Beszámoló. Geotermikus rendszerek fenntarthatóságának integrált modellezése c. pályázathoz (TÁMOP-4.2.2/08/ )

Átírás

1 Beszámoló Geotermikus rendszerek fenntarthatóságának integrált modellezése c. pályázathoz (TÁMOP-4.2.2/08/ ) a és közötti id szakra 1. Munkacsoport/VÍZKÉMIA Debrecen, január 06.

2 Tartalomjegyzék 1. A PÁLYÁZATI ANYAGBAN MEGFOGALMAZOTT CÉLOK ÉS FELADATOK: VÍZKÉMIAI VIZSGÁLATOK SZEREPE, FONTOSSÁGA: TERVEZETT VÍZKÉMIAI VIZSGÁLATOK ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA A TELJES PROJEKTRE: AZ 1. FÉLÉVES VÍZKÉMIAI KUTATÁSI FELADATOK: KUTATÁSI TÉMA: SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS: Termálvizek természetes tározói Termálvizek kitermelése Termálvizek, gyógyvizek min sítése, kémiai jellemz ik Vízmin sítés fogalmainak áttekintése Vízmin sítés Termálvizek elhelyezése és környezeti hatásaik KUTATÁSI FELADATOK RÉSZLETEZÉSE AZ 1. FÉLÉVRE: M szerbeszerzés el készítése (beszerzend m szer m szaki specifikációjának elkészítése, a tenderértékelés m szaki szempontjainak összeállítása, részvétel a tender értékelésében) M szerbeszerzés m szaki felügyelete (kapcsolattartás a kiválasztott szállítóval, berendezés átvétele, tesztelésének megszervezése) M szer beüzemelése (üzemeltetési rend kialakítása, betanítás) Kérd ív összeállítása a termálvíz adatbázis kialakításához Kérd ívre adott válaszok feldolgozása A vízkémiai vizsgálatok el zetes programjának kidolgozása (vizsgálati módszerek kiválasztása, vizsgálati paraméterek meghatározása) A vizsgálatokhoz szükséges minták összegy jtésének koordinálása Az vízvegyészeti laborokban folyó tevékenység szervezése (szükség esetén küls labor kapacitás lekötése) IRODALOMJEGYZÉK: MELLÉKLETEK: SZ. MELLÉKLET: BESZERZEND KÉSZÜLÉKEK, M SZEREK M SZAKI SPECIFIKÁCIÓJA SZ. MELLÉKLET: GEOTERMIA, 2. SZÁM SZ. MELLÉKLET: KONFERENCIAPROGRAM SZ. MELLÉKLET: KÉRD ÍV-ALAPFORMA SZ. MELLÉKLET: BEÉRKEZETT KÉRD ÍVEK AZ ÜZEMELTET TELEPÜLÉS NEVÉNEK ABC SORRENDJÉBEN (31 DB TERMÁLKÚT ADATAI) SZ. MELLÉKLET: KÉRD ÍVEK ÖSSZESÍTETT ADATAI A KÉMIAI MIN SÍTÉS ALAPJÁN SZ. MELLÉKLET: KÜLS MÉRÉSEK MEGRENDELÉSÉT IGAZOLÓ DOKUMENTUM, CÍMLISTÁVAL... 68

3 1. A pályázati anyagban megfogalmazott célok és feladatok: 1.1. Vízkémiai vizsgálatok szerepe, fontossága: A termálvíz összetétele dönt en meghatározza a kitermelés technológiáját, a hasznosítás lehet ségeit, és a környezetvédelmi szempontból biztonságos elhelyezés módját. A víz min sítése így rendkívül fontos, hogy ezeket a folyamatokat nyomon tudjuk követni, illetve a felmerül problémákat meg tudjuk oldani Tervezett vízkémiai vizsgálatok általános leírása a teljes projektre: A víz min sítését széleskör en tervezzük, azaz fizikai, kémiai, biológiai, bakterológiai, illetve radiológiai sajátságokat is vizsgálunk, elemzünk. A teljes kör min sítésben támaszkodhatunk a Debreceni Egyetem egyéb tanszékeinek eszközparkjára is. A szakirodalomban megtalálható alapkutatások, valamint kútüzemeltet k adatait is használni tervezzük, illetve saját vizsgálatokkal szerzünk egyéb irányú ismereteket. A csoport kémikusai a kémiai paraméterek vizsgálatához egyrészt klasszikus, de inkább m szeres analitikai vizsgálatokat használnak szabványos el írások alapján. A min sít vizsgálatok a DE M szaki Karon, illetve a Debreceni Egyetem Szervetlen- és Analitikai Kémiai Tanszékén folynak majd. Ezekhez a pályázati anyagban szerepeltetett beszerzend m szereket is használjuk. Az így megszerzett min sítést jelent alapadatok kiindulásként szolgálnak majd az anyagvizsgálatok értékelésénél is, valamint egyértelm en segítik a korróziós folyamatok modellezését is. Adott termálvíz minta esetén szükséges annak meghatározása, hogy melyik csoportba tartozó vízr l van szó. A kémiai összetétel ismeretében az alábbi egyszer csoportosítást tehetjük: Az oldott kémiai anyagok szerint megkülönböztetünk: hidrogén-karbonátos, kloridos, szulfátos, stb. vizeket. Keménységük alapján: lágy (5 NK -ig), közepesen kemény (15NK -ig) és kemény (15 NK felett) hévizeket. Gáztartalom szerint pedig ismerünk: robbanásveszélyes (metános) gázokat és robbanásveszélyes gázokat nem tartalmazó (nitrogén, szén-dioxid) hévizeket. Az összetétel alapján igazolt, hogy pl. a keménységet okozó sók gyorsítják a vízkövesedést, el segítik a korróziót. Ebben a folyamatban az oldott gázok (szén-dioxid, oldott oxigén, szulfid-tartalom stb.) is fokozhatják a kiválást és a korróziós problémát. A termálvíz agresszivitása és sókiválási hajlama a nyomás, a gáztartalom és a h mérséklet változásával módosul, ezért ezeket a komponenseket rendszeresen vizsgálni kell.

4 A technológiai berendezések esetén a legintenzívebb vízk kiválás pl. a kútfej és környékén tapasztalható, de a folyamat folytatódik még nagy távolságban is, így pl. a cs vezetékek, szivattyúk, h cserél k esetében is okoznak meghibásodásokat. A kivált vízk eltávolítása: történhet mechanikus úton, illetve vegyszeres kezeléssel, ilyen a savazásos eljárás, amely megbízhatóan alkalmazható megoldást jelent. Viszont a nem megfelel savadagolás következtében sok esetben a kút közeli vezeték, vagy a tartály károsodhat. Ennek alapján a vegyszeradagolást körültekint en kell megtervezni. Mindezek alapján célunk a termálvíz kémiai összetételének vizsgálata, szerves és szervetlen anyagok beazonosítása, a korróziót befolyásoló komponensek meghatározása. 2. Az 1. féléves vízkémiai kutatási feladatok: 2.1. Kutatási téma: A kutatás célja: A geotermikus rendszerekben el forduló termálvizek tulajdonságainak megismerése. Munkánk kiindulópontjaként részletesen tanulmányoztuk az ide vonatkozó hazai és nemzetközi geokémiai, ill. vízkémiai szakirodalmat. Áttekintettük, hogy a témát illet en milyen tapasztalatok, eredmények fogalmazódtak meg, melyek felhasználását fontosnak tartjuk további munkánkat illet en. A munkacsoport feladatai alapján a szakirodalom tanulmányozása során els sorban a víz min sítésére, kémiai jellemz inek beazonosítására fordítottunk nagyobb hangsúlyt, míg pl. a termálvíz konkrét hasznosítási lehet ségeivel kevésbé foglalkoztunk. A vízmin sítés fontosságát, a meghatározandó paramétereket és azok befolyásoló hatását a tározó típusa, a kitermelés, a felhasználás és az elhelyezés oldaláról is megvizsgáltuk Szakirodalmi áttekintés: Termálvizek természetes tározói Termálvíz kincsünk egy része természetes úton, források alakjában tör felszínre, nagyobb részüket viszont sekély- és mélyfúrásokkal kell feltárni. Az termálvízel fordulásokat szerte a világon els sorban az adott terület földtani felépítése, a Föld kérgét felépít k zet milyensége határozza meg. Eredetüket tekintve a víztároló k zetek három csoportját különböztethetjük meg: - t zi eredés (magmatikus és vulkanikus) - üledékes - átalakult (metamorf) k zetek.

5 Magyarországon az els két csoportnak van jelent sége. A t zi eredés termálvíztároló k zetek, k zetszerkezeti tulajdonságuk miatt a k zetek alapanyaga vagy mátrixanyaga általában tömött, hézagtér nélküli s így vízzáró, impermeábilis. Ám e túlnyomórészt rideg és kemény k zetekben repedések, k zetrések, izzó k zetanyag kih lése során keletkezett elválási síkok, réteglapok víztárolást és vízáramlást tesznek lehet vé. Az üledékes k zeteknél leggyakoribb és legjelent sebb k zetfajták a következ k: 1. Törmelékes k zetek (laza vázszerkezettel): -görgeteg -kavics -homok -k zetliszt (szilt) -morzsalékos agyagos k zetek. 2. Konszolidált törmelékes k zetek: -konglomerátum és breccsa (kavicsk ) -homokk -agyagk 3. Vegyi és szerves eredet üledékes k zetek: -különböz mészk fajták (édesvízi, forrásvízi, tavi és tengeri) -dolomit -k só, anhidrit és gipsz 4. Átmeneti (hibrid) k zetfajta az agyagmárga, a márga és a mészmárga, melyek finomszemcsés törmelékes ásványelegyb l és kicsapódott kalcium-karbonát elegyéb l állnak. A szemcse közötti hézagosság a törmelékes üledékes k zetek sajátossága. Az oldódás okozta hézagosság a könnyen oldódó vegyi üledékes k zetek (például: mészk, k só, gipsz) jellemz je. Az ún. repedezett-hasadékos hézagosság a konszolidált, megkeményedett k zetek (mészk, márga, dolomit, homokk, agyagk ) tulajdonsága. Az átalakult (metamorf) ásványvíztároló k zetek legismertebb fajtái: gnejsz csillámpala kvarcit fillit márvány agyagpala

6 Ezek a k zetek a földtörténet folyamán nagy nyomásnak és magas h mérsékletnek voltak kitéve, s er teljesen átkristályosodtak, miközben elveszítették eredeti k zetszerkezetüket. Ezek az általánosan kristályos palának nevezett k zetek mátrixukat tekintve vízzárók-vízrekeszt k 1. Magyarországon a földkéreg vastagsága km, ami mintegy 10 km-rel vékonyabb, mint a szomszédos területeken. Ebb l következ en a geotermális gradiens 0,042-0,066 C/m, ami a földi átlagértéknek körülbelül kétszerese. Ez kedvez geotermális adottságunk egyik összetev je. A felszíni 10 C-os h mérsékletet figyelembe véve 1 km mélységben a k zetek h mérséklete 60 C, 2 km mélységben pedig már 110 C. Amennyiben a szilárd k zetváz vizet is tartalmaz, természetesen annak h mérséklete ugyanilyen magas. A Pannon-medencét nagy vastagságban (3-5 km) jó h szigetel tulajdonságú üledékek töltik ki. A medence jó vízvezet képz dményeinek legnagyobb ismert mélysége eléri a 2,5 km-t, itt a k zetek h mérséklete már C. Az üledékek nagy rétegvíztartalma kedvez geotermális adottságaink másik összetev je. A magyarországi tároló képz dmények tehát két csoportba oszthatók: 1. Az egyik tározó a hasadékos alaphegységi és porózus, törmelékes medencebeli rezervoár, mely a Triász id szakban kialakult (mészk illetve dolomittároló) rendszer (1. ábra). A karsztos el fordulás az ország területének kisebb hányadára terjed ki, délnyugatról (Zala) északkelet felé húzódik. Ebbe a zónába tartozik Budapest is. A karsztos tároló típusba tartoznak történelmileg is ismert hévízforrásaink. Ezeket már a rómaiak is hasznosították, majd a török hódoltság idején számos gyógyfürd épült. Az ezeket tápláló források karszthegységeink peremén fakadnak (Hévíz, Buda, Eger). Az els mesterséges hévízfeltárások is a karsztos tárolókhoz kapcsolódnak: 1866-Harkány, Margitsziget, Városliget. Az egyre nagyobb mélység fúrások a felszíni karsztos hegységekt l egyre távolabb is megcsapolhatják a karsztos k zettömeg vízkészletét, hiszen a medencét kitölt üledékek alatti mészk és dolomit alapegység-képz dmények hidraulikailag kapcsolatban állnak a felszíni kibúvásokkal. A geológiai fejl dés során a kapcsolat meg is szakadhat, ekkor utánpótlás nélküli karsztos tárolók jönnek létre (jelenlegi ismereteink szerint ilyen például Bük, vagy Zalakaros). Magyarországon karbonátos alaphegységi tárolóban nagynyomású g zel fordulás is ismert (Nagyszénás, Fábiánsebestyén). Ezek a geotermikus villamos-energia termelés lehet ségét jelentik 2-6.

7 1. ábra: Karsztos termálvíz testek 7 2. Területileg nagyobb kiterjedésben a Kisalföldön és az Alföldön az üledékes medencék homok és homokk képz dményei jelentik a tárolókat (2. ábra). A miocén id szak közepén az ország nagy részét tenger borította. A tenger kiszáradása során veszített sótartalmából, kialakult a Pannon tó. A tó üledékének lerakódásából, illetve a beléjük ömlött vizek lerakódott hordalékaiból és a feltölt dés utáni pliocén és negyedid szak során kialakult folyók hordalékaiból alakult ki ez a homok-homokk alkotta rezervoárrendszer. Ezek vastagsága helyenként a 2,5 km-t is eléri. A homokos összletben féligátereszt, vízzáró márga- és agyagrétegek is keletkeztek az üledékképz dés során. Ahogy n a mélység, a szigetelés egyre jobb lesz. A medence peremi részein a rétegek nagy d lése is segíti a hidraulikus kapcsolatot. Az összefügg porózus összletben a víz állandó, lassú áramlásban van. A meglév termál kutak 70%-a ebb l a porózus rétegb l származik. E tároló rendszer egyes részeit még ma is az abból a korból származó víz tölti ki, bár az eltelt nagy id nek köszönhet en min sége, kémiai összetétele megváltozott, túlnyomó többsége nátriumhidrogén-karbonátos vagy karbonátos jelleg. Az összetétel változásának egy másik oka, hogy a víztározó réteg vizét egy küls forrásból származó víz kiszorította.

