DE TEK TTK Ásvány- és Földtani Tanszék

Átírás

1 FÖLDTUDOMÁNYI BSC DIFFERENCIÁLT MODUL GEOLÓGUS SZAKIRÁNY KÖRNYEZETFÖLDTAN Óraszám: 2+0 Kredit: 3 Tantárgyfelelős: Dr. Kozák Miklós egyetemi docens DE TEK TTK Ásvány- és Földtani Tanszék Debrecen,

2 A tantárgy megnevezése: Környezetföldtan A tantárgy felelőse: Dr. Kozák Miklós Heti óraszám: kredit értéke: 3 A számonkérés módja: kollokvium írásbeli és szóbeli A tantárgy célja: A hallgató sajátítsa el azt a szemléletmódot, amely bizonyos fokú geológiai alapismeretek birtokában képes az élettelen környezet természetes adottságainak és fejlődésének, mint környezeti háttérnek valamint, a földtani közeg élővilággal kapcsolatos kölcsönhatásainak megismerésére, kedvezőtlen folyamatainak előrejelzésére és megelőzésére. A tantárgy tematikája: Tárgyalásra kerül a földi anyagáramlási rendszerek fejlődésének, egyensúlyának valamint ciklicitásának és egyirányúságának kérdése, az egyensúlyt veszélyeztető természetes és antropogén változások típusai, a földtani közeg fogalma. Vizsgáljuk a földtani folyamatoknak az emberiségre, illetve az emberi tevékenységnek a földtani környezetre gyakorolt hatását, a technogén, urbanogén, agrogén és természetközeli típusú térségekben. A technogén környezet fogalma, objektumai és ezek hatása a földtani közegre. Ennek keretében megismerkedünk a felszíni és felszín alatti bányászat fő típusaival, környezetátalakító folyamataival, értékteremtő és értékromboló kettősségével, a rekultiváció lehetőségeivel. Vizsgáljuk az ipari folyamatok, létesítmények (energiaszektor, kohászat, vegyipar, stb.), szállító-, rakodó- és tározóterek, veszélyes és kommunális hulladéklerakók környezetföldtani hatásait, a kármentesítés és kárelhárítás lehetőségeit. A lakott területek esetében elemezzük a létesítményeknek a földtani közeghez való kapcsolatát, illetve ezek veszélyeztetettségét földtani jellegű természeti katasztrófák (pl.: földrengés, árvíz, tömegmozgás) hatásait (tönkremenetel, üregbeszakadás, közműhálózati rongálódások, stb.). Kiemelt szerepet kap a vízbázis védelmének kérdésköre Agrokultúr térségekben elemezzük az iparszerű mezőgazdálkodás hatását az alapkőzet talaj felszín alatti víz rendszerre, valamint a természetes geológiai erózió és a kedvezőtlen hidrogeológiai változások hatásait, az ásványi nyersanyagok (pl.: szén, mész, gipsz, zeolit, agyag, perlit, stb.) talajjavításban betöltött szerepét. Természetközeli térségekben vizsgáljuk a veszélyeztetettség fogalmát, a földtani értékek minősítési lehetőségeit, a védendő, ezen belül különösen a földtani értékek fogalmát, típusait, kataszterezését, a védelem lehetséges formáit (pl.: geológiai alapszelvény, tanbánya, tanösvény, geomúzeológia). A hallgató megismerkedhet hazánk specifikus földtani adottságaiból adódó környezetföldtani sajátosságaival. Ajánlott szakirodalom: Bell, F. G.: Geological Hazards E&FN SPON an imprint of Routledge London p Benett, M. R. Doyle, P. (1999): Environmental Geology John Wiley&Sons p

