MATEMATIKAI ÉS TERMÉSZETTUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZETEK
Atommagkutató Intézet 4026 Debrecen, Bem tér 18/c., 4001 Debrecen, Pf. 51. Telefon: 06-52-417-266, Fax: 06-52-416-181 e-mail: rgl@atomki.hu, http://www.atomki.hu
Alacsony szintű radioaktivitás mérőmódszereinek és mérőműszereinek fejlesztése környezetanalitikai célokra Az alacsony szintű radioaktivitások meghatározására és jellemzőinek mérésére kidolgozott módszerekkel lehetővé vált a környezeti radioaktivitás egyes fontos komponenseinek ( 14 C, trícium) pontos mérése. A 14 C-izotóp radioaktív bomlásának megfigyelésén alapuló radiokarbon-módszer a kormeghatározás egyik bevett eljárása. Az Intézetben kidolgozott mérőberendezést és mintaelőkészítési eljárásokat, a régészeti célú vizsgálatok mellett, folyamatosan alkalmazzák a Paksi Atomerőmű radioaktív anyagkibocsátása ellenőrzési programjában. A 14 C-izotóp a reaktorokban is termelődik, ezért a levegőbe, illetve a vízbe történő kibocsátás folyamatos ellenőrzése nemcsak a környezeti sugárterhelés vizsgálata szempontjából fontos, hanem reaktordiagnosztikai célokat is szolgál. A trícium természetes alkotó eleme a földi légkörnek és a hidroszférának. A kozmikus sugárzás hatására a felszíni vizekben termelődik. A nukleáris reaktorokban is keletkezik trícium, ami részben a levegőbe jut, részben pedig a primerköri hűtővízben marad. A kutatócsoport folyamatosan részt vesz a Paksi Atomerőmű tríciumkibocsátásának ellenőrzésében. Vizsgálataikkal hozzájárulnak a primer vízkör tömörségének ellenőrzéséhez is. A felszíni vizekben keletkezett természetes eredetű trícium nyomjelzőként használható, mivel a felszín alá jutó vízben megszűnik a trícium további termelődése, s a radioaktív bomlás miatt folyamatosan csökken a koncentrációja. Ez lehetővé teszi a karsztvizek beszivárgási idejének meghatározását, rétegvizekben a felszíni vízből történő hozzákeveredés kimutatását, s ennek alapján a felszín alatti vízmozgások feltérképezéséhez fontos adatokat szolgáltat. Az elmúlt években az Intézet több regionális vízbázis ellenőrzésének programjában vett részt. A 14 C és a trícium izotópokon alapuló vizsgálati tapasztalatok révén az Intézet részt vett, ill. részt vesz a radioaktív hulladéktárolók biztonságos működéséhez szükséges adatok összegyűjtésében, feldolgozásában és a biztonsági elemzések kidolgozásában. Az említett feladatokhoz speciális mintavevőket dolgoztak ki, melyek alkalmasak a levegőben lévő trícium, valamint 14 C-izotóp begyűjtésére, és lehetővé teszik az ellenőrizni kívánt levegő fajlagos radioaktivitásának folyamatos ellenőrzését is. Hasonló mintavevőket fejlesztettek ki a talajvizek radioaktivitásának meghatározására. Az általuk kidolgozott mintavevők a Paksi Atomerőműben működő ún. Kibocsátásellenőrző rendszer -be integrálva működnek, továbbá a Püspökszilágyi Radioaktív Hulladéktároló monitorozási rendszerében is felhasználásra kerültek. Vákuumtechnikai módszerek alkalmazása ipari tömörségi problémák megoldására Az emberi környezet védelme érdekében egyre fontosabbá válik az ipari tevékenységhez kapcsolódó károsanyag-kibocsátás csökkentése. Példaként említhető az ózonréteget károsító freonok felhasználásának korlátozása a háztartási és kereskedelmi hűtőgépekben. Emiatt egyre fontosabbá válik, hogy a potenciálisan káros anyagokat tartalmazó berendezések tömörsége nagyon szigorú követelményeknek feleljen meg, s ez gyártás közben folyamatosan ellenőrizhető legyen. Hasonlóan szigorú tömörségi követelmények érvényesülnek számos vegyipari és gyógyszeripari berendezés esetén. A ma elvárható tömörségi követelmények ellenőrzésére az iparban hagyományosan alkalmazott eljárások érzékenysége nem felel meg. Építve az Intézet kutatómunkájában szerzett vákuumtechnikai ismeretekre, kifejlesztettek egy ipari tömörségvizsgáló berendezést, melyet két magyar kisvállalkozással közösen háztartási, illetve kereskedelmi hűtőgépek elpárologtatóinak gyártás közbeni tömörségi ellenőrzésére használnak fel. Jelenleg négy ilyen, gyártósorba illesztett berendezés 127