8 Itt két f küls kiszorító vízforrást kell megemlíteni: víztartó réteggel szomszédos k zetb l kiszoruló víz (ezzel való keveredés során nem változik meg jelent sen a víz kémiai összetétele); a beszivárgó csapadék víz (ebben az esetben a kémiai összetétel jelent sen megváltozik, els sorban a legtöbb oldott komponens koncentrációjának csökkenése figyelhet meg). Az alföldi termálvízkészlet jelent s részét a jégkorszak végén a talajba szivárgott csapadékvíz alkotja. Itt a hévízkészlet nagy része nem megújuló, nincs aktív utánpótlás. Lényeges szempont ezeknél a rendszereknél a felszálló (magától a felszínre tör ) kitermeléshez nélkülözhetetlen vízben oldott gáztartalom. Ezeken a területeken a jelent s vízhozam csökkenést e gáztartalmak kimerülése okozza. 2. ábra: Porózus termálvíz testek 7 Néhány helyen elszigetelt, zárt tároló is kialakult (els sorban a fels pannon rétegek mélyebb szintjeiben), itt a szénhidrogének felhalmozódása is gyakoribb 2-6.

9 Termálvizek kitermelése A termálvíz kitermelés szabályozása A nemzetközi szabályozások közül az EU direktíváit, különösen az EU Víz- Keretirányelvét emelhetjük ki (Európai Parlament és Tanács 2000/60/EK). Ezek a szabályozások a felszíni és a felszín alatti vizek jó állapotát biztosítják: a felszín alatti vizek jó állapota a túligénybevétel elkerülését, a káros vízmin ségi változásokat okozó hatások megakadályozását és a termálvízkészletek esetében a hideg víztesteken keresztül a szárazföldi ökoszisztéma károsodásának elkerülését jelenti. A felszíni vizek jó ökológiai állapota érdekében els sorban a szennyezés akadályozandó meg, amely a termálvizek felszíni befogadóba való bevezetésénél is el fordulhat. A Víz Keretirányelv az els közösségi szabályozás, mely a vízmennyiséggel vízmérleggel is foglalkozik. A felszínalatti vízkivételeknek összhangban kell lenniük az utánpótlódással, a készletek védelme érdekében. A felszín alatti víztest a felszín alatti víznek egy víztartón, vagy víztartókon belül lehatárolható része. Jó állapot szempontjából a felszín alatti vizek esetén a mennyiségi és kémiai állapot számít, és a víztest végs áll 8-10, 15. A magyar jogi szabályozások harmonizálnak az EU vonatkozó szabályozásaival a környezet-, természetvédelem és a vízgazdálkodás, valamint a bányászat területén. Kiemelend a 219/2004. (VII:21.) Korm. rendelet a felszín alatti vizek védelmér l, amely az EU Víz-Keretirányelv szempontjait érvényesíti, valamint a 30/2004. (XII.30.) KvVM rendelet a felszín alatti vizek vizsgálatának egyes szabályairól, amely el írta az EU számára átadandó Nemzeti Jelentés, illetve a víztestek kijelölésének, lehatárolásának, jellemzésének, min sítésének és monitoringjának követelményeit határid kkel, figyelembe véve, hogy a vízgy jt -gazdálkodási terveknek 2009-re el kell készülni, beleértve a termálvizekre vonatkozó részeket is. A rendelet el írja a Magyar Geológiai Szolgálat, s ezen keresztül a MÁFI bevonását. A rendelet a koordinálás feladataira a VITUKI Kht-t jelöli meg, de ez csak akkor lehet eredményes, ha a területi környezetvédelmi-természetvédelmi és vízügyi szervezet a vonatkozó adatszolgáltatásokat az üzemeltet kt l megköveteli és rendszerezett formában az ezzel foglalkozó intézmények számára elérhet vé teszi. (A kutak termelési, vízszint, vízhozam, vízh mérséklet és vízmin ségi adatai.) A hévízkutatás és -termelés a hasznosítás módjától függetlenül a vízgazdálkodási törvény (1995 évi LVII. tv.) hatálya alá tartozik. A tevékenység vízjogi hatósági engedélyhez van kötve 8-10.

10 A 123/1997. (VII.18.) Korm. rendelet a vízbázisok, a távlati vízbázisok, valamint az ivóvízellátást szolgáló vízi létesítmények védelmér l az ásvány- és gyógyvízhasznosítást szolgáló igénybevett, lekötött, vagy távlati hasznosítás érdekében kijelölt vízbázisokra, továbbá az ilyen felhasználási víz kezelését, tárolását, elosztását szolgáló vízi létesítményekre is kiterjed, amelyek napi átlagban legalább 50 személy vízellátását biztosítják. Az ivóvízbázisok esetében a védelembe helyezést megel z diagnosztikai munkákat a Kormány Célprogram keretében támogatja, de ez nem vonatkozik az ásvány-gyógyvízhasznosítást szolgáló vízbázisokra. A véd területek és véd idomok kialakítása különösen a termálforrások körzeteiben szükséges, ahol nagy a szennyez dési veszély. A véd idomok az esetek zömében nem érnek ki a felszínre, vagyis felszíni véd terület kijelölése az említett termálforrás körzetek kivételével nem szükséges. Kiemelend a 20/2001. (II.14.) Korm. rendelet a környezeti hatásvizsgálatról is, amely hatásvizsgálat kötelesnek jelöli meg a termál karsztvízb l 1000 m 3, a termál rétegvízb l pedig 2000 m 3 -t, a források esetében pedig a mindenkori forráshozam 33 %-át és a 100 m 3 -t meghaladó napi vízkivételt. A 43/1999. (XII.26.) KHVM rendelet a vízhasználókat és üzemi fogyasztókat a vízhasználatra és az alapjárulékra alapozott járulék meghatározásánál figyelembe veend g szorzószám értékeit: gyógyvíz esetében gyógyászati célú vízhasználatnál: 1,0, közcélú hasznosításnál, illetve fürd nél: 5,0, egyéb célú felhasználásnál 10,0 értékben, a termálvíz esetében pedig a gyógyászati, illetve közcélú hasznosításnál szintén 1,0, gazdasági célú fürd és ivóvíz hasznosításnál 3,0, egyéb esetekben pedig 7,5 értékben állapítja meg. A vonatkozó m szaki irányelvek (MI Hévízkutak üzemeltetése, MI A hévízgazdálkodási ágazati irányelvei) felülvizsgálata szükséges, hogy az üzemeltetési szabályzat a termál kutakra is vonatkozzon és a szükséges üzemi mérések rendjét, az adatok szolgáltatását a kút állapotának függvényében rögzítse id szakonkénti értékelések alapján, amelyet az illetékes hatóságok hagynak jóvá. Szintén felülvizsgálandók a még érvényben lév 2/1971. (V.18.) és a 8/1970. (V.É.6.) OVH utasítások, amelyek a hévíz kutak kötelez id szakos m szeres felülvizsgálatáról és karbantartásáról, illetve a hévízm vek és hévíz kutak üzemeltetési szabályzatának kiadásáról szólnak. Ezeket az utasításokat az esetek nagy részében nem tartják be, különösen a költséges m szeres felülvizsgálatok maradnak el. A felülvizsgálat során ezek az utasítások úgy módosítandók, hogy a kútfejen végezhet rendszeres mérések (beleértve a leállított kutak nyugalmi vízszintjének, illetve nyomásának mérését is) mellett csak azok értékelése alapján megállapított ritkább id szakban történjenek mélységi vizsgálatok.

11 Az évi XLVIII. tv. a bányászatról és az ennek végrehajtásáról szóló 203/1998. (XII.19.) Korm. rendeletb l különösen az emelend ki, hogy a bányászati tevékenység esetében környezeti hatásvizsgálatot kell végezni, és vizsgálni kell a felszín alatti vizekre gyakorolt hatást. A Dunántúli középhegység területén m köd bányák bezárása után ez a kérdés inkább a szénhidrogén termeléssel függ össze A termálvíz kitermelése A termál kutakat vízkiviteli szempontból negatív- és pozitív vízkivitel kutak lehetnek. A pozitív kutaknál a termálvíz magától, emberi beavatkozás nélkül tör a felszínre. Ennek els dleges okai a magas vízben oldott gáztartalom, a rétegnyomás, stb., de hosszabb idej kitermelés során ezen kutak kimerülhetnek. A negatív kutaknál a kitermelés energia befektetéssel: szivattyúk, kompresszorok segítségével valósul meg. Ilyen berendezéseket nagyobb vízhozam elérése céljából pozitív kutak esetén is szokás alkalmazni 2. A termálvíz kitermelésére használt technológiai rendszer elemei az alábbiak: termálvíz kút, a kútfej, szükség esetén gázleválasztó, kompresszor vagy búvárszivattyú, vízkezel rendszer, szivattyú állomás, h hasznosító rendszer és a leh lt vizet elvezet rendszer. A kompresszor alkalmazásakor a kútba leveg t (néhány esetben metán gázt) nyomnak vissza, ami keveredik a vízzel, így a víz s r sége lecsökken, ami biztosítja a termálvíz felszínre kerülését. A módszer alkalmazása azonban az alacsony hatásfok és a nagyon kényes gépi berendezés szükségessége miatt nem minden esetben gazdaságos. A vízkitermelés megoldható búvárszivattyúk alkalmazásával is. Ezeket kb m mélyre engedik le a kutakba és ott %-os hatásfokkal m ködnek. Ha a feltör termálvíz gáztartalma olyan nagy, hogy az a további felhasználást nehezíti, vagy az emberi egészséget vagy vízbiztonságot veszélyezteti, akkor gázelválasztó használata szükséges. Akkor is célszer a gázleválasztó alkalmazása, ha a termálvízzel feltör éghet gáztartalmat (metán = CH 4 ) hasznosítani szeretnék 2.

12 Hévízkutak fúrása A nagy mélység, 800 m-nél mélyebb kutak fúrására az ún. Rotary-berendezéssel történ fúrásokat használnak, mely nagy teljesítmény, teljes szelvény gépi fúrás. A fúrólyukat szárnyasfúró, görg sfúró, vagy vés alakítja. Az ún. öblít közeget a fúrórudazaton keresztül nyomják be, mely lehet pl. nagyfajsúlyú agyagos iszap és ezzel egyidej leg a béléscsövezésig omlás ellen biztosítják a fúrólyuk falát. A nagy sebességgel kilép öblít folyadék laza k zetekben részt vesz a k zet megbontásában is. Hévízfúrásoknál a fúrólyukat agyagos iszappal öblítik, ennek révén a falakon vékony szívós, rugalmas iszap hártya képz dik, mely meger síti a porózus rétegeket, amelyek között ún. nyel rétegek is el fordulnak. Egyes definíció szerint a Rotary fúrás öblít iszapja nem is mondható iszapnak, hanem egy ideálisan kis szilárdanyag tartalmú stabil kolloid rendszer, amelynek szuszpendált hordozó képes közege nem mindig agyag, hanem olyan anyag, amely a lyukfal tökéletes stabilitását és a víztartó képességet feltétlenül biztosítja 2. A földtani dokumentáció számára fúrás közben, az el írás szerinti mélységekben a fúrás felfüggesztésével magmintát kell venni. Rotary fúrásnál magminta csak úgy vehet, hogy a fúrószerszámot kiemeljük, a mag mintavev berendezést beépítjük, a magmintát a külszínre szállítjuk, majd a fúrószerszámot visszaépítjük. Ez a mintavétel a fúrás sebességét nagymértékben csökkenti, továbbá költséges és kockázatos, mert a magfúró gyakran bennszorul. Éppen ezért az m-nél mélyebb hévízkút fúrásoknál legfeljebb csak m-ként szoktak mintát venni. Ez a rétegvizsgálat megadja a bekapcsolásra alkalmas rétegek mélységbeli helyét, vastagságát, adatokat szolgáltat a porozitásra, és a permabilitásra (átereszt képességre). A 3. ábra egy tipikus hévízkút fúrást személtet. 3. ábra: A Debreceni gyógyfürd Kft. IX. sz. hévízkútjának fúrása januárjában [2]

13 A fúrás során a forgatórúd a fúróasztalon négyzetes betétjén megy át, közben a szerszám egyidej leg forgó és lefelé haladó mozgást is tud végezni. A szivattyúk a fúróiszapot hajlékony töml n keresztül az öblít fejbe továbbítják. A fúróiszap a rudazaton keresztül a fúrólyuk talpára kerül, ahol h ti a fúró vagy vés vágóéleit, és felemeli a talpról a felfúrt k zetet, azt a felszínre szállítja. A homok és k zet szemcsék kiválasztására a felszínre került fúróiszapot ülepítik, majd egy gy jt tartályba gy jtve onnan újból a fúrólyukba juttatják. Amikor a fúrás olyan mélyre hatol, hogy a forgatórúd majdnem teljesen leereszkedik a lyukba, új fúró rudat toldunk be. A Rotary fúrás sikerének és gazdaságosságának feltétele az alábbi paraméterek helyes megválasztása: a fúrólyuk átmér, a fúrófajta, a talpnyomás, a fordulatszám, a szivattyú teljesítmény, és az öblít iszap min sége. A kés bbi kitermeléshez a fúrólyukat ún. béléscsövezéssel biztosítják. A több 100 méteres béléscs rakatok beépítése palástcementezéssel történik. A béléscs mögötti cementezés, több vízadó - de bekapcsolni nem kívánt - réteg elzárását, valamint egymásközt való szigetelését teszi lehet vé. A béléscs mögötti káros vízmozgást megakadályozza. A megnyitásra alkalmas termel szintek kiválasztása a rétegvizsgálatok alapján történik. A termel szintek megnyitására a béléscsövet és a mögötte lév cementpalástot perforálják, átlyukasztják. A fúrással feltárható vízmennyiség a víztartó k zet geometriai méretein (vastagság, terület) kívül az alábbi tényez kt l függ: porozitás; permeábilitás (átereszt képesség); rétegnyomás. Szükséges, hogy a víz a k zetben mozoghasson, a kúthoz áramolhasson, vízátereszt képessége is legyen. A k zetben a víz áramlása csak akkor következik be, ha nyomáskülönbség áll fenn a kutat körülvev k zet bármelyik pontja és maga a kút között. A korábban említett rétegvizsgálat egyik alkalmazott megoldása, az ún. gammaszelvényezés, mely a fúrással harántolt rétegek természetes radioaktív sugárzásának méréséb l áll. A sugárzás intenzitása k zetenként változó, így a k zetek radioaktív intenzitásának ismeretében következtetni lehet a harántolt rétegek anyagára. Az agyag és a márga er s radioaktív sugárzást mutat, ezzel szemben a víztartó porózus rétegek radioaktivitása kicsi.

14 A szelvényezés kiértékelésére az ún. karotázs diagramm szolgál, melyet a 4. ábra szemléltet ábra: Észak-alföld hévíztározó rétegei karotázs diagrammal [2] Ezen radioaktív szelvényezés nemcsak nyitott, hanem béléscsövezett furatban is elvégezhet, mely alapján a szénhidrogén kutatás céljából eredménytelenül lemélyített és lecsövezett furatokat víztermel kúttá lehet kiképezni. A vizsgálat alapján ezen medd furatokban a béléscsövezés mögötti víztartó rétegeket belövéssel /perforálással/ nyitják meg 2. Az 5. és 6. ábrák az izlandi ISOR cég fúráshoz használt felszerelését illusztrálják.

