A nagyigmándi keserűvizek vízföldtani bemutatása Fejes Zoltán 1, Prof. Dr. Szűcs Péter 2, Tóth Márton 3, Pitty Helga Velkisz 4 1 hgfejes@uni-miskolc.hu, 2 hgszucs@uni-miskolc.hu, 3 tothmarton87@gmail.com, 4 velkisz@gmail.com 1,2,3 Miskolci Egyetem, Környezetgazdálkodási Intézet, 4 ME hallgató Bevezetés Magyarország bővelkedik gyógy- és ásványvizekben. Az egyik ilyen, már-már elfeledett, gyógyvizünk az nagyigmándi keserűvíz, egy gyógyhatásáról ismert ásványvíz, melyet a Kisalföld egyik ősi faluja mellett fedeztek fel. A nagyigmándi keserűvizeket évtizedeken keresztül termelték és értékesítették gyógyító hatásuk miatt, a vizek eredetének részletes leírása, és a földtani és vízföldtani környezet ismertetése erősen hiányos volt. Munkánkban kitérünk a település földtani felépítésére, a felszín alatti vízföldtani viszonyokra, valamint a terület geokémiai felépítésre is. Vizsgálataink fő célja, hogy választ kapjunk arra, hogy a termelésből kivont gyógyvizes kutak vízminősége mennyit változott az idők során, ezen kutak magas oldott ásványi anyag tartalma honnan kapja utánpótlódását, és hogy lehetséges-e ezeket a kutakat újból termeltetés alá vonni. A kutatási terület földtani és vízföldtani lehatárolása A szakdolgozatom vizsgálati területe, Komárom-Esztergom megyében található. Az egész terület a Kisalföldön fekszik, mely mintegy 10000 km2 területen terül el és a Duna mesterségesen egyenesre húzott medre felezi. A főágtól D-re 5500 km2 része esik, amelyet ma Kisalföldnek, a Dunától északra fekvő részt Dunamenti alföldnek is nevezik. Kialakulása szerint katlanszerű süllyedék. Alapja még a variszkuszi orogenezis során gyűrődött fel. A földtörténeti középidő elejéig összefüggő terület volt ( Kisalföldi masszívum ), a trópusi tarolta le. A Rába vonaltól keletre eső része tenger alá süllyedt, 1000-3000 m-es pannon összlet rakódott rá. Az Ős-Duna a Brucki-kapun lépett be és töltötte fel Kisalföldet. Több kistájra osztható fel. Ezek közé tartozik a Győr-Esztergomi-síkság (másnéven Komárom - Esztergomi-síkság), mely Győrtől Esztergomig 1400 km2-en terül el. A korábbi földtani vizsgálatok alapján megállapították, hogy a felszínen aránylag vékony, 0,5-1,0 m vastagságban holocén és kb. 2-4 m vastagságban pleisztocén, alattuk pedig felső-pannóniai üledékek települtek. A negyedidőszaki lazább és a harmadidőszaki kötöttebb képződmények határán a talajvíz szivárgása lassú, ennek következtében oldatba kerülnek a talajban található pirit és dolomitszemcsék. Ez a folyamat eredményezi az állandóan megújuló keserűvíz képződését. Tömördpuszta Kocs és Mocsa között található, szántóföldek sokasága határolja. Az 1. ábrán jól megfigyelhetőek az előzőekben említett folyamatok nyomai. A területen nagyrészt folyóvízi üledékek találhatóak, melyek utalnak az egykori ártér jellegre. A Kocs és Mocsa közötti terület felszínét zömmel lösz borítja, mint az a térképen is jól megfigyelhető. Az általunk vizsgált terület a Kocstól északra fekvő Kocs-Mocsai ér elágazásánál helyezkedik el, amelyek fluvioeolikus homok borít (1. ábra). [3] [4]
1. ábra: A vizsgált terület földtani alapszelvénye [1] A keserűvizet termelő kutak mindegyike talajvizet szűrőző kút, melynek mélysége 3-5 m között mozog. Utánpótolódását tekintve 3 féle esetet különböztettünk meg, melyek: - felszínről beszivárogva csapadék formájában - talajvíz oldalirányú áramlásaként - felszíni vízfolyásból táplálkozó esetben (2. ábra). 2. ábra: A Kocs-Kisigmándi ér és környezetének talajvízviszonya A 3. ábra a vizsgált terület talajvízviszonyait mutatja be 0-8 méterig terjedő mélységben. A földtani adottságok miatt a talajvíz nyugalmi vízszintje felszínhez közel található és egy-egy hevesebb esőzés után a felszínre is bukkan, és a vízfolyásokkal megnövekedett vízszintjével együtt belvizesedést okoznak.
