Ács Tamás Talaj és felszín alatti vizek

Átírás

1 Ács Tamás Talaj és felszín alatti vizek

2 Előadás témakörei Talajok és felszín alatti vizek jellemzői és jelentősége Hidrológiai ciklus és megváltozása Beszivárgás folyamata Talajok és felszín alatti vizek szennyezése 2

3 Talajok Talajok funkciói természeti erőforrás és termőhely élőhely puffer 3

4 Talajok Forrás: 4

5 Talajok Talajok jellemzői talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb. 5

6 Talajok Városiasodás hatása a talajokra Talajok eltűnése (lefedés, elszállítás, lepusztulás stb.) Vertikális és horizontális változékonyság csökkenése Talaj szerkezet átalakulása: zavart, áthelyeződött, terhelt, ezért csökken a pórustér és növekedik a térfogatsűrűség, tömörödik a talaj Talajok vízháztartásának módosítása, szellőzésének korlátozása Alacsony szervesanyag- és tápanyag tartalom, lassú lebomlás. Vegetációt érő stressz növekedése: a növényzet fokozottan érzékeny a feltöltésre, tömörödöttségre, erózióra Talajok kémhatásának megváltoztatása Talaj szennyezése: szerves- és szervetlen szennyezők felhalmozódása Forrás: Simpson (1996), Craul és Klein (1980) és Patterson (1976) nyomán Puskás I. és Farsang A. (2007): A városi talajok osztályozása, az antropogén hatás indikátorainak elkülönítése Szeged talajtípusainak példáján. Tájökológiai Lapok 5 (2):

7 Talajok Városiasodás hatása a talajokra talaj jellemzőinek megváltozása Forrás: Alloway (2004) nyomán Molnár S. (2013): A városi talajok szennyezttségének hatása a közösségi kertekre. Agrokémia és Talajtan 62 (2) 2013 pp DOI: /Agrokem

8 Talajok Városiasodás hatása a talajokra - összetétel Forrás: 8

9 Talajok Városiasodás hatása a talajokra talajok vízzáróvá tétele Forrás: 9

10 Talajok Forrás: 10

11 hévíz telített zóna telítetlen zóna Felszín alatti vizek Felszín alatti vizek típusai: merev vázú kőzetek felszíni vizek vízfolyások porózus kőzetek karszt- és hasadékvizek mészkő, dolomit karszt; homokkő, konglomerátum, breccsa; görgetegek; vulkanikus kőzetek kőzetek repedéseiben tárolt víz alaphozam parti szűrésű víz talajnedvesség talajvíz források vízrekesztő rétegvíz termálvíz T 30 ⁰C 11

12 Felszín alatti vizek Az ivóvízellátás kb. 91 %-a felszín alatti vizekből történik. Kb kútból termelnek ivóvizet 12

13 Felszín alatti vizek Az ivóvízellátás kb. 91 %-a felszín alatti vizekből történik. Terv: engedély nélkül létesült kutak engedélyeztetésének kitolása 2028-ig. Probléma? Terv: 80 m-es mélységig engedély nélkül lehetne termelni. Probléma? Kb kútból termelnek ivóvizet 13

14 Felszín alatti vizek Felszín alatti vízhasználatok [%] A felhasznált felszín alatti víz mennyisége kb. 743 Mm 3 /év Ebben nincs benne a parti szűrésű víz Öntözés Állattartás 25.6 Ivóvíz Ipar Mezőgazdaság 53.8 Fürdés 7.8 Egyéb Fűtés Bánya Egyéb Adatok forrása: Somlyódy L Magyarország vízgazdálkodása: helyzetkép és stratégiai feladatok 14

15 Hidrológiai ciklus Meteorológiai hatások + növényzet transpiráció evaporáció növényi párologtatás fizikai párolgás intercepció tározódás a leveleken csapadék felszíni lefolyás evaporáció fizikai párolgás effektív csapadék infiltráció telítetlen zóna felszíni alatti lefolyás vízkivétel telített zóna transzspiráció a tv-ből evaporáció a tv-ből beszivárgás talajvízbe (utánpótlódás) 15

16 Hidrológiai ciklus Vízmérleg elemeinek változása Forrás: Forrás: 16

17 Hidrológiai ciklus Vízmérleg elemeinek változása %=? a változások iránya a fontos Forrás: Forrás: 17

18 Hidrológiai ciklus A vizet nézzük meg közelebbről! Honnan is van? Deák-Ébner Lajos - On the Fringe of Village Pro: - Megfelelő minőség - Megfelelő mennyiség Pro: - Szükségleteknek megfelelő vízhasználat - Minimális vízveszteség - Minimális energiaszükséglet Kontra: - Amennyi van, annyi van - Olyan, amilyen Kontra: - Energia, pénz, energia, pénz. - Igényeknek megfelelő vízhasználat, gyakran túlhasználat - Máshonnan kell fedezni 18