3 KHVM Munkabiz. (1999): Az üzemelő, sérülékeny környezetben lévő ivóvízbázisok biztonságba helyezésének módszertana és tervtartalmi követelményei Budapest p függelék Molnár Béla(2001): Környezeti és természetvédelmi földtan JATEPress Szeged Orsovai Imre: Fejezetek a környezetföldtan tárgyköréből kari jegyzet, ELTE Budapest Soliman Mostafa M. et al. (1998): Environmental Hydrogeology Lewis Publishers Boston p Szabó Imre (1999): Hulladékelhelyezés Miskolc Egyetemi Kiadó Miskolc p Wallacher László: Magmás és metamorf kőzetek I, II Tankönyvkiadó, Budapest Wallacher László: Üledékes kőzetek és kőzetalkotó ásványaik I, II Tankönyvkiadó, Budapest A tantárgy részletes tematikája: ELŐADÁS Elsajátítandó ismeretek 1. hét A környezet és természet fogalma, kapcsolata és egymásba ágyazódása. A környezetgazdálkodás és a környezettudatos gondolkodás, nevelés lényegem szükségessége és tennivalói. A környezetföldtan, mint szemléleti forma lényege, részei és helye az alkalmazott földtani diszciplínák körében. Szerepe és feladatai a nyersanyagkutatásban és gazdálkodásban, a föld-, víz-, és levegővédelemben a természetközeli, agrogén, urbanogén és technogén környezetek védelmében, kármentesítésében, vízbázis védelmében, antropogén és természeti értékeinek feltárásában és megóvásában. A népesedés és a technikai civilizáció egyre gyorsuló változásainak környezeti hatásai a geológiai környezetre. A természet- és környezetvédelem kialakulásának kezdetei, fejlődésének fő fázisai, fontosabb nemzetközi és hazai intézményei. A vízügyi és környezetvédelmi felügyeletek, a tisztiorvosi szolgálat, a katasztrófavédelem és a Magyar Geológiai Szolgálat szervezeti felépítése és fő feladatai, kapcsolódása a földtani környezet védelméhez. Nemzetei parkok és tájvédelmi körzetek, mint a földtani táj és értékvédelem letéteményesei. Fontosabb környezetvédelmi jogszabályok, adatbankok, adatbázisok. 2. hét A környezet, mint földtani fáciesek kapcsolódó sorozata, amely a lemeztektonikai, hidrológiai és légköri körfolyamatok által vezérelt kőzetciklus során képződik és sorozatosan egymásba alakul. A dinamikus egyensúlyi rendszerek fogalma és az entrópia, illetve ennek 3

4 vetületei Földünkön. A technogén, urbanogén, agrogén és természetközeli területek meghatározása, objektumai, az elhatárolás nehézségei és antropogén érintettségének mértéke. A természeti környezet endogén és exogén geológiai erőinek, folyamatainak hatása az élővilágra és a társadalomra, az épített környezetre, illetve az emberi tevékenység közvetlen és közvetett hatásai a természeti környezetre. A Föld belső erőinek megnyilvánulásai, energiáinak mértéke, mérhetősége, kiszámíthatósága és veszélyessége. A környezet veszélyességi kockázata, a természeti katasztrófák fogalma, típusai és a katasztrófavédelem tevékenységének kapcsolódása a földtani jelenségekhez. A földrengések, mint veszélyhordozók, kialakulásuk okai, helyei és gyakorisága. Hullámterjedések jellemzői az endoszférákban, hatásaik a litoszféra és a felsőköpeny különböző mélységzónáiban, különös tekintettel a felszínközeli övezetekre. A szeizmikusan aktív zónák térbeli elrendeződése Földünkön, Európában és a Kárpátmedencében. Földrengés okozta katasztrófák tanulságai, megelőzésük lehetőségei ismert példák alapján. Földrengések okozta tengerrengések, szökőárak és ezek térszíndeformáló és romboló hatásai (Chile, Kalifornia, Alaszka, Japán, Indonézia, Pakisztán, Törökország, stb.). A rengésintenzitás és rengésérzékenység fogalma, mérése és a rengéstípusok előfordulási gyakorisága hazánkban. A rengések hatása a felszínstabilitásra és építésbiztonságra. 3. hét A kéreg- és felszínstabilitás építésföldtani megközelítése, a felszínközeli zóna anyagátrendeződésének okai. A kőzetek, üledékek, talajok litológiai és mechanikai tulajdonságai, az instabil állapotok kialakulása, a tömegmozgások bekövetkezésének határállapotai, típusesetei, hazai és nemzetközi példái, tanulságai. Karsztüregek és pincék beszakadásai, káresetei. Lejtők és partfalak állékonysága, a kedvezőtlen omlási, suvadási, stb. folyamatok megelőzése, illetve lassításának lehetőségei. Gátak és tározóterek földműveinek állékonysága. A megelőzés és a kárelhárítás gyakorlata. 4. hét A vulkanizmus, mint környezetalakító erő működése, típusai, energiái, képződményei és távolhatásai. Piroklasztit árak és laharok, mint környezeti veszélyforrások. Vulkánosság okozta tengerrengések, a vulkáni szeizmicitás környezeti következményei. Vulkáni gázfeltörések hatása az élővilágra. CO 2, kéngázok, HCL feltörések, HF kinyomulások veszélyei. A légi közlekedés vulkáni eredetű káresetei. A vulkáni aeroszolok 4