3. ábra: A vizsgált terület talajvízviszonyai [2] A keserűvíz eredete A keserűvíz mély, oldalirányban kis kiterjedésű, agyaggal kitöltött medencében keletkezik, ahol kémiai reakciók hatására a talajvíz betöményedik. Vendl Aladár (1948) képződési elmélete alapján a területen talált kékesszürke agyag az eredeti, kiindulási agyag, a felső sárgás-barnás tarka agyag ebből alakul át. Úgy vélte, hogy a fokozatos színváltozás a rétegsorban arra utal, hogy a keserűvíz képződése és a gipszkiválás felszín közeli folyamat. Feltételezte, hogy az agyagban nemcsak makrokristályok formájában fordul elő a gipsz, hanem diszperz formában is megtalálható nagyobb mennyiségben. A felszínhez kötődő képződést a levegő oxidatív hatásával magyarázta, mely elsősorban a talajvízszint-ingadozás zónájában lévő piritre hat. [5] A területen található kutak bemutatása A területen az eredeti keserűvíz termelést 10 kút biztosította, melyből jelenleg már csak alig 6 kút található meg, meglehetősen rossz állapotban. A többi kútnak már a nyoma sem látszott, valószínűleg bedöntötték őket, mivel a mezőgazdasági termelést, illetve a mezőgazdasági gépek munkáját akadályozták. Vízmintát sajnos csak 4 kútból volt lehetőségünk venni, mivel az I.-es és a III.-as kutak tetejét lehegesztették és így nem volt módunk hozzáférni a kúthoz (4. ábra).
4. ábra: Mintavételi pontok a területen (Szerző saját szerkesztése) A tömördpusztai kutak helyszínen mért adatai a 1. táblázatban láthatóak: EOVX EOVY Magasság [mbf] Vízszint [mbf] Kútmélység [m] Hőmérséklet [ C] I. 255465,08 587409,84 126 - - - II: 255397,18 587438,65 126 124,65 4,65 9,5 III. 255319,31 587504,85 126 - - - IV. 255303,93 587476,65 126 124,48 3,7 9,5 V. 255279,16 587506,00 126 124,6 4,95 9,5 VI. 255237,49 587524,34 126 124,8 4,75 9 1. táblázat: A tömördpusztai kutak adatai (Szerző saját szerkesztése) Vizsgálati módszerek és a kapott eredmények bemutatása A tömördpusztai kutak közül, mint említettem 4 kútból tudtunk vízmintát venni. A mintavételezés során a kutak aljáról és a vízfelszínről is vettünk mintákat, melyeket azután a Miskolci Egyetem Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Intézeti Tanszékének vízkémiai laboratóriumában megvizsgáltunk. Mivel a kutatásuk egyik kiemelt céljának a keserűvizek eredetének meghatározását, az utánpótlódási kérdés megismerését tűztük ki célul, ezért fontosnak tartottuk megvizsgálni a földtani közeget is. A keserűvíztelepen három helyről vettünk talajmintát kézi fúró segítségével. Az első két fúrást 1,4 méterre mélyítettük (5. ábra), a harmadik fúrás azonban alig érte el a 10 cm-t, mivel a területen átfolyó ér partján fehér színű elszíneződést tapasztaltunk, melyet gipsznek véltünk. Ezt valószínűleg a felszínközeli kémiai reakciók során bekövetkező kalcit és kalcium karbonát bomlása okozta. Az I. fúrást az V. számú kút mellett, a kúttól 8,6 méterre végeztük. A II. fúrást a III. számú kút és az ér között végeztük, az értől 36,06 méterre.
