Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton 1

Átírás

1 A Miskolci Egyetem Közleményei, A sorozat, Bányászat, 82. kötet (2011) Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton 1 Bevezetés, célkitűzés Papp Sándor Géczy Gábor Közismert, hogy a barlangi csepegővizek tisztasága vagy szennyezettsége a rendkívül összetett felszín/-borítottság talajok/kőzetrétegek rendszerben végbemenő infiltráció végeredményét tükrözi. A barlangi vízminta-elemzések eredményeként az output mindig jól ismert, az input térképezése (a különböző eredetű szennyeződések bejutási helyeinek meghatározása [pl. a beépítettség miatt]) már bizonytalanságokkal terhelt, s gyakran kifejezetten rejtélyes a felszíntől a barlangok mennyezetéig terjedő talaj- és kőzetösszlet ( fekete doboz ) szerepe a szennyező anyagok továbbítása vagy éppen feltartóztatása szempontjából. A felszíni szennyeződés mélybe jutása lehetőségeinek, ill. veszélyeinek feltárása ezért csakis többféle megközelítéssel, különböző vizsgálati módszerek együttes alkalmazásával lehetséges. Ilyenfajta komplex megközelítést kívántak meg a Budai-termálkarszton folytatott vizsgálataink is, amelyek fő céljai az alábbiak voltak: a szóban forgó térség azon területfoltjainak elkülönítése, jellemzése, tipizálása és térképezése, amelyek földtani adottságaiktól, mikro-domborzatuktól, növénytakarójuktól, ill. különböző vastagságú, szemcseösszetételű, kolloidállapotú, következésképp eltérő szűrőképességű rétegekkel (talajok, laza üledékek, mesterséges feltöltések stb.) való fedettségüktől függően erősebb-gyengébb védelmet nyújtanak a szennyeződés beszivárgásával szemben vagy azt nem gátolva, veszélyeztetik a karsztvizek tisztaságát; a szemét- és törmeléklerakó-helyek (rendszerint egykori kőfejtők), ill. a gyakran illegális beépítettséggel és az úthálózattal összefüggő veszélyforrások (szennyvízcsatornák, a közlekedés hatásai, az utak sózása stb.) számbavétele; a karsztba jutott szennyező anyagok (barlangi szennyeződések) kimutatása és lehetséges korrelációjuk a felszíni szennyező forrásokkal. Konkrét vizsgálatainkat a térség egy-egy rész-mintaterületén (Ferenc-, József-, Mátyás-, Szemlő-hegy, Pál-völgy) végeztük, az alábbi tematikai bontásban: 1. a beépítetlen (részben természetközeli állapotban levő) területek geomorfológiai, növényzeti és talajviszonyainak értékelése beszivárgásszabályozószennyeződésvisszatartó hatásaik szempontjából; 2. a beépített területek okozta szennyeződésveszély; 3. a felszíni szennyeződések hatásai és következményei a barlangokban; 1 A tanulmány az Országos Tudományos Kutatási Alap támogatásával (T sz.) 1993 és 1996 között végzett környezet-érzékenységi kutatásokat (témavezető: PAPP S.) lezáró jelentés alapján készült. 223