15 5. ábra: Fúrótorony Izlandon 6. ábra: Fúráshoz használt felszerelés Izlandon

16 A termálvizek kitermelése során felmerül problémák A termálvizek min ségét alapvet en a kémiai összetételük határozza meg. Legfontosabb a mg/l-ben megadott összes oldott alkotórész tömege. A hazai termálvizek esetén magas az összes oldott sótartalom, különösen az oldott vas, mangán, és ammóniatartalom. Ezek hajlamosak korrózióra vagy kiválásra, ami nemcsak a felhasználás szempontjából fontos, hanem a használat utáni elhelyezés szempontjából is rendkívül lényeges. A magas Ca 2+ -, Mg 2+ -ion és CO 2 -tartalom, valamint a nyomás és h mérséklet együttes viszonyának köszönhet ben a termálvíz-szolgáltató kút fels kb m-es szakaszában vízk képz dés indulhat meg. A vízk kiválás a kút fej, és annak környékén a legnagyobb. Ezt a problémát korábban mechanikus eljárással, manapság viszont savazásos eljárást oldják meg, de ennek is lehet negatív hatása a termálvíz-szolgáltató rendszerre, ugyanis a túlzott sav használat miatt a kút közeli vezetékek és tartályok is elhasználódhatnak A termálvízzel együtt gyakran gázok is nagy mennyiségben a felszínre törnek. Ezek sok esetben robbanás veszélyesek és ezek a gázok is el segíthetik a korróziót és a vízk kiválást. Gázok oldódását befolyásoló tényez k: h mérséklet, oldott sók töménysége, a gáz vízg z tartalma, valamint az oldat telítettsége az adott gázra, illetve a gázzal érintkez felület nagysága. A kitermelt termálvíz más kedvez tlen hatású anyagot is tartalmaz, mint pl. nagy mennyiség homokot is magával hoz, ami pl. ha nem megfelel az áramlási sebesség leülepedhet a vezetékekben. Ilyenkor a cs ben rekedt homok gyakran dugulást okozhat. A vízben ezen túlmen en olajszennyezés is el fordulhat, ami elszínezi, illetve büdössé teszi azt, így a hasznosítás újabb akadályokba ütközik 2. A fentiek szerint a kitermelés egyik komoly problémáját jelenthetik az összetételb l adódó korróziós folyamatok, melyek a kitermel rendszer elemeinek élettartamát jelent sen befolyásolják. A korrózió fizikai kémiai kölcsönhatás a fémtárgy és környezete között, amelynek eredményeként annak tulajdonságai megváltoznak (ISO definíció). Ez a kölcsönhatás a fémtárgy teljes vagy részleges pusztulásához vezethet. A berendezések, m tárgyak melyekkel a felszínre hozzuk a vizet köztudottan fémes szerkezet ek. A termálvíz magas sótartalma a problémát csak tovább fokozza. Mechanizmus szerint megkülönböztetünk kémiai és elektrokémiai korróziót: A kémiai korrózió során a fém és a korróziós közeg között (azaz a fázishatáron) egyszer kémiai folyamatok játszódnak le (elektromos töltés átmenet nélkül), melyekre általában a heterogén kémiai folyamatok a jellemz k. Az elektorkémiai korrózió során viszont határfelületi folyamatokban töltéssel rendelkez részecskék - ionok - is részt vesznek. Az oxidációs és a redukciós részfolyamat térben elkülöníthet, anódos és katódos reakciók játszódnak le. (A két mechanizmus nem mindig választható el egymástól.)

17 Normál csapvíz és valamilyen fém pl.: vas leveg jelenlétében korrodálódik. Ilyenkor számos reakció játszódhat le egy id ben, melyek a következ k: 1. Hidrogénfejl dés közben a fémvas hidratált vas(ii)-ionokká alakul. (A víz ph-ja n ): Fe + 2 H 2 O = Fe 2+ + H OH - 2. Oxigén dús környezetben a vas (II)-ionok vas(iii)-ionokká oxidálódnak: 4 Fe 2+ + O H 2 O = 4 Fe OH - 3. A vas (III)-ionok a hidroxidionokkal reagálnak, a vas(iii)-hidroxid kicsapódik: Fe OH - = Fe(OH) 3 4. Kevésbé oxigén dús környezetben a vas(ii)-ionokkal vas(ii)-hidroxidot képeznek: Fe OH - = Fe(OH) 2 5. A vas (II)-hidroxid az oldott oxigén hatására még kevésbé oldódó vas(iii)-hidroxiddá alakul: 4 Fe(OH) 2 + O H 2 O = 4 Fe(OH) 3 6. A vashidroxidok vizet veszítenek, pl.: 2 Fe(OH) 3 = Fe 2 O H 2 O A 6. képletben felírt ferri-oxid más néven vörösvasérc adja a vörösesbarna (rozsda) színt a korrodálódott fémeknek. Emellett még FeO (ferro-oxid) és fekete szín Fe 3 O 4 (ferro-ferri-oxid vagy magnetit) is keletkezhet a fémes felületen. Termálvizek esetében jelen van az úgynevezett mikrobiológiai korrózió is: ami a nagy sótartalomnak a magas h mérsékletnek és az azokban él mikroorganizmusoknak köszönhet. A mikroorganizmusok korrózióval összefügg hatásai: az anódos és katódos polarizációs viszonyának megváltozása depolarizáció során korrozív közeg létrehozása fémszerkezet védelmére szolgáló bevonatainak roncsolódása biofilmek kialakulása

18 Ha a korrózióért felel s mikroorganizmusok életben maradásának feltétele az oxigén jelenléte (pl.: kén- és vas baktériumok), akkor aerob mikrobiológiai korrózióról beszélünk. Az anaerob mikrobiológiai korrózió során a mikroorganizmusok az oxigént más oxigéntartalmú vegyületekb l nyerik. Az ilyen baktériumok jelenléte akkor fordul el ha: oxigénmentes a környezet, szerves anyagok szulfátok és egyéb sók jelen vannak (termálvizekre igen jellemz ), magas a nedvességtartalom, -200 mv, vagy ennél negatívabb a redoxipotenciál, a közeg semleges, o C-os a h mérséklet (bár a feltör termálvizekre nagyobb h mérséklet a jellemz, az elhasznált, leh lt termálvizet elvezet szennyvízcsatornák fém rendszerére veszélyt jelenthet az anaerob korrózió). A korrózió okozta károknak két nagy csoportját különböztetjük meg: A. Közvetlen korróziós károk: ez alatt a korrózió által elromlott berendezés javításának vagy kicserélésének illetve a korrózió elleni védelem költségét értjük. Ezek a közvetlen károk a következ k lehetnek: Termelés id szakos visszaesése (a meghibásodott berendezés cseréje vagy javítása miatt) Cs vezetékek tartályok kilyukadása miatti anyagveszteség Szolgáltatás kiesése Gyártmányok/termékek szennyez dése Élet- és balesetvédelem biztonsági tényez inek romlása Külalak károsodása (rozsda) Környezet szennyezése (talán ez jelenti az egyik legnagyobb kárt, és a legnagyobb veszélyforrást hosszútávon) B. A közvetett károk meghatározása ennél nehezebb, és gyakran a mértéke és a kár elhárításának költsége is nagyobb. 7. ábra: Korróziós problémák illusztrálása a termálvizet szállító csövekben-izland

19 A korrózió ellen lehet védekezni. A fémeknek különböz ötvözetei igen ellenállóak a korrózióval szemben (pl.: rozsdamentes acél, amely a fém és króm ötvözete). Hatékony megoldás lehet az anódos védelem, korróziós inhibitorok alkalmazása, véd bevonatok használata, de ezek az eljárások csak lelassítják a korrózió folyamatát, azaz nem állítják meg. Katódos módszerrel való védelem esetén a korrózió teljesen kizárható Termálvizek, gyógyvizek min sítése, kémiai jellemz ik A kultúra bizonyos fokára eljutott népeknél (már a régi ókori népeknél is) elterjedt volt a fürd zés. A rómaiak már azt is tudták, hogy víz egyes betegségeket gyógyít. k kezdtek el közfürd ket építeni nagy medencékkel. A római birodalom bukása után nem sokat foglalkoztak a fürd zéssel, a fürd épületek rommá váltak. Európában a fürd élet a XV. században kezdett lassan újra megindulni. Közép- Európában inkább az ivókúrák lettek elterjedtebbek. Ebben jelent s szerepe volt az akkoriban az orvosok körében elterjedt nézetnek, hogy a betegségek okai a szervezet kémiai folyamatainak zavarában keresend k. Az ókori kezdeményezések óta feledésbe merült gyógyvizek használata újjáéledt, és az egyes vizek összetételének és hatásának vizsgálata megteremtette a tudományos balneológia alapjait. A XVIII. század elején Friederich Hoffmann a máig érvényes felosztásban csoportosította az egyes ásványvizeket. Megkülönböztetett egyszer hévizeket, alkáliás, konyhasós, glaubersós, keser sós, vasas és szénsavas vizeket. Georg Ernst Stahl és Herman Boerhaave a gyógyfürd k vizének kémiai összetételéb l azok terápiás hatásmechanizmusára igyekeztek következtetni 1. A rendelkezésre álló adatok szerint Paracelsus ( ) végzett el ször vízkémiai vizsgálatokat. Magyarországon az els vizsgálatokat f ként orvosok végezték. Az elemzések valódi célja a hazai olcsón el állítható gyógyszerek alapanyagainak kutatása. Ezért vizsgálta meg Fischer Dániel 1732-ben a tokaji földet, majd Torkos Jusztus János 1763-ban és Hatvani István 1777-ben a hazai szikes területek kivirágzását. Gömöry István szavai szerint a gyógyító er nemcsak az elegyrészekt l, hanem magától az azokat hordozó vízt l is függ. Ugyan nem mindenki fogadta osztatlanul e szavakat, annyiban azonban minden kutató egyetértett, hogy a gyógyer jelent s mértékben függ a még figyelembe nem vett 'elegyrészekt l' (ma már tudjuk, hogy ilyenek a radioaktív-anyagok, mikroelemek, szerves összetev k). Mária Terézia nagyban fellendítette a gyógyvizek vizsgálatának menetét. Az általa kibocsátott 1763-as helytartótanácsi rendelet terjesztette ki egész Magyarország területére a vizek vizsgálatát. Az els többé-kevésbé korszer elemzést Stocker L rinc Buda városi fizikusa készítette el 1720-ben a budai fürd kr l. Stocker 21 fejezetben tárgyalja kísérleteinek eredményeit. Utána járt annak is, hogy honnan kapják vizüket a fürd k, hogyan változik vízszintjük, h mérsékletük.

20 Észak-Magyarország hévizeit már a XVI. században fürd ként használták. Az Illésházy család 1594-ben Trencsén-Tepliczen hatmedencés fürd t építtetett. Az els nem 'hivatalos' fürd orvos, Moller Károly ( ), évente kétszer bejárta a felvidéki fürd helyeket és orvosi tanácsokkal látta el a betegeket. Mária Terézia rendelete el tt csak egyéni kezdeményez k vállalkoztak tudományos kutatásokra. Ilyen kezdeményez k kiemelked példája Torkos Jusztus János, Pozsony város f orvosa. Rendkívül pontos analíziseket készített: a pöstyéni (1745) és a dunaalmási (1746) vizekr l. Zsólyom megyében végzett kísérleteir l Veszprémi István Magyarország és Erdély orvosainak rövid életrajza cím híres biográfiájában tájékoztat. A kortársi m vekkel ellentétben igen rendszerezetten dolgozta ki vizsgálati módszereit. Az ásványvíz-forgalmazásának kérdésében az els jelent s lépést a XVIII. században tették meg. Ez id t l kezdve a magyarországi ásványvízügy nem elszigetelt,hanem országosan intézményesített formában államilag szervezetten és rendeletekkel szabályozva fejl dik tovább. Mária Terézia udvari orvosának (Van Swieten) az uralkodó elrendelte országa összes ásványvizeinek saját költségre történ vizsgálatát és miel bbi árusítását. Mária Terézia érdeme, hogy el ször vizsgáltatta meg hivatalosan a magyarországi ásványvizeket, árusítási céllal; II. József pedig jelent s lépéseket tett ásványvizeink nemzetközi forgalmazására 1-2. A geotermikus energia Magyarországi hasznosításában els helyen szerepel a balneológiai alkalmazás, így jelen tanulmányunk ezen fejezete els ként a gyógyvizek, termálvizek ilyen irányú jellemzésével foglalkozik. A balneológia a gyógyforrásoknak, gyógyvizeknek a gyógyfürd i alkalmazásával és hatásaival foglalkozó tudomány, magyarul gyógyfürd tan. Természetesen számos egyéb hasznosítás is megvalósul: közvetlen hasznosítás körébe tartozik még a f tésre, mez gazdasági célokra, illetve többcélúan megvalósuló hasznosítási formák sora. Nagy jelent ség a földh hasznosítás, a termálvíz gáztartalmának hasznosítása, illetve adott h mérséklet termálvíz esetén az elektromos áram termelése is. Az analitikai kémia rohamos fejl désével olyan módszerek alakultak ki, amelyek a gyógyvizek elemzésében is felhasználhatók, így segítségükkel hazai gyógyvizeink, termálvizeink összetétele feltérképezhet. E módszerekkel megtudhatjuk például, hogy nagyon sok gyógyvizünkben az elemek száma akár az 50-et is meghaladja, illetve, hogy a legtöbb ásványvizünk 30-nál is több ásványi anyagot tartalmaz. Az egyes gyógyvizek és ásványvizek összetételét ún. iontáblázatokban adják meg. Ez rendkívül változatos összetételeket mutat, a gyakorlatban nincs két hasonló min ség víz, és ezek alapján biológiai és gyógyító hatásuk is különböz. A más-más alkotórészek befolyásolják egymás felszívódását és hatását. Fontos, hogy az ásvány- és gyógyvizek a közegészségügyi követelményeknek is megfeleljenek 2-7, 18.