5. ábra: Az I. fúrás rétegsora (Szerző saját szerkesztése) A laboratóriumi vizsgálatok során több eljárást alkalmaztunk az alkotók meghatározására. A minták kationtartalmát optikai módszerekkel határoztuk meg. A kémiai analízis ezen módszereinek közös jellemzője, hogy a vizsgálati anyag és az optikai sugárzás (fén y) valamilyen kölcsönhatását használják fel az anyagösszetétel megállapítására. Ezeket két fő csoportra oszthatjuk: az atom-spektroszkópiai és a molekula spektroszkópiai módszerekre. Az előbbi módszerekkel az anyagok elemi összetétele, az utóbbiakkal pedig a molekulaösszetétel határozható meg. A vízminták aniontartalmát két különböző módszerrel mértük meg. A klorid, a karbonát és hidrogén-karbonát koncentrációját tritálással, a szulfáttartalmat spektrofotometriás módszerrel határoztuk meg. A vízminták vízkémiai összetételét a 2. és 3. táblázat mutatja be: Kút jele Ca 2+ Mg 2+ Na + K + Fe 2+ Mn 2+ II. teteje 200,200 5405,000 4698,000 16,300 0,406 0,103 II. talp 203,000 7788,000 7960,000 33,400 0,606 0,226 IV. teteje 244,600 9195,000 3482,000 86,500 0,250 0,059 IV. talp 219,200 5963,000 5593,000 15,400 0,348 0,078 V. teteje 100,500 2474,000 2013,000 50,200 0,228 0,185 V. talp 209,100 5939,000 4575,000 73,900 0,471 1,234 VI. teteje 193,000 3681,000 3531,000 33,400 0,288 0,341 VI. talp 211,800 5505,000 5244,000 60,400 0,403 0,785 2. táblázat: A tömördpusztai kutak vizében található kationok (Szerző saját szerkesztése) Kút jele SO 4 2- Cl - HCO 3 - CO 3 2- ph II. teteje 21000 946,530 411,420-8,03 II. talp 34000 1480,470 536,574 73,577 8,19 IV. teteje 18000 679,560 402,789-7,89 IV. talp 28000 1019,340 664,601-7,95 V. teteje 12000 776,640 473,275-7,15 V. talp 25000 1092,150 972,450-7,65 VI. teteje 21000 1092,15 595,555-7,59 VI. talp 24000 1383,390 1196,857-7,13 3. táblázat: A tömördpusztai kutak vizében található anionok (Szerző saját szerkesztése)
A 2. és 3. táblázat adatait Piper diagrammon ábrázoltuk a jobb bemutathatóság érdekében (6. ábra). 6. ábra: A tömördpusztai kutak vizének ábrázolása Piper-diagrammon (Szerző saját szerkesztése) A tömördpusztán vett talajmintákban ugyanazon fémek koncentrációját vizsgáltuk, mint a vízminták esetében. Az üledékek, talajok fémtartalmának vizsgálatára használják az ún. lépésenkénti vagy szekvens extrakciót. Ebben az esetben a mintát meghatározott oldószerekkel kezelik. Erre magyar szabvány is adott (MSZ 21470-50 1998), mely egylépéses kioldások sorozatát írja elő, mindig az eredeti mintával. [6] A vizsgálat megkezdése előtt a vett talajmintákat szárítószekrényben a standardszárítási hőmérsékleten (105 C) kiszárítottuk, majd a kiszárított és leszitált mintákból végeztük el a kioldásos kísérletet. Az alábbi hat kation jelenlétét vizsgáltuk a kísérlet során: Ca 2+, Mg 2+, Na +, K +, Fe 2+, Mn 2+. A kísérlet során különböző módon, vegyszerrel, illetve desztillált vízzel oldottam fel azonos mennyiségű mintát. A kioldásokat az összes mintával elvégeztem különkülön. Ez a mennyiség minden esetben 1 g volt, a különböző kioldásokhoz szükséges oldószerek mennyisége az alábbiak szerint változott csakúgy, mint a mérési eredmények. Munkánkban csak a két legfontosabb kioldás eredményeit mutatjuk be, melyek a desztillált vízzel való kioldás (természeteshez legközelebb álló) (4. táblázat), illetve a szulfidos kioldás (ez szinte a teljes geokémiai felépítést megmutatja) (5. táblázat).