működik üzemszerűen. Fejlesztési tapasztalataik alapján készen állnak nagyméretű ipari tartályok, vezetékek, gáztöltésű elektromos berendezések speciális tömörségvizsgálati problémáinak megoldására és ezen megoldások ipari berendezésekbe történő beépítésére. Az eddigi eredményeik felhasználására spin-off cég létrehozását tervezik. Nukleáris detektorok fejlesztése Az Intézetben nagy hagyományai vannak a nukleáris detektorok készítésének. Kezdetben GM-csövek, később röntgensugárzás vizsgálatára szolgáló Si(Li)-detektorok, proporcionális számlálók, jelenleg különböző típusú szcintillációs számlálók készülnek az Intézetben. A nukleáris detektorokat a legkülönbözőbb területeken alkalmazzák. A Si(Li)- detektorokat röntgenfluoreszcencia-analízis céljaira használták. A röntgenfluoreszcenciaanalízisnek az anyagvizsgálatban, a környezetvédelmi mérésekben van jelentősége, de felhasználható az orvosi kutatómunka során is. A proporcionális számlálókat 14 C-mérésekben használják kormeghatározásra és környezetvédelmi monitorozásra. A korszerű magfizikai kísérletekben is előtérbe kerül a képalkotás lehetősége, amihez sok detektorból álló detektor-rendszereket használnak. Ez a detektorok egyszerű felépítését, integrálhatóságát és a detektorok jeleinek feldolgozására szolgáló elektronikai rendszer miniatürizálását is szükségessé teszi. Nemzetközi együttműködésben végrehajtott magfizikai kísérletekhez egy fotodiódákból és CsI(Tl) szcintillációs kristályokból álló 100 elemes detektorrendszert (DIAMANT) dolgoztak ki. Módszereikkel kompakt, kisméretű gamma-detektorok is készíthetők, amelyek környezetvédelmi mérésekben alkalmazhatók. Helyzetérzékeny fotoelektron-sokszorozó és speciális kristályokból épített mátrix-detektor alkalmazásával képalkotásra felhasználható γ-detektort készítettek. Ilyen detektorokat alkalmaztak az Intézetben épült, kisállatok vizsgálatára alkalmas pozitron-emissziós tomográf (mini-pet) készülékben. Eddigi fejlesztéseik részben arra irányultak, hogy lehetővé tegyék részvételüket nemzetközi alapkutatási együttműködésekben, részben pedig arra, hogy az Intézetben felmerült méréstechnikai igényeket kielégítsék. A detektorok további alkalmazási lehetőségeket találhatnak a környezetvédelemben és orvosi diagnosztikában. Ionnyaláb analitikai módszerek alkalmazásai a környezetvédelemben, az orvostudományban, az anyagtudományban és a mikro-megmunkálásban Az Intézetben működő elektrosztatikus részecskegyorsító (VdG-5) ionnyalábjának analitikai célú felhasználása a protonnal indukált röntgenemissziós analízis (PIXE) területén jelentős múlttal rendelkezik. Az alkalmazási lehetőségeket jelentősen bővítette a gyorsítóhoz telepített proton mikroszonda, mely lehetővé teszi, hogy a protonnyalábot (mikrométeres átmérőjűre beállítva) nagyon pontosan lehessen mozgatni egy minta felületén. Ennek felhasználásával a kémiai összetételről részletes térkép kapható, pl. a légköri aeroszol szemcsékről. A módszert a következő területeken alkalmazták. Napjaink egyik fő problémája a környezet, ezen belül is a légkör szennyeződése, az