Tájékoztató a Balaton vízminıségének múltbeli és jelenlegi alakulásáról, kitekintéssel a klímaváltozás hatásaira

Átírás

1 Tájékoztató a Balaton vízminıségének múltbeli és jelenlegi alakulásáról, kitekintéssel a klímaváltozás hatásaira Dr. Vörös Lajos MTA BLKI Tihany Tihany, 2007 október 19.

2 Tartalom 1. A Balaton és vízgyőjtı területe. A Balaton vize mint élettér 2. A Balaton algái és a vízminıség 3. A Balaton eutrofizálódása és a védekezés eredményei 4. A Balaton vízállásának hosszú távú változásai, a vízállás és a vízminıség kapcsolata 5. A klímaváltozás lehetséges hatása a balatoni fitoplankton tömegére és összetételére, a halobitás növekedése 6. Az esetleges vízpótlás (Rába, Mura, Dráva) hatása a Balaton vízminıségére

3 Az MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézet 1927-ben, a megnyitás évében

4 2007

5 Laboratórium 1927-ben

6 Laboratórium 2007

7 MTA BLKI 2007

8 MTA BLKI 2007

9 Vízmintavétel télen 1937-ben

10 Vízmintavétel és helyszíni mérés a befagyott tavon 2006-ban

11 A Balaton és vízgyőjtı területe. A Balaton vize mint élettér

12 Balaton a világ nagy tavai között

13 A Balaton és vízgyőjtı területe Felület: 596 km 2 Átlagos mélység: 3,2 m Vízgyőjtıterület: 5775 km 2

14 A Zala-folyó, a tó vízének legfıbb forrása A Zala adja a Balaton vízutánpótlásának felét és a külsı foszforterheelés zöme is a folyó vizével érkezik

15 Zala, Zalaapáti

16 Télen a tavat rendszerint jégtakaró botrítja

17

18

19 Szélcsendben a tiszta víz acélos zöld színő

20 Viharos Balaton

21 Az északi partot nádasok övezik Az összefüggı nádasok gazdag élıvilágot rejtenek

22 A Balaton nyári fürdıhely A tó vízminıségét, az üdülıéletet és az ivóvízkivételeket 1982 és 1994 között kékmoszatos vízvirágzások veszélyeztették.

23 A Balaton vize enyhén lúgos kémhatású (ph 8,5)

24 Balaton: a csendes tó, de meddig?

25 A Balaton algái és a vízminıség

26 A földi élet alapja a Nap sugárzó energiája

27 Látjátuk feleim szümtükhel, mik vogymuk: isá, por ës homou vogymuk. Halotti beszéd és könyörgés ( között) Az élı szervezetek alkotó elemei Szén (C) - levegıbıl, vízbıl (HCO 3 -ion) Hidrogén(H) -vízbıl Oxigén (O)- levegıbıl, vízbıl Nitogén (N) levegıbıl és vízbıl Kén (S) vízbıl (SO 4 -ion) Foszfor (P) vízbıl (PO 4 -ion)- az algaszaporodás legfontosabb szabályozó tényezıje a Balatonban..

28 Kékalgák (Cianobaktériumok)

29 Cianobaktériumok (Anabaena spiroides)

30 Páncélos ostoros algák (Balatoni fecskemoszat= Ceratium hirundinella)

31 Sárgászöld moszatok (Chrysophyceae)

32 Kovamoszatok (Bacillariophyceae)

33 Kovamoszatok (Bacillariophyceae)

34 Zöld algák (Chlorophyta)

35 Zöld algák (Chlorophyta)

36 A Balaton eutrofizálódása és a védekezés eredményei

37 A Zala folyóban Zalaapátinál 1968-tól 1985-ig folyamatosan nıtt a foszforkoncentráció PO4-P (mg/m 3 ) Évek

38 Keszthelyi-medencében a nyolvanas évek elejéig nıtt, állandósult, majd a kilenvenes évek közepétıl csökkent az algabiomassza Klorofill-a (µg/l) Évek

39 Fonalas, N 2 -kötı cianobaktériumok (kékalgák) okozták a biomassza növekedést ,5 0 0,5 1 1,5 2 Log biomass (mg/ l)

40 A kékalga virágzások idıszaka

41 Cianobaktériumok (Cylindrospermopsis raciborskii)

42 Vízminıségvédelmi nagyberuházások a foszfor terhelés csökkentésére Körcsatorna a szennyvizek vízgyőjtın kívüli elhelyelyezésére. Zalaegerszegi szennyvíztisztítás. korszerősítése (foszfor leválasztás) Tározóépítés (Kis-Balaton, Marcalitározó). +Mezıgazdaság átalakulása +Foszfát-mentes mosószerek elterjedése