19 Hidrológiai ciklus A vizet nézzük meg közelebbről! Hová lesz? Pro: - Víz helyben marad, a vízmérleg közel zár Kontra: - Talaj, talajvíz, adott esetben felszíni víz szennyezése - Tehát ettől (is) lesz a kút vize olyan, amilyen Pro: - Tisztítási hatásfok magas (lehet) - Kontrollált Kontra: - Energia, pénz, energia, pénz. - A víz nem marad helyben (pl. így lesz rétegvízből felszíni víz) 19

20 Hidrológiai ciklus ivóvíz bevezetése több vizet használunk több vízre van szükség több szennyvíz keletkezik nagyobb termelés nagyobb terhelés mennyiségi és minőségi problémák 20

21 Hidrológiai ciklus A vizet nézzük meg közelebbről! Persze a dolog nem fekete-fehér!! Forrás: 21

22 f [cm/hr] Beszivárgás effektív csapadék felszíni beszivárgás (infiltráció) > talajvizet elérő beszivárgás Beszivárgás sebességének becslése: Horton egyenlet infiltráció Green and Ampt módszer Richard egyenlet felszíni tározódás elindul Felszíni beszivárgás sebessége csapadékesemény vége beszivárgás talajvízbe t [hr] 22

23 f [cm/hr] Beszivárgás effektív csapadék Horton egyenlete: f t : beszivárgás sebessége f 0 : kezdeti (száraz talaj) víznyelése f c : telített talaj víznyelő képessége = K szivárgási tényező infiltráció k: paraméter felszíni tározódás elindul Felszíni beszivárgás sebessége csapadékesemény vége 1.5 beszivárgás talajvízbe t [hr] 23

24 f [cm/hr] Beszivárgás effektív csapadék Green and Ampt módszer: infiltráció felszíni tározódás elindul Felszíni beszivárgás sebessége csapadékesemény vége beszivárgás talajvízbe t [hr] 24

25 F [cm] L [cm/hr] f [cm/hr] z f [cm] Beszivárgás Green and Ampt módszer: felszíni tározódás elindul Felszíni beszivárgás sebessége csapadékesemény vége Nedvesedési front helyzete t [hr] t [hr] csapadékesemény vége Beszivárgott vízmennyiség Lefolyás intenzitása felszíni tározódás elindul csapadékesemény vége felszíni tározódás elinddul csapadékesemény vége t [hr] t [hr] 25

26 Beszivárgás gravitációs erő és a kapilláris/adhéziós erők hajtják a merev vázú kőzet repedésein keresztül a porózus kőzetek pórusain keresztül jellemzően vertikális szivárgás

27 Beszivárgás Víztartalom kitüntetett pontjai: telített szabadföldi vízkapacitás általános holtvíz tartalom kapilláris víz gravitációs víz talajszemcse levegő adszorbeált víz (film) nedves száraz 27

28

29 - emberi tevékenységhez köthető folyamat, melynek során a közeg természetes viszonyok között kialakult fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai jelentős mértékben és kedvezőtlen irányban változnak meg; - az adott anyag szennyezettségi határértéket meghaladó koncentrációban van jelen a talajban / talajvízben; - a talajszennyeződéssel az ökológiai talajfunkciók (biomassza termelés, szűrő, kiegyenlítő, átalakító és raktározó szerep, élettér és genetikai tartalék) károsodnak; - a talaj v. felszín alatti víz szennyeződésével felmerül egészségügyi és / vagy ökológiai kockázat. 29

30 Szennyezőanyag források Természetes Pontszerű - Ásványi lelőhelyek - Geológiai formációk Soroljunk fel néhányat! Nem pontszerű - Természetes eredetű forrásból száraz és nedves légköri kiülepedés - Árvizek, elöntések - Szelek - Természetes radioaktív sugárzások Antropogén - Szennyvíz, szennyvíziszap - Hulladékok - Ipari emissziók - Haváriák - Visszasajtolás - Szennyvíz, szennyvíziszap - Légszennyezésből száraz és nedves kiülepedés - Mezőgazdaság (műtrágya, növényvédő szerek) - Közlekedés 30