5 sztratoszférikus hatásai. Lávafolyások okozta katasztrófák. Nagyméretű vulkáni robbanások és porfelhők klímaváltozást előidéző hatásai. Az élővilágra veszélyes exogén aktuogeológiai folyamatok fogalma, típusai, káresetei glaciális, fluviális és tengeri környezetekben. 5. hét Az emberi tevékenység hatása technogén környezetekben. A hatás és a hatásvizsgálat fogalma, a környezeti hatásvizsgálat célja, eszközei részei. A bányászat szerepe, feladata, jelentősége és alapfogalmai. A nyersanyag, a meddő, a nyersanyag kutatás, a felszíni és felszínalatti bányászat alapfogalmai, az alapvető művelési módok technikák és veszélyforrásaik. Nyersanyagfajták osztályozása, típusai, teleptani helyzete, kora, jellemzői, kutatási-feltárási és kitermelhetőségi lehetőségei. A bányászat vázlatos története az ókortól napjainkig, különös tekintettel a hazai vonatkozásokra és ezek környezetátalakító szerepére. Az ezredforduló előtti bányászatunk környezeti károkozásának típusai és tanulságai. A felszín alatti bányászat okozta bányakárok, terepváltozások, felszínsüllyedések (horpák), tömegmozgások, vízrajzi és hidrogeológiai változások, épületkárok, egészségvédelem (sugárveszély, szilikózis). Környezetszennyező hatások (talaj, víz, levegő), különös tekintettel az ércbányászatra. Tűzesetek és robbanások a szénbányászatban. Bányameddők elhelyezésének, bomlásfolyamatainak jellemző esetei az érc és szénbányászatban. 6. hét A bányászati tevékenység jogi szabályozása, a bányajog múltja, a korszerű szabályozás elvei. A bányászat előkészítése, a kutatási zárójelentések összeállítása, tartalma, formája, a nyersanyag ismeretessége, készleteinek nyilvántartásba vétele, a művelés engedélyeztetése napjainkban. A bányatelek fektetés. Környezeti hatástanulmányok típusai különböző bányászati tevékenységekhez (érc, szén, építőanyag, víz, stb.) Bányászat által érintett térségek környezeti problémái, zaj-, porés levegőtisztaságvédelem. Az élővilág védelme, a lakóterületek védelme. A kulturális örökség körébe tartozó objektumok (pl. régészeti lelőhelyek védelme. A várható hatások számítása és becslése. A káresetek megelőzésének, a környezeti hatások csökkentésének lehetőségei. A tömedékelés szükségessége és hasznossága. A felszíni meddő depóniák helyének szakszerű kiválasztása, a terep előkészítése, a külszínen elhelyezett meddő hatástalanítása, kezelése, lefedése, visszatájosítása. A másodlagos hasznosítás lehetőségei. A bolygatott térség egészének összehangolt 5