Vízben oldódó szabad ionok kioldása desztillált vízzel: (1g talajminta + 20 ml deszillált víz) Mélység [cm] Ca 2+ Mg 2+ Na + K + Fe 2+ Mn 2+ I. 0-25 2256 724 365,2 182,16 2,68 5,64 I. 25-75 2545 1258,4 823,6 51,04 6,76 2,12 I. 75-100 712 533,6 828,8 39,12 23,32 2,52 I. 100-125 543,6 661,2 803,2 36,12 1,52 0,96 I. 125-140 602 874 980,8 40,8 1,44 1,16 II. 0-25 2292,8 472,8 254,8 110,48 3,04 3,72 II. 25-50 1395,6 744 928 40,84 39,6 5,44 II. 50-75 1196,8 2486,4 558 34,88 5,56 1,6 II. 75-100 685,6 413,6 423,6 34,04 1,28 1,96 II. 100-125 1136 807,6 4340 44,24 1,56 4,76 II. 125-140 472,8 227,2 350 28,92 1,68 1,2 III. 0-10 1789 297,6 58,8 177,16 3,92 4,16 4. táblázat: A talajminták desztillált vizes kioldásának eredményei (Szerző saját szerkesztése) Szulfidhoz kötött fémek kioldása: (1 g talajminta + 750 mg kálium-klorát (KClO3) + 15 ml 10 mólos sósav (HCl)) Mélység [cm] Ca 2+ Mg 2+ Na + Fe 2+ Mn 2+ I. 0-25 60660 8580 66930 4744,8 543,3 I. 25-75 70080 11010 67395 3501 325,2 I. 75-100 71940 21810 65415 3143,52 263,7 I. 100-125 61350 20280 66000 3456 184,5 I. 125-140 61800 19980 74415 3337,92 258 II. 0-25 62730 9450 62250 4910,4 462,6 II. 25-50 92910 17340 77460 3963,6 395,7 II. 50-75 83520 15570 66090 3672 246,6 II. 75-100 67980 13800 63165 3906 283,5 II. 100-125 70620 18420 64590 4057,2 295,2 II. 125-140 62640 14460 66960 4298,4 269,1 III. 0-10 80310 17400 81810 4831,2 489,3 5. táblázat: A talaj szulfidos kioldásának eredményei (Szerző saját szerkesztése)
Konklúzió A desztillált vízzel való kioldás közelíti meg legjobban a természetes kioldáshoz közeli állapotot, melynek során a talajvíz, illetve a felszínről leszivárgó csapadék oldja az agyagos talajt. A desztillált vízzel való kioldás során nyert oldat, valamint a sekély talajvizes kutakból kapott oldat, habár nagy koncentrációkkal rendelkezik az egyes ionok terén, de nem közelíti meg a kitermelt gyógyvíz minőségét. Ebből arra következtetünk, hogy a gyógyvizet szolgáltató kutak utánpótlódása mélyebb rétegekből, és lassabb áramlási pályán történik. A szulfidos kioldás esetén a kapott oldat koncentrációja nagyságrendekkel nagyobb értéket ad, mint a desztillált vizes kioldás esetén. Ennek oka a terület földtanában, fejlődéstörténetében keresendő. A terület több folyó találkozásánál fekszik, s a folyó által lehordott dolomitos hordalékok reakcióba lépnek a talajban található piritszemcsékkel, s a reakció során nyert magnézium-szulfát bekerül a talajvízbe. A bemutatott oldatok magas koncentrációjuk ellenére, nem alkalmasak emberi fogyasztásra, mivel a területen folyó mezőgazdasági munkák miatt a talajvizek nitrát tartalma erősen megnövekedett. A termelés újrakezdése érdekében fontos lenne meghatározni a keserűvíz kinyerésre alkalmas terület elhelyezkedését, térbeli alakját és a kitermelhető vízkészlet nagyságát, majd kijelölni azt a helyszínt, amely ehhez hasonló minőségű vizet szolgáltat, de nem hat rá a mezőgazdasági termelés negatív hatása. Köszönetnyilvánítás A tanulmány/kutató munka a Miskolci Egyetemen működő Fenntartható Természeti Erőforrás Gazdálkodás Kiválósági Központ TÁMOP-4.2.2/A-11/1-KONV-2012-0049 jelű KÚTFŐ projektjének részeként az Új Széchenyi Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Felhasznált irodalom [1] Magyarország földtani alapszelvényei.. Letöltés dátuma: 2014. április 14, forrás: Magyar Földtani és Geofizikai Intézet: http://loczy.mfgi.hu/fdt_alapszelvenyek/ [2] Magyarország talajvíztérképe. Letöltés dátuma: 2014. április 14, forrás: Magyar Földtani és Geofizikai Intézet: http://loczy.mfgi.hu/tvz_1248/ [3] Dobos Irma (dátum nélk.): Az igmándi keserűvíz tündöklése és eltűnése. Letöltés dátuma: 2014. március 4, Forrás: http://www.italipar.hu/node/108 [4] Dobos Irma (1982): Gyógyító ásványvizek Az Igmándi keserűvíz. Vízkutatás, 5. 4-8. [5] Vendl Aladár (1948): Körinfo. Letöltés dátuma: 2014. február 10, forrás: http://enfo.agt.bme.hu/drupal/: http://enfo.agt.bme.hu/drupal/node/10076 [6] Horváth Márk. (2012): Elemspecifikus detektálási technikák és elválasztási módszerek alkalmazása fémes és nemfémes elemek kémiai specieseinek meghatározására és frakcionálására környezeti rendszerekben. Gödöllő: Szent István Egyetem.