43 A Keszthelyi-medence külsı P-terhelése és az éves átlagos a-klorofill koncentráció változásai klorofill (µg/l) Klorofill ÖsszesP évek ,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 Az algabiomassza csökkenés egy évtizedet késett a P- terhelés csökkenéséhez képest 0,0 ÖP (tonna/év)

44 Összefüggés a külsı P terhelés és az algabiomassza (klorofill-a) között a Balatonban 1,8 Log chlorophyll-a (µg/l) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 y = 0,8451x - 0,491 R 2 = 0,777 0,6 1,5 2 2,5 3 Log TP load Balaton Bal

45 A Balaton algái őrfelvételen

46 A lebegı algák tömegének évtizedes változásai 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0, jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan jan. Klorofill OECD Keszthelyi medence Az a-klorofill koncentráció változása a Keszthelyi-medence vizében között a-klorofill (µg/l) Cylindrospermopsis raciborskii Ceratium hindunella

47 Sikertörténet, amelyet a tó tudományos kutatására épült! A vízminıségvédelmi nagyberuházások eredményesek voltak. A lebegı algák mennyisége jelentısen csökkent. A Balaton vize ma már mindenütt alkalmas fürdésre. A rendkívül alacsony vízállás ( ) hatására sem vált a tó vize fürdésre alkalmatlanná.

48 A földi élet alapja a Nap sugárzó energiája

49 Algák és árvaszúnyogok Az algásodás az árvaszúnyogok elszaporodását okozta. A javuló vízminıséggel csökken az árvaszúnyog lárvák száma, csökken a dévérkeszeg tápláléka.

50 Az algásodás csökkenésének következményei Tisztább víz Kevesebb alga Kevesebb algafogyasztó gerinctelen állat Kevesebb hal

51 A Balaton vízállásának hosszú és rövid távú változásai

52 Az évi legkisebb vízállások (Siófoki vízmérce) L e g k is eb b v íz á llá s (c m ) évek

53 A Balaton vízállása Évek Vízállás (cm)

54 Tihany-félsziget 2003

55

56 Balatonfenyves 2003

57 Az alacsony vízállás és hatásai (növény és állatvilág, emberi vízhasználatok).

58 Homokzátony 2002

61 A balatonfenyvesi homokpadon 35 növényfajt Találtunk 2003-ban Agrostis stolonifera agg. (ex. juv.) Ailanthus altissima (Mill.)Swingle (ex. juv.) Alisma plantago-aquatica L. s.l.. Barbarea vulgaris R.Br. juv. Bidens tripartitus(a) L. Bolboschoenus maritimus (L.) Palla Carduus sp. Chenopodium album L. s.l. (ex. juv. ) Chenopodium ficifolium Sm. Citrullus lanatus L. Cynodon dactylon (L.) Pers. Cyperus (Dichostylis) michelianus L. Cyperus fuscus L. Echinochloa crus-galli (L.) P.B. Eleocharis palustris (L.) Roem. et Schult. s.l. Epilobium juv. Festuca sp. juv. Helianthus annuus L. juv. Juncus capitatus Weig. Juncus sp. (juv. steril) Myriophyllum spicatum L. f. terrestre Persicaria lapathifolia (L.) S.F.Gray Persicaria lapathifolia (L.) S.F.Gray f. alba Persicaria lapathifolia (L.) S.F.Gray f. rubra Persicaria mitis (Schrk.) Assenov Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud. * Juv-1 Ranunculus scelleratus L. Rorippa palustris (L.) Besser Rumex maritimus L. Salix (purpurea juv.) Salix alba L. Schoenoplectus lacustris (L.) Palla s.l. Scirpus sylvaticus? juv. Tamarix ramosissima Ledeb. Typha latifolia L. juv.

62 Az alacsony vízállás a nádasok gyors térhódítását okozta

63 Az alacsony vízállás hatásai A pari öv algavilága (békanyálmoszat)

64

65

66 Cladophora glomerata (érdes békanyál) Balatoni strand 2006

67 A Cladophora glomerata tömegének változása a vízmélységgel 1200 Cladophora (g nedves tömeg/m 2 ) Vízmélység (cm) Szárazanyagtartalom: átlagosan 22% P tartalom: a száraz tömeg 0,08%-a (P limitáció <0,16%)

68 A Cladophora fotoszintézisének hımérséklet függése 2,0 PmB Sárgás PmB Z öldes Pm B (mg C [mg Kl-a] -1 óra -1 ) 1,5 1,0 0,5 0, Hımérsék let ( C) A Cladophora jól tőri a szélsıségesen magas hımérsékletet