6 rekultivációja, felhasználása kulturális, rekreációs, oktatási, stb. célokra. 7. hét A szénhidrogének kutatása, bányászata, a bányatermékek szállítása és feldolgozása, illetve az ezek során jelentkező környezeti problémák. A mélységi tárolók telepenergiáinak megtartása, hasznosterük felhasználása másodlagos tárolásra (olaj, gáz, veszélyes fluidumok). Gázrobbanások és olajkatasztrófák. A vízbányászat környezetföldtana. A természeti és felhasználói szempontú vízfajták sajátossága, környezeti jellemzői, kutatási, feltárási és termelési módszerei. A megvalósítás folyamata, a vízföldtani napló, a vízjogi engedélyeztetés, vízügyi nyilvántartás és a hatósági felügyelet. Víztartók, vízbázisok sérülékenysége, veszélyeztetettsége, túltermelés, szennyeződés, stb. szempontjából. Káresetek tanulságai. A tudatos vízbázisvédelem hazai gyakorlata. A jogi előkészítést követő ajánlások és előírások, a diagnosztikai fázisok és a cselekvési programok tervszerű elindítása ( ), a módszertani segédletek és útmutatók összeállítása és a regionális vízbázisvédelem gyakorlatának megszervezése. E folyamat lényegi elemeinek célja, tartalma és hatása a földtani közegre. A védőidom lehatárolás problémái, lehetőségei és gyakorlati példái. Az ivó-, ipari-, termálvíz- és ásványvíz feltárás igénye, társadalmigazdasági és turisztikai jelentősége (fogyasztás, fürdőkultúra, gyógyászat, turizmus, export) és nehézségei. Gáztalanítás, víztisztítás, sótartalom, visszasajtolás, természeti vizekbe történő kibocsátás nehézségei, önköltségnövelő, vagy környezetet veszélyeztető hatásai. A hőbányászat környezetföldtani vonatkozásai. 8. hét Egyéb ipari térségek környezetföldtana. Atomerőművek működése, nyersanyagigénye, telepítésbiztonságának földtani vonatkozásai, emissziós hatásai a földtani környezetre. Szén- és vegyes tüzelésű hőerőművek technológiája, az anyagszállítás, tárolás, feldolgozás, salakpernye képződés, zagyolás és zagytárolás potenciális veszélyei a földtani közegre. Kohászati létesítmények ásványi nyersanyag igénye, működése, salakképzése és ezek hatása a környezetre. Gép- és villamosipari folyamatok környezeti hatásai a talajra és a talajvízre (klórozott szénhidrogének, gépolajok, zsírok, egyéb kenő- és üzemanyagok, fémek, fémhulladékok, vegyszeres oldatok, stb.). Vegyipari és gyógyszeripari tevékenység potenciális veszélyei a 6

