömeges, mikrites sárgásbarna karbonáton belül egy átlátszó mikropátitos mag is mutatkozik (30. ábra).

30. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában megjelenő vas- és szilikátos szferulák. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, +N).

43

A karbonát kristályosodása valószínűleg igen gyors volt az ehhez hasonló szemcsék felszínén, mivel a kialakuló kalcitkristályok nem a szokásos tömeges mikrites mátrixformát vették fel inkább vázkristályosodásra emlékeztető szálas, tűs formákat hoztak létre (31. ábra).

31. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a vas-szferulák közötti teret kitöltő tűs karbonátkristályok elhelyezkedése. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N).

Pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálat A vizsgált mintasorozatból a 4. számú fúrás kettő felső (41/00, 42/00 jelű), kettő középső (43/00, 44/00 jelű) és egy alsó (46/00 jelű), továbbá a 3. számú fúrás egy felső (32/00 jelű) rétegéből származó minták 0,250-0,125 mm közötti frakcióiból (1. táblázat) binokuláris mikroszkóp alatt mintánként átlagosan 70 db átalakult szemcsét választottunk ki.

A

szemcséket szénpasztába ágyaztuk, majd vékony szénréteggel fedtük be, hogy egyenletesen vezetők legyenek a vizsgálatra. Az

energiadiszperzív

elektronmikroszkóppal

röntgenspektrométerrel

(SEM-EDAX),

a

0,25-0,125

mm

felszerelt közötti

frakciók

pásztázó kémiai

összetételének minőségi meghatározását és a szemcsék külső megjelenésének vizsgálatát végeztük. A fázisok meghatározására az ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszéken került sor AMRAY 1830I típusú pásztázó elektronmikroszkópra szerelt EDAX EDS PV 9800-as energiadiszperzív detektorral, 20 kV gyorsítófeszültség mellett. A mérés során a mintákon átfolyó áram erőssége 1-2 nA volt. A szemcsék külső morfológiai jegyeinek meghatározására szekunder elektronképeket (Secundery Electron Image), míg az összetételbeli különbségek meghatározására visszaszórt elektronképeket (Backscattered Electron Image) használtuk, amelyek az ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszékén, AMRAY 1830I típusú pásztázó 44

elektronmikroszkópon

készültek

20

kV-os

gyorsítófeszültséggel.

A

visszaszórt-

elektronképeken a szürke különböző árnyalataiban megjelenő képek fényessége a vizsgált fázisok átlagos atomtömegeinek értéke szerint változik.

A környezeténél nehezebb

atomokból felépülő fázis világosabb árnyalattal jelenik meg, mint a környezet. A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatok célja az volt, hogy a kiválasztott minták frakcióinak kémiai összetételének minőségi elemzését és a szemcsék külső megjelenésének jellemzését végezzük el a szemcsefelületeken lejátszódó jelenségek meghatározása érdekében. A vizsgálathoz a 2001. évi lefedés anyagát választottuk ki, mert itt állt rendelkezésre a legteljesebb fúrási profil az anyagi összetétel szempontjából (16. ábra). Kontrollmintaként a 2000. évi fedés középső rétegéből származó 32/00-ás mintát elemeztük meg (15. ábra). A mintákban azonosított fázisok az alábbiak: „Aggregátum”: A mikromineralógiai vizsgálatok során és a 32. ábrán látható fehér, gyöngyházfényű aggregátumnak leírt fázis kémiai összetételének minőségi meghatározása során kiderült, hogy alumínium szilikát. Összetételében általában az aluminíum a domináns, ritkább esetben a szilicium. A két elem intenzitása közel azonos és jóval meghaladja a többi azonosított elem (pl. vas) intenzitását.

32. ábra. Al-, Si-, (Fe-) tartalmú szemcse szekunder elektronképe.

Műtermékek: A mikromineralógiai vizsgálatok során fémes fényű műterméknek leírt fázis kémiai összetételében szintén az alumínium és a szilicium a meghatározó elem. A gyöngyházfényű

45

fehér aggregátummal ellentétben mindig tartalmaz más elemeket, főként káliumot, kalciumot és vasat (33-34. ábra). Feltételezhetően a mullitnak (Al(4+2x)Si(2-2x)O(10-x)) egy szennyezettebb változatátról lehet szó. A szemcsén végzett mérések azonban pontról pontra eltérő kémiai összetételt mutatnak, így az amorf aluminoszilikát sem kizárható.

33. ábra: Limonitosodó Si- (Al-, K-, Fe-, Ca-, Mg-) tartalmú szemcse (32/01/25) szekunder elektronképe.

Fe Si Al K Ca

Ti

Fe

34. ábra. Fe-, Si-, Al-, (K-, Ca-, Ti-) tartamú szemcse (32/01/1) szekunder elektronképe. A vörös pont az EDAX mérés helyét mutatja.

A vizsgált mintákban pontról pontra változó összetételű szferulák figyelhetők meg, amelyek leggyakrabban aluminoszilikátok, szilikátok, vagy fémvas illetve vasoxid gömbök (35. ábra).

Egyes esetekben gömbös megjelenésű ilmenit (FeTiO3) jelenik meg az

aluminoszilikát felszínén (36. ábra). Máskor krómit kiválások (FeCr2O4) azonosíthatók kalcit felületén (37. ábra).

46

35. ábra: Vasszferula (32/01/5) szekunder elektronképe.

36. ábra: Al-, Si-, (K-, Fe-) tartalmú szemcse felszínén elhelyezkedő ilmenit gömböcskék (32/01/1) visszaszórt elektronképei.

a

b

37. ábra: Kalcit szemcse felületén megjelenő kromit szferulák szekunder (a) és visszaszórt (b) elektronképe (32/01/49).

Üveg: A mintában megjelenő átlátszó színes és színtelen üvegek, illetve kék színű átlátszó fázisok EDAX mérései során kizárólag a szilícium csúcsa jelenik meg. Elszíneződést okozó 47

szennyezést a mérések nem mutattak ki. A kék színű fázisok esetében felmerült, hogy ezek a szemcsék a szilíciumkarbid csiszolóporból származnak, de a minta előkészítése során használt szénréteg miatt nem lehet egyértelműen megmondani. Szén: Azonosítása főként morfológiai jegyek és az elektronmikroszonda mérések során tapasztalt rendkívül kis beütésszám alapján történt. A szemcsék kis mennyiségben mindig tartalmaznak kalciumot, kenet, valamint néhány szénszemcse nyomnyi mennyiségben vasat (38. ábra).

38. ábra: Ca-, S-, (Fe-) tartalmú szén szemcse (42/00/25) szekunder elektronképe.

Barit: Önálló szemcseként megjelenő barit (BaSO4) a vizsgált mintákban nem fordul elő. Legtöbbször más ásványok felszínén helyezkedik el (39. ábra).

Vas-oxid Titanit

Barit

39. ábra: Kalcit cementű aggregátumban jelenlevő barit, vas-oxid és titanit szemcsék visszaszórt elektronképe.

48

Másodlagos fázisok: Másodlagos fázisnak tekintjük azokat az ásványokat, amelyek másodlagosan, a kihelyezés után alakultak ki. Ilyenek a szénszemcsék felületén azonosítottunk piritet (vagy markazitet - FeS2) (40. ábra).

Pirit

40. ábra: Szénszemcse felszínén elhelyezkedő piritszemcsék (43/00/23) visszaszórt elektronképe.

A vizsgált mintákban, több esetben megfigyelhető a lokális redukció. Ilyen jelenség például a limonit (FeOOH*nH2O) kéreg és a magnetit (Fe3O4) oktaéderek megjelenése a szemcsék felszínén (41. ábra).

Limonit Magnetit

41. ábra: Al-, Ca-tartalmú szemcse felszínén megjelenő limonit kéreg és oktaéderes vas-oxid (magnetit) kristályok (32/01/41) visszaszórt elektronképe.

49

Hasonlóan lokális redukciós jelenség az egyes aluminoszilikát felszínén talált gömbösvesés pirit (vagy markazit) csomók megjelenése is (42. ábra). A gömbös-vesés morfológia alapján valószínűsíthető, hogy bakteriális tevékenység hatására jöhetett létre.

Pirit

42. ábra: Al-, Si-, K-, Ca-, Fe- (Mg-, S-, Ti-) tartalmú szemcse repedéseiben kivált gömbös-vesés piritszemcsék (46/00/1) visszaszórt elektronképe.

Ritkaföldfém-tartalmú szemcsék: A 2001-es lefedések anyagaiban ritkaföldfém-oxidot/karbonátot és foszfátot azonosítottunk.

A 43. ábrán apró (<10 µm) ilmenit szemcse felületén xenotim (YPO4)

látható. A mintában a xenotim leggyakrabban ebben a méretben fordul elő.

Y/P

RFF Y 43. ábra: Ilmenit szemcse (42/00/1) szegélyén megjelenő xenotim (YPO4) visszaszórt elektronképe.

50

A 41/00 jelű felső fedő talajrétegben a monacit (CePO4) egyes esetekben muszkovit (KAl2Si3O10(OH)2) felszínén jelenik meg (44. ábra).

44. ábra: Muszkovit felszínén megjelenő monacit szemcse (41/00/40) visszaszórt elektronképe és a vörös pont kémiai összetételét mutató EDS spektrum.

Ezzel szemben a mélyebb, 42/00-46/00 jelű, mintákban nagy számban azonosítottunk olyan ritkaföldfémeket tartalmazó fázist, ahol a EDS-spektrumokon szinte kizárólag a ritkaföldfémek csúcsai jelennek meg. Legtöbb esetben ezekről nem dönthető el, hogy oxidok, vagy karbonátok. A vizsgált mintákban inkább a karbonát fázis a valószínűsíthető, mivel az oxidok szabályos megjelenése helyett inkább jól fejlett hatszöges lapok észlelhetők (45. és 46. ábra).

Si

La

La P

La

La Sm

45. ábra: Kvarc szemcse felszínén megjelenő lantánt és szamáriumot tartalmazó ritkaföldfém-oxid vagy karbonát szemcse (43/00/26) visszaszórt elektronképe és a kémiai összetételét mutató EDS spektrum.

51

Ce La Ce La Si Al

Ce La

Sm Ce

Nd

46. ábra: Agyagásványos halmazban megjelenő ritkaföldfém karbonát szemcse (43/00/45) visszaszórt elektronképe és a szemcse kémiai összetételét mutató EDS spektrum.