69 A lebegı algák és a Cladophora fényabszorpciója Fénykioltás/klorofill 10 9 Cladophora 8 Lebegı algák UV-B, UV-A KÉK ZÖLD VÖRÖS INFRAVÖRÖS A Cladophora jelentıs mennyiségő UV-abszorbeáló MAA-t termel

70 A Cladophora invázió nem új jelenség a Balatonban A Cladophora nevő moszatot óriási mennyiségben vetik partra a Balaton hullámai Idırıl-idıre eltakarítják, kupacokba szedik, de néhány nap alatt újból ellep mindent. A fürdızık undorodnak ettıl, a partot elborító nyálkás zöld anyagtól. FEJÉRVÁRY báróné megfigyelései szerint a Cladophora térdigérı vízben, a fenékhez tapadva, nagy csomókban nı. (Mihályi 1936, MBKI Munkái VIII: )

71 A vízállásváltozás (0-110 cm) hatása a Balaton algatömegére (Cladophora gyepek) Békanyál Biomassz a (tonna kl./tó) 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Vízállás (cm)

72 Az alacsony vízállás hatásai A lebegı mikroszkópikus algák (fitoplankton)

73 A Balaton és vízgyőjtı területe Felület: 596 km 2 Átlagos mélység: 3,2 m Vízgyőjtıterület: 5775 km 2

74 A Balaton algái őrfelvételen

75 A Balaton vízállása és az algák tömege (Keszthelyi-medence) Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl. Jan. Júl Jan. Vízállás (cm) Klorofill (µg/l) cm klorofill

76 A lebegı algák mennyisége a vízállás függvényében (Keszthelyi-medence) Klorofill-a (µg/l) y = -0,2505x + 61,037 R 2 = 0, Vízállás (cm) közötti adatok alapján, a legkisebb havi középvízállás és a nyári a-klorofill maximum közötti összefüggés.

77 Összegzés A vízszint csökkenés a nyíltvíz lebegı algáinak kedvezı körülmény. A siófoki vízmérce 0 cm-es állásáig azonban nem kell tartani túlzott elszaporodásuktól, még a Keszthelyimedencében sem.

78 Az alacsony vízállás hatásai Összegzés

79 Miért elınytelen az alacsony vízállás? A déli parti strandokon elszaporodnak a fonalas zöldalgák A parti kövek és a nád élıbevonata elpusztul A vízi közlekedés és vízi-sportok kismértékő korlátozása Horgászhelyek átrendezıdése Csökken a tó kiterjedése

80 A védekezés lehetıségei A békanyálmoszat hatékony eltávolítása a strandokról (technológiai fejlesztés) Hajópark átalakítása Vízpótlás más vízgyőjtırıl Felsı szabályozási szint 120 cm-re történı kiépítése

81 Tényleg rossz a balatoni üdülıélet számára az alacsony vízállás?

82 Balatoni strand 1931

83 Déli part 1920-as évek A nyíllal jelzett épület ma is megvan, de elıtte 2 utcasor épült

84 Balatoni strand 2006

85 Homokzátony 2002 Az alacsony vízállás visszaidézte a déli part elvesztett homokos fövenyét

86 A klímaváltozás lehetséges hatása a balatoni fitoplankton tömegére és összetételére, a halobitás növekedése

87 A Balatonvíz betöményedésének hatása

88 A Mg 2+ koncentráció évtizedes változásai a Balatonban Tihany Keszthely Mg 2+ koncentráció (mg/l) A párolgás következtében a tó vizében oldott ásványi anyagok töménysége megnı.

89 Kísérletek laboratóriumi algatörzsekkel (2 cianobaktérium, 2 zöldalga) átfolyó rendszerő (kemosztát) algatenyészetekben

90 Az algabiomassza változása a desztillált vízzel kétszeresére hígított (30 mg/l), a kontroll (60 mg/l) és a Mg 2 +-al dúsított (80, 120 mg/l) balatonvizet tartalmazó kemosztátokban Klorofill-a (µg/l) deszt. vízzel 2x hígított (30 mg/l) eredeti balatonvíz (60 mg/l) + Mg dúsítás (80 mg/l) + Mg dúsítás (120 mg/l)

91 A Mg 2+ dúsítás hatására azonos N és P ellátottság mellett nem nıtt meg az algabiomassza.

92 A kísérlet kezdetén a tenyészetek egyenlı arányban tartalmazták a 4 algatörzset. Az ábrán a kísérlet vége látható 100% 80% Biomassza (mg/l) 60% 40% 20% 0% 30 mg/l 60 mg/l 80 mg/l 120 mg/l Magnézium (mg/l) Scenedesmus Selenastrum Aphanizomenon Cylindrospermopsis

93 A Mg 2+ dúsítás (dúsulás) azonos N és P ellátottság mellett a cianobaktériumoknak kedvez. Azaz a Balaton vízszint csökkenése a kékalgáknak elınyt jelent, ami vízminıségi szempontból kedvezıtlen.

