A nagyigmándi keserűvizek vízföldtani bemutatása Fejes Zoltán 1, Prof. Dr. Szűcs Péter 2, Tóth Márton 3, Pitty Helga Velkisz 4

Átírás

1 A nagyigmándi keserűvizek vízföldtani bemutatása Fejes Zoltán 1, Prof. Dr. Szűcs Péter 2, Tóth Márton 3, Pitty Helga Velkisz 4 1 hgfejes@uni-miskolc.hu, 2 hgszucs@uni-miskolc.hu, 3 tothmarton87@gmail.com, 4 velkisz@gmail.com 1,2,3 Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, 4 ME hallgató Bevezetés Magyarország bővelkedik gyógy- és ásványvizekben. Az egyik ilyen, már-már elfeledett, gyógyvizünk az nagyigmándi keserűvíz, egy gyógyhatásáról ismert ásványvíz, melyet a Kisalföld egyik ősi faluja mellett fedeztek fel. A nagyigmándi keserűvizeket évtizedeken keresztül termelték és értékesítették gyógyító hatásuk miatt, a vizek eredetének részletes leírása, és a földtani és vízföldtani környezet ismertetése erősen hiányos volt. Munkánkban kitérünk a település földtani felépítésére, a felszín alatti vízföldtani viszonyokra, valamint a terület geokémiai felépítésre is. Vizsgálataink fő célja, hogy választ kapjunk arra, hogy a termelésből kivont gyógyvizes kutak vízminősége mennyit változott az idők során, ezen kutak magas oldott ásványi anyag tartalma honnan kapja utánpótlódását, és hogy lehetséges-e ezeket a kutakat újból termeltetés alá vonni. A kutatási terület földtani és vízföldtani lehatárolása A szakdolgozatom vizsgálati területe, Komárom-Esztergom megyében található. Az egész terület a Kisalföldön fekszik, mely mintegy km2 területen terül el és a Duna mesterségesen egyenesre húzott medre felezi. A főágtól D-re 5500 km2 része esik, amelyet ma Kisalföldnek, a Dunától északra fekvő részt Dunamenti alföldnek is nevezik. Kialakulása szerint katlanszerű süllyedék. Alapja még a variszkuszi orogenezis során gyűrődött fel. A földtörténeti középidő elejéig összefüggő terület volt ( Kisalföldi masszívum ), a trópusi tarolta le. A Rába vonaltól keletre eső része tenger alá süllyedt, m-es pannon összlet rakódott rá. Az Ős-Duna a Brucki-kapun lépett be és töltötte fel Kisalföldet. Több kistájra osztható fel. Ezek közé tartozik a Győr-Esztergomi-síkság (másnéven Komárom - Esztergomi-síkság), mely Győrtől Esztergomig 1400 km2-en terül el. A korábbi földtani vizsgálatok alapján megállapították, hogy a felszínen aránylag vékony, 0,5-1,0 m vastagságban holocén és kb. 2-4 m vastagságban pleisztocén, alattuk pedig felső-pannóniai üledékek települtek. A negyedidőszaki lazább és a harmadidőszaki kötöttebb képződmények határán a talajvíz szivárgása lassú, ennek következtében oldatba kerülnek a talajban található pirit és dolomitszemcsék. Ez a folyamat eredményezi az állandóan megújuló keserűvíz képződését. Tömördpuszta Kocs és Mocsa között található, szántóföldek sokasága határolja. Az 1. ábrán jól megfigyelhetőek az előzőekben említett folyamatok nyomai. A területen nagyrészt folyóvízi üledékek találhatóak, melyek utalnak az egykori ártér jellegre. A Kocs és Mocsa közötti terület felszínét zömmel lösz borítja, mint az a térképen is jól megfigyelhető. Az általunk vizsgált terület a Kocstól északra fekvő Kocs-Mocsai ér elágazásánál helyezkedik el, amelyek fluvioeolikus homok borít (1. ábra). [3] [4]