21 Termálvizek, gyógyvizek kémiai összetétele A gyógyvizeket h mérsékletük alapján, 30 C alatt hideg, az ezt meghaladók esetében pedig meleg víznek (hévíznek vagy termálvíznek) nevezzük. A mélyfúrású kutak vizét csak akkor nevezzük termál- vagy hévíznek, ha h mérséklete meghaladja a 30 C-ot. Magyarország különösen gazdag termálvizekben: hévízkészlete világviszonylatban is jelent s, európai viszonylatban egyedülálló. Az ásvány- és gyógyvizek nagy része oldott ásványi anyagokat is tartalmaz, így gyógyító hatásúak, azaz fürd - és ivókúrára alkalmasak. Hazánk gyógyvizei az ország szinte minden régiójában megtalálhatóak, a kutak háromnegyede az Alföldön található. A két f hévíztároló rendszer vizeinek ásványi anyag összetétele eltér : A karsztvíz kémiai összetételét alapvet en azok a karbonátos k zettömegek határozzák meg, amelyek repedésein végigvándorol. Az oldási folyamat a beszivárgást követ en azonnal megindul, a víz CO 2 tartalma oldja a karbonátos k zeteket, így ezek a vizek alapvet en kalcium-magnézium hidrogénkarbonátosak. A víz nagyobb mélységekbe jutva az ott átalakuló k zettömegekb l felszabaduló CO 2 -t elnyelve további oldásra lesz képes, így alakulnak ki a barlangok. A karbonátos k zetekben található agyagásványokból alkáli elemek oldódnak ki, pirittel találkozva a szulfát-tartalom n meg. A kén ritkábban szulfid formában jelenik meg a vízben ez jelent s gyógytényez. Az intenzívebb áramlási zónákban a víz összes oldott sótartalma csekélyebb (pl. Hévíz), a nagyobb mélység zárt karsztos tárolókban a NaCl koncentráció úgy megn het, hogy megközelíti, vagy akár el is éri a tengervíz töménységét (pl. Rábasömjén). A porózus rezervoárok vize általában alkáli hidrogénkarbonát-tartalmú. Az oldott anyag mennyisége itt is igen tág határok között változik, és általában a nagyobb mélység tárolókból származó fluidumokban a nagyobb. A gáztartalom tekintetében is eltérnek a két rezervoár-típus termálvizei egymástól. A karsztos tárolók gáztartalma dönt en CO 2. A homokköves tárolókból els sorban a zárt lencsék -b l a termálvízzel együtt metán jön a felszínre. Egyes kutak vizében fenol és olaj is el fordul 1-7. A vizek az alapösszetev k mellett változatos mennyiség és min ség egyéb anyagokat is tartalmazhatnak. Például a villamosenergia termelésre is alkalmas tárolót harántoló Nagyszénás-3 mélyfúrásból a rétegvizsgálatok során vett vízminták laboratóriumi elemzése 64 mg/l lítiumot, 4,4 mg/l fluort és 10 mg/l arzént mutatott ki. Ez utóbbi az ivóvízben megengedett mennyiség 200-szorosa, de a fluor tartalom is a határérték háromszorosa. Meg kell még említeni a vizek lebeg szilárdanyag tartalmát. A homokk tárolók vizeiben a kvarc szemcsék dominálnak. Szemcseméretük a néhány mikrontól a néhány tizedmilliméterig szór 1-7.

22 Magyarországon január 1-jén összesen 1289 regisztrált termálkút volt. A kutaknak közel a fele 40 o C-nál kisebb h mérséklet, a 60 o C-nál melegebb vizet adó kutak aránya az összes kútnak közel egynegyede, de csak 4 % a 90 o C-nál melegebb viz kút. A hévíz kutak kb. egytizede ma már selejt, közel két tizedük ideiglenesen lezárt, illetve vízszintészlelési célokat, néhány pedig visszatáplálásra szolgál. Ha ezeket nem vesszük figyelembe, akkor a ténylegesen üzemel hévíz kutak számát 840-nek határozhatjuk meg a január 1-i állapot szerint, helyszíneléssel nem ellen rzött nyilvántartások alapján január 1-éig Magyarországon 1323 db 30 o C-nál melegebb viz hévízkút létesült, közülük jelenleg 850 üzemel legalább id szakosan, a tönkrement és kiselejtezett kutak száma pedig kb , 10. A magyarországi termálkutakról a VITUKI Hidrológiai Intézete vezet egységes nyilvántartást, amelynek Országos Hévízkút Kataszter a neve. (Az országban van Vácon egy olyan kút, amelynek a h foka Celsius fok között ingadozik, ez is szerepel a kataszterben). Ezen kívül az ország mélyfúrásainak a jelent s részér l rendelkezésre áll valamennyi földtani adat, közöttük a kifolyóvíz-h mérséklet, és szerencsés esetben a kút talpán mért h mérséklet is, így ezek adatai is értékelhet k, felhasználhatók. 8. ábra: M köd termálkutak Mo-n 7

23 Termálvíz Magyarország területének %-án feltárható, de a feltárás nem mindenütt gazdaságos, és nem is mindig engedélyezhet 1-7. Az országban mintegy 150 melegvizes gyógyfürd, köztük 36 speciális - többek között radioaktív, kénes-savas, sós-brómos-karbonátos, jódos vizet tartalmazó - fürd található. Európa egyetlen barlangfürd je Északkelet-Magyarországon a tapolcai, a Balaton közeli Hévíz pedig Európa legismertebb meleg (33 C) gyógyviz tava. Budapest - évtizedek óta a világ "fürd f városa" - egyes fürd it már a török id kben használták. A f városban két tucat fürd és 13 gyógyfürd van. Magyarország ásványvíztermelése ben 385 millió liter volt 19. Magyarország becsült vízkészlete 500 Gm 3, az összes termálkút éves vízhozama ~500 millió m 3. Ezt a vízhozamot természetesen nem veszik igénybe, a becsült kitermelt évi termálvíz mennyiség ~200 millió m 3. A termálvíz kutak csaknem felének vízh mérséklete kisebb, mint 40 C, és a 90 C-nál melegebb vizet adó kutak száma összesen 51 db. A termál kutak viszonylag nagy hányada, több mint 10 %-a m szaki hibás, ami azt jelenti, hogy hasznosításra már nem alkalmas 5. Az egészségügyr l szóló évi CLIV törvény a (2) bekezdésének x) pontja, valamint a 74/1999. (XII. 25.) EüM rendelet alapján az Országos Gyógyhelyi és Gyógyfürd ügyi F igazgatóság (OGYFI) engedélyezi ásványvíznek és gyógyvíznek vélelmezhet víznek elismert ásványvízként, illet leg gyógyvízként való megnevezését. A gyógyvíz-min sítéshez el ször a vizet kémiai elemzések alapján ásványvízzé kell min síteni, mely egy szigorú vízmin ségi kategóriának megfelel min sített ivóvíz. Ezután következhet a gyógyhatás vizsgálata ún. kett s vakkísérlettel. A kísérlet során 10 beteget a kiszemelt termálvízben, ellenpróbaként pedig 10 másikat melegített csapvízben fürdetnek. A tesztek elvégzése után a hivatal tehet javaslatot a gyógyvízzé min sítésre. A XIX. század végén és a XX. század elején létrejött els hazai hévizes fürd k minden esetben megkapták a gyógyvízmin sítést és ezt azóta is rzik tehát a hagyomány útján is szerepelhet egy fürd a gyógyviz fürd k listáján. Mivel azonban a min sített ásványvizek 99 %-ának minden esetben van valamilyen gyógyhatása, így els sorban szándék és anyagi ráfordítás kérdése, hogy gyógyvíznek min sítsenek egy hévizet. A min sítés procedúrája inkább azért fontos, hogy kiderüljön, valójában milyen betegségekre is javallott az adott gyógyvíz. Általában ez is már a kémiai vizsgálatok alapján kiderül, hiszen bizonyos víztípusok bizonyos betegségekre javallottak. Nem csak fürdési (balneológiai) célú gyógyvízr l beszélhetünk, hanem ivókúrára szolgáló természetes gyógyvízr l is. Különleges értéket képviselnek a budai Hunyadi János és Ferencz József valamint a Tisza mellett termelt Mira keser víz-telepek, ezek vizét leginkább gyomor- és vesebetegek fogyasztják. Az ásványvíz- és gyógyvíz-min sítést nem csak megszerezni kell, de rendszeresen kell vizsgálni és fenntartani is. Mivel ez a fürd knek jelent s költséget jelent, emiatt sok fürd csak egy kútját min sítteti gyógyvízzé.

24 A kitermelt víz min sége is változhat id vel, ezért a gyógyvíz-min sítést indokolt lenne id nként megismételtetni, ám sajnos els sorban az anyagi vonzatok miatt ez nem bevett szokás 2, A Föld felszínére hulló csapadék csupán kis mennyiségben tartalmaz szilárd alkotórészeket. A földbe szivárgott víz azonnal reakcióba lép a talaj és a k zet elegyrészeivel és ásványaival, s ezáltal megindul a felszín alatti víz képz dése, átalakulása. A csapadékvíz által feloldott ásványi anyag mennyisége és jellege az érintkez s befogadó k zetek vegyi alkatától, összetételét l, k zetfizikai sajátosságaitól, továbbá a környezeti h mérséklett l, a nyomásviszonyoktól, a már oldatban lév anyagoktól, a hidrogén-ion koncentrációtól és a redoxipotenciáltól függ. A k zet ásványos összetétele a vízmin ség kialakulásának csupán egyik tényez je. A finomszemcsés laza üledékes k zetekben jóval gyorsabb a vegyi anyagok koncentrálódása, mint a hasadékos k zetekben. Emellett a mélységi víz áramlási útvonalának hosszúsága is hat a benne oldott anyagok koncentrációjára. A vegyi hatást és az oldódást nagymértékben el segíti a mélység növekedése és ezzel együtt a h mérséklet és a nyomás fokozódása. Hazánkban a hévizeket a kémiai összetételük alapján az 1. táblázatban megadott csoportokba sorolhatjuk 1, 19, 21 :

25 1. táblázat: Hévizek és gyógyvizek csoportosítása kémiai összetétel szerint [21] Egyszer gyógyvizek Egyszer szénsavas vizek Alkáli hidrogénkarbonátos vizek Kálcium, magnézium, hidrogén-karbonátos vizek Kloridos (konyhasós) vizek Szulfátos (keser ) vizek Vasas vizek Kénes vizek Jódos, brómos vizek Radioaktív vizek Oldott ásványi anyag tartalom <1000mg/l <1000 mg/l, és >1000 mg/l a szabad szénsav >1000mg/l Ca, Mg, hidrogénkarbonát tartalma jelent s Na, Ca tartalma jelent s >1000 mg/l több szilárd alkotó részt tartalmaz, szulfátion túlsúly mg/l ferri v. ferroint tartalmaz legalább 1mg/l ként tartalmaz jód > 1 mg/l bróm > 5 mg/l radon, rádium tartalmú vizek Lel hely Debrecen Miskolctapolca Balatonfüred Parádsasvár Szeged Szolnok Csopak Kékkút Debrecen Karcag Sárvár Kocs Igmánd Parádi Clarissaés István-forrás Hévíz Mez kövesd Harkány Debrecen, Hajdúszoboszló, Bükkszék Gyula Hévíztó Eger Megjegyzés a két vegyérték vasionnak van kedvez bb hatása Kloridos vizek csoportjába tartozik Savanyú k zetek radioaktív anyagban gazdagabbak Az egyszer szénsavas vizek, másnéven savanyú vizek literenként 0,6 g-nál több hidrogén-karbonátot tartalmaznak. Általában ásványvízként kerülnek forgalomba, de nagyon sok esetben gyógycélra is felhasználják. Ilyen források: Maconka (Nógrád megye), Répcelak, Mihályi. Hazánk számtalan termál- és gyógyvizének többsége ún. hidrogén-karbonátos hévíz, azaz a teljes ásványi anyag tartalmának legalább 20 %-a kálcium-, magnézium- és hidrogén-karbonát ionokból áll.

26 Ez a gyógyvíz f leg mozgásszervi betegségekre (ízületi kopások, reuma) igen hasznos, ám e mellett más összetev ket is tartalmazhatnak, melyek további betegségtípusokra vannak jó hatással. Ez a három összetev a 2. táblázat szerinti arányban fordul el néhány közkedvelt hazai fürd nk vizében 20 : 2. táblázat: Magyarországi gyógyfürd k f bb komponenseinek koncentráció értékei 20 Ionok koncentráció értékei mg/l-ben Gyula Miskolctapolca Harkány Sárvár I. Sárvár II. Kalcium 10, ,4 438 Magnézium 1,3 11,9 15 5,7 65 Hidrokarbonát A harkányi víz kéntartalma is igen jelent s, így els sorban err l is ismerik: Harkány, a kénköves fürd. A harkányi víz ezért nem csak a mozgásszervi betegségeknél gyógyító hatású (a kopásos ízület kéntartalma lecsökken, ami a vízb l visszaépülhet), de a kén bizonyos b rbetegségeket is gyógyít és a szívinfarktus kockázatát is csökkenti. A sárvári gyógyvíz egyik kútjának kálcium-tartalma t nik hihetetlenül magasnak, mely köztudomásúlag a csontok f épít eleme. A sárvári víznek fontos alkotórészei még: a nátrium-klorid, a hidrogén-karbonátok, a jód, a bróm, a fluor, és még számos nyomelem. A magas sótartalmú gyógyvízb l lepárlással állítják el a híres Sárvári Termálkristályt. A miskolctapolcai gyógyvíz viszont épp azért kedvelt, mert kevéssé tömény - így míg más vizekben csupán fél órát egészséges egyidej leg tartózkodni, a barlangfürd ben lubickolhatunk kedvünkre. A gyulai víz n gyógyászati betegségekre is javallott, ez els sorban a jódtartalomnak köszönhet 20. Az alkalikus vizek f leg a szódabikarbóna ionjait, vagyis nátrium-, és hidrogénkarbonát-ionokat tartalmaz. Leggyakrabban ivókúrára használják, alkalmas a gyomor-, bélhurut, gyomorsavtúltengés, vagy légúti hurut kezelésére. A legismertebb és leghatásosabb a bükkszéki Salvus gyógyvíz. Ilyen források: Balf, Békés, Bükkszék, Gyopárosfürd, Gyula, Makó, Mez túr, Nagyszénás, Tótkomlós, Szeged/Anna, Szécsény, Szolnok, és még több helyen is. A kloridos vagy konyhasós vizek nátrium- és kloridionokat tartalmaz. Alkalmazzák a reuma, n i szervek betegségeiben, de ivókúrában a nyálkahártyák hurutos megbetegedésekor is kedvez en hat. Ilyen források: Cserkesz l, Debrecen, Eger, Hajdúszoboszló, Karcag, Sóshartyán/Jódaqua, Pesterzsébet, de hasonló gyógyhatásuk van az alföldi sziksós tavaknak: Dunapataj, Gyopáros, Kakasszék, vagy a Nyíregyháza-sóstó.