A ritkaföldfém-oxidok/karbonátok jellemző mérettartománya 10 µm alatti, bár a 46/00 jelű frakcióban nagyméretű (kb. 200 µm) tömeges ritkaföldfém-oxid vagy -karbonát szemcsék is megjelennek (47. ábra).

47. ábra: Nagyméretű ritkaföldfém-oxid vagy -karbonát szemcse visszaszórt elektron képe.

Az oxidos ritkaföldfémek megjelenése nem ritka nagy hőmérsékletű olvadékokban, így a vizsgált területre akár az égési termékek révén is kerülhetett. A ritkaföldfém karbonátok a természetben leggyakrabban kontakt metamorf, pegmatitos, valamint hidrotermás paragenezisekben jelennek meg.

52

Átalakulások: A sajátalakú ásványok az aggresszív kemizmusú közeg ellenére is viszonylag érintetlenek. A vizsgált mintákban nagy mennyiségben megjelenő igen ellenálló gránát (vas-, kalcium-, magnézium-, alumínium-tartalmú szilikátok) és turmalin (bór-tartalmú szilikát) szemcséi teljesen érintetlenek, a felszínük üde, a kristálylapok egyenesek. Utólagos étetés vagy egyéb nyomok nem láthatók rajtuk (48. ábra).

48. ábra: Sajátalakú, átalakulást nem mutató turmalin (41/00/26) szemcse szekunder elektronképe.

Ezzel szemben a mintában fellelt, a turmalinnál érzékenyebb káliföldpát (KalSi3O8) egy részén megfigyelhető az agyagásványosodás (alumínium-tartalmú hidroszilikátok) (49. ábra).

49. ábra: Enyhén agyagásványosodott (fehér halmaz) káliföldpát (32/01/17) szekunder elektronképe.

53

Annak ellenére, hogy több tanulmány (pl. Buzogány, 1999) is rámutatott, hogy nagy pH-jú közegben határozott átalakulásokat szenvednek, a vizsgált mintákban a rendkívül érzékeny amfibolok (kőzetalkotó, víz-tartalmú szilikát) viszonylag épek, maximálisan néhány µm vastag kalcit (CaCO3), vagy gipszkéreg (CaSO4*2H2O) található a felszínükön (50. ábra).

. 50. ábra: Üde amfibol szemcse (46/00/63) szekunder elektronképe.

A tanulmányozott szemcsefrakciókban a jelentős átalakulásokat elsősorban az amorf aluminoszilikátok és a nagy vastartalmú anyagok felszínén tapasztaltunk.

A szemcsék

felszínén kialakuló bekérgezések elsősorban gipsz, kalcit illetve vas-oxid (limonit) anyagúak (51. és 52. ábra).

a

b

Vasgömb

Barit

51. ábra: Limonitos kötőanyagú aggregátum (32/01/34) szekunder (a) és visszaszórt elektronképe (b).

54

Barit Magnetit

Gipsz

Si

Al Ca

S

Zn Mg

Ca Ti

Fe

Zn

52. ábra: Al-, Si-, Ca-, S-, Zn-, (Ti-, Fe-) tartalmú, gipszesedő felszínű szemcsén (32/01/10) megjelenő barit és magnetit szemcsék szekunder és visszaszórt elektronképei.

Nehézfém-tartalmú szemcsék: Bár nehézfém alatt általában a vasnál nehezebb elemeket tekintik, ebben az esetben ide soroljuk a krómot, viszont kihagyjuk a kategóriából a titánt és a vasat és a báriumot, amelyek nem egy bemutatott és tanulmányozott szemcsének fő alkotói.

A vizsgált mintákban a

nehézfémek alapvetően három formában jelennek meg: 1) a szemcsék kristályszerkezetébe beépülve (53. ábrán); 2) kisebb mérettartományú szemcseként a nagyobbak felületéhez tapadva (54. és 55. ábra); valamint 3) tényleges bekérgezésként (56. ábra).

Fe

Si Ca

Al Cu

P

Ca

Cr

Fe

Cu

53. ábra: Rezet és krómot tartalmazó vas-szilikát szferula szekunder elektron képe.

55

54. ábra: Kvarcszemcse felületén megjelenő vas-, króm-, nikkel-, kobalt- és kén-tartalmú bekérgezés visszaszórt elektronképe.

Bekérgezés

55. ábra: Üde amfibol szemcse (43/00/63) tetején megjelenő ritkaföldfém-karbonát bekérgezések visszaszórt elektron képe.

Ni Cr

Co Al Na

Si S

Ca

Mn Fe

Ni

10 µm 56. ábra: Aluminoszilikát felszínén elhelyezkedő nikkel-, króm-, kobalt-, vas-tartalmú szemcsék visszaszórt elektron képe.

56

Elektronmikroszondás elemzés A 2001. évi lefedés 45/00-es jelű minta (16. ábra) kompaktsága lehetővé tette, hogy vékonycsiszolaton végezzünk elektronmikroszondás vizsgálatokat (a minta vékonycsiszolatos leírását korábban bemutattuk). A minta ásványainak/fázisainak főelem összetételét a Bécsi Egyetem Földtudományi Intézetének (Universität Wien, Geozentrum) CAMECA SX-100 típusú, hullámhossz-diszperzív (WDS) spektrométerrel felszerelt elektronmikroszondájával végeztük. A mintaáram 10 nA, a gyorsítófeszültség 20 kV, a sugárnyaláb átmérője 5 mikron voltak, a nyers eredményeket a hagyományos ZAF módszerrel korrigáltuk. Az elemzés során a kalibráláshoz természetes standardeket használtunk. A csiszolaton belül 5 különböző területet jelöltünk ki, annak érdekében, hogy a vörösiszapot és a fedőrétégének 2001. évi takarásban a fedő anyagának szemcséit (pl. pernye) és a mátrixot elkülönítsük, valamint az elemi összetételüket meghatározzuk. 1. elemzési terület: A vörösiszap és a benne talált opak fázisok kapcsolata (57., 58. és 59. ábra):

1/3

1/1

1/4

1/2

1/5

57. ábra: Egy vörösiszapklaszt (1. elemzési terület) visszaszórt elektronképe az elemzési pontokkal.

A vizsgált területen azonosított opak fázisok közül a legfényesebbekből csak a vas és a szilícium csúcsa jelenik meg (1/1-es elemzési pont) (57-58. ábra).

A csúcsok alapján

valószínű, hogy vasforgácsról van szó. A visszaszórt elektronképen látványosan sötét fázisok (1/2-es pont, 57. ábra) igen gazdagok nehézfémekben, itt sikerült azonosítanunk titánt, kenet,

57

szilíciumot, alumíniumot, vanádiumot illetve krómot. A spektrum megemelkedett alapvonala (nincs bemutatva), valamint a visszaszórt elektronkép alapján úgy gondoljuk, hogy itt a nehézfémek valamilyen szerves anyaghoz kötődve fordulnak elő. cps/eV 60

Fe

50

40

30

20

10

Fe

Si

0 1

2

3

4

5

6

7

8

keV 10

9

58. ábra: Az 1/1-es elemzési ponthoz (57. ábra) tartozó vasforgács(?) spektruma.

A vörösiszap külső zónája felé haladva (1/3-as pont, 57. ábra) elemzési pont világos fázisában a vas és a szilícium mellett megjelenik a kalcium csúcsa is, a kisebb méretű világos lécecskékben pedig a Ca válik a domináns elemmé.

A vörösiszapos mátrix belsejében

leginkább kalcium, vas, foszfor, szilicium és kén detektálható (1/4-as pont, 57. ábra). Itt található a mintában észlelt foszfátos-karbonát is (1/5-ös pont, 57. és 59. ábra). Az 1/5-ös pont szinte teljesen kalcium- illetve vas-foszfát (59. ábra). Ca cps/eV 40

30

20

Fe 10

P

Ca

Si Fe 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

keV

59. ábra: Az 1/5-ös elemzési ponthoz (57. ábra) tartozó foszfátos-karbonát spektruma.

58

2. elemzési terület: Fém fázis reakciókoronával (60. ábra).

2/3

2/2

2/1

60. ábra: Fényes koronával jelentkező fémes fázis (2. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

A fém szemcse vasból áll (2/1-es elemzési pont, 60. ábra), ezenkívül csak szilicium egészen minimális csúcsa jelenik csak meg a spektrumon (nincs bemutatva). A fém szemcse kevésbé világos, felső sarkában vason és sziliciumon kívül már alumíniumot, kalciumot és klórt is sikerült detektálni (2/2-es és 2/3-as elemzési pontok, 60. ábra). A szürke fázisok sziliciumot, alumíniumot, kalciumot, vasar és magnéziumot is tartalmaznak.

Eszerint

elképzelhető a fémvas és a környezetének a reakciótermékeit sikerült azonosítani. 3. elemzési terület: Fémes fényű műtermék (61. ábra) A műtermék szilicium-, kalcium-, alumínium és magnézium-tartalmú (3/1-es elemzési pont, 61. ábra) szemcse. Balra tőle egy szilicium-gazdag fázis van (3/2-es elemzési pont, 61. ábra). A műtermék bal oldali szegélyén a kimutatható elemek sora: kalcium, magnézium, kén, foszfor és vas (3/3-as elemzési pont, 61. ábra), míg a felső szegélyén (3/4-es elemzési pont, 61. ábra) egy szulfid szemcse spektruma (a kén, nikkel, vas és réz csúcsai alapján) látszik (62. ábra).

A műtermék széle (3/5-as elemzési pont, 61. ábra) dolomit vagy

magneziokalcit.

59

3/4

3/3 3/5

3/1

3/2

61. ábra: Fémes fényű aluminoszilikát (3. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. cps/e V

S

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Fe

S Cu 1

Cu F e Ni

2

3

4

5

6

7

Cu 8

9

keV 10

62. ábra: A 3/4-es elemzési ponthoz (61. ábra) tartozó szulfid szemcse spektruma.

4. elemzési terület: Egy pernye szemcsék törmelékei (63. ábra). Míg a pernye törmelékek (4/1-es és 4/2-es elemzési pontok, 63. ábra) nagyrészt sziliciumot, illetve sziliciumot, alumíniumot, káliumot és magnéziumot tartalmaznak (64.