31 Szennyvíz elhelyezés 31

32 Tovább szivárgás a telítetlen zónában (perkoláció) Profile Inform ation: Concentration T0 T1-300 T2-400 T3 T Conc [mmol/cm3] eléri a felszín alatti vizet

33 Olaj beszivárgása: olajtest Homogén talaj esetén Rétegzett talaj esetén Vízrekesztő talaj esetén Forrás: dr. Barótfi István - Környezettechnika 33

34 Olaj a talajvizet elérve Elérve a talajvizet, a kapilláris zónában szétterül Eltávolításnál kiemelt jelentőségű zóna Fluktuáló talajvíz vertikálisan is szétkeni a szennyezőanyagot (adszorbeálva visszamarad) Forrás: dr. Barótfi István - Környezettechnika 34

35 Ha vízoldható részeket is tartalmaz Ha illékony részeket is tartalmaz Legbonyolultabb, egyben leggyakrabban előforduló helyzet. Forrás: dr. Barótfi István - Környezettechnika 35

36 Csatornahálózat Németországban kb. 100 millió m 3 /év az elszivárgó szennyvíz menyisége 36

37 Hulladékok Hulladékok aránya forrás szerint [%] bányászat termelés energia építőipar egyéb tevékenység háztartás 25 37

38 Hulladékok 38

39 Ipar

40 Közlekedés

41 Talajszennyezők források szerint (EU)

42 Talajszennyezők források szerint (EU) Forrás:

43 Alapfogalmak Bioakkumuláció: A biológiai folyamatok révén a környezeti elemekben alacsony koncentrációban jelen lévő anyag megkötődik, és folyamatos kitettség esetén az élő szervezetekben mennyiségük megnő, azaz az anyag felhalmozódik; Perzisztencia: Az anyagok biológiai lebontással szembeni ellenálló képesség Biodegradáció: mikroorganizmusok által végzett biokémiai-biológiai folyamatok eredményeként megvalósuló lebontási és átalakulási folyamatok összessége. 43

44 Alapfogalmak Toxicitás: mérgező képesség, olyan mérgek jelenléte, amelyek zavarják, veszélyeztetik a vízi élőlények életműködését, csökkentik a víz öntisztuló képességét, korlátozzák ivóvízként történő felhasználását. Mérése: biológiai tesztmódszerekkel. Karcinogén: rákkeltő; Mutagén: genetikai károsodást okozó; Teratogén: fejlődési rendellenességet okozó; Veszélyes anyagnak (prioritásszennyezőnek) elsősorban olyan anyagokat nevezünk, amelyek toxikusak, perzisztensek és bioakkumulációra hajlamosak. E definíció szerint a toxicitást nem szűkítjük le az akut (rövid idejű) hatásokra, hanem az olyan krónikus hatásokat is ideértjük, mint például a karcinogenitás, mutagenitás, teratogenitás vagy a hormonháztartásra gyakorolt negatív hatás. 44

45 Talajszennyezők szennyezőanyagok szerint (Magyarország) Nehézfémek 22% Egyéb 4% Klórozott szénhidrogének 4% Cianidok 1% Fenolok 1% Policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) 5% Aromás szénhidrogének (BTEX) 23% Ásványi olaj 40% Forrás: László Ádám (VITUKI Kht.)

46 Felszín alatti víz szennyezők szennyezőanyagok szerint (Magyarország) Forrás: László Ádám (VITUKI Kht.) 46

47

48

49 Határértékek (A): háttér-koncentráció, reprezentatív érték, az egyes anyagoknak, adott felszín alatti víztestben jellemző koncentrációja, emberi zavarásoktól mentes állapotban; (Ab): bizonyított háttér-koncentráció, meghatározott anyagnak vizsgálatokkal megállapított tényleges háttér-koncentrációja; (B): szennyezettségi határérték, figyelembe véve az ivóvízminőség, a vízi és FAV-tól függő szárazföldi ökoszisztémák igényeit; 49

50 Határértékek (D): kármentesítési célállapot határérték, hatósági határozatban előírt koncentráció, amit a kármentesítés eredményeként kell elérni az emberi egészség és az ökoszisztéma, illetve a környezeti elemek károsodásának megelőzése érdekében; (E): egyedi szennyezettségi határérték, a telephelyen a (B) szennyezettségi határérték helyett (ha (A b ) > (B)) hatósági határozatban megállapított szennyezettségi határérték. 50

51 51

52 52

53

54 Forrás: BARNAMEZOS TERÜLETEK FEJLESZTÉSE TEMATIKUS FEJLESZTÉSI PROGRAM 54

55 Szennyező fizet elve?