27 Az ún. keser vizek jellegzetes keser ízét a szulfát-ion adja, de a glaubersós vizek ezen felül még nátrium-iont, a keser sós vizek magnézium-iont is tartalmaznak. Hígítva a gyomor-, bél-, máj-, epebetegek ivókúrájára használják, hashajtóhatásuk közismert. Ilyen források: rmez n a Hunyadi János és a "Ferenc József", a nagyigmándi Igmándi -, vagy a tiszajen i Mira keser víz. A vasas vizek esetén egy literben 0,03 grammnál több kétszer szénsavas vasat tartalmaznak, többnyire sok szabad szénsav, kétszer szénsavas nátrium és kalcium, néha konyhasó, néha kénsavas nátrium mellett. Eszerint beszélhetünk tisztán vasas vizekr l, alkális, alkális-konyhasós, földes és glaubersós vasas vizekr l. A vasas fürd kb l a vas a b rön át szívódik fel a szervezetbe, de a vashiány okozta vérszegénység esetén inkább ivókúrát alkalmazva várható el jó eredmény. Ilyen források: A parádi Clarissa- és Istvánforrás vagy a mohai Stefánia-forrás vize. A kénes vizek a ként kénhidrogén gáz, karbonil-szulfid (COS), ritkán nátriumszulfid, kalcium-szulfid alakjában tartalmazzák. Ezek fürd formájában is alkalmasak arra, hogy a szervezet kénhiányát pótolják, a kénes fürd erélyes hatású, leginkább a reumás betegségek, egyes b rbetegségek kezelésében van nagy jelent sége. Ilyen források: Budapesten az Imre, a Lukács és a Rudas fürd egyes forrásai, valamint Aranyos fürd, Balf több forrásának, Parád Csevice forrás, Erd bénye, kénes termálvize van Harkány, Mez kövesd több fúrt kútjainak. A jódos brómos vizek általában egyidej leg konyhasósak is, ezért alkalmasak a reuma, n i szervek betegségei, és egyes b rbetegségek kezelésére is. Ivókúrában a jód erélyesen hat a pajzsmirigyre, ezért az orvos kanalas mennyiségben rendeli. A legismertebb sóshartyáni Jodaqua (e:jodakva) palackozva kerül forgalomba. Ilyen források: Debrecen, és Hajdúszoboszló (meleg), Pesterzsébet (hideg). A radioaktív gyógyvizek legfontosabb hatóanyaga a rádiumemamáció, melynek általánosan használt neve a radon. A radioaktív elemek olyan csekély mennyiségben vannak jelen a gyógyvízben, hogy a koncentrációt nem súlyuk alapján fejezzük ki, hanem a sugárzás mértékének alapján. A hazai viszonyoknak megfelel en radioaktív víznek azt a vizet nevezzük, melynek literjében legalább 1 millimikrocurie-nek megfelel sugárzó anyag található. A radioaktív gyógyvizekben jelen lév sugárzó anyag sokkal kevesebb, semhogy bármilyen sugárártalom létrehozásában szerepe lehetne, de elegend ahhoz, hogy a szervezet élettani m ködésére serkent hatást fejtsen ki. A radon a fürd vízb l a b rön át könnyen felszívódik, de gáznem lévén, a fürd víz feletti leveg ben is megtalálható és a légzéssel a tüd n át bejut a szervezetbe. Mivel a radon a nemesgázok csoportjába tartozik, a szervezet anyagaihoz nem köt dik vegyület formájában és így nem kell felhalmozódástól, hosszabb ideig való tárolásától és kiszámíthatatlan utókövetkezményeit l tartani.

28 A szövetek regenerációja, a gyulladások termékeinek kiküszöbölése, a fert zések leküzdéséhez szükséges immunanyagok termelése meggyorsul a radioaktív fürd ben. E fürd knek régen fiatalító hatást tulajdonítottak. Hazánk kifejezetten radioaktív fürd i Budán, Egerben és Hévizen találhatók. Az egyszer hévizek (ún. Akratotermák) kevés oldott szilárd anyagot tartalmaznak, de gyógyító hatásuk közismert, különösen a reumás betegségek esetén. Ilyen források: Budapest: Római-fürd, Pünkösdfürd, Csillaghegy, Kács fürd 1-2, Vízmin sítés fogalmainak áttekintése A vízmin ségén a víz fizikai, kémiai, biológiai, mikrobiológiai és radiológiai tulajdonságainak összességét értjük. Ezért vízmin sítés során ezeket a tulajdonságokat kell megvizsgálni és a vizsgálati eredményeket rendszerezve értékelni. A min sítési eljárások típusonként: 1. Fizikai és organoleptikus min sítés során vizsgált tulajdonságok: szín, áttetsz ség szag íz h mérséklet, h háztartás lebeg anyag tartalom és lebeg anyag szemcse méret szerinti eloszlása. 2. Kémiai min sítés során vizsgált tulajdonságok: oldott gáz, oldott só, oldott és kolloidos szerves anyag tartalom (KOI, BOI) keménység, lúgosság, vezet képesség, stb. ph üledék-összetétel 3. Biológiai min sítés során vizsgált tulajdonságok: halobitás (szervetlen kémiai tulajdonságok összessége) trofitás (a vízben él szervezetek els dleges szerves anyag termelésének mértéke)

29 szaprobitást (szerves anyag lebontás heterotróf mikroorganizmusokkal) toxicitás (természetes eredet méreganyag tartalom) 4. Mikrobiológiai min sítés: A mikrobiológiai vizsgálatok során baktérium, vírus illetve parazita tenyésztésének vizsgálatával állapítják meg a víz min ségét Radiológiai min sítés: A talajjal ill. a leveg vel való kölcsönhatásból adódóan a vizek is tartalmaznak radioaktív anyagokat. Mivel a csapadék minden cseppje tartalmaz aeroszolt, így az ezekhez köt d nemesgázok okozzák, hogy az átlagosnál nagyobb a csapadék radioaktív izotóp koncentrációja. A természetes aktivitások szempontjából az es és a hó nem mutat tényleges eltérést. A tengervíz nagyon csekély rádiumtartalma következtében az óceánok feletti leveg radon koncentrációja másfél- két nagyságrenddel kisebb, mint a szárazföldek felett. A termálvizek esetében sokszor igen nagy rádiumtartalom mérhet. A talajvíz, illetve a felszíni vizek rádiumtartalma átlagosan 4 x 10-5 Bq/cm 3. H források esetében ennek szeresét is lehet mérni. Ennek megfelel en a termálvizek leveg jének radon-tartalma is magasabb az átlagosnál. A felszíni vizek, azaz a folyók, tavak, természetes radioaktivitása elég kicsi. A 222 Rn és 226 Ra radioaktivitásuk miatt még kis mennyiségben is könnyen mérhet radioizotópok, s így mint természetes nyomjelz k vesznek részt a felszíni és felszínalatti vizek transzportfolyamataiban. A természetes vizek 226 Ra-tartalmának mérése információkat adhat a víz eredetér l, keveredésér l, föld alatt megtett útjáról. A fentiek alapján kézenfekv, hogy a rádium és radon aktivtás-koncentráció vízmintákban történ egyszer, megbízható és tömegesen végezhet mérésének nagy jelent sége van, s egyben az ilyen eljárások és azok alkalmazása iránti igény növekedése várható már a közel jöv ben 7-8. A leggyakrabban mért radioanalitikai paraméterek: Összes alfa aktivitás Összes béta aktivitás 40 K 3 H 90 Sr

30 Vízmin sítés Mintavétel A vizsgálandó víz mintavételezése precíz eljárást követel meg, hogy a kés bbi vizsgálati eredmények is helytállóak legyenek. A mintavétel függ a vizsgálat céljától, a kút mélységét l, illetve hozamától. A mintavétel általános lépései a következ k: 1. El készületek a mintavételhez: tiszta és kalibrált mintavételi eszközök el készítése 2. Mintavétel el tt a hozzáférhet ség biztosítása a kúthoz 3. Vízszint mérése 4. A kút vizének szivattyúzása 5. Vízmintavétel, a minta megfelel tárolása, szállítása és mintavétel után a kút lezárása A vizsgált minta lehet pont-, illetve id beli- vagy térbeli átlagminta. A mintavétel körültekint szabványos el írások alapján történik, mely a felszín alatti, illetve fürd vizek esetében az MSZ ISO 5667:1993 számú szabvány. Nem szabványos mintavétel esetén pl. a folyamatosan üzemel vízadó berendezésnél 5 perces kifolyás után végezzük a mintavételt, kifolyás közben a csaphoz ne nyúljunk. Szakaszosan üzemel berendezést mintavétel el tt egy ideig kell folyamatosan üzemeltetni, majd a mintavételt elvégezni. A mintavétel tiszta, leggyakrabban üveg vagy m anyag palackokba történik, mely anyaga nem léphet reakcióba a víz összetev ivel. A vizsgálat el tt a vett vízmintával az edényt át kell öblíteni. Gyógyfürd k esetén pl. az ún. önellen rzési feladatok esetén a mintavétel és a mérés kéthavonta, az ún. önellen rzésre kijelölt napon pedig ún. 24 órás átlag pontminta vételezéssel történik. A mintákat feliratozzák, illetve a mintavételr l jegyz könyvet is célszer készíteni. Mintavételt követ en a vett mintát szükséges esetén tartósítjuk, illetve a vizsgálatig h t szekrényben +4 oc-on tároljuk 2, 16, Fizikai min sítés A termálvizek a felszíni h hasznosítás szempontjából els sorban h mérsékletszintjükkel jellemezhet k. H mérsékletszintek szerint két nagy csoport választható el: 100 C alatti hévizek, o 35 C ig: langyos vizek, o 60 C ig: középmeleg vizek, o 60 C felett: meleg vizek. 100 C feletti (ún. nagy entalpiájú) fluidumok 25.

31 A fizikai és organoleptikus vízmin sítés során vizsgált paraméterek a következ k: h mérséklet szín, látszólagos szín (TCU) szag (primer és szekunder szaghatások) és íz: A víz szaga és íze a benne oldott gázoktól, az oldott sóktól valamint az ott található életközösségt l függ. A víz szagát és ízét a tömegesen elpusztult mikroorganizmusok valamint a szerves anyagok is befolyásolhatják. lebeg anyag-tartalom (zavarosság, átlátszóság), mely meghatározása fényszórás fotometriával történik, egysége pl. mg/l vagy NTU viszkozitás (a víz folyósságát és nyúlósságát jellemz anyagállandó) Kémiai min sítés A termálvíz min sége, összetétele vízkémiai szempontból függ: a termálvizet termel kút helyét l és mélyégét l, illetve a geológiai, hidrogeológiai jellemz kt l. A vízben oldott és nem oldott (pl. lebeg anyagok) vannak jelen, ez utóbbiak aránya felszín alatti vizek esetében kicsi. Az oldott anyagok oldott gázokat, oldott szervetlen anyagokat, sókat (kationok és anionok) és oldott szerves anyagokat jelentenek. Azaz a hévizek vízk kiválási és a korróziós tulajdonságait is tanulmányozva a kémiai jellemzésnél tehát figyelembe kell venni pl. az összes oldott sótartalmat, összetev kre bontva a kationok, anionok fajtáját, mennyiségét, a víz egyensúlyi ph-ját, a jelenlév gáztartalmat, stb. A sótartalmat hévizeinkben dönt en a kalcium-, magnézium-, és nátrium-ionok klorid-, szulfát- és hidrogén-karbonát formái alkotják. Pl. Debrecenben a kitermelt termálvíz sótartalma a mélységt l függ en (mélyebbre haladva emelkedik) mg/l között változhat, Na-tartalma pedig szintén magas mg/l 2. A kémiai összetev ket különféle analitikai vizsgálatokkal rendszeresen ellen rizni kell, illetve hatékony módszereket kell kifejleszteni a magas koncentrációjú komponensek felhasználást segít csökkentésére. A vizsgálat lehet tájékozódó jelleg, gyorsteszt, helyszíni vagy laboratóriumi. A kémiai min sít paraméterek vizsgálata korábban ún. klasszikus analitikai módszerekkel történt, míg ma els sorban m szeres analitikai technikákat alkalmaznak. Ezek közül is elektroanalitikai, atom- és molekulaspektroszkópiai, valamint gyors és nagy hatékonyságú elválasztástechnikai módszereket alkalmaznak, mint pl. az ionkromatográfia vagy a kapilláris elektroforézis. A modern laboratóriumokban egyre inkább ún. kapcsolt technikák (GC-MS, LC-MS, ICP-MS, CE-MS) segítségével nyernek gyors és pontos információt a vizsgálati mintáról.

32 Néhány fontos kémiai paraméter és analitikai módszerek meghatározásukra 1-2, 21, : 1. ph fogalma és mérése: A ph a hidrogén-ionok aktivitásának (híg oldatokban a koncentrációjának) a mértéke, és kifejezi az oldat savasságát vagy lúgosságát. Mivel a hidrogén-ionok koncentrációja nagyon széles skálán mozog, az értelmezés és koncentráció számítások megkönnyítésére, logaritmikus egységben fejezik ki a ph és hidrogén ion koncentráció ([ H + ] mol/l) közti összefüggést: ph = - log H + A mérése elektrokémiai úton, ún. kombinált üvegelektróddal történik. Az elektród egy elektrokémiai érzékel, amely egy mér és egy referencia elektródból áll. A mérés el tt szükséges az elektród kalibrációja, ismert ph-jú puffer oldatokkal. A 9. ábra egy elektroanalitikai mér b röndöt mutat be, mely ph, redoxifeszültség, vezet képesség, sótartalom, oldott oxigén tartalom mérését teszi lehet vé a benne található különféle (3 db) elektródák segítségével. Az összeállítás els sorban terepi mérésekre lett kifejlesztve, ugyanis a fenti paraméterek pontos mérése a mintavétel helyszínén, friss mintából történhet meg pontosan, a tárolás, illetve a szállítás befolyásolhatja ezeket az értékeket. Természetesen az összeállítás laboratóriumi változata(i) is helyes eredményt ad(nak) ha a fenti befolyásoló körülményeket szem el tt tartjuk. 9. ábra: Multiline P4 elektroanalitikai mér b rönd terepi mérésekhez

33 2. A víz összes savassága és mérése: A vizek savasságát a savasan hidrolizáló sók és savak okozzák. A savasságot a semlegesítéshez szükséges er s bázis mennyiségével, sav-bázis titrálással vagy elektroanalitikai elven határozzuk meg. (jele: p). Természetes vizekben a savasságot rendszerint a szabad, oldott széndioxid, továbbá huminsavak és egyéb, gyenge szerves savak okozzák. Ilyen esetekben a víz ph-ja rendszerint 4,5 felett van. A savasságnak azt a részét, amelyt l a ph 4,5 alá csökken, a víz szabad savasságának (m) nevezzük. 3. A víz összes lúgossága és mérése: Vizek lúgosságát lúgosan hidrolizáló sók és bázisok okozzák. A lúgosságot er s sav mér oldattal, sav-bázis titrálással vagy elektroanalitikai elven határozzuk meg. (jele: m ). A természetes vizeknél a lúgosságot rendszerint az alkáliföldfém-hidrokarbonátok okozzák. Ebben az esetben a víz ph értéke 8,3 alatt van. Az oldott karbonátok és hidroxidok a ph értékét 8,3-nál nagyobbra növelik. Az összes lúgosságnak azt a részét, amely meghaladja a ph = 8,3-at, a víz szabad lúgosságának nevezzük (jele: p ). A termálvizek esetében fontos paraméter, pl. a szikesedést okozó hatás feltérképezésére (NaHCO 3 ). 4. Vezet képesség és mérése: A vezet képesség értéke a vizsgált minta oldott iontartalmáról ad tájékoztatást. (vezet képesség mértékegysége Simens/méter). Minél nagyobb az oldat sótartalma, minél több savat vagy lúgot tartalmaz az adott minta, annál nagyobb a vezet képessége. Ebb l kifolyólag az alkalmazott elektród segítségével a víz összes oldott sótartalmát is mérni tudjuk. A termálvíz kémiai min sítése során ez is egy igen fontos paraméter, amelyet a használat utáni elhelyezés során figyelembe kell venni. A mérés elektrokémiai ellenállásméréssel történik. A mér cella két egyforma elektródból (Pt) áll. Ezekre az elektródokra adott váltakozó feszültség idézi el az oldatokban lév, ionoknak az elektródok irányába történ mozgását. (Minél több ion van a vizsgált mintában annál nagyobb a két elektród között folyó áram.) 5. Fontosabb kationok és mérésük: Vas- (Fe 2+ ) és mangán-ion (Mn 2+ ): Els sorban a talajvizekben és a mélységi vizekben fordulnak el, de az évszaktól függ en a felszíni vízfolyások és víztározók vizében is jelentkezhetnek. A vas a Földön a negyedik leggyakoribb elem. A szulfidos ércbomlások következtében oldatba került vasvegyületek a folyók által szállítva a tengerparti zónában a mangánnal (Mn) együtt - mivel a ph-változásra érzékenyek - a lúgos tengervízben kicsapódnak. Míg a növényi légzés anyagcsere-katalizátorának, a klorofillnak a Mg a kulcseleme, ez a szerep az állati és emberi szervezetben az oxigénellátást biztosító hemoglobin vasának jutott.