60

ábra), addig a mátrix (4/3-as és 4/4-es elemzési pontok) szinte mindenütt túlnyomórészt kénből, illetve sziliciumból, alumíniumból, kalciumból és vasból áll össze (65. ábra).

4/2

4/1

4/4

4/3

63. ábra: A pernye törmelékszemcséit magába foglaló mátrix (4. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. cps/eV

Si

60 Al 50

40

30

20

10

K Mg

0

1

Ca 2

3

Fe

Ti 4

5

6

7

8

9

10

keV

64. ábra: A 4/2-es elemzési ponthoz (63. ábra) tartozó kálim-tartalmú alumoszilikátos pernye spektruma.

61

S

cps /eV

20

10 Si Al

Fe

Ca Mg Na 0

1

P

2

Cl K

3

Fe

Ca 4

5

6

7

8

9

keV 10

65. ábra: A 4/3-as elemzési ponthoz (63. ábra) tartozó kén-gazdag, kalcium- és vas-tartalmú alumoszilikátos mátrix spektruma.

5. elemzési terület: Pernye szemcsék törmelékei között amfibol a mátrixban (66. ábra). A vizsgált amfibol (5/1-es elemzési pont, 66. ábra) üde és aktinolitos (Mg- és Fegazdag) összetételű.

5/1

66. ábra: Zömmel pernye törmelékszemcséit magába foglaló mátrix (5. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési ponttal (a nyíl az amfibolt mutatja).

62

6. elemzési terület: Sejtes szövetű szemcse a mátrixban (67. és 68. ábra). A visszaszórt elektronképen a sötét sávként megjelenő sejtes szövetű szemcsében (6/1es és 6/2-es elemzési pontok, 67. ábra) sziliciumot, ként, klórt, kalciumot, alumíniumot és magnéziumot mutattunk ki. A megemelkedett alapvonal miatt gyanítható, hogy valamilyen szervesanyag-tartalmú szemcséről van szó (nincs bemutatva).

6/1 6/2

67. ábra: A sejtes, szervesanyag-tartalmú(?) törmelékszemcsét magába foglaló mátrix (6. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

A fenti, vizsgált szemcse alatt látható kagyló alakú zónás szemcse (6/3-as és 6/4-es elemzési pontok, 68. ábra) szegélyén (6/3-as pont) alumínium, szilicium, kalcium, magnézium és foszfor, a belsejében (6/4-es pont) azonban szilicium, alumínium, kalcium, kálium, klór és kén volt detektálható.

6/2 6/1

68. ábra: A kagyló alakú, zónás szemcse nagyított, visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

63

7. elemzési terület: átalakuló pernye (69. ábra). Diffúz szegélyű pernyedarab centrális része (7/1-es elemzési pont, 69. ábra) sziliciumot, alumíniumot, káliumot és kalciumot tartalmaz, a szegélyéből (7/2-es elemzési pont, 69. ábra) azonban kalciumot, magnéziumot és vasat tudtunk kimutatni, amely valószínűleg karbonát és a szemcse átalakulásával függ össze.

7/2

7/1

69. ábra: Diffúz körvonalú pernyedarabot magába foglaló mátrix (7. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

A minták kémhatásának és fajlagos vezetőképességének meghatározása A pH méréseket az MSz-08-0206/2-1978 szabvány, illetve az MSz-448-32: 1977-es szabvány szerint végeztük. A pH mérések a 42/00, 31/01, 11/96, 43/00, 46/00, 32/01, 22/99, 33/01, 23/99 és a 44/00 jelű mintákon történtek, azaz az 1996., 1999., 2000. és 2001. évi takarás reprezentatív felső, középső és alsó rétegeit vizsgáltuk meg (11., 14., 15. és 16. ábra). A vizsgálat során 0,2 mg mintát 25 ml desztillált vízbe helyeztünk. Bár a szabvány 24 órányi állás, majd fél órás rázatás utáni mérést ír elő, az oldatok pH-ját és fajlagos vezetőképességét 5 különböző időpontban és minta előkészítési eljárást követően mértük meg a vátozás megfigyelése érdekében: 1/ azonnal a minta desztillált vízbe való helyezése után; 2/ egy órányi rázatás után; 3/ egy napi állás és fél órányi rázatás után; 4/ két napi állás és félórás rázatás után; 5/ három napi pihentetés, majd 1 órányi rázatás után. A vizsgálatok Pradelkis OP-264 típusú potenciometrikus pH mérővel történtek, (d=0,1; e=0,01), amelyet a vizsgálat 64

előtt 7,00-es illetve 9,24-es pH-jú referencia-oldatokon kalibráltunk, az adatokat a 4. táblázat muataja.

A fajlagos vezetőképességet Pradelkis OP-264 A típusú műszerrel mértük, az

adatokat az 5. táblázat mutataja.

Egy oldat vezetőképességet befolyásolja az oldat

hőmérséklete, ezért azt a vezetőképesség mérésekkel párhuzamosan szintén megmértük, majd hőmérséklet-korrekciót számoltunk a kapott adatokon. Az oldatok oldott anyagtartalmát a vezetőképességi adatokból számoltuk ki. Ennek a számolásnak az alapja következő: 1 mval (mg-ekvivalens) érték 70 µS-nyi változásnak felel meg, így egy átlagos ion (Na vagy Cl) vizes oldatában a korrigált vezetőképességi adatokat 140-nel elosztva megkapjuk a NaCl-re vonatkoztatott oldott anyagtartalmat a mintákban (Barkács et al., 1995). Takarás

Minta száma

felső fedések

középső fedések

alsó fedések közvetlen kontaktus a vörösiszappal

pH

42/00 31/01 11/96 43/00 46/00 32/01 22/99 33/01 23/99

azonnali mérés 8,49 8,81 8,44 7,02 6,75 7,56 8,33 7,75 8,59

1 óra után 8,72 8,67 8,36 8,45 8,05 8,14 8,49 8,14 8,5

1 nap után 8,14 7,71 8,12 7,71 7,92 8,3 8,22 7,71 8,21

3 nap után 7,73 7,58 7,73 7,6 7,67 7,97 7,9 7,67 7,93

44/00

7,37

8,14

8,00

7,93

4. táblázat: A pH mérések áttekintő táblázata. A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból és a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról származnak (11., 14., 15. és 16. ábra).

Takarás

felső fedések középső fedések alsó fedések közvetlen kontaktus a vörösiszappal

Minta száma

vezetőképesség (µS)

oldott iontartalom (mg)

42/00 31/01 11/96 43/00 46/00 32/01 22/99 33/01 23/99

azonnali mérés 37,7 40,8 119,5 122,6 74,0 105,1 45,2 68,3 156,5

1 óra után 67,2 61,7 249,0 179,5 286,3 248,2 111,8 320,7 373,1

3 nap után 116 118,2 310,4 150,3 228 196,5 160,5 106,1 416,8

NaCl 0,26 0,29 0,85 0,87 0,52 0,75 0,32 0,48 1,11

NaCl 0,47 0,44 1,77 1,28 2,04 1,77 0,79 2,29 2,66

NaCl 0,82 0,84 2,21 1,07 1,62 1,40 1,14 0,75 2,97

44/00

122,2

162,8

142,6

0,87

1,16

1,01

5. táblázat: A fajlagos vezetőképesség mérések áttekintő táblázata. A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból és a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról származnak (11., 14., 15. és 16. ábra).

65

Sűrűségmérések A fedőrétegek és a vizsgált VIII. kazetta anyagain a sűrűségmérést piknométeres sűrűségmérővel végeztük el a az 1999 – 2001. évi felső, középső és alsó takarás reprezentatív mintáin, amint a 6. táblázat mutatja. Az alkalmazott módszer finomszemcsés anyagok mérésére nem ajánlott, ami több okra vezethető vissza: 1/ a finom szemcseterekből a víz nem mindig tudja kiszorítani a pórustereket kitöltő levegőt; 2/ a desztillált víz a minta egyes komponenseit oldhatja. Az általunk mért adatok ezért csak tájékoztató jellegűek. A mérések az MSz 18284-2/1979–es szabvány szerint történtek. A vizsgálathoz Sartorius basic típusú mérleget (Max: 4100g, Min: 0,05g; d: 0,01g; e: 0,1g) alkalmaztunk; a felhasznált piknométer 20°C-on 200 cm3 térfogatú. A piknométer szárazságát, tömegének folyamatos visszamérésével ellenőriztük. A bemért tömegek 50 grammosak voltak, a vízhőmérséklet 19,9 és 22,0°C között ingadozott. Takarás felső fedőrétegek

középső fedőrétegek

alsó fedőrétegek vörösiszap kontaktusa vörösiszap

Minta szám 42/00 31/01 51/99 61/98 32/01 22/99 43/00 62/98 23/99 33/01 44/00 45/00

Bemért tömeg (g) 50,57 46,72 50,36 50,04 49,99 44,05 50,59 50,46 49,48 49,44 50,42 50,04

Tvíz (oC) 20,1 19,8 20 21 20,8 21,2 20,1 20,8 20 20,8 20,55 20,2

Sűrűség 1,77 2,52 2,56 2,48 1,80 2,38 1,67 1,63 2,02 1,70 1,58 2,39

6. táblázat: A vizsgált fedések átlagsűrűsége(g/cm3). A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból, továbbá a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról és a vörösiszapból származnak (11., 14., 15. és 16. ábra).

66

2/d: Az eredmények értelmezése, a kezelés és rekultiváció során kialakuló geokémiai és biogeokémiai folyamatok, továbbá a kezelt anyagnak a levegővel, eső- és talajvízzel való kölcsönhatásának vizsgálata

67

A homokos talajrétegek és az erőműi pernyék pH-jának mérésekor igazoltuk, hogy a pH a szabvány szerinti időintervallumban (1 nap) 9-7,5 között változik, amely összhangban van a Tatai Környezetvédelmi Zrt. által a lerakott fedőre meghatározott 8-7 közötti pH tartománnyal (Naturaqua, 2003). Azonban az egyensúly egy nap után még nem állt be, hiszen háromnapnyi áztatás után a minták pH-ja tovább csökkent (4. táblázat).

A fajlagos

vezetőképességi adatok azt mutatják (5. táblázat), hogy a pH csökkenésével, az 1999. évi fedés kivételével (22/99-es és a 23/99-es jelű minták: felső, homokos talajréteg és pernyetartalmú fedőréteg) az oldott ion koncentrációja csökken.