2 Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton 4. módszertani és gyakorlati javaslatok a karsztokat érintő környezetérzékenységi vizsgálatok továbbfejlesztéséhez, ill. a termálkarszt védelméhez. Jelen tanulmányban csupán az 1 2. pontban megjelölt vizsgálatok eredményeiről adunk számot, a karszt belsejében lejátszódó folyamatok vizsgálatának (a barlangi levegő radon-koncentrációjának mérése, ill. aeroszol-tartalmának analízise, a légkörzési modell alkalmazása stb.) ismertetésétől terjedelmi okokból el kell tekintenünk. A beépítetlen területek geomorfológiai, növényzeti és talajviszonyainak értékelése beszivárgásszabályozó-szennyeződésvisszatartó hatásaik szempontjából Az minden konkrét vizsgálat nélkül is nyilvánvaló, hogy a felszín (talaj) kőzetek barlangok források rendszerben a (potenciális) felszíni szennyeződés beszivárgásának módját és mértékét elsősorban a földtani viszonyokhoz messzemenően igazodó domborzat, rajta a növény- és különösen a talajtakaró, mindezekkel összefüggésben a mikro/mezoklíma- és a lefolyásviszonyok sajátosságai határozzák meg. Az említett tényezőknek a szennyeződés terjedését befolyásoló (elősegítő vagy mérséklő) egyenkénti hatásairól általánosságban az 1. táblázat ad áttekintést. Hogy e sajátosságokról a kutatási területre vonatkozóan, konkrét képet kapjunk, elvégeztük az egyes rész-mintaterületek elérhető (nem beépített) részeinek a geomorfológiai és növénytani megfigyelésekkel egyidejű talajtani felvételezését és a begyűjtött talajminták laboratóriumi elemzését. 2 A kapott adatok birtokában megvizsgálhattuk, hogy az 1. táblázatban felsorolt tényezők milyen módon befolyásolják együttesen egymás hatását erősítve, gyengítve, netán kioltva az egyes rész-mintaterületek lefolyási-beszivárgási viszonyait. Az erre vonatkozó információkat öt nagyméretű (itt nem bemutatható), a területtipizálás alapjául is szolgáló táblázatban foglaltuk össze és három kategóriát állapítottunk meg. 1. A szennyeződés terjedését elősegítő hatásúnak (szennyeződés-érzékenynek) tekintettük mindazokat a domborzati formákat, amelyek a lefolyás < beszivárgás formulával jellemezhetők (tetőszintek, [természetes és/vagy mesterséges] mélyedések egyúttal mint az illegális szemétlerakás mindenütt meglehetősen vonzó térszínei, pihenők, félsíkok); a fentiek közül mindazokat a formaelemeket beleértve a pihenőnél meredekebb (lefolyás > beszivárgás) lejtőket is, amelyek rétegfejen alakultak ki; 2 A terepi felvételezést nem a hagyományos módon végeztük, mivel egyes rész-mintaterületek (József- és Szemlőhegy, részben a Pál-völgy) felszínét nem eredeti talaj-, hanem mesterségesen felrakott-elterített általunk antropogén talajkeverék -nek nevezett üledéktakaró borítja. Ezeket mindenütt egységesen tehát az in situ talajokkal együtt ún. folyamatos minták elemzései alapján jellemeztük. 224

3 Papp Sándor, Géczy Gábor az északias (ÉNy-i, É-i, ÉK-i) lejtőkitettséget, mivel a csapadékvíz lassúbb, egyenletesebb párolgása (evapotranspiráció), valamint az elhúzódó hóolvadás a lefolyás beszivárgás arányát az utóbbi javára tolja el; (közvetve) az erdős növénytakarót, minthogy azt a vizsgált területen többnyire a legsekélyebb, köves, sziklás váztalajjal fedett területfoltokon hagyták meg; a sekély (< 20 cm) rétegű talajokat, amelyek viszonylag magas humusztartalmuk ellenére sem képesek hatékonyan korlátozni a szennyezett vizek mélybe szivárgását. 2. A beszivárgást csökkentő, ill. a szennyeződés kiszűrését, megkötését (adszorpcióját) elősegítő hatású tényezőnek minősítettük mindenekelőtt az itt közepes vastagságúnak számító (> 20 cm) talajokat; valamint a talajok bármely (lehetőleg több) rétegében jellemző kedvező kolloidállapotot ezen az egyes rétegek átlagosnál magasabb humusz- és/vagy leiszapolhatórész-tartalmát 3 értjük. 1. táblázat. A karsztok/barlangok veszélyeztetettségét befolyásoló tényezők és hatásaik A veszélyeztetettséget befolyásoló tényezők tetőszint, pihenő zárt mélyedés (talpszintje) (deráziós) völgy(ület) (antropogén is) Domborzat (formatípusok, lejtőkategória [%], kitettség) (Mikro- [mezo-]) klíma Vízrajz ( mikro- lefolyásviszonyok) lejtő réteglapon lejtő rétegfejen északias kitettség délies kitettség (a kitettséggel összefüggésben; l. ott) (a domborzattal összefüggésben; l. ott) Hatásaik maradéktalan areális beszivárgás pont-, ill. foltszerűen koncentrált, teljes beszivárgás lineárisan koncentrált beszivárgás lehetséges potenciálisan csekély, a növekvő meredekséggel tovább csökkenő beszivárgás törvényszerűen fellépő, a lejtő és a rétegek dőlésszöge viszonyának függvényében eltérő mértékű rétegközi beszivárgás egyenletesebb nedvességellátottság, tartósabb beszivárgás gyorsabb lefolyás, erősebb párolgás és száradás 3 A 0,01 mm-nél kisebb szemcsefrakció-tartományba tartozó szemcsék aránya. 225