2 1. ábra: A vizsgált terület földtani alapszelvénye [1] A keserűvizet termelő kutak mindegyike talajvizet szűrőző kút, melynek mélysége 3-5 m között mozog. Utánpótolódását tekintve 3 féle esetet különböztettünk meg, melyek: - felszínről beszivárogva csapadék formájában - talajvíz oldalirányú áramlásaként - felszíni vízfolyásból táplálkozó esetben (2. ábra). 2. ábra: A Kocs-Kisigmándi ér és környezetének talajvízviszonya A 3. ábra a vizsgált terület talajvízviszonyait mutatja be 0-8 méterig terjedő mélységben. A földtani adottságok miatt a talajvíz nyugalmi vízszintje felszínhez közel található és egy-egy hevesebb esőzés után a felszínre is bukkan, és a vízfolyásokkal megnövekedett vízszintjével együtt belvizesedést okoznak.

3 3. ábra: A vizsgált terület talajvízviszonyai [2] A keserűvíz eredete A keserűvíz mély, oldalirányban kis kiterjedésű, agyaggal kitöltött medencében keletkezik, ahol kémiai reakciók hatására a talajvíz betöményedik. Vendl Aladár (1948) képződési elmélete alapján a területen talált kékesszürke agyag az eredeti, kiindulási agyag, a felső sárgás-barnás tarka agyag ebből alakul át. Úgy vélte, hogy a fokozatos színváltozás a rétegsorban arra utal, hogy a keserűvíz képződése és a gipszkiválás felszín közeli folyamat. Feltételezte, hogy az agyagban nemcsak makrokristályok formájában fordul elő a gipsz, hanem diszperz formában is megtalálható nagyobb mennyiségben. A felszínhez kötődő képződést a levegő oxidatív hatásával magyarázta, mely elsősorban a talajvízszint-ingadozás zónájában lévő piritre hat. [5] A területen található kutak bemutatása A területen az eredeti keserűvíz termelést 10 kút biztosította, melyből jelenleg már csak alig 6 kút található meg, meglehetősen rossz állapotban. A többi kútnak már a nyoma sem látszott, valószínűleg bedöntötték őket, mivel a mezőgazdasági termelést, illetve a mezőgazdasági gépek munkáját akadályozták. Vízmintát sajnos csak 4 kútból volt lehetőségünk venni, mivel az I.-es és a III.-as kutak tetejét lehegesztették és így nem volt módunk hozzáférni a kúthoz (4. ábra).

4 4. ábra: Mintavételi pontok a területen (Szerző saját szerkesztése) A tömördpusztai kutak helyszínen mért adatai a 1. táblázatban láthatóak: EOVX EOVY Magasság [mbf] Vízszint [mbf] Kútmélység [m] Hőmérséklet [ C] I , , II: , , ,65 4,65 9,5 III , , IV , , ,48 3,7 9,5 V , , ,6 4,95 9,5 VI , , ,8 4, táblázat: A tömördpusztai kutak adatai (Szerző saját szerkesztése) Vizsgálati módszerek és a kapott eredmények bemutatása A tömördpusztai kutak közül, mint említettem 4 kútból tudtunk vízmintát venni. A mintavételezés során a kutak aljáról és a vízfelszínről is vettünk mintákat, melyeket azután a Miskolci Egyetem Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszékének vízkémiai laboratóriumában megvizsgáltunk. Mivel a kutatásuk egyik kiemelt céljának a keserűvizek eredetének meghatározását, az utánpótlódási kérdés megismerését tűztük ki célul, ezért fontosnak tartottuk megvizsgálni a földtani közeget is. A keserűvíztelepen három helyről vettünk talajmintát kézi fúró segítségével. Az első két fúrást 1,4 méterre mélyítettük (5. ábra), a harmadik fúrás azonban alig érte el a 10 cm-t, mivel a területen átfolyó ér partján fehér színű elszíneződést tapasztaltunk, melyet gipsznek véltünk. Ezt valószínűleg a felszínközeli kémiai reakciók során bekövetkező kalcit és kalcium karbonát bomlása okozta. Az I. fúrást az V. számú kút mellett, a kúttól 8,6 méterre végeztük. A II. fúrást a III. számú kút és az ér között végeztük, az értől 36,06 méterre.