Mivel a levegő CO2-jával

lejátszódó reakcióban a lúgosító ionok karbonátosodnak az 1999. takarás említett mintáiban felső, homokos talajrétegekben és a pernye-tartalmú fedőrétegekben - azonban az oldott anyagtartalom a pH csökkenésével növekedett. Ez abban az esetben következik be, ha a mintákban olyan fázisok vannak jelen, amelyek lassú oldódásukkal elsavanyítják a közeget, annak ellenére, hogy a levegő CO2-ja reakcióba lép az ionokkal. Ebből a fedőrétegek eltérő összetételre következtethetünk. Következésképpen, ha tartós víztelített állapot alakul ki a vörösiszapot fedő rétegekben, akkor nagy valószínűséggel az oldat savanyodása következik be, amely kedvez a nehézfémek és a kalcium mobilizálódásának. Erre utalhat a vörösiszap és a fedőréteg kontaktusában levő pernye szemcsék és szferulák karbonátosodása (28-31. és 57. ábra). A mintákra számolt sűrűségértékekből egyértelműen látszik, hogy a felső homokos talaj, illetve a vörösiszap sűrűsége átlagosan nagyobb, mint a pernyét tartalmozó rétegeké (7. táblázat).

Ennek következtében a víztelített, kisebb sűrűségű pernye előbb-utóbb

összekeveredhet a felső talajos termőréteggel. A minták szemcseméret eloszlása alapján minden mintában a legfinomabb frakció (<0,063 mm) a meghatározó (1. táblázat, 17. ábra). Ennek következtében nagy a fajlagos felület, amely a kemizmustól függően hozzájárul a vízben oldott ionok adszorbeálásához illetve a deszorbeálódáshoz. A mikromineralógiai vizsgálatok során azonosított fázisok között domináns a kvarc, limonit, karbonát és a műtermékek (19-24. ábra). A műtermékek közül a vöröses, vagy sárgás színű szferulák, „nehéz üvegek” csepp alakjuk alapján valószínűleg a pernye alkotói. A töredezett felszínű, sárgásbarna, vagy színtelen „könnyű üvegek” a pernyéhez kevert kommunális hulladékból származnak.

A műtermékek részaránya a mélységgel nő (2.

táblázat, 19-21. ábra), az idővel csökken (3. táblázat, 25. ábra), míg a kvarc részaránya ezzel ellentétesen változik (2-3. táblázat, 19-25. ábra). Ez az időbeli és térbeli eloszlás a mállás következtében alakult ki. A kvarc ellenállósága miatt az idősebb és a sekélyebb fedésekben 68

feldúsult. A természetes ásványok közül kis ellenálló képességgel rendelkező amfibol (28a. ábra) szemcsék üdék (nem mállottak). Ezzel szemben a műtermékek jelentős átalakulást szenvedtek (27., 31-33., 33-34., 51-52. ábrák). Tehát ezek a fázisok hamar, néhány éven belül reakcióba lépnek környezetükkel, ezért külön figyelmet érdemelnek. Feltünő, hogy az 1999. évi takarás fúrásában (14. ábra) a lefedésben a vizsgált ásványok többségének részaránya nem követi a fenti időbeli trendet (3. táblázat, 25. ábra). Az 1999-es lefedésben a pH, a fajlagos vezetőképesség, a sűrűség és a mikrominerológia a többi lefedéstől jelentős eltérést mutat. Valószínűleg az 1999-es lefedéskor a bekeverés során használt pernye és az egyéb anyagok aránya módosulhatott, amelynek következtében nagyobb mennyiségben tartalmaz pernyét, mint az összes többi takarás anyaga. A mintákban gyakran együtt fordul elő a mullit és a kianit. Míg a kianit szinte kizárólag metamorf körülmények között alakul ki nagy nyomáson (>1 kbar), addig a mullit számos esetben az erőmű égésterében, nagy hőmérsékleten (>1000 °C) képződik. Tehát a pernye fedő mesterséges és természetes anyagok keveréke. A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatok megmutatták, hogy a mintában talált műtermékek közül a kommunális sárgásbarna vagy színtelen „könnyű üvegeken” nincs átalakulás.

Ezzel ellentétben a vastartalmú aluminoszilikátok, illetve vas- (35. ábra) és

üvegszferulák („nehéz üveg”) felszínén és belsejében limonitos, gipszes, vagy karbonátos kérgek/sávok alakultak ki (51-52. ábrák). A kétféle anyag eltérő átalakultsága az eredeti összetétel különbözőségével és „nehéz üvegek” szennyezettségével magyarázható (53. ábra). Fehér, gyöngyházfényű „aggregátum” szerkezetében körülbelül egyenlő arányban tartalmaz alumíniumot és szilíciumot, valamint nyomokban vasat és egyéb elemeket (pl. kálium, kalcium, magnézium) (32. ábra).

A „fémes fényű műtermék” szerkezetében változó

mennyiségű szilícium- és alumínium-tartalom mellett nagyobb mennyiségben van jelen a vas, a kálium, a kalcium, illetve a magnézium (33-34. ábra). Ez alapján a fehér gyöngyházfényű fázist mullitnak tekintethetjük. A „fémes fényű műtermék” valószínűleg a mullit szennyezett változata. Ezt megerősítette a röntgenpordiffrakciós elemzés is (18. ábra). A nehézfémek a vizsgált mintákban a pernye szemcsék szerkezetébe beépülve, a minták felszínén bevonatként, valamint a szemcsékre tapadva jelennek meg (53-54., 56. ábra). Ennek következtében a nehézfémek könnyen oldatba juthatnak.

Említést érdemel a

mintákban nagy mennyiségben jelen levő ritkaföldfémet tartalmazó fázis. Leggyakrabban oxidként vagy karbonátként (45-47. ábra), ritkábban foszfátként (monacit, xenotim) (43-44. ábra) fordul elő.

Az oxidos ritkaföldfémek megjelenése nem ritka nagy hőmérsékletű

olvadékokban, így a vizsgált területre akár égési termékek révén is kerülhetett.

A 69

ritkaföldfém karbonátok leggyakrabban kontakt metamorf, pegmatitos, valamint hidrotermás paragenezisekben jelennek meg (Szakáll, 2005). szeneken

végzett

kutatások

alapján

az

Távolkeleti, ritkaföldfémekben gazdag

enyhén

metaszomatizált

kőszenekben

is

megjelenhetnek ritkaföldfém karbonátok, fluoridok illetve kloridok. Tehát a ritkaföldfémkarbonátoknak két eltérő forrása lehet: 1) a pernyéhez kevert különböző hulladékból származnak, amit megkérdőjelez a rendelkezésünkre bocsátott hulladékjegyzék, amiben nem szerepelnek hasonló anyagok, vagy 2) a kőszenes anyag tartalmazta a ritkaföldfémeket. Utóbbi elmélet ellen szól, hogy a szakirodalomban még nem írtak le kőszénpernyékben ritkaföldfém-karbonátokat. A minta szén, illetve ritkábban az átalakulóban levő aluminoszilikát szemcséi számos esetben tartalmaznak 1-5 µm-es pirit (markazit?) kristályokat (40. ábra). A piritkristályok oxidációjával létrejövő szulfátos oldat jól magyarázza a mintákon belül észlelt intenzív gipszesedési jelenségeket (51-52. ábra). Mivel a piritek a legtöbb esetben el nem égett kőszénszemcsékhez tapadnak (40. ábra), ezért az anyagban az erőművi elégetés előtt is jelen voltak.

Ez érthető, mivel a pirit természetes elegyrésze a kőszénnek.

Azonban egyes

repedéskitöltő, gömbös-vesés formájú pirit (markazit?) szemcsék a fémes fényű aluminoszilikát szemcsék felszínén jelennek meg (42. ábra). Ezek a piritek semmiképpen sem származhatnak az eredeti kőszénből, mivel egy olyan fázis felszínén vannak jelen, amely az erőművi égéstérben keletkezett.

Ebből arra következtethetünk, hogy a minták egyes

szemcséi lokális redukciós körülmények között keletkeztek. Erre utalnak a limonitosodó, fémes fényű műtermékek felszínén esetenként megjelenő oktaéderes magnetit kristályok (41., 51. ábra). Bár Gomes et al., 1999-es munkájában leírt erőműi pernyeszemcsék felszínén magnetites kérget, azonban az általunk vizsgált magnetittel ellentétben ezek nem sajátalakúak. A pirit (markazit?) jelenlétének, illetve a lokális redukciós folyamatoknak óriási jelentősége van a nehézfémek mobilizációjában, hiszen a pirit bomlásából származó savas környezet, illetve a reduktív viszonyok kedveznek a nehézfémek oldódásának. A vörösiszap illetve a pernyeréteg határáról készült vékonycsiszolatok polarizációs és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata intenzív gipszesedést, valamint karbonátosodást mutatott ki (28., 57., 61-62., 63., 65. ábra). A jelentős mennyiségű amfibol, földpát, illetve kvarc sem morfológiailag, sem összetételében nem mutat átalakulási folyamatokat (49-50. ábra).

A vasas szemcse aggregátumok körül rendszeresen kialakul egy kalciumban,

szilíciumban, alumíniumban, kénben és klórban gazdag szegély (57., 59., 63., 65. ábra). Ez az eredeti fázis gipszesedésére, foszfátosodására, illetve agyagásványosodására utal. Ezen aggregátumok legkülső szegélye általában kalcium-, magnézium-, és esetenként vas-tartalmú 70

karbonát (57., 59. ábra). A kalcium-szilikát, illetve vas-szferulákon belül, illetve közöttük rendkívül intenzív a karbonátosodás (29. ábra).