4 Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton 1. táblázat folytatása Növényzet A veszélyeztetettséget befolyásoló tényezők erdő Talajtakaró köves, sziklás váztalaj fekete rendzina barna rendzina vörösagyagos rendzina antropogén talajkeverék gyep (esetleg cserjékkel) fedetlen (kopár) felszín talajvastagság a talajrétegek kolloid- (humusz- és leiszapolhatórész-) tartalma (a talajtípussal is összefüggésben) Hatásaik beszivárgás- és lefolyáscsökkentés, hordalék-visszatartás csak a rétegtani, domborzati és talajviszonyoktól függő beszivárgás/lefolyás a beszivárgó vizek mechanikai és/vagy kémiai (adszorpciós) szűrése 3. Végül indifferensként, ill. bizonytalan hatásúként jelöltük meg azokat a tényezőket, amelyek e folyamatban véleményünk szerint nem játszanak döntő szerepet és/vagy hatásuk mértékét nem tudtuk biztonsággal minősíteni. Ilyenek: a különböző talplejtésű, sekély völgyek, vápák, amelyekben a lefolyás viszonylag gyors és a szennyeződés általában az adott vízgyűjtőről (kifelé) elvezetődik ennek ellenére egyes esetekben (pl. ha a völgytengely iránya kőzetrepedésekével esik egybe; talaj-, ill. üledékbélése csekély szűrőképességű stb.) komoly, lineárisan koncentrált szennyeződésbeszivárgás helyei is lehetnek; a zárt gyepekkel borított felszínek, amelyek kompaktabb talajai feltétlenül jobban fékezik a beszivárgást, mint az erdők viszonylag nagy szervesanyagtartalmú, ám laza köves, sziklás váztalajai; a gyenge-közepes humusz- és/vagy leiszapolhatórész-tartalmú talajok. Az e szempontok alapján kitöltött táblázatok adataiból első pillantásra meglehetősen vegyes, nehezen értékelhető kép rajzolódik ki: soronként végigtekintve az egymást erősítő és közömbösítő hatások kombinációinak sokaságát regisztrálhatjuk. Az adatok összevonása és egyfajta súlyozása nyomán azonban a kép lényegesen egyszerűsödött, s a tipizálást már kevesebb, ám valóban hatékony tényező jelentőségének mérlegelése alapján végezhettük el. Nyilvánvalóvá vált, hogy a domborzati formaelemek csak látszólag játszanak elsődleges szerepet a karszt felszínére jutó szennyeződés mélybe szivárgása befolyásolásában; a veszélyeztetettség mértékét mindenekelőtt az ezeket hordozó kőzetrétegek dőlésviszonyai határozzák meg! Ha ugyanis valamely hegytömeg ferde helyzetű, kibillent kőzetpadokból-rétegekből épül fel (mint ez a vizsgált területen általánosan jellemző), a domborzat síkjai (tetők, lejtők) nagyrészt rétegfejeket metszenek, amiből következik, hogy az e felületekre jutó szennyeződés igen nagy hányada a szivárgó vizek számára rendszerint jobban járható rétegközi 226