5 5. ábra: Az I. fúrás rétegsora (Szerző saját szerkesztése) A laboratóriumi vizsgálatok során több eljárást alkalmaztunk az alkotók meghatározására. A minták kationtartalmát optikai módszerekkel határoztuk meg. A kémiai analízis ezen módszereinek közös jellemzője, hogy a vizsgálati anyag és az optikai sugárzás (fén y) valamilyen kölcsönhatását használják fel az anyagösszetétel megállapítására. Ezeket két fő csoportra oszthatjuk: az atom-spektroszkópiai és a molekula spektroszkópiai módszerekre. Az előbbi módszerekkel az anyagok elemi összetétele, az utóbbiakkal pedig a molekulaösszetétel határozható meg. A vízminták aniontartalmát két különböző módszerrel mértük meg. A klorid, a karbonát és hidrogén-karbonát koncentrációját tritálással, a szulfáttartalmat spektrofotometriás módszerrel határoztuk meg. A vízminták vízkémiai összetételét a 2. és 3. táblázat mutatja be: Kút jele Ca 2+ Mg 2+ Na + K + Fe 2+ Mn 2+ II. teteje 200, , ,000 16,300 0,406 0,103 II. talp 203, , ,000 33,400 0,606 0,226 IV. teteje 244, , ,000 86,500 0,250 0,059 IV. talp 219, , ,000 15,400 0,348 0,078 V. teteje 100, , ,000 50,200 0,228 0,185 V. talp 209, , ,000 73,900 0,471 1,234 VI. teteje 193, , ,000 33,400 0,288 0,341 VI. talp 211, , ,000 60,400 0,403 0, táblázat: A tömördpusztai kutak vizében található kationok (Szerző saját szerkesztése) Kút jele SO 4 2- Cl - HCO 3 - CO 3 2- ph II. teteje , ,420-8,03 II. talp , ,574 73,577 8,19 IV. teteje , ,789-7,89 IV. talp , ,601-7,95 V. teteje , ,275-7,15 V. talp , ,450-7,65 VI. teteje ,15 595,555-7,59 VI. talp , ,857-7,13 3. táblázat: A tömördpusztai kutak vizében található anionok (Szerző saját szerkesztése)

6 A 2. és 3. táblázat adatait Piper diagrammon ábrázoltuk a jobb bemutathatóság érdekében (6. ábra). 6. ábra: A tömördpusztai kutak vizének ábrázolása Piper-diagrammon (Szerző saját szerkesztése) A tömördpusztán vett talajmintákban ugyanazon fémek koncentrációját vizsgáltuk, mint a vízminták esetében. Az üledékek, talajok fémtartalmának vizsgálatára használják az ún. lépésenkénti vagy szekvens extrakciót. Ebben az esetben a mintát meghatározott oldószerekkel kezelik. Erre magyar szabvány is adott (MSZ ), mely egylépéses kioldások sorozatát írja elő, mindig az eredeti mintával. [6] A vizsgálat megkezdése előtt a vett talajmintákat szárítószekrényben a standardszárítási hőmérsékleten (105 C) kiszárítottuk, majd a kiszárított és leszitált mintákból végeztük el a kioldásos kísérletet. Az alábbi hat kation jelenlétét vizsgáltuk a kísérlet során: Ca 2+, Mg 2+, Na +, K +, Fe 2+, Mn 2+. A kísérlet során különböző módon, vegyszerrel, illetve desztillált vízzel oldottam fel azonos mennyiségű mintát. A kioldásokat az összes mintával elvégeztem különkülön. Ez a mennyiség minden esetben 1 g volt, a különböző kioldásokhoz szükséges oldószerek mennyisége az alábbiak szerint változott csakúgy, mint a mérési eredmények. Munkánkban csak a két legfontosabb kioldás eredményeit mutatjuk be, melyek a desztillált vízzel való kioldás (természeteshez legközelebb álló) (4. táblázat), illetve a szulfidos kioldás (ez szinte a teljes geokémiai felépítést megmutatja) (5. táblázat).