A kalcit leggyakrabban szálas, tűs

halmazokban veszi körül a szferulát (29-30. ábra). Egy esetben, a szferulák közötti térben vázkristályhoz hasonlító karbonát-tűket azonosítottunk (30. ábra). Ez a jelenség arra utalhat, hogy a karbonátok rendkívül gyorsan kristályosodtak ki. A gyors kristályosodás oka az lehet, hogy a vörösiszap pH viszonyai között a kalcium-karbonát oldhatósága rendkívül kicsi, ezzel párhuzamosan az amorf szilícium-dioxid oldhatósága rendkívül nagy (Fergusson, 1990). Tehát a visszaoldódó kalcium-szilikát szferulákból jelentős mennyiségben kerülhet az oldatba kalciumion. Amennyiben megfelelően nagy a CO2 parciális nyomása nagyon hamar karbonát válik ki. A vékonycsiszolati és pásztázó elektronmikroszkópos megfigyeléseink során sok szervesanyag-tartalmú szemcsét azonosítottunk (38., 40., 67-68. ábra), amelyek bomlása elegendő mennyiségű CO2-ot szolgáltathat az intenzív karbonátosodáshoz. Ilyen intenzív karbonátosodás mellett azonban semmiképpen nem kell tartani a nehézfém mobilizációtól, mivel lúgos pH-n a nehézfémionok képesek karbonátként kicsapódni, továbbá a nehézfémkarbonátok stabilitása meghaladja a kalcium-karbonátét (Langmuir, 1997). A vizsgálataink szerint az alábbi képletekkel modellezhető a fedőrétegeken belül (1., 2.) és a vörösiszap felszínén (3.) lejátszódó reakciók : 2CaAl2Si2O8+2CO2+4H2O+O2 = Al4Si4O10(OH)8+2CaCO3

(1.)

2FeS2+4CaAl2Si2O8+9,5O2+4H2O=4CaSO4+Fe2O3+2Al4Si4O10(OH)8

(2.)

2NaOH + CO2=Na2CO3+H2O

(3.)

Megjegyzendő, hogy CaAl2Si2O8 a pernyét képviseli, míg takaratlan vörösiszap felszínen megjelenő karbonátot a Na2CO3-mal képviseltetjük. A Tatai Környezetvédelmi Zrt. által alkalmazott technológia szerint a komposztanyag kihelyezését követően a rekultivációs, hasznosítási folyamat utolsó fázisaként a helyi adottságok tükrében kialakított talajvédő gyeptársulás telepítése történik/történt a tározón. Az elvárásoknak megfelelően a gyep további biológiai lebontási folyamatokat indukál, illetve növeli a fedőréteg humuszkészletét, továbbá táplálékot és élőhelyet biztosít a fokozatosan betelepülő állatvilág számára. A tározóterületek teljes lefedése közben és után a Zrt. figyel a felhagyás utáni állapotokra.

A tájbaillesztéshez és az élővilág magasabbrendű, gerinces

tagjainak védelmében szükséges kialakítaniuk a gyepkultúrában, foltszerűen, sziget jelleggel facsoportokat. A fás társulásokat a spontán megjelenő magoncok meghagyott állománya képezi. Ezen ligetek ápolása, karbantartása nem szükséges. Az esetlegesen megjelenő újabb sarjakat, magoncokat a rendszeres tisztító kaszálás elpusztítja. 71

A Tatai Környzetvédelmi Zrt. tározóin történő talajosodási folyamatokat követő vizsgálatok szerint a fedőréteg kialakítását követően a benne meginduló talajosodási folyamatok révén alkalmas élettérré válik a vegetáció számára.

Ugyanakkor kockázati

tényezőként kell számolni azzal, hogy a vörösiszapban jelenlévő ionok a fedőrétegbe vándorolhatnak. Erre főleg a technológiai hibák, gyakorlati tapasztalatok hiányában kerülhet sor. A fedőréteg talajosodása során az alábbi folyamatok játszódhatnak le, pozitív, vagy negatív irányba tolva a fedőréteg átalakulását: - Humuszosodás: A szerves anyag felhalmozódásának jellegzetes formája. Törekedni kell a baktérium eredetű lebontási folyamatok előtérbe helyezésére. - Kilúgzás: A kilúgzás csak kismértékű, mert a szárazságra hajló éghajlat alatt a párolgás nagyobb, mint a talajra jutó csapadék, de csökkenti a csapadék mennyiségét a rossz vízgazdálkodás is. Az ilyen talaj ugyanis elfolyósodik, és így előfordulhat, hogy a talaj felső néhány centiméteres rétege nedves, sáros alatta pedig porszáraz rétegek találhatók. Ez a jelenség gyakran megfigyelhető a tározókon nagyobb csapadék esetén gyakran megáll a csapadékvíz tócsákat, sáros foltokat képezve. - Sófelhalmozódás és a szikesedés: A szikesedés az a talajtani folyamat, amelyben valamelyik alkálifém, alkáliföldfém ion felhalmozódik a talaj valamely szelvényében (a klasszikus szikesben Na ion halmozódik fel).

Jelen esetben a vörösiszapban visszamaradó NaOH

ellúgosíthatja a talajt és a szelvényben található Na és Mg egy része is a fedőrétegbe migrál. Az ionok a talajkolloidok peptizációját okozzák. A kedvezőtlen kolloidikai hatás már 5% kicserélhető Na tartalom esetén is jelentkezik. A tározókban lejátszódó biogeokémiai folyamatok jobb megismeréséhez szükséges ismertetnünk a tározók jelenlegi állapotát, amely a Tatai Környeztvédelmi Zrt.-nél lévő dokumnetációs anyagokból összeállítható. Ismert, hogy minden növénynek megvan a maga környezeti igénye és az együtt előforduló növények bővülő listája egyre pontosabban leírja, milyen az a termőhely, ahol a vizsgált növényzet előfordul (száraz-meleg, lápos vagy savanyú talajú, stb). A növények, az adott hely fajösszetétele, a résztvevő fajok tömegviszonyai, az általuk létrehozott szerkezet egészségi állapota pontosan jelzik termőhelyük minőségét. A lejátszódó biogeokémiai folyamatok megismeréséhez szükséges ismertetnünk a tározók jelenlegi állapotát.

Az Zrt. által alkalmazott - és az ahhoz hasonló rekultivációs

technológiáknál - az elfogadott fedőréteg vastagság minimum 1,5 m. Az átlagos 1,5 méteres rétegvastagság biztosítja a só feláramlás megelőzését (0,5 m), valamint a telepítendő növényfajok számára a megfelelő gyökérzónát (1 m). A tározók kiporzás elleni lefedésének 72

gyorsítása miatt általánosan elmondható, hogy a fedőréteg vékonyabb a szükségesnél, ami várhatóan később még a rekultiváció kiegészítését fogja maga után vonni. I-II. tározó Ez az összevont tározó a gyár első vörösiszap tározó létesítménye volt.

A

legkorábban elkészült területen 100%-os fedettségű liget van sorba ültetett fákkal és köztük gyeppel. Ezt követi egy füves sáv, beállt gyeppel és egy frissen telepített kezelést igénylő füves sáv.

A technológia működőképességét jelzi, hogy a magasabb rendű, fás szárú

növények sikeresen telepíthetők meg a rekultivációs rétegben, elegendő élettérhez és megfelelő termőhelyi viszonyokhoz jutva.

A növényzet összetételét vizsgálva nincs

leromlásra utaló jel, de a tápanyagok szerény jelenlétének tudható be a viszonylagos fajszegénység.

A tározón sok munkát kellett elvégezni. A legfontosabb az egységes

rekultivált tározó kép kialakítása volt. Ehhez tereprendezés után a kísérlet befejezését és termőréteg kialakítását kellett elvégezni. A megfelelő vastagságú termőréteg (minimum 1 m) nélkülözhetetlen.

Utána sort kellett keríteni a biológiai rekultivációra, amely a felszínt

stabilizáló gyepkultúrával kezdődik, majd lépcsőzetesen, több kezelés után lehet megpróbálni a fás szárú zárótársulás kialakítását. A tározón a 2003. évben befejeződött a növényzet telepítése így az év folyamán az őszi vizsgálatok és az esetleges gyepjavítások, felülvetések után teljes mértékben fedettnek, rekultiváltnak tekinthető.

A tározó területén korábban

kísérleti jelleggel nehézfémtartalmú keverék beágyazás folyt, amelynek hatása a folyamatos megfigyelés eredményei alapján nem érzékelhető. III. tározó A tározón korábban a MOL Rt. savgyanta kísérlete folyt.

A sikertelen eljárás

kiváltására a Tatai Környezetvédelmi Zrt. technológiáját alkalmazták. A területen 2003. tavaszán a gyep vizsgálata után felülvetés következett, így a tározó jelenleg teljesen fedettnek tekinthető.

A savgyanta kiszorítása miatt és részben ennek hatására kialakult nehéz

körülmények miatt a fedőréteg lényegesen vastagabb, de kevésbé komplexebb, mint a többi tározón. Ezen tározó terepsíkja a legmagasabb a többihez viszonyítva. A rétegvastagság változás új adottságok kialakulásához vezetett. Más tározókhoz képest itt a rétegvastagság és a magasság miatt nem érvényesül a vörösiszap vízzáró és egyéb, leggyakrabban káros mellékhatása, ezért a biológiai rekultiváció tervezését is új alapokra kell helyezni. Kedvezőtlen a vízmérleg, és a humifikáció sem megy végbe száraz körülmények között. A csökkent lebomlási folyamat hátrányosan hat a fedőréteg olajtartalmának bomlására és a 73

humuszképződésre, ami a talajjá váláshoz nélkülözhetetlen. A vetett növényzetből csak a szárazságtűrők maradtak életben, ebből adódóan a termőréteg vízgazdálkodása rossz. A gyomok elszaporodása is szünetel a tápanyagok csökkent jelenléte miatt. A humuszanyagok a talaj tápanyag gazdálkodásában is szerepet játszanak. Megfigyelhető a száraz homokpuszta társulás kifejlődése a korábbi stádiumból. Tanulmányozható, hogy a növényzet indikátorként jól jelzi a talajban bekövetkező változásokat. A tározón megfigyelhető „homokpuszta” fátlan társulás és mint ilyen nem kívánatos a rekultiváció megjelölt végcéljaként. A homokpusztaréten a gyep magas, kézszintű (30 cm és 1 m), gyenge moha és zuzmószintű.

Gyepalkotó a pusztai csenkesz.

Kísérők: élesmosófű, fenyérfű, hengeres

csüdfű, kisvirágú csüdfű, szártalan csüdfű, lappangó sás, magas kakukkfű. A legfontosabb teendő a tápanyag utánpótlás. Leginkább a szerves anyag tartalmúak jöhetnek szóba, vagy jó megoldás lehet még a szervesanyag bevitel a talajba, vagy a talaj felszínére melléktermékek, illetve zöldtrágyanövények felhasználásával. A szerves kolloidok gyarapodása automatikusan vonja maga után a talajvíz és tápanyag gazdálkodásának javulását is. IV-V. tározó A két tározó funkció méret és felépítés szerint annyira hasonlít egymásra, hogy együtt érdemes tárgyalni őket. A tározó területén földborításos rekultivációt végeztek. Az eredetileg telepített növényzetből mára csak nyomok maradtak, mert teljesen átalakult. A telepített fák jelentős része elpusztult, vagy elsüllyedt a tixotrópia jelensége miatt, ezért a tározót leginkább bokrokkal kiegészített gyeptársulások jelenléte jellemzi. Ezen a tározón a keszthelyi PATE Gyepgazdálkodási tanszéke végzett kísérletet.