94 A lehetséges vízpótlás hatásai a Balaton algavilágára Vízpótlás: Rába, Dráva és Mura folyókból Jelent e vízminıségi és ökológiai kockázatot az eltérı tápanyagtartalmú és kemizmusú vizek Balatonba vezetése?

95 Dráva

96 Rába

97 Mura

98 Zala

99 A folyók vizének kemizmusa 2006 július 27-én június 20-án. Folyó SRP NO 3 -N Vezetıképesség Folyó SRP NO 3 -N Vezetıképesség µg/l µg/l µs/cm µg/l µg/l µs/cm Mura Mura Rába Rába Dráva Dráva Zala Zala július 17-én. Folyó SRP NO 3 -N Vezetıképesség µg/l µg/l µs/cm Mura Rába Dráva Zala

100 A vízpótlásra kiszemelt folyókban a balatoni fitoplankton szaporodását limitáló P- koncentrációja sokkal kisebb mint a Zala folyóban. Ez a Balaton vízminısége szempontjából kedvezı.

101 A Balatonban a Mg 2+ koncentráció háromszor nagyobb mint a vízpótlásra kiszemelt folyók vizében! Dráva - İrtilos Ca2+ Mg Tihany Keszthely Koncentráció (mg/l) Mg 2+ koncentráció (mg/l)

102 Kísérletek balatoni fitoplanktonnal Keszthelyi-medence fitoplanktojával inokuláltuk a Zala, a Dráva, a Rába és a Mura folyók vizét 1-literes lombikokban zárt (batch) és félfolyamatos (semi-continuous vagy semibatch) tenyészetekben. A N és P koncentrációt minden variánsban azonos értékőre állítottuk be. Mértük a fitoplankton biomassza (a-klorofill) idıbeli változását és meghatároztuk a fitoplankton összetételét a kísérlet végén.

103 Az a-klorofill koncentráció idıbeli változása balatoni fitoplanktonnal inokulált Rába-, Dráva-, Mura- ás Zala- vízben, azonos N és P koncentrációk mellett, lombik tenyészetben (három párhuzamos átlagértékei) a-klorofill (µg/l) Rába Dráva Mura Zala Idıpont

104 Az a-klorofill koncentráció idıbeli változása balatoni fitoplanktonnal inokulált Rába-, Dráva-, Mura- ás Zala- vízben, azonos N és P koncentrációk mellett, félfolyamatos tenyészetben (három párhuzamos átlagértékei) a-klorofill (µg/l) Rába Dráva Mura Zala Idıpont

105 Azonos N és P koncentrációk esetén a folyóvizek hatása nem különbözik a balatoni fitoplankton tömegét tekintve, azaz nem növelik a Balaton algásodását.

106 De hogyan hatnak a fitoplankton összetételére?

107 A fitoplankton összetétele a balatoni fitoplanktonnal inokulált Zala-, Rába-, Mura- és Dráva-vízben 2007 július 5-én, félfolyamatos tenyészetben. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Zöldalgák Kovamoszatok Egyéb cianobaktérium N-kötı cianobaktérium 30% 20% 10% 0% Zala Mura Dráva Rába

108 A fitoplankton összetétele a balatoni fitoplanktonnal inokulált Zala-, Rába-, Mura- és Dráva-vízben 2007 augusztus 8-án. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% Zöldalgák Kovamoszatok Egyéb cianobaktérium N-kötı cianobaktérium 30% 20% 10% 0% Zala Mura Dráva Rába

109 Összegzés Megállapítható, hogy a balatoni algák számára a Zala folyó vize jelentette a legmegfelelıbb környezetet. A kékalgák csak a Zala vizében tudtak megmaradni és szaporodni. A légköri molekuláris nitrogén kötésére is képes algák elszaporodását nem okozhatta a nitrogén hiánya, mert azt a kísérlet elején egyforma értékre állítottuk be minden kísérleti variánsban Mintegy egy hetes adaptációt követıen azonban a balatoni zöldalgák és kovamoszatok alkalmazkodtak a Rába, Mura és Dráva vizéhez Az eredmény arra utal, hogy a Zala folyó vize és a vele táplált Balaton ionösszetétele kedvezıbb környezetet jelent a cianobaktériumok számára mint a másik három.

110 Köszönöm a figyelmet