7 Vízben oldódó szabad ionok kioldása desztillált vízzel: (1g talajminta + 20 ml deszillált víz) Mélység [cm] Ca 2+ Mg 2+ Na + K + Fe 2+ Mn 2+ I ,2 182,16 2,68 5,64 I ,4 823,6 51,04 6,76 2,12 I ,6 828,8 39,12 23,32 2,52 I ,6 661,2 803,2 36,12 1,52 0,96 I ,8 40,8 1,44 1,16 II ,8 472,8 254,8 110,48 3,04 3,72 II , ,84 39,6 5,44 II ,8 2486, ,88 5,56 1,6 II ,6 413,6 423,6 34,04 1,28 1,96 II , ,24 1,56 4,76 II ,8 227, ,92 1,68 1,2 III ,6 58,8 177,16 3,92 4,16 4. táblázat: A talajminták desztillált vizes kioldásának eredményei (Szerző saját szerkesztése) Szulfidhoz kötött fémek kioldása: (1 g talajminta mg kálium-klorát (KClO3) + 15 ml 10 mólos sósav (HCl)) Mélység [cm] Ca 2+ Mg 2+ Na + Fe 2+ Mn 2+ I ,8 543,3 I ,2 I ,52 263,7 I ,5 I , II ,4 462,6 II ,6 395,7 II ,6 II ,5 II ,2 295,2 II ,4 269,1 III ,2 489,3 5. táblázat: A talaj szulfidos kioldásának eredményei (Szerző saját szerkesztése)

8 Konklúzió A desztillált vízzel való kioldás közelíti meg legjobban a természetes kioldáshoz közeli állapotot, melynek során a talajvíz, illetve a felszínről leszivárgó csapadék oldja az agyagos talajt. A desztillált vízzel való kioldás során nyert oldat, valamint a sekély talajvizes kutakból kapott oldat, habár nagy koncentrációkkal rendelkezik az egyes ionok terén, de nem közelíti meg a kitermelt gyógyvíz minőségét. Ebből arra következtetünk, hogy a gyógyvizet szolgáltató kutak utánpótlódása mélyebb rétegekből, és lassabb áramlási pályán történik. A szulfidos kioldás esetén a kapott oldat koncentrációja nagyságrendekkel nagyobb értéket ad, mint a desztillált vizes kioldás esetén. Ennek oka a terület földtanában, fejlődéstörténetében keresendő. A terület több folyó találkozásánál fekszik, s a folyó által lehordott dolomitos hordalékok reakcióba lépnek a talajban található piritszemcsékkel, s a reakció során nyert magnézium-szulfát bekerül a talajvízbe. A bemutatott oldatok magas koncentrációjuk ellenére, nem alkalmasak emberi fogyasztásra, mivel a területen folyó mezőgazdasági munkák miatt a talajvizek nitrát tartalma erősen megnövekedett. A termelés újrakezdése érdekében fontos lenne meghatározni a keserűvíz kinyerésre alkalmas terület elhelyezkedését, térbeli alakját és a kitermelhető vízkészlet nagyságát, majd kijelölni azt a helyszínt, amely ehhez hasonló minőségű vizet szolgáltat, de nem hat rá a mezőgazdasági termelés negatív hatása. Köszönetnyilvánítás A tanulmány/kutató munka a Miskolci Egyetemen működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV jelű KÚTFŐ projektjének részeként az Új Széchenyi Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Felhasznált irodalom [1] Magyarország földtani alapszelvényei.. Letöltés dátuma: április 14, forrás: Magyar Földtani és Geofizikai Intézet: [2] Magyarország talajvíztérképe. Letöltés dátuma: április 14, forrás: Magyar Földtani és Geofizikai Intézet: [3] Dobos Irma (dátum nélk.): Az igmándi keserűvíz tündöklése és eltűnése. Letöltés dátuma: március 4, Forrás: [4] Dobos Irma (1982): Gyógyító ásványvizek Az Igmándi keserűvíz. Vízkutatás, [5] Vendl Aladár (1948): Körinfo. Letöltés dátuma: február 10, forrás: [6] Horváth Márk. (2012): Elemspecifikus detektálási technikák és elválasztási módszerek alkalmazása fémes és nemfémes elemek kémiai specieseinek meghatározására és frakcionálására környezeti rendszerekben. Gödöllő: Szent István Egyetem.