7 talaj, talajvíz és élővíz alkotta környezetre. Katonai objektumok (raktárak, repterek, üzemanyag tárolók, gyakorló terek) veszélyforrásai és esetleges szennyező hatásai a földtani közegre. Az ipari, katonai térségekben és egészségügyi, oktatási, stb. létesítményekben képződő veszélyeshulladékok típusai, gyűjtésének, szállításának, kezelésének és elhelyezésének korszerű megoldásai, a földtani közeg és a teljes környezet kármegelőzése érdekében. A nyilvántartott veszélyeshulladékok nemzetközi minősítése, fontosabb képviselői. A tudatos kármentesítés hazai gyakorlata. A jogi előkészítést követő ajánlások és előírások, a nemzeti prioritási lista kialakítása és a cselekvési programok tervszerű elindítása ( ), a módszertani segédletek és útmutatók összeállítása, és a regionális kármentesítés gyakorlatának megszervezése. Típuspéldák bemutatása a megvalósult kármentesítési esetekből (pl.: Debrecen-Szikgát). Bizonyos ásványi nyersanyagok és kőzetanyagok kitűnően hasznosíthatók környezetvédelmi célokra (pl.: perlit olajszennyeződések felszámolása, bentonit ágyazati szigetelőréteg, stb.) 9. hét A lakott térségek környezetföldtana. Az épített, főként városi környezet létesítményei (építmények, közművek) és ezek kölcsönhatása a földtani közeggel. Az alábányászottság és a vízszintsüllyesztés potenciális veszélyei, lakott bányászati körzetekben (pl.: Diósgyőr, Kazincbarcika, Hévíz és Visonta). Metró és egyéb alagutak, kéregvasutak építési problémái tektonikailag aktív, vagy kedvezőtlen adottságú földtani környezetben (pl.: Budapest). Az alpi alagutak és a La Manche csatornaalagút környezetföldtani tanulságai. Barlangok, karsztüregek, óvóhelyek mint kőzetszilárdságot csökkentő objektumok környezeti hatásai. Megterhelt nyitott rézsűk, duzzadóképes rétegek, instabil laza üledékek veszélyei az építményekre. Süllyedésveszélyes környezetek (tavi, lápi üledékek, tőzegtestek, építési törmelékkel, vagy hulladékkal feltöltött területek, mint veszélyforrások. A vízrendezés fogyatékosságai miatt kialakult csuszamlásos lejtők (pl.: Hernád magaspart) építési kockázatai és káresetei, valamint váratlan csapadék okozta árvizek pusztító hatásai (pl.: Mátrakeresztes, Mád). A vízellátó vezetékhálózat szakszerűtlen kiképzéseinek, elöregedésének, sérüléseinek (törés, korrózió) lehetséges következményei beépített területen. A csatornahálózat hiányából, vagy sérüléseiből fakadó környezeti károk (pl.: talaj- és rétegvíz szennyezés). A fagyveszély következményei laza porózus üledékekben, különösen magas talajvízállású területeken, nem megfelelő mélységben kiképzett csővezetékekre, valamint útburkolatokra. 7

8 A helytelenül megválasztott, vagy sérülékeny, illetve alkalmatlan építő, díszítő, burkoló kőzetek veszélyeztetik az épületek funkcionális használhatóságát, ronthatják esztétikáját, vagy egyéb veszélyt (pl.: egészségkárosodást) jelenthetnek (azbeszt, bauxit cement). 10. hét Agrogén térségek környezetföldtana. Az agrogeológia jelentősége a talajtan és a talajerő gazdálkodás, a természeti potenciál hasznosíthatósága szempontjából. A talajalkotó ásványok szerepe az elemszolgáltatásban és körforgalomban, a vízháztartásban, az agronómiai tulajdonságok kialakulásában. A természetes (geológiai) erózió folyamata és befolyásolhatósága antropogén beavatkozásokkal. Az agrohidrogeológia szerepe és lehetőségei a vízrendezés és az öntözés területén. Természetes ásványi nyersanyagok felhasználási lehetősége talajjavítás céljaira. Az iparszerű mezőgazdaság kedvezőtlen hatásai a földtani környezetre: kemikáliák hatása a talajásványokra és talajvízre elemkoncentrálódás és szennyezés hígtrágya tárolóknál és a velük kezelt területeken a vegyszeres gyomirtás, a gépi művelés, és a dögkutak környezeti hatásai a talajra és talajvízre 11. hét A hulladékgazdálkodás környezetföldtani vonatkozásai. A hulladék fogalma, osztályozása, kezelése, a lerakás szükségessége. Hulladéklerakásra alkalmas területek kiválasztása, előzetes vizsgálata, a várható környezeti hatások ellenőrzése. A hulladék elhelyezéssel kapcsolatos földtani kutatás elvei és fázisai (előzetes, felderítő, részletes). A létesítés környezeti hatásvizsgálata, a hatások becslésének és értékelésének általános menete, tartalmi elemei, előzetes és részletes fázisban. Az aljzat adottságainak szedimentológiai, geokémiai, mineralógiai és geotechnikai vizsgálati módszerei. Reprezentatív mintavételek talajból, kőzetből, felszíni és felszínalatti vizekből, a minták csomagolása, szállítása, tárolása és vizsgálatai az alapállapot, vagy a szennyezettség fokának megállapítása céljából. A helyszíni elemzés eszközei és módszerei. A laboratóriumi elemzés, folyékony és szilárd mintákon. (elemösszetétel, ásványos összetétel, szervetlen és szerves szennyezők, toxicitás, stb.). Az agyagásványok szerepe az aljzat alkalmasságának megítélésénél. A tömöríthetőség és beépíthetőség kérdése. A hulladéklerakók tervezése, kialakítása, a hulladék elhelyezés folyamata, a takaróréteg kiképzése, a gáztalanítás megoldása és a környezeti hatásokat ellenőrző monitoring rendszer kialakítása Kommunális hulladék és veszélyeshulladék esetén. 8