34 Az oldott állapotú vas- és mangán legtöbbször vas- és mangán-tartalmú k zetekb l kerül a vízbe. Nátrim-ion (Na + ): A földkéreg és a tengervíz egyik f alkotója. Magmás ásványalkotó. A felszíni vizek által szállított nátrium sók a tengervízben felhalmozódnak. Kálium-ion (K + ): Annak ellenére, hogy a földkéreg egyik leggyakoribb eleme, a tengervízben kisebb az el fordulásai aránya. A magmás k zetek jellemz ásványalkotója. A négy leggyakrabban el forduló kation (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ) közül legkisebb ionsugara lévén a legkönnyebben épül be a kristályrácsba. A szervezetben a nátrium és a kalcium antagonistája. Lítium-ion (Li + ): Eredetét tekintve a lítium-szilikátok oldásakor kerül vízbe a savanyú eruptív k zetb l. Juvenilis származású is lehet. Biológiai jelent ssége említésre méltó. A tüd ben, vesében, lépben halmozódik fel. A szöveti légzés el mozdítója. Minimum 3 mg/l koncentrációban húgysavoldó tulajdonságú, köszvénynél javallt. A növények is felhalmozzák. A Li-koncentráció a nátriumtöménység függvénye a termálvizekben. Ha 1 mg/l-nél nagyobb mennyiségben fordul el, lítiumos termálvíznek nevezhet. Ammónium-ion (NH + 4 ): Szerves él lények els dleges bomlásterméke. Mélységi vizekben jelenléte - tekintettel az üledékes k zetekben lév, régebben föld mélyébe került növényi szervezetekb l való eredete - nem kifogásolható. A hajdúszoboszlói Pávai-Vajna ásványvíz is tartalmaz geológiai eredet ammóniát. A fenti kationok mérése legtöbbször atom- vagy molekulaspektroszkópiai módszerrel történik, de elterjedten használják az ionkromatográfiát is ezen ionok egymás melletti meghatározására (lásd. Ionkromatográfia jelent sége a termálvíz elemzésében, 2. sz. melléklet, Geotermia 2. szám, illetve 3.sz. melléklet: Konferencia el adás). 6. A víz keménységének fogalma és meghatározása: 6.a. A víz összes keménységét az alkáliföldfémek, a kalcium- és magnézium-ionok, illetve ezek sói okozzák. Ezek az elemek természetes körülmények között a szénsav oldó hatása, vagy a talajban lejátszódó biokémiai folyamatok révén jutnak a vízbe. A keménység kifejezése ún. keménységi fokban történhet, hazánkban a német keménységi fokot használják (NK ). 1 német keménységi fokú az a víz, amelynek 1 dm 3 - ben 10 mg CaO-dal egyenérték Ca 2+ - vagy Mg 2+ -só van.

35 Az összes keménység értékét pl. komplexometriás titrálási módszerrel határozhatjuk meg, vagy a fenti pontban megadott kationok (Ca, Mg) mérési lehet ségeit ismerve, azok koncentrációiból számíthatjuk. 6.b. Változó vagy karbonát-keménység: A változó keménységet azok a kálcium- és magnézium-ionok okozzák, amelyek hidrogénkarbonát-ionokhoz vannak kötve. 6.c. Állandó keménység: Állandó keménységet azok a kálcium- és magnézium-ionok okozzák, amelyek nem hidrogénkarbonát-ionokhoz, hanem pl. szulfát-, nitrát-, klorid- stb. ionokhoz vannak kötve. A keménység értéke szerint megkülönböztetünk: 30 NK fölött: nagyon kemény vizeket, NK : kemény vizeket, 8 18 NK : közepesen kemény vizeket 0 8 NK : lágy hévizeket. 7. Fontosabb anionok és mérésük: Fluorid-ion (F - ): Magmás k zetekben igen elterjedt, mg/kg a gyakorisága. A mészkövekben átlagosan 250 mg/kg a koncentrációja. A szénsavas vízben jól oldódva kerül az termálvizekbe. Nagyobb koncentrációban fluortartalmú ásványok, pl.: apatitok mállási környezetében fordul el. Igen mérgez elem, a véralvadást gátolja. Nagyobb mennyiségben a szervezetbe jutva foltossá teszi a fogzománcot. Kalcium-foszfáttal komplex kötésben a csontokban, fogakban található. Hiánybetegsége a fogak zománchiányosodása. Amennyiben a fluorid-ion koncentrációja meghaladja a 2 mg/l-t, víz fluoros termálvíznek nevezhet. Klorid-ion (Cl - ), klór (Cl 2 ),: Tengervízben a legnagyobb arányban el forduló ion. A hatalmas kloridionmennyiség egy része a mállás során, a folyók szállító munkájának köszönhet en jut a tengerbe, óceánokba. Nagyobbik hányada a tenger alatti vulkáni m ködés eredménye. A vulkáni g zökben 0,1-1% Cl 2 -HCl (sósav) található. A mészkövek átlagos klorid-tartalma 122 mg/kg, dolomitokban ez az érték elérheti a 800 mg/kg-ot is. A felszín alatti vizek nagyobb klorid-tartalma tengervíz-maradvány eredetre utal.

36 A kloridion a szervezet 7 f hamualkotója sorában a hatodik helyet foglalja el. Fontos szerepe a vízháztartás szabályozása a nátriummal együtt (NaCl). Összes aktív klór: A vízben jelenlév összes, oxidáló hatású (enyhén savas közegben jodidokból elemi jódot felszabadító) klórvegyületet összes aktív klórnak nevezzük, amelynek koncentrációját bármely klórforma esetében a felszabadított, (illetve felszabadítani képes) jóddal egyenérték Cl 2 koncentrációjával fejezzük ki mg/dm 3 mértékegységben. Szabad aktív klór: A hipoklóros-sav (HOCl), hipoklorition (OCl) és oldott klórgáz (Cl 2 ) alakjában jelenlév aktív klór. Kötött aktív klór: Az összes aktív klórnak a nem szabad aktív klórként jelenlév része (klóramionok). A szabad aktív és a kötött aktív klór külön meghatározására csak a DPD-s fotometriás és a DPD-s térfogatos módszer alkalmas. Bromid-ion (Br - ): El fordulása magmás és üledékes (mészk, dolomit, agyag) k zetekben viszonylag csekély érték. A juvenilis vizek bromidban szegények. A tengervízben mint egy szor nagyobb a koncentrációja a jódhoz viszonyítva. Algák, szivacsok, csigák testükben felhalmozzák. Pszihés zavaroknál a vér brómszintje csökken. Nyugtató hatású. A szervezet felhalmozza. A brómos ásványvizekben legalább 5 mg bromidnak kell lennie literenként. Jodid-ion (I - ), Jód (I 2 ): Az üledékes k zetek közül az agyagban 3,9 mg/kg, karbonátos k zetekben csak 0,07 mg/kg az el fordulás mértéke. Magmás k zetekben 0,2-0,3 mg/kg. Algák testhamujában 1%, tengeri szivacsokéban 8% jodid fordul el. A szervezetben lév jód 90%-a szerves kötésben van. Az összes jód tartalom mintegy egyötöde a pajzsmirigyben fordul el, és az anyagcsere fontos szabályozója. Az ásványvizekben a jodid-ionon kívül elemi jód is található. Az úgynevezett jódos ásványvizekben minimum 1 mg/l érték nek kell lennie az összes jód tartalomnak. Foszfor és foszfát-ion (PO 4 3- ): Itt a foszfor szervetlen vegyületei pl. a foszfátok játsszák a f szerepet. A felszíni vizekben található algák szaporodása dönt en a vízben lév nitrogén- és foszforkomponensekt l függ. Ahol ezek a tápanyagok b ségesen fordulnak el vízvirágzás jelentkezhet. Ez a biokémiai folyamat a víz min ségért rontja. A szennyvizek is rendszerint b ségesen tartalmaznak foszfort. Nitrit- (NO 2 - ) és nitrát-ion (NO 3 - ): A következ nitrogén-vegyületek játszanak szerepet: NH 3, N 2, N 2 O 3, N 2 O 5 A N 2 O 3 és N 2 O 5 a salétromsav anhidridjei. Az ammóniából és a nitrátokból szerves kötött nitrogén képz dhet: NH 3 + CO 2 + zöld növény + napfény = fehérje

37 NO CO 2 + zöld növény + napfény = fehérje* A szerves kötött nitrogént a szaprofita baktériumok bontják le aerob folyamatok révén a szervetlen anyaggá: fehérje + baktérium = NH 3 Ezt a nitrifikáló baktériumok nitrit-ionná oxidálják: 2 NH O 2 2 NO H H 2 O A nitrit-iont a nitrifikáló baktériumok további csoportja nitrát-ionná oxidálja: 2 NO O H + 2 NO H + A nitrátnak az a mennyisége, amelyet a * egyenlet szerint a növények nem hasznosítanak, a beszivárgó vízzel a talajvízbe kerül. Ezért jelent s gyakran a talajvíz nitrát-tartalma. Végs soron a nitrogénháztartás a lebontódási folyamatok állásáról nyújt a víz min sítésénél felvilágosítást. Szulfid-ion (S 2- ), szulfát-ion (SO 4 2- ): A kén-körfolyamatában a szulfid-ion (S 2- ) és a szulfát-ion (SO 4 2- ) játssza szempontunkból a fontos szerepet. A természetes vizekben el forduló szulfid-ion eredete kétféle lehet: a) szerves: Amikor oldott oxigén és nitrátok hiánya esetében a szulfátok szolgáltatják az oxigént, s a lebontási folyamatot anaerob baktériumok végzik: SO szerves anyag anaerob bakt. S 2- + H 2 O + CO 2 S H + A szerves eredet szulfid-ion, illet leg a kellemetlen szagot és ízt kölcsönz hidrogénszulfid (H 2 S) friss szennyez désre utal, ezért az ilyen víz egészségügyi szempontból kifogás alá esik. b) szervetlen: A szervetlen eredet szulfid-ion kén-hidrogén tartalmú ásványi sók: gipsz (CaSO 4 x2h 2 O), pirit (FeS 2 ) redukciója révén keletkezik. Szaghatása miatt a víz nem használható ívóvíz céljaira, a kén-hidrogént el zetesen el kell bel le távolítani. A szulfát-ion többnyire jól oldódó szulfátok: Na 2 SO 4, MgSO 4 formájában van jelen a természetes vizekben. A közüzemi ivóvízm veknél 10 mg/l szulfát-ion koncentráció még megengedhet. Amennyiben a víz keménysége nem túl nagy, úgy 200 mg/l még t rhet lehet. A szulfátion a beton- és azbesztcement csövekre jelenthet veszélyt. H 2 S

38 Hidrogén-karbonát-ion (HCO 3 - ): A Föld slégkörének, valamint a jelenleg m köd szén-dioxid-tartalmú g zkibocsátó vulkánoknak, a mofettáknak szén-dioxid tartalmát a tengervíz adszorbeálja és él szervezetek segítségével mészk vé alakítja. A hidrogén-karbonát-ion jelenléte szoros kapcsolatban van vízben oldott szén-dioxiddal. Karbonátos k zeteknek szénsav jelenlétében történ oldásakor keletkezik. A fenti anionok mérése legtöbbször titrimetriásan vagy fotometriás módszerrel történik, de elterjedten használják az ionkromatográfiát is ezen anionok egymás melletti meghatározására (lásd. Ionkromatográfia jelent sége a termálvíz elemzésében, 2. sz. melléklet, Geotermia 2. szám, illetve 3.sz. melléklet: Konferencia el adás). 8. Metabórsav (HBO 2 ): A természetben magmás k zetben 30 mg/kg a bór (B) el fordulási értéke. Mészkövekben kevesebb (3-9 mg/kg), agyagban mg/kg található, vulkánikus vidéken gyakoribb. Algák, korallok felhalmozzák, nagyobb mennyisége magasabb rend szervezetekre mérgez. A zsíranyagcserét fokozza, a pajzsmirigym ködés intenzívebb, ezek eredményeként a szervezet legyengül. 9. Metakovasav (H 2 SiO 3 ): Az igen elterjedt szilikátos ásványok kémiai oldásakor kerül vízbe. A termálvízben oldott, illetve azzal el tör gázok között az oxigén, a szén-dioxid, radon, illetve földgáz szén-hidrogén alkotói (metán, etán) érdemel figyelmet. Számos b rbetegség esetén a b rre kolloidálisan kiváló kovasavnak tulajdonítják a metakovasavas ásványvízzel való gyógyítást. 10. Oldott gázok: Oxigén (O 2 ): Csapadékvízben oldott oxigén a beszivárgás után vízben lév szerves anyagok oxidálására elfogy. Mélységi vizekben való jelenlétük talajvízzel való keveredésre, vagy rövid felszín alatti tartózkodásra utal. Szén-dioxid (CO 2 ): Fontos szerepe van a szén-dioxid-szénsav-hidrogén-karbonát egyensúlyi rendszerben. Élettani szerepe fontos. Vízben oldott szén-dioxid a test hajszálereit tágítva könnyíti a szívm ködést. B rön kiválva javítja a h érzetet, a o C-os fürd vízben is hosszabb ideig lehet tartózkodniuk a szívbetegeknek.