5 Papp Sándor, Géczy Gábor rések, síkok mentén befelé mozog, s nagy eséllyel rövidesen a hegy(ség)tömb belsejébe, a karsztba jut. (Értelemszerűen kedvezőbb megítélés alá estek a réteglapon kialakult [réteglap által meghatározott] lejtők, mivel hacsak nincsenek bennük jelentősebb haránttörések a karszt adott részvízgyűjtőjének területéről elfelé [kifelé] vezetik a szennyeződéseket.) A szennyeződés-érzékenységi fokozatok megállapításához a továbbiakban változatlanul a talaj vastagságát és kolloidállapotát (az egyes szintek humusz- és leiszapolhatórész-tartalmát) vettük figyelembe. Úgy találtuk, hogy a sekély talajokkal borított ráadásul rétegfejen kialakult felszínrészleteknek a szennyeződés terjedésére gyakorolt kedvezőtlen tulajdonságait e talajréteg(ek) mégoly kedvező kolloidállapota sem tudja ellensúlyozni; ennek jelentősége csak a mélyebb talajszelvények esetében számottevő. A mondottak figyelembevételével készítettük el az eltérő mértékű szennyeződésveszéllyel (szennyeződés-érzékenységgel) jellemezhető téregységek (mikrotér-típusok) összefoglaló táblázatát (2. táblázat). A beépített területek okozta szennyeződésveszély Mint a mintaterület út- és csatornahálózatát feltüntető térképvázlaton is kitűnően tanulmányozható, a fentebb vizsgált, nagyrészt természetközeli állapotú területfoltokat sűrűn beépített lakóövezet veszi körül, amelyek ill. részben az ezekhez kötődő funkciók máris állandó vagy időszakos (alkalmi), nyilvánvaló vagy rejtett, de mindenképpen igen veszélyes szennyeződések forrásai, ill. azokká válhatnak. Állandó veszélyforrások: a szemét- és törmeléklerakó-helyek (rendszerint egykori kőfejtők) ma már lefedett, ennek ellenére változatos szennyezőanyagokat kibocsátani képes és sajnos, felderíthetetlen belső részei; a szennyvízcsatorna-hálózatba be nem kötött porták emésztőgödreinek, szennyvízszikkasztóinak szivárgásai; a sűrű és lejtős (!) úthálózaton közlekedő gépjárművek kipufogógázai. Időszakos veszélyforrások: a csatornahálózat meghibásodásai; az utak sózása. 227

6 Felszíni tényezők hatása a barlangi csepegővizek minőségére a budai-termálkarszton 2. táblázat. A felületi szennyeződésveszély (szennyeződés-érzékenység) fokozatai (1 5.) És területi típusai az egyes rész-mintaterületeken A szennyeződésveszély mértéke 1. igen nagy 2. nagy 3. közepes 4. mérsékelt 5. kicsi jellemzői Az adott tértípus <20 cm vastagságú talajréteggel fedett (bélelt), zárt mélyedések rétegfejen, a talaj kolloidállapotától függetlenül <20 cm vastagságú talajréteggel fedett tetőszintek, pihenők, lejtők rétegfejen, a talaj kolloidállapotától függetlenül >20 cm vastagságú, közepes-magas kolloidtartalmú talajjal fedett felszínek rétegfejen <20 cm vastagságú, gyenge-közepes kolloidtartalmú talajjal fedett lejtők réteglapon >20 cm vastagságú, közepes-magas kolloidtartalmú talajjal fedett felszínek réteglapon konkrét (talajszelvénnyel jellemzett) előfordulása Ferenc-hegy 1., 8. szelvény Ferenc-hegy 2., 3., 4., 5., 6., 7., 9.; József-hegy 1., 2., 3., 5.; Mátyás-hegy 2.; Pál-völgy 1., 2., 5.; Szemlő-hegy 2., 3., 5., 6., 7. szelvény Mátyás-hegy 1.; Szemlő-hegy 1., 4., 8., 10., 11. szelvény Ferenc-hegy 10.; József-hegy 4.; Pálvölgy 3., 4. szelvény Szemlő-hegy 9. szelvény Irodalom GÉCZY, G. CSIGE, I. SOMOGYI, G Air circulation in caves traced by natural radon. Proc. of 10. International Cong. of Speleology, Budapest. pp GÉCZY G. HUNYADI I. CSIGE I. HAKL J A karsztok légkörzési modellje. Karszt- és Barlangkutatás, X. pp KERTÉSZ ZS. HUNYADI I. BORBÉLYNÉ K. I. GÉCZY G Antropogén szennyezők nyomai a Szemlő-hegyi-barlangban. Környezeti ártalmak... VI. pp PAPP S. GÉCZY G Jelentés a Budai-termálkarszt fedőrétegeinek veszélyeztetettségi vizsgálata c., 1993 és 1996 között OTKA-támogatással végzett kutatómunkáról. ELTE Természetföldrajzi Tanszék, Budapest. 21 p. 23 ábra, 3 táblázat, fotodokumentáció. (Isten éltessen, Hevesi Attila!) TAKÁCSNÉ BOLNER, K. TARDY, J. NÉMEDI, L Evaluation of the environmental impacts in Budapest s caves on the basis of the study of the quality of dripping waters. Proceedings 10 th International Congress on Speleology, Budapest. pp