9 A környezetszennyezés prognosztizálása, kezelése, kockázatbecslése és az operatív beavatkozások. 12. hét A környezetföldtani térképezés elvei és gyakorlata. Az alkalmazott földtan azon vonatkozásai, ahol az emberkörnyezet kapcsolatban bármely irányú veszélyeztetettség áll fenn célirányosan környezetföldtani térképnek nevezhetjük (pl.: rengésérzékenység, felszínstabilitás, magas talajvízállás, alábányászottság, duzzadóképes agyagok, vagy instabil kőzetek jelenléte, stb.). A fentiek mellett elkészítendő a megfelelő léptékű, felhasználóbarát szennyezésérzékenységi térkép, amely figyelembe veszi a domborzati adottságokat, a fedettséget, a földtani képződmények érzékenységét, porozitását, oldékonyságát, a felszín alatti vizek mélységét és minőségét. Mindezek alapján elkészíthető a régió és településfejlesztés szempontjából legjobban hasznosítható területhasználati és alkalmassági térképek, valamint a veszély és kockázati térképek. 13. hét A természeti értékvédelem elve és gyakorlata. Az értékfajták típusai (biológiai, geológiai, víztani, tájképi és kultúrtörténeti) és ezek kataszterezése, védelmének jogi és hatósági biztosítása. A geológiai értékek értékmérésének lehetőségei, az objektumok típusa, mérete szerinti bontásban. Vizsgálandó az érték fajtája piaci gazdasági oldalról, valamint vele szembeállítva, eszmei oldalról, amely figyelembe veszi az unikalitást, a reprezentativitást, a típusosságot, a bemutathatóságot, stb. E kétféle érték összevetése (szembeállítása, vagy összegzése) határozza meg az adott objektum jövőbeli státuszát (pl.: kibányászhatóság, eredetiségben való megőrzés, illetve ennek foka. A világörökség részévé lett természeti értékek külföldön és hazánkban. Az örökségvédelem szempontjai, mechanizmusa és jogitársadalmi-gazdasági következményei. Az Aggteleki-karszt földtani bemutatása és értékeinek számbavétele. A Colorado folyó bevágásának (Grand Canyon) földtani értékei. Egyéb védett területek és objektumok (NP, TVK, magányos objektum) szerepe a geológiai értékek megőrzésében, nyilvántartásában és bemutatásában. A Yellowstone, mint a világ első nemzeti parkja. Hazai védett területek és kitüntetett geológiai értékeik. A geológiai értékek bemutatásának eltérő célú lehetőségei: geológiai alapszelvény tanbánya tanösvény egyéb bemutatóhelyek (pl.: Tatai Kálvária-domb, Hegyestű) A természettudományi múzeumok, ásvány-kőzettani, őslénytani és egyéb (pl.: bányászati) gyűjtemények szerepe a földtani értékek bemutatásában és a környezettudatos gondolkodás formálásában. 14. hét Egy közeli védendő érték, valamint környezetvédelmi objektum (pl.: hulladéklerakó, vízmű) megtekintése, helyszíni megismerése. 9

10 10