39 Metán (CH 4 ): A metán a földgáz f alkotórésze, el fordul még kisebb mennyiségben a k olajban is. Keletkezhet állati és növényi részek rothadásakor. A metanogén baktériumok tevékenységének eredményeképpen fejl d mocsárgáz is jelent s metántartalmú gázelegy. Üvegházhatású gáz, a metán üvegházhatása 21-szer nagyobb, mint a szén-dioxidé. Els sorban robbanásveszélyessége miatt kell vele foglalkozni. Színtelen, szagtalan, nem mérgez-, kékes lánggal ég. Rosszul oldódik a vízben, a felszínre érve a túlnyomás megsz nésével nagy része eltávozik, és könnyen gyúló gáz lévén, robbanásveszélyt okoz. A metán eltávolítható egyszer leveg ztetési módszerekkel, vagy vákuumos módszerrel. A leveg ztetés során annyi leveg t kell a metános vízhez adni, hogy a metán-leveg elegy alsó robbanási határa alatt maradjon a metán-tartalom. Vákuumos eljárás során a vizet vákuum alatti térbe helyezik, így csökken a folyadék fölött a parciális nyomás és ezzel együtt a metán-koncentráció is. 11. Kémiai oxigén-igény (KOI) fogalma és mérése: A KOI a vizekben lév szerves anyagok kémiai oxidálószerekkel (legelterjedtebb a kálium-permanganát és a kálium-dikromát) nedves úton végzett oxidációja során elfogyasztott oxigén mennyiségét fejezi ki. Meghatározható egyszer redoxi-titrálással, illetve roncsolás után fotometriás úton. A 10. ábra egy KOI meghatározására alkalmas összeállítást mutat be. 10. ábra: Nanocolor Linus spektrofotométer és Vario 2 roncsoló

40 12. Biológiai oxigén-igény (BOI) fogalma és mérése: Biológiai oxigén igény alatt a vízben lév szerves anyagok aerob baktériumok általi lebontásához szükséges oxigén mennyiség (adott h mérséklet és id alatt). Ebb l a mérésb l a vízminta biológiai szervesanyag tartalmára vonatkozóan vonhatunk le következtetéseket. A szabványos vizsgálat során biológiai bontási folyamatok mennek végbe és a mikroorganizmusok által elhasznált oxigént mérjük. A meghatározásához pl. manometrikus BOI-mér készüléket használhatnak. A manometrikus módszer során a m szer az oxigénfogyással járó nyomáskülönbséget méri. A teljes biológiai lebontáshoz 20 nap szükséges, de a tapasztalatok szerint öt nap alatt a teljes bomlás 70-80%-a végbemegy, így az öt napos mérésb l következtethetünk a teljes lebomláshoz szükséges oxigén igényre. A mérés során a homogén környezetet kever berendezéssel kell biztosítani. A megfelel 20 o C-os h mérséklet érdekében a vízmintát termosztát szekrénybe helyezzük a mérés id tartamára. A nitrifikáció hatás kizárása érdekében mintához NTH 600 oldatot adagolunk. 11. ábra: Biológiai oxigén igény [21]

41 12. ábra: OxiTop manometrikus BOI-mér 13. Összes szerves széntartalom (TOC) fogalma és mérése: A TOC (összes szerves szén, angolul: Total Organic Carbon) mérésekhez a minta elégetésével teljes oxidációt érnek el és széntartalmának oxidálása során keletkezett széndioxid gáz mennyiségét mérik. Ebb l a vízben lév összes szerves széntartalmat adjuk meg, mint összegparamétert. A TOC sokkal megbízhatóbban és könnyebben meghatározható, mint a BOI és a KOI. 14. Rádiumemanáció-Radon: Radioaktív, rádium (Ra) tartalmú k zetb l a természetes bomlás során keletkez radon felezési ideje 3 nap és 20 óra. Az ásványvizek radioaktivitása vízben oldott radontól ered, ritkábban az oldott rádiumvegyületekt l. A szervezetbe jutva tágítja a perifériás ereket ezáltal csökken a vérnyomás. Az ábrák a termálvizek kémiai min sítésénél mért leggyakoribb kémiai komponenseket és az ezek meghatározásához használt szabványokat szemléltetik.

42 13. ábra: Termálvizekre vonatkozó kémiai min sít paraméterek és alkalmazott szabványok 28

43 14. ábra: Termálvizekre vonatkozó kémiai min sít paraméterek és alkalmazott szabványok 28

44 15. ábra: Termálvizekre vonatkozó kémiai min sít paraméterek és alkalmazott szabványok 28

45 16. ábra: Termálvizekre vonatkozó kémiai min sít paraméterek és alkalmazott szabványok 28

46 A kémiai min sítés a használt termálvizek esetén is kiemelked fontosságú, hiszen ezek határozzák meg a kezelés és elhelyezés módját. A 3. táblázat a használt termálvízre vonatkozó min sít eljárásokat, vizsgált paramétereket és kibocsátási köszöbértékeiket tünteti fel 2, táblázat: Kibocsátott szennyvíz komponenseinek határértékei [2] Vizsgált komponens Mértékegys. Küszöbért Méréséhez alkalmazott szabványok. KOI cr mg/l 1000 MSZ ISO 6060:1991 Ammónia mg/l 100 MSZ 260-9: pont Szulfidok mg/l 0,5 MSZ :1990 Összes oldott anyag mg/l 2500 MSZ 260-3: pont Fenol-index mg/l 5 MSZ :1980 Összes nikkel mg/l 0,1 MSZ : pont és pont Összes kadmium mg/l 0,005 MSZ : pont és pont Összes ólom mg/l 0,05 MSZ : pont és pont Összes arzén mg/l 0,1 MSZ : pont és pont Összes bárium mg/l 0,3 MSZ : pont és pont Összes nátrium mg/l - MSZ :1986 Összes kálium mg/l - MSZ :1986 Összes keménység CaO mg/l - MSZ : pont Nátrium egyenérték % -

47 A kémiai összetev k grafikus, illetve látványos megjelenítésére többféle módszer terjedt el a szakirodalomban [29-43]. Zaporozee tanulmányában összesítette a víz kémiai adatainak megjelenítésére használt módszereket és azok lehetséges alkalmazhatóságát [30]. Az adatok grafikus megjelenítési formái lehet vé teszik a mért paraméterek egyszer és gyors összehasonlítását különböz vízmintákra vonatkozóan. A grafikus megjelenítési formák közül a legnépszer bbek: Collin féle-diagram [31] Maucha féle csillag-diagram [32] Stiff-diagram [33] Biológiai és mikrobiológiai min sítés A. Biológiai min sítés: A biológiai min sítéssel meghatározható paraméterek: Halobitás: szervetlen kémiai tulajdonságok összessége: Összes sótartalom, ph, vezet képesség, ionösszetétel; egyszer és egzakt módon mérhet ; F leg a vízgy jt terület jellemez i befolyásolják. Trofitás: a növényi szerves anyag termelés intenzitása a vizekben. A vízben lév beépíthet szervetlenanyag-tartalom, a primer produktivitás, azaz a fotoszintézis intenzitásának a mértéke. Klorofil-tartalom, összes algaszám, P és N vegyületek stb. Szaprobitás: a víz szerves anyag lebontó képessége, energiaveszteség, oxigénhiány. A fajok száma általában csökken, az egyedszám növekszik. Toxicitás: a víz mérgez anyag tartalma, mely exogén és endogén eredet lehet (H 2 S, NH 3, cianotoxinok, stb.). B. Mikrobiológiai min sítés: A mikrobiológiai min sítéssel meghatározható paraméterek: Vírusok Baktériumok (összes baktériumszám 37 és 20 C-on, Coliszám, Enterális coliszám, Streptococcus szám, Salmonella, Shigella) Féreg kitartóképletek (pl. ciszták)

48 Egyik fontos paraméter a coliliter, mely az a ml-ben kifejezett legkisebb vízmennyiség, amelyb l Coli-baktérium kitenyészthet. Ha 1 Coli-baktérium található: 100 ml vízben, akkor a víz tiszta, 10 ml vízben, akkor elég tiszta 1 ml vízben, akkor gyanús, 0,1 ml vízben, akkor szennyezett, használtra alkalmatlan. Egyéb gyakran mért mikrobiológiai paraméterek még: Pseudomonas aeruginosa 100 ml-ben, Fekális Streptococcus 100 ml-ben, Szulfitredukáló anaerob spórás baktérium (Clostridium) 50 ml-ben, Enterális vagy egyéb kórokozó mikroorganizmus 5000 ml-ben, Enterális bektériumokat oldó bakteriofág 100 ml-ben Termálvizek elhelyezése és környezeti hatásaik Jelen tanulmányunkban az elhelyezés problémáival nem kívánunk részletesebben foglalkozni, a vízmin sítés fontossága azonban ezen a területen is jelent s, így került külön fejezetként ebbe az összefoglalóba Általános megfontolások: A legnagyobb problémát a használt víz elhelyezése jelenti. A használt termálvíz elhelyezése hagyományosan: közüzemi szennyvízcsatornába, csapadék, illetve belvízelvezet rendszerbe, egyéb nyíltszíni csatornába (el fordul, hogy h t tavon keresztül), közvetlenül folyókba (el fordul, hogy sodrásba) történhet. A víz só- és vízszennyezést okozhat, esetenként mérgez hatása is lehet. Amennyiben közvetlenül él vízbe engedik a termálvizet, mindezek a hatások jelentkeznek. A mérgez anyagok akár a vízi él lények tömeges pusztulását is okozhatják. Öntöz vízként a termálvizek általában csak hígítás után használhatók. A nagy sótartalmú, magas nátriumszázalékú vizek a talajban ioncsere folyamatokat indítanak el, a kalcium ionok helyére belépnek a Na + ionok. A sóterhelés révén a talaj elszikesedik.

49 A h szennyezés abból adódik, hogy a hasznosítás után a víz még általában melegebb a környezeténél. A melegebb víz kevesebb oldott oxigént tartalmaz, ez a h mérséklet emelkedésének legfontosabb hatása. Az oxigénveszteség elérheti a 4-5 mg/l értéket is, így azonos lehet a szennyvízterhelés hatásával, ezért h terhelésnek nevezik. A h mérséklet emelkedés növeli a kémiai reakciók sebességét, 10 C-os emelkedés megkétszerezi azokat. A kémiai reakciók gyorsulása fokozza a vízi él lények aktivitását, ami további oxigénelvonáshoz vezet. A legsúlyosabb hatások az él világot érintik, ezek közül néhány (a közvetlen h hatás mellett): az életjelenségekben bekövetkez zavarok (pl. a légzés fokozódása, fotoszintézis gyorsulása, egyedfejl dési rendellenességek), a táplálékszervezetek oxigénhiány miatti megritkulása, a mérgezéssel szembeni ellenállóképesség csökkenése stb. Ebb l is látszik, hogy milyen károkat okozhat az a gyakorlat, ha a használt termálvizet az él vízfolyásokba engedik, különösen, ha az lassú folyású és kis vízhozamú. A h szennyezés a vízi él világon kívül még a talajra is veszélyes. A víz átmeneti, úgynevezett h t tóba vezetése csökkenti ezeket a problémákat. A termálvíz itt a küls h mérséklet hatására tovább h l. A csapadék, a felszíni vizek szintén h tik, és hígítják is. Azután alkalmas id ben (nem az öntözési id szakban) és meghatározott mennyiségenként a csatornákba, majd onnan az él vizekbe engedik le. A tároló tavak gyakran nagy kiterjedés ek. Egy-egy földmedr h t tó talajkárosító hatása lokálisan nagymérv lehet. Továbbá a fúrás során pl. jelent s zaj-szennyezés keletkezik. A m velet során elhasznált fúrófolyadékokat ülepít medencékben tárolják. Amíg a g z kiszökhet, a magas entalpiájú területeken is nagy mérték zaj jön létre, miután azonban hasznosítás alá vonják ket, a zaj-szennyezés itt sem nagyobb, mint bármely más er m ben. A balesetek szerencsére ritkák ben egy rosszul fúrt akna a Zumil geotermikus er m nél a Santiaguito vulkánnál Guatemalában földcsuszamlás miatt felrobbant. A detonáció hatására több tonna k, sár és g z repült a leveg be. A geotermikus energia hasznosításának számos hosszútávú hatása van, mint például a talaj lesüppedése és el idézhet földrengést is. A száraz-g z mez kön (pl. Gejzír-mez, Larderello), ahol a rezervoárban a nyomás viszonylag alacsony, és a k zetek szilárdsági tulajdonsága jelent s, a talajbesüppedés ritka. A folyadék dominált területeken, például a nem megfelel en végzett reinjektáláskor okozhat földrengést, a mm-est l egészen a cm-es nagyságrendig. Sokat vitatott kérdés, hogy a geotermikus területeken indukálódhatnak-e földrengések, és megállapították, hogy a g zmez k olyan területeken találhatók, ahol a földrengések természetes jelenségnek számítanak. A folyadék beinjektálás egyes helyeken beolajozza a törésvonalakat, és ez a nyomás összpontosítását eredményezi, ami mikroföldrengésekhez vezethet, különösképpen ott, ahol a reinjektálás nem abban a rétegben történik, mint a kitermelés.

50 A környezeti hatások feltérképezése alapján az optimális vízelhelyezés megoldásának f bb szempontjai: a rezervoár mechanikai egyensúlyának megtartása (rétegnyomás), vízkészlet-gazdálkodás (természetes utánpótlás segítése), a környezet védelme. A felszín alatti vizek és a geológiai közeg védelme érdekében a legkorszer bb elhelyezés a visszasajtolás. A visszasajtolás energiaigénye annál kisebb, minél hidegebb a víz. Visszasajtolni azonban csak olyan használt termálvizet szabad, amelyben nincs emberi tevékenységb l származó szennyez anyag. Például a bekerült szilárd szennyez szemcsék rongálják a kútszerkezetet, a tározóréteget szennyezik. Fürd k esetében a biológiai szennyezés is jelent s lehet. A víz megfelel min ségér l a visszasajtolás el tt meg kell gy z dni és szükség esetén a tisztítást el kell végezni. A mechanikai sz rés elvégzése mindenképpen indokolt 2, A használt termálvizek elhelyezésével kapcsolatos szabályozások Az EU szabályozással összhangban lév magyar szabályozások által el írt technológiai és területi határértékek korlátozzák a használt termálvizek felszíni befogadókba történ bevezetését. A fürd k termálkútjainak vízmin ségére vonatkozó adatok értékelése els sorban a porózus termálvíztestek alkáli hidrogén-karbonátos vizeinek magas nátrium egyenérték %-ával kapcsolatban mutatott problémát. Vizsgálandó az ilyen vizek bevezetésének tényleges hatása a felszíni víztestek jó állapotára. A használt vizek kezelésére kevésbé költséges megoldást nem tudtunk javasolni. Az esetek jelent s részében a hígabb vizekkel történ keveréssel megoldhatónak látszik a kérdés. A területi kategóriákhoz kapcsolt határértékek közül az id szakos vízfolyásokra vonatkozók igen szigorúak. A vonatkozó rendelet által megengedett egyedi hatósági határértékek figyelembevételét javasoljuk a meglév létesítményeknél, tekintettel a befogadó vízhozamára is. Az új termál kutak létesítésénél el kell kerülni a felszíni befogadóba történ bevezetésnél problémát okozó komponenseket tartalmazó víztartók megcsapolását 2, 10-12,

51 2.3. Kutatási feladatok részletezése az 1. félévre: M szerbeszerzés el készítése (beszerzend m szer m szaki specifikációjának elkészítése, a tenderértékelés m szaki szempontjainak összeállítása, részvétel a tender értékelésében) A szakirodalom tanulmányozása és saját tapasztalataink alapján a pályázat keretében modern, m szeres analitikai eszközök beszerzését céloztuk meg, melyek, illetve már meglév eszközeink segítségével termálvizek elemzését, min sítését kívánjuk behatóan tanulmányozni. Ezek a m szerek, analitikai rendszerek els sorban a víz kémiai min sítésében dönt fontosságúak számunkra, ugyanis lehet vé teszik egyrészt a legfontosabb vízmin sít komponensek megbízható, gyors, egymás melletti meghatározását, másrészt a m szerek bizonyos részével elvégzett vizsgálat összegparamétert ad meg a vízben oldott szerves komponensek jellemzésére. Ez utóbbi a vízanalitikában egyre inkább terjed a korábbiakhoz képest. Elmondhatjuk, hogy beszerzend m szerek segítségével a mai modern és versenyképes laboratóriumi technikák elvárásainak kívánunk megfelelni. A kémiai vizsgálatok hatékonyságának érdekében célul t ztük ki tehát az alábbi m szeres analitikai készülékek beszerzését: 1. Ionkromatográf (IC): Folyadékkromatográfiás berendezés er s és gyenge savak anionjainak meghatározására, valamint egy- és kétérték kationok meghatározására, mely segítségével a termálvíz minták ezen komponenseinek gyors és pontos meghatározása válik lehet vé. A projektben résztvev román kollégák Prof. Dr. Ionel Ciucanu vezetésével a termálvíz általános min sítésén túl behatóan foglalkoznak a víz oldott szerves komponenseinek vizsgálatával, így az általunk mért els sorban szervetlen összetev k meghatározásával a két kutatócsoport munkája jól összehangolt. 2. Összes szerves széntartalom mér készülék (TOC): Összes szerves széntartalom mér készülék alkalmas a termálvizes minták szerves komponenseit jellemz összegparaméter megadására. A paraméter napjainkban a vízanalitikában egyre elterjedtebb és kiegészíti a román kutatócsoport vizsgálatait is, így ennek alapján a kés bbiekben összehasonlító értékeléseket is tehetünk a két ország termálvizeinek min ségére vonatkozóan. Ezen készülékek forgalmazóival felvettük a kapcsolatot és feltérképeztük az általuk forgalmazott berendezések jellemz paramétereit, alkalmazhatóságát. Ezek értékelése alapján elkészítettük a tervezett beszerzend készülékek m szaki specifikációját. A végleges specifikáció jelen beszámoló 1. sz. melléklete.