A kísérleti területen a növényzetben

fellelhetők még a kísérletben résztvevő növények de jelentős átalakuláson ment át a társulás, amelynek növényzete egyébként nagyban hasonlít a VI-os tározó vegetációjához. A területek rekultivációját termőfölddel végezték változó vastagságban. A földterítés vastagsága 0,1-1,2 m-ig változik, tehát nem éri el az elfogadott 1,5 méteres vastagságot, ami az összes tározó lefedése után megint csak a rekultiváció kiegészítését kell hogy vonja maga után. Az eredeti növényzet jelentős része kipusztult, helyükre más növényfajok telepedtek meg, ugyanis a terepadottságok és a föld vastagságának függvényében a talaj erősen szikesedett. VI. tározó A tározón a Tatai Környezetvédelmi Zrt. technológiája szerinti rekultivációs tevékenység folyt és jelenleg az általuk speciálisan a helyi adottságoknak megfelelően telepített növényzet található. A rétegvastagság és a lerakott anyag összetétele erősen változó. 74

Ennek megfelelően a növényzet összetétele és állapota is változó. A sekély rétegbe korábban telepített növények legtöbbje kipusztult, mivel gyökérzetük érintkezett a vörösiszappal és nehézfémeket vettek fel abból. növények telepedtek meg.

Helyükre a környezeti viszonyokhoz alkalmazkodott

Bár ennek köszönhetően a tározó növényvilággal borított, a

rekultiváció itt is kiegészítésre szorul, hogy elérjék az elfogadott 1,5 méteres fedőréteg vastagságot. 1993-ban fásítási kísérlet zajlott a tározón. A telepített fajok: ezüstfa, akác, tamariszkusz. A fák jelentős része éveken belül elpusztult, vagy megdőlt a sekély termőréteg miatt. Általánosan elfogadott nézet, hogy a gyökérzóna megfelelő vastagsága minimálisan 1 m.

Ez alatt a növény életfolyamatai limitálva vannak.

A telepített fák csak a vastag

keverékborításon maradtak meg. A növényzetre általánosságban a degradáció jellemző. Sok az adventív gyom, általánosságban a tározó növényzete a IV-V. tározóéhoz hasonlít, ellentétben azzal a növényborítottság sokkal nagyobb.

A területre az eredeti élőhely

növénytársulásai közül egy sem jellemző, ezért biztosra vehető a talaj, és a társulások degradációja. VII. tározó A 2006-os évre megtörtént az előirányzott területmennyiség lefedése és a fedett terület gyepesítése.

A tározó keleti oldalán 80%-os készültségű a biológiai rekultiváció.

A

gyeptársulás egységes képet mutat. A tisztító kaszálások következményeként drasztikusan csökkent a gyomok száma. Az élővilágvédelem területén jelentős előrelépés az egységes környezet és minőségirányítás bevezetése, melynek kiemelten része az élővilág védelmének, és a védelem fejlesztésének fokozása. Az ISO EN 14001 környezetirányítási rendszerben például helyt kapott a parti fecskék fészekelőhelyeinek kialakításáról és a fészkek biztosításáról szóló fejezet. A VII. tározón telepített növények, mint természetes indikátorok a fedőrétegből felvett víz hatására nem mutatnak káros elváltozást (nem pusztulnak, megfigyelések szerint egészségesek minden évben, az állomány sűrűsödik), ezért feltételezhetően káros anyag kioldás a fedőrétegből csapadékvíz hatására nem következik be.

75

3: Összefoglalás •

Az almásfüzitői vörösiszap tároló VII. kazettájának felszínére kihelyezett fedőréteg pH-ja 7-9 közötti. A pH a három napos áztatás során folyamatosan csökkent. A minták nagy részében ez a vezetőképesség csökkenésével járt, ami a lúgosító ionok (pl. Na+, Ca2+) karbonátosodásának következménye. Ahol a pH csökkenése a fajlagos vezetőképesség növekedésével jár, ott a mintákban olyan lassan oldódó ionok vannak, amelyek a közeget savanyítják.

•

A takaráshoz a korábbi években alkalmazott pernye lényegesen kisebb átlag sűrűségű, mint a termőréteg és a vörösiszap.

Ez előidézheti a keveredést a pernye és a

termőréteg között. •

A szemcsestatisztika alapján, a fedő rétegekben már 15 év után jól elkülöníthető érési jegyek mutathatók ki. Ez a fedőrétegekben végbemenő intenzív mállási folyamatok eredménye.

Ezzel összhangban általános az oxidáció, amelyre a szemcsék

gipszesedése, karbonátosodása és limonitosodása utal.

Egyes szemcsék felszínén

azonban másodlagos pirit (markazit?) jelenik meg, amely a lokális redukció eredménye lehet. •

A savanyodás a pernye felszínéhez tapadó, illetve a szemcsét bekérgező nehéz- és ritkaföldfémben gazdag anyagokat oldatba viheti. A pernyeréteg és a vörösiszap határán intenzív karbonátosodás zajlik, amely a két réteg eltérő pH-jával magyarázható. Ez a karbonátosodás olyan körülményre utal, amelyben a nehézfémek nem képesek a mobilizálódásra.

76

4: Ábra- és táblázatjegyzék Ábrák: 1. ábra: Elméletek a magyarországi paleogén medence kialakulására. a – az ALCAPA lemez mozgása jobbos illetve balos vetők mentén ún. pull apart medencét hozott létre (Balla, 1988 és Fodor et al., 1992); b – pull apart medence kialakulása a Dinári illetve az Alp-Kárpáti lemezek transzfom vetői mentén (Báldi és Báldi-Beke, 1985); c – a medence transzpresszív eredetű a NyDNy-KDK irányú kompressziós térben (Fodor et al.,1992, 1993) d – ív mögötti flexuláris medence a kompresszív az Alp-Kárpáti ív mögött (Tari et al., 1993). 2. ábra: A főbb törésvonalak a középső eocén ― kora oligocén idején a Tatabánya (Keselőhegy), Bajna, Tokod, Kisgerecse, Nyergesujfalu területeken (Bada et al., 1996). 3. ábra: A főbb törésvonalak a késő oligocén ― kora miocén idején a Tardos, Vértestolna, Csordakút, Tatabánya (Kálvária-hegy) területeken (Bada et al., 1996). 4. ábra: A főbb törésvonalak a középső miocén - pliocén idején a Csordakút, Tatabánya (Keselő-hegy), Máriahalom, Pisznice, Vértesszőlős területeken (Bada et al., 1996). 5. ábra: A Duna partjára telepített VII. kazetta (vörösiszap tározó) helye és a még fedetlen, nyugati részén történt mintavételezési pontok (piros pontok) helyzete. 6. ábra: A VII. kazetta (5. ábra) vörösiszapján mélyített Ny1-, Ny2-, Ny2x- és Ny3-as fúrások rétegoszlopa. 7. ábra: A VII. kazetta (5. ábra) vörösiszapján mélyített K1-, K2- és K3-as fúrások rétegoszlopa. 8. ábra: Sztereomikroszkópos felvételek a VII. kazettán mélyült fúrások (5-7. ábra) vörösiszapjának 0,250-0,125 mm-es frakcióiról. 9. ábra: A VII. kazetta vörösiszap felszínén található fehér bekérgezés röntgenpordiffrakciós felvétele. 10. ábra: A VII. kazetta keleti, fedett oldalán felvett mintavételi pontok az 1996-2001 közötti takarásokból. 11. ábra: Az 1. fúrás szelvénye és a mintavételek helye (1996. évi takarás). 12. ábra: Az 5. fúrás szelvénye és a mintavételek helye (1998. évi takarás). 13. ábra: A 6. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (1998. évi takarás). 14. ábra: A 2. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (1999. évi takarás). 15. ábra: A 3. fúrás szelvénye és mintavételi helyei (2000. évi takarás).

77

16. ábra: A 4. fúrás rétegoszlopa és mintavételi helyei (2001. évi takarás). 17. ábra: A nedves szitálást követően mért szemcseméret eloszlás garfikus ábrázolása (a minták számát és helyét az egyes fúrási oszlopokban a 11.-16. ábra és az 1. táblázat mutatja. 18. ábra: A 4. számú fúrás felső, középső és alsó rétegeiből (takarásaiból) származó 42/00, 43/00, 44/00 és a 46/00 jelű mintákban (16. ábra) található lényeges ásványos alkotók röntgen pordiffrakciós spektrumai. A meghatározott ásványneveket a megfelelő csúcsoknál jelöltük. 19. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás a felső rétegben (7 minta alapján). 20. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás a középső rétegben (8 minta alapján). 21. ábra: Ásvány(fázis)eloszlás az alsó rétegben (3 minta alapján). 22. ábra: A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest a felső rétegben. 23. ábra: rétegben.

A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest a középső

24. ábra: A műtermékek aránya a többi ásványos alkotóhoz/fázishoz képest az alsó rétegben. 25. ábra: Kvarc, limonit, karbonát, „fémes fényű műtermék”, „nehéz üveg”, aluminoszilikát (mullit) és „könnyű üveg” átlagának %-os részaránya a különböző korú lefedésekben. Az évszámok a lefedések idejét mutatják. 26. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a vörösiszapban pernyedarab látható, amelynek repedései mentén kabonátosodás figyelhető meg. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N). 27. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában opak szemcsék láthatók egy vörösiszap klasztban (ráeső fény, 1N). 28. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a – A pernye és a természetes ásványok viszonyát; b – A mikrokristályos mátrix és a jelenlévő ásványok viszonyát mutatja. Polarizációs mikroszkópi képek (áteső fény, 1N). 29. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában fémes fényű műtermék erős karbonátosodást mutató nyommal. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N). 30. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában megjelenő vas- és szilikátos szferulák. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, +N). 31. ábra: A 4. számú fúrás 45/00 mintájában a vas-szferulák közötti teret kitöltő tűs karbonátkristályok elhelyezkedése. Polarizációs mikroszkópi kép (áteső fény, 1N). 32. ábra: Al-, Si-, (Fe-) tartalmú szemcse szekunder elektronképe. 33. ábra: Limonitosodó Si- (Al-, K-, Fe-, Ca-, Mg-) tartalmú szemcse (32/01/25) szekunder elektronképe.