52 A készülékek használhatóságának bemutatása céljából a projekt keretein belül megjelen Geotermia c. folyóirat 2. számában (2. melléklet), illetve a XV. Épületgépészeti, Gépészeti és Épít ipari Szakmai Napokon (Szakkiállítás és Nemzetközi Tudományos Konferencia, október ) (3. melléklet) bemutattuk az ionkromatográfia alapelvét és a kapcsolódó m szer (rendszer) sajátosságait, alkalmazhatóságát (2. és 3. sz. mellékletek) M szerbeszerzés m szaki felügyelete (kapcsolattartás a kiválasztott szállítóval, berendezés átvétele, tesztelésének megszervezése) M szer beüzemelése (üzemeltetési rend kialakítása, betanítás) A szerz désmódosítás decemberi aláírása miatt, illetve a közbeszerzési eljárás csúszása révén a m szerek várhatóan április 30-ig kerülnek tényleges beszerzésre, így a és pont a projekt következ félévében teljesül Kérd ív összeállítása a termálvíz adatbázis kialakításához A szakirodalmi tapasztalatok alapján a munkacsoport kutatói összeállítottak egy kérd ívet (4. sz. melléklet), melyet az motivált, hogy feltérképezzük els sorban a régió termálkút üzemeltet inek eddigi tapasztalatait, adatait, illetve az üzemeltetési problémáit. Ezek az adatok, mint kiindulópont szolgálnak saját vizsgálatainkhoz. Felvettük a kapcsolatot a régió termálkútjainak üzemeltet ivel, majd részükre megküldtük a kérd ívet. Szükség esetén személyes megkeresését is alkalmaztunk a rendszerek kivitelez ivel az adatok pontosítása, kiegészítése érdekében. Az adott id szakban 31 db kútra vonatkozóan kaptunk adatokat. A beérkezett kérd íveket a beszámoló 5. sz. melléklete tartalmazza. A beérkezett kérd íveket rendszereztük, és megkezdése értékelésüket. A továbbiakban tervezzük a kitöltött kérd ívek beszerzését nemcsak els sorban a régió üzemeltet it l, hanem tágabb körben is. Ezen szakemberek tapasztalataira, illetve üzemeltetési problémáira munkánk során messzemen en kívánunk támaszkodni. A tervezett tudományos konferenciákon is tovább b vítjük ilyen irányú ismereteinket, illetve törekszünk a szélesebb kör kapcsolatépítésre, közrem ködésre Kérd ívre adott válaszok feldolgozása A 31 db kút (ebb l 2 db hideg) esetében kapott adatokat els sorban vízkémiai szempontból rendszereztük. A beszámoló 6. sz. melléklete adja meg az összesített kémiai min sítésre szolgáló adatokat.

53 Ezek esetében azt tapasztaltuk, hogy az egyes üzemeltet k, illetve termál kutak esetében használt min sít adatok nagyon hasonlóak, azaz megfelelnek az elvégzett vizsgálatok az üzemeltetéshez szükséges hatósági el írásoknak, de sok helyen tapasztaltunk bizonyos fokú hiányosságokat az adatokra vonatkozóan. Egyes esetekben nem valósult meg olyan paraméterek meghatározása, mely számos további kérdés elemzése során szükségesnek bizonyulhatnak, vagy az üzemeltet k pontatlanul töltötték ki a kérd íveket. Ebben a félévben els sorban a fizikai ill. kémiai jellemz ket követtük nyomon. A kémiai jellemz k értékelésénél a beérkezett kérd ívek adataira támaszkodtunk és els sorban az oldott szervetlen anyagok, nem oldott komponensek, illetve az ún. összegparaméterek feldolgozását végeztük el. Az oldott szerves anyagok jellemzésével a munkacsoport magyar tagjai kevésbé, viszont Prof. Dr. Ionel Ciucanu a munkacsoport román tagja és a teljes projekt vezet je behatóan foglalkozott. Vizsgálatai eredményeit saját, angol nyelv beszámolójában adja meg. A két fél vizsgálatai jól tükrözik a min sítés fontosságát, illetve a kés bbiekben a két ország területén feltárható termálvizek min ségének összehasonlítási lehet ségeit. A kérd ívek kiértékelése, az érintett termál kutak vizének min sítése: A vízmin sítést megel z en értékeltük a kérd íves adatok kutak típusára vonatkozó tapasztalatait: A vizsgált kutak éves hozama (Máriapócs) és (Túrkeve) m 3 között változott, átlagosan m 3 /év, választ 3 kút esetében csak napi hozamra kaptunk, melyb l az üzemid ismerete nélkül éves hozamot nem tudtunk megadni. A vizsgált 31 kútból 14 volt pozitív kút, azaz ezek esetében a termálvíz magától, emberi beavatkozás nélkül tört a felszínre. Ennek els dleges oka a vízben oldott magas gáztartalom. Ez az arány a vizsgált kutak 45 %-át jelentette. A víz nyomása a kút élete során általában csökken a tároló vízkészletének apadása miatt, így egy id után a kút üzemeltetéséhez szivattyú, majd búvárszivattyú szükséges (kés bb a búvárszivattyút mind mélyebbre kell telepíteni). Ezt követ en a víz min sítésére fektettünk nagy hangsúlyt. A min sítést - a szakirodalmi részben bemutatottak alapján - 4 területre oszthatjuk, melyek közül az els kett t vizsgáltuk részletesen: 1. Fizikai min sítés, 2. Kémiai min sítés, 3. Biológiai min sítés, 4. Radiológiai min sítés.

54 1. A fizikai min sítési adatok értékelése: A szakirodalomban általánosan ismert legfontosabb fizikai min sít következ k: h mérséklet szín, szag, íz, lebeg anyag-tartalom, viszkozitás. paraméterek a A beérkezett kérd ívek esetén a fenti paraméterek többségére kaptunk választ, de néhány paraméter megadása elmaradt. A kutak talph mérséklete a termálkutak esetén (29 db) 45 és 105 oc között változott, hideg vizes kutak (2 db, Püspökladány) esetén 30 oc alatt maradt (21 és 26 oc). Az átlagérték: 65 oc. A legmagasabb talph mérséklet Zalában Pózva termálkútjára jellemz (104,7 oc), de Orosháza vizsgált kútja is hasonló értékkel bír (101,2 oc). A kifolyó víz h mérséklete 42 és 98 oc között változott, átlagosan: 58 oc. A legmagasabb értékek itt is a fenti 2 kúthoz tartoznak. A kút talph mérséklete és a kifolyó víz h mérséklete között legnagyobb eltérés (40 oc) Jászberény termálkútja esetén volt tapasztalható, a többi helyen ezen h mérsékleti értékek jól korrelálnak. A vizsgált kutak vizének színét csak az alábbi kutak esetében adták meg üzemeltet ik: Jászberény, Kaba, Kisújszállás, Martf, Orosháza, Polgár, Sándorfalva, Túrkeve, Pózva. Ezek esetében a termálvíz általánosan sárgás-barna szín, vagy ett l kissé sötétebb: els sorban az oldott anyagok, f leg a vas és mangán-vegyületek jelenléte miatt. A vizsgált kutak vizének szaga általában nem meghatározó, Kaba kútja esetében kátrányszagú, Orosháza kútja esetén fenolos szagú, Túrkeve kútja esetén pedig olajos szagú. A vizek többsége viszonylag magas sótartalmuk miatt általánosan termálvíz, azaz sós íz. Viszkozitásra vonatkozóan nem kaptunk adatokat, így saját vizsgálatainkban ezen hiányosság korrigálását is tervezzük, ugyanis bizonyos modellezési vizsgálatokban ezek ismerete a h mérséklet és nyomásviszonyok ismeretében elengedhetetlen. A fizikai jellemz k értékelésénél meg kell még említeni a vizek lebeg szilárd anyag tartalmát. A vizsgált kutak vizeiben a kvarc szemcsék dominálnak, szemcseméretük a néhány mikrontól a néhány tizedmilliméterig terjedhet. Csak két kérd ív esetén (Jászberény, Kisújszállás) kaptunk erre a paraméterre jellemz adatokat (ezek esetében a lebeg anyag tartalom nem volt jelent s), pedig ezen anyagok mennyiségének ismerete szintén fontos üzemeltetési szempontból. A kitermelt termálvíz ha pl. nagy mennyiség homokot tartalmaz, az leülepedhet a vezetékekben és dugulást okozhat. Saját vizsgálatainkban ezen hiányosság korrigálását szintén tervezzük.

55 2. A kémiai min sítési adatok értékelése: A termálvizek min ségét alapvet en a kémiai összetételük határozza meg. Egyik fontos jellemz paraméter a mg/l-ben megadott összes oldott alkotórész tömege, mely egy kiindulási kémiai min sítést, jellemz t ad meg adott vízmintára vonatkozóan. Megállapítottuk, hogy a vizsgált termálvizek eltér mennyiségben és min ségben tartalmaznak különböz oldott anyagokat. Az összes oldott anyag mennyisége kb mg/l között változott, az átlagos mennyiség 2400 mg/l, de 6. sz. melléklet és a 17. ábra adataiból megfigyelhetjük, hogy elérheti akár a mg/l értéket is (Hajdúdorog). A vizek közel 80 %-ában azonban ez az érték 3000 mg/l alatt marad. 9 kút esetén az összes oldott alkotóra nem is kaptunk választ, azaz saját vizsgálatainkban ezen hiányosság korrigálását is tervezzük. 17. ábra: A vizsgált kutak vizének összes oldott anyag tartalma mg/l-ben kifejezve A vizsgált minták esetén általánosan mért, elterjedt paraméter a kémiai min sítést illet en a ph és a vezet képesség. A vizsgált 31 termál kút vizének ph-ja átlagosan 7,81, ténylegesen 6 és 8,3 között változott (18. ábra), tehát az elvárt semleges tartományban mozgott. A vezet képesség értéke az oldat ionkoncentrációjával van szoros összefüggésben, így értékéb l erre tudunk következtetni. Ezen paraméter tehát korrelál az összes oldott alkotórész mennyiségével. A mért értékek 590 és µs/cm között mozogtak (19. ábra) és 20 oc-on mért fajlagos vezet képességet jelentettek. Kiugróan magas értékkel a hajdúdorogi termálkút vize bírt, amely a magas oldott anyag tartalommal egybevág. A kutak 67 %-ánál az érték 3000 µs/cm alatt maradt, de ezen értékek is a termálvizek viszonylag magas ásványi anyag tartalmát igazolják.

56 18. ábra: A vizsgált kutak vizének ph-ja 19. ábra: A vizsgált kutak vizének fajlagos vezet képessége µs/cm-ben, 20 C-on

57 Jellemz vízmin sítési paraméter még a lúgosság értéke, melyet a vízben lév lúgosan hidrolizáló sók (pl. alkáli-földfém-hidrokarbonátok) és bázisok okoznak. A vizsgált kutak esetén ez az érték 4,3 és 47,8 mmol/l között mozgott, átlagosan 19,48 mmol/l érték volt. A kutak vizének ionösszetételét ún. Maucha-diagramban 32 ábrázoltuk, mely segítségével vizuálisan is jól érzékelhet a vízmin ségbeli eltérés egyes minták esetén. Ezen ábrázolások jól segítik a kémiai min sítést és a gyors összehasonlítást. Szemléltetésképpen a 20. ábra mutatja be a diagramban általánosan feltüntetett ionokat. A Maucha-diagramban 4 kation: K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, illetve 4 aniont tüntetnek fel: SO 2-4, Cl -, HCO - 3, CO 2-3. Ezek a termálvizek esetén fontos min sít paraméterek. 20. ábra: Egy jellemz Maucha-diagram az ionösszetétel megadására 32 A kérd íves adataink feldolgozásával a vizsgált kutak többségének összehasonlító Maucha-diagramjait tüntettük fel, melyet a 21. ábrán szemléltetünk. Ehhez kidolgoztuk a szerkeszt programot. Bizonyos kutak esetén az összes kérdéses ion koncentrációját nem ismertük, így ezeket diagramban nem ábrázoltuk, csak szövegesen véleményeztük.

58

59 21. ábra: A vizsgált kutak termálvizének Maucha-diagramjai az ionösszetétel megadására A tározók típusait figyelembe véve els sorban a porózus (homok-homokk ) tározók vizei jelentek meg a kérd íves adatokban, egyetlen kérd ív érkezett a nyugati országrészr l, Zalából (Pózva), melyre a karsztos, dolomitos rendszerekre jellemz paraméterek t nnek fel, azaz a víz CO 2 -tartalma oldja a karbonátos k zeteket, így ezek a vizek alapvet en kalcium-magnézium hidrogénkarbonátosak. A mellékelt ábrákból is jól látható, hogy a vizsgált 31 kútból 30 származott a porózus rezervoárokból, így ezek többsége alkáli hidrogénkarbonát-tartalmú: nátriumhidrogén-karbonátos vagy karbonátos jelleg. Az oldott anyag mennyisége a vizsgált kutak esetén tág határok között változott, és általában a nagyobb mélység tárolókból származó mintákban volt nagyobb. Az alföldi termálvizek esetén a hévízkészlet nagy része nem megújuló, nincs aktív utánpótlás. Ezeknél a rendszereknél a magától a felszínre tör termálvíz kitermeléshez nélkülözhetetlen vízben oldott gáztartalom. Ezeken a területeken el forduló esetleges jelent s vízhozam csökkenést ezen gáztartalmak kimerülése okozza.