78

34. ábra: Fe-, Si-, Al-, (K-, Ca-, Ti-) tartamú szemcse (32/01/1) szekunder elektronképe. A vörös pont az EDAX mérés helyét mutatja. 35. ábra: Vasszferula (32/01/5) szekunder elektronképe. 36. ábra. Al-, Si-, (K-, Fe-) tartalmú szemcse felszínén elhelyezkedő ilmenit gömböcskék (32/01/1) visszaszórt elektronképei. 37. ábra: Kalcit szemcse felületén megjelenő kromit szferulák szekunder (a) és visszaszórt (b) elektronképe (32/01/49). 38. ábra: Ca-, S-, (Fe-) tartalmú szén szemcse (42/00/25) szekunder elektronképe. 39. ábra: Kalcit cementű aggregátumban jelenlevő barit, vas-oxid és titanit szemcsék visszaszórt elektronképe. 40. ábra: Szénszemcse felszínén elhelyezkedő piritszemcsék (43/00/23) visszaszórt elektronképe. 41. ábra: Al-, Ca-tartalmú szemcse felszínén megjelenő limonit kéreg és oktaéderes vas-oxid (magnetit) kristályok (32/01/41) visszaszórt elektronképe. 42. ábra: Al-, Si-, K-, Ca-, Fe- (Mg-, S-, Ti-) tartalmú szemcse repedéseiben kivált gömbösvesés piritszemcsék (46/00/1) visszaszórt elektronképe. 43. ábra: Ilmenit szemcse (42/00/1) szegélyén megjelenő xenotim (YPO4) visszaszórt elektronképe. 44. ábra: Muszkovit felszínén megjelenő monacit szemcse (41/00/40) visszaszórt elektronképe és a vörös pont kémiai összetételét mutató EDS spektrum. 45. ábra: Kvarc szemcse felszínén megjelenő lantánt és szamáriumot tartalmazó ritkaföldfém-oxid vagy karbonát szemcse (43/00/26) visszaszórt elektronképe és a kémiai összetételét mutató EDS spektrum. 46. ábra: Agyagásványos halmazban megjelenő ritkaföldfém karbonát szemcse (43/00/45) visszaszórt elektronképe és a szemcse kémiai összetételét mutató EDS spektrum. 47. ábra: Nagyméretű ritkaföldfém-oxid vagy -karbonát szemcse visszaszórt elektron képe. 48. ábra: Sajátalakú, átalakulást nem mutató turmalin (41/00/26) szemcse szekunder elektronképe. 49. ábra: Enyhén agyagásványosodott (fehér halmaz) káliföldpát (32/01/17) szekunder elektronképe. 50. ábra: Üde amfibol szemcse (46/00/63) szekunder elektronképe.

79

51. ábra: Limonitos kötőanyagú aggregátum (32/01/34) szekunder elektronképe (b).

(a) és visszaszórt

52. ábra: Al-, Si-, Ca-, S-, Zn-, (Ti-, Fe-) tartalmú, gipszesedő felszínű szemcsén (32/01/10) megjelenő barit és magnetit szemcsék szekunder és visszaszórt elektronképei. 53. ábra: Rezet és krómot tartalmazó vas-szilikát szferula szekunder elektron képe. 54. ábra: Kvarcszemcse felületén megjelenő vas-, króm-, nikkel-, kobalt- és kén-tartalmú bekérgezés visszaszórt elektronképe. 55. ábra: Üde amfibol szemcse (43/00/63) tetején megjelenő ritkaföldfém-karbonát bekérgezések visszaszórt elektron képe. 56. ábra: Aluminoszilikát felszínén elhelyezkedő nikkel-, króm-, kobalt-, vas-tartalmú szemcsék visszaszórt elektron képe. 57. ábra: Egy vörösiszapklaszt (1. elemzési terület) visszaszórt elektronképe az elemzési pontokkal. 58. ábra: Az 1/1-es elemzési ponthoz (57. ábra) tartozó vasforgács(?) spektruma. 59. ábra: Az 1/5-ös elemzési ponthoz (57. ábra) tartozó foszfátos-karbonát spektruma. 60. ábra: Fényes koronával jelentkező fémes fázis (2. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. 61. ábra: Fémes fényű aluminoszilikát (3. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. 62. ábra: A 3/4-es elemzési ponthoz (61. ábra) tartozó szulfid szemcse spektruma. 63. ábra: A pernye törmelékszemcséit magába foglaló mátrix (4. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. 64. ábra: A 4/2-es elemzési ponthoz (63. ábra) tartozó kálim-tartalmú alumoszilikátos pernye spektruma. 65. ábra: A 4/3-as elemzési ponthoz (63. ábra) tartozó kén-gazdag, kalcium- és vas-tartalmú alumoszilikátos mátrix spektruma. 66. ábra: Zömmel pernye törmelékszemcséit magába foglaló mátrix (5. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési ponttal (a nyíl az amfibolt mutatja). 67. ábra: A sejtes, szervesanyag-tartalmú(?) törmelékszemcsét magába foglaló mátrix (6. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal. 68. ábra: A kagyló alakú, zónás szemcse nagyított, visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

80

69. ábra: Diffúz körvonalú pernyedarabot magába foglaló mátrix (7. elemzési terület) visszaszórt elektronmikroszkópos képe az elemzési pontokkal.

Táblázatok: 1. táblázat: A vizsgált minták nedves szitálással meghatározott szemcsméret eloszlása. 2. táblázat. A vizsgált takarások mintáiban azonosított ásványok/fázisok átlagos %-os megoszlása a mélység függvényében (a felső, középső és alsó rétegekben). 3. táblázat: Avizsgált minták lényeges ásványos alkotóinak/fázisainak változása a fedési év függvényében. 4. táblázat: A pH mérések áttekintő táblázata. A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból és a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról származnak (11., 14., 15. és 16. ábra). 5. táblázat: A fajlagos vezetőképesség mérések áttekintő táblázata. A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból és a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról származnak (11., 14., 15. és 16. ábra). 6. táblázat: A vizsgált fedések átlagsűrűsége(g/cm3). A minták az 1996., 1999., 2000. és 2001 évi takarásból, továbbá a 4. számú fúrás vörösiszap kontaktusáról és a vörösiszapból származnak (11., 14., 15. és 16. ábra).

81

5: Irodalom AGRAWAL, A., SAHU, K. K. & PANDEY, B. D. (2004): Solid waste management in non-ferrous industries in India. Resources, Conservation and Recycling, 42, pp. 99–120. ALLOWAY, B. J. (1990): Heavy metals in soils, Blackie and Son Ltd. Glasgow-London, pp. 395. BADA, G., FODOR, L., SZÉKELY, B. & TÍMÁR, G. (1996): Tertiary brittle faulting and stress field in the Gerecse Mountains, nothern Hungary. Tectonophysics, 255, pp. 269-289. BÁLDI, T. & BÁLDI-BEKE, M. (1985): The evolution of the Hungarian Paleogene Basins. Acta Geol. Hung., 28, (1-2), pp. 5-28. BALLA, Z. (1988): On the origin of the structural pattern of Hungary. Acta Geol. Hung., 31, pp. 53-63. BARKÁCS, K., HORVÁTHNÉ OTTA, K., NÁRAI, G. & SÜVEGH, G. (1995): Alkalmazot kémiai laboratóriumi gyakorlatok kémia tanárszakos hallgatók részére. ELTE-Egyetemi Jegyzet, Budapest, pp. 1-87. BOHN, H. L., MCNEAL, B. L. & O'CONNOR, G. A. (1985): Soil chemistry. Wiley Interscience, New York, pp. 6-345. BROWNER, R. E. (1995): The use of bauxite waste mud in the treatment of gold ores. Hydrometalurgy, 37, pp. 339-348. BUZOGÁNY, P. (1999): Nátronlugos talaj-és talajvíz szennyezés in situ kárelhárításának nyomonkövetése geokémiai vizsgálatokkal Tiszaújváros területén. ELTE Kőzettani és Geokémiai Tsz. Szakdolgozat, pp.1-126. CENGELOGLU, Y., KIR, E., ERSOZ, M., BUYUKERKEK, T. & GEZGIN, S. (2003): Recovery and concentration of metals from red mud by Donnan dialysis. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 223, pp. 95-101. CICCU, R., GHIANI, M., SERCI, A., FADDA, S. PERETTI, R. & ZUCCA, A. (2003): Heavy metal immobilization in the mining-contaminated soils using various industrial wastes. Minerals Engineering, 16, pp. 187–192. COOLING, D. J. & GLENISTER, D. J. (2005): Practical aspects of dry residue disposal Light Metals. Proceedings of the 121st TMS Annual Meeting, San Diego, CA, USA, pp. 2531. DASS, A., & MALHOTRA, S. K. (1995): Lime-stabilized red mud bricks. Materials and structures, 23, pp. 252-255. DUCHESNE, J., & ISABEL, D. (2005): Effectiveness of Covers and Liners Made of Red Mud Bauxite and/or Cement Kiln Dust for Limiting Acid Mine Drainage. J. Envir. Engrg., 131, (8), pp. 1230-1235. FEHÉR K. (SZERK) (1966): Timföldgyártás, vegyipari Szakirodalomi Tájékoztató. Nehézfémipari Minisztérium Dokumentációs és Fordító Iroda, Budapest, pp. 1-66. FERGUSON, J. E. (1990): The heavy elements - chemistry, environmental impacts and health effects. Pergamon Press, Oxford, pp. 35-329. FILEP, GY. (1988): Talajkémia. Akadémiai kiadó, Budapest, pp. 64-277. FODOR, L., MAGYARI, A., FOGARASI, A. & PALOTÁS, K. (1994):Tertiary tectonics and Late Paleogene sedimentation in the Buda Hills. Hungary. A new interpretation of the Buda Line. Földt. Közl., 124, (2), pp. 129-305. FODOR, L., MAGYARI, A., KÁZMÉR, M. & FOGARASI, A. (1992): Gravity-flow dominated sedimentation on the Buda paleoslope (Hungary): record of Late Eocene continental escape of the Bakony unit. Geol. Rundsch., 81, (3), pp. 695-716.

82

FÜLÖP, J. (1984): Az ásványi nyersanyagok története magyarországon. Müszaki könyvkiadó, Budapest, pp. 179. GENÇ-FUHRMAN, H., TJELL, J. C., MCCONCHIE, D. & SCHUILING, O. (2003): Adsorption of arsenate from water using neutralized red mud. Journal of Colloid and Interface Science, 264, pp. 327-334. GOMES, S., ABDELMOULLA, M. F. M., REFAIX, PH., PELLISIER,C. EVRARG, O. (1999): Characterization of magnetite in silico-aluminouse fly ash by SEM, TEM, XRD, Magnetic susceptibility and Mössbauer spectroscopy. Cement and Concrete research, 29, pp. 1705-1711. GRASSELLY, GY. (1982): Geokémia alapjai. Tankönyv Kiadó, Budapest, pp. GRAY, C. W., DUNHAM, S. J., DENNIS, P. G., ZHAO, F. J. & MCGRATH, S.P. ( 2005): Field evaluation of in situ remediation of a heavy metal contaminated soil using lime and red-mud. Agriculture and the Environment Division, Rothamsted Research, Harpenden, Herts AL5 2JQ. HÁMOR, G., BÁLDI, T., BOHN-HAVAS, M., HABLY, L., HALMAI, J., HAJÓS, M., KÓKAY, J., KORDOS, L., KORECZ-LAKY, I., NAGY, E., NAGYMAROSY, A. & VÖLGYI, L. (1987): The bio-, litho-,and chronostatigrphy of the Hungarian Miocene.-Proc. Of the VIIIth Congress of the RCMS, Magyar Állami Földtani Intézet Évkönyve, LXX, pp. 351-354. HIND, A. R., BHARGAVA, S. K. & GROCOTT, S. C. (1999): The surface chemistry of Bayer process solids: a review. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 146, pp. 359–374. HUDSON L. K. (1982): Alumina Production, The Aluminium Company of America, Pennsylvania, pp. 11-46. JÁMBOR, Á. (1980): Pannonian in the Transdanubian Central Mountains. Ann. Inst. Geol. Hung., 62, pp. 1-259. (In the Hungarian with English summary). JÁMBOR, Á. (1997): Magyarország negyedidőszaki képződményei geológiájának áttekintése.Fülöp József emlékkönyv. (szerk. Haas J.)-Akadémiai Kiadó, Budapest, pp. 251-263. JÁMBOR, Á. (1998): A magyarországi kvarter (negyedidőszaki) képződmények rétegtanának áttekintése. –Magyarország geológiai képződményeinek rétegtana. (szerk. Bérczi, I., Jámbor, Á.) – MOL Rt. és a MÁFI kiadványa, Budapest, pp. 495-517. JONES, L. P. H. & JARVIS, S. C. (1981): The fate of heavy metals. The chemistry of soil processes John Wiley & Sons, New York, pp. 593–615. KAO, C. M., CHEN, S. C., & LIU, J. K. (2000): Develpment of a biobarrier for the remediation of TCE-contaminated aquifer. Chemosphere, 43, pp. 1071-1078. KECSKEMÉTI, T. (1988): Magyarország epikontinentális eocén képződményeinek rétegtanaBérczi I.-Jámbor Á. (szerk.) Magyarország rétegtana, MOL kiadványa, pp. 403-417. KHAITAN, S., LOWRY, G. & DZOMBAK, D. (2004): Field evaluation of the effects of carbon dioxide/vegetation/amendment on neutralization of bauxite residue. J. Environ. Eng., KORPÁS, L. (1981): A Dunántúli-középhegység oligocén-alsó miocén képződményei, MÁFI Évkönyve., LXIV, pp. 29. KREMMER, T., TORKOS, K. & SZÓKÁN, GY. (2005): Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata. Eötvös kiadó, pp. 6-79. KRISHNA, P. M., REDDY, S. & PATNAIK, S. K. (2005): Aspergillus Tubingensis reduce the pH of the bauxite residue (red mud) amended soils. Water, Air, and Soil Pollution, 167, pp. 201–209. KURDOWSKI, W. & SORRENTINO, F. (1997): Waste Materials Used in Concrete Manufacturing. Noyes Publishing, pp. 290-308. LANGMUIR, D. (1997): Aqueous environmental geochemistry. Prentice Hall, pp. 1-562. LITERÉTHY, P. (1982): Felszíni vizek nehézfém szennyezései. Műszaki Kiadó, Budapest, pp. 50-122.

83

LOMBI, E., ZHAO, F-J., WIESHAMMER, G., ZHANG, G. & MCGRATH, S. P. (2002): In situ fixation of metals in soils using bauxite residue: biological effects. Environmental Pollution, 118, pp. 445–452. LOMBI, E., ZHAO, F-J., ZHANG, G., SUN, B., FITZ, W., ZHANG, H. & MCGRATH, S. P. (2001): In situ fixation of metals in soils using bauxite residue: chemical assessment. Environmental Pollution, 118, pp. 435–443. LÓPEZ, E., SOTO, B., ARIAS, M., NUNEZ, A., RUBINOS, D. & BARRAL, M. T. (1998): Adsorbent properties of red mud and its use for waste water treatment. Water Research, 32, pp. 1314-1322. MC CONCHIE, D., CLARCK, M., HANAHAN, C. & FAWKES, R. (1999): The use seawaterneutralise bauxite refinery residues (red mud) in environmental remediation programs. in Proceeding of the 1999 Global Simpozyum on recikling basestreatment and clean technologie. The Minerals, Metals and Materials Society, pp. 391-400. MOHANTY, S., PRADHAN, J., DAS, S. N. & THAKUR, R. S. (2005): Removal of phosphorus from aqueous solution using alumized red mud. International Journal of Environmental Studies, 61, pp. 687-697. MTA Kémiai Kutatóközpnt, Anyag és Környezetkémiai Intézet, Évkönyv, 2005. NATURAQUA Kft. (2001): Környezetvédelmi teljesítményértékelés az almásfüzitői timföldgyár I-VII vörösiszaptározóinak hulladékkezeléssel végzett porzásmentesítéséről. Budapest, pp. 1-65. NATURAQUA Kft. (2001): Szennyezésterjedési vizsgálat és modellezés. Budapest, pp. 1-62. NATURAQUA Kft. (2003): Teljeskörű környezetvédelmi felülvizsgálat az egységes környezethasználati engedélyezési eljáráshoz. Budapest, pp. 1-92. ORDÓÑEZ, S., SASTRE, H. & DIEZ, V. F. (2001): Characterization and deactivation studies of sulfided red mud used as catalyst for the hydrodechlorination of tetrachloroethylene. Applied Catalysis B: Environmental, 29, pp. 263–273. PAN, Z., LI, D., YU, J. & YANG. N (2003): Properties on microstructure of the hardened alkaliactivated red mud-slag cementitiouse material. Cement and Concrete research, 33, pp. 1437-1441. PAPP, S. & KURMMEL, R. (1992): Környezetkémia tankönyv. ELTE - Egyetemi Jegyzet, Budapest, pp. 1-72. PARADIS, M., DUCHESNE, J., LAMONTAGNE, A. & ISABEL, D. (2006): Using red mud bauxite for the neutralization of acid mine tailings: a column leaching test. Can. Geotech. J./Rev. can. geotech., 43, (11), pp. 1167-1179. PUSKÁS, S. (1999): Kis koncentrációjú galván iszapok beágyazása az almásfüzitői vörösiszaptéren; Szakdolgozat, Budapesti Műszaki Egyetem, Kémiai Technológiai Tanszék, pp. 1-57. SLIMAN R. & ABBASIAN, J. (2001): Utilization of metal oxid-containing waste for hot gas desulfurization. Fuel Processing Technology, 70, (2), pp. 97-113. SMIRNOV, D. I. & MOLCHANOVAN, T. V. (1997): The investigation of sulphuric acid sorption recovery of scandium and uranium from the red mud of alumina production. Hydrometallurgy, 45, pp. 249-259. SNARS, K., GILKES, R. & WONG, M. (2004): The liming effect of bauxite processing residue (red mud) on sandy soils. Australian Journal of Soil Research, 42, (3), pp. 321-328. SZABÓ, CS. (1984): Meddőhányó kataszteri felülvizsgálata. ELTE Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Budapest, pp. 1-25. SZAKÁLL, S. (2005): Ásványrendszertan. Miskolci Egyetem Kiadó, pp. 5-321. TARI, G., BÁLDI, T. & BÁLDI-BEKE, M. (1993): Paleogene retroarc flexural basin beneath the neogen Pannonian basin: a gedynamical model. Tectonophysics, 226, pp. 433-455.

84

VACHON, P., TYAGL, R. D., AUCLALR, J-C. & WLIKLNSONT, K. J. (1994): Chemical and biological leaching of aluminum from red mud. Environ. Sci. Technol., 28, pp. 26-30. VERNET J. P. (1991): Heavy metals in soil. Blackie and Son Ltd., Glasgow-London, pp. 8-20. XENIDIS, A., HAROKOPOU, A. D., MYLONA, E. & BROFAS, G. (1991): Modifying alumina red mud to support a revegetation cover. JOM., 57, (2), pp. 42-46. YANIK, P. J., O'DONNELL T. H., MACKO, S. A., QIAN, Y. & KENNICUTT, M. C. (2003): Source apportionment of polychlorinated biphenyls using compound specific isotope analysis. Organic Geochemistry, 34, (2), pp. 239-251. YANIK, P. J., O'DONNELL T. H., MACKO, S. A., QIAN, Y. & KENNICUTT, M. C. (2003): The isotopic compositions of selected crude oil PAHs during biodegradation. Organic Geochemistry, 34, (2), pp. 291-304. YANIK,P. J., MD. UDDIN, A., & SAKATA, Y. (2000): The effect of red mud on the liquefaction of waste plastics in heavy vacuum gas oil. Energy Fuels, 15, (1), pp. 163-169. Internetes referenciák www.world-aluminium.org/environment/chalanges/residue.html www.ir.misis.ru/english/rd/projects/romelt.html REFILL: Rehabilitation of abandoned bauxite surface mines using alumina red mud as filler. LIFE03 ENV/GR/000213, http://www.refil.gr/.

85