üvegházhatást kiváltó gázok fokozódó mennyisége. A káros hatásokat aeroszolok kompenzálhatják. Vizsgálatuk ezért alapvető jelentőségű. Az Intézet kutatói a városi környezetben gyűjtött légköri aeroszol minták elemösszetételét PIXE-módszerrel mérik. Adatbázisukat állandóan bővítik. Az adatbázis alapján a légköri aeroszolban lévő elemek és a különböző kémiai-fizikai jellemzők szezonális változásának, valamint a hosszú távú tendenciáknak a megállapítása alapján következtetnek a szennyezések okaira, ill. a szennyezettség csökkentésének lehetőségeire. 128
Az Intézet olyan úttörő jellegű, környezetvédelmi és népegészségügyi szempontból fontos kutatásokat végez, mint a növények nehézfém-felvételének, akkumulációjának vizsgálata, az emberi nyaki verőér elmeszesedési folyamatának a tanulmányozása, valamint egy EU5-projekthez kapcsolódóan, annak továbbviteleként, az emberi bőr (kozmetikai cikkekben lévő, egészségre ártalmas) nehézfémekre (Ti, Zn) vonatkozó áteresztőképességének a megállapítása. Módszereik lehetővé teszik az élettani folyamatok kvantitatív, sejtszintű vizsgálatát. Az eredmények számos egészségügyi probléma megoldását hozzák közelebb. Olyan nagy laterális felbontású anyagvizsgálati módszereket fejlesztenek mikroelektronikai alkatrészek, sugárzásérzékelő eszközök, mágnesezhető anyagok és vékonyréteg-szerkezetek vizsgálatára, melyek az anyagtudományra épülő ipari kutatások és termékfejlesztések ügyét nagymértékben előmozdíthatják. A mikroalkatrészek, mikroérzékelők, mikrogépek és mikro-elektromechanikus rendszerek (MEMS) gyártástechnológiája dinamikusan fejlődő terület, világszerte jelentős kutatási kapacitást képvisel. A vékony mikroalkatrészek (pl. gyorsulásmérők, giroszkópok, stb.) gyártásán túl egyre növekvő igény mutatkozik valódi 3 dimenziós mikrostruktúrák előállítására is (pl. mikrocsatornák, folyadékáramlás-mérők, szelepek, mikro-üregrezonátorok, stb.). Ilyen célra szolgáló módszer pl. a néhány MeV energiájú protonokat használó PBM (proton beam micromachining - protonnyalábos mikromegmunkálás). A PBM direkt írásos technika, használata során nincs szükség maszkra, ezért ideális eszköz a megfelelő fedőréteg anyagok ( reziszt ) kutatásához és prototípus mikrostruktúrák vagy maszkok készítéséhez. A PBM-technikát az Intézetben több mint két éve meghonosították (a világon másodikként). Ennek eredményeként jelenleg nemzetközi együttműködések keretében új, perspektivikus alapanyagok tesztelését végzik. Alkalmazási feladatok a ciklotron gyorsítón Számos, elsősorban orvosdiagnosztikai célra alkalmas, radioaktív izotópot tartalmazó vegyület (radiofarmakon) előállítását dolgozták ki. Megépítették azokat a berendezéseket, melyek a ciklotron részecskenyalábján biztosítják a megfelelő radioaktív izotóp szelektív előállítását és az előállított izotópok megfelelően tiszta és steril formában történő kinyerését. Kidolgoztak egy eljárást, mely akkor is alkalmazható, ha a besugározni kívánt céltárgy folyékony halmazállapotú. Jelenleg számos izotóp előállítását rutinszerűen végzik. Az iparban használt eszközök működés közbeni kopásának ellenőrzésére jól alkalmazható eljárásokat dolgoztak ki, amik azon alapulnak, hogy a kopásnak kitett anyagot ciklotronon besugározva annak felszíne közelében egy alkalmasan kiválasztott radioaktív izotópot hozunk létre, melynek leválása mennyiségileg is jól követhetővé teszi a kopás folyamatát. A módszerek a következők: pontos nukleáris adatbázisra alapozott besugárzás és kopásmérés: egyedi adatbázist hoztak létre, aminek a segítségével a besugárzás és a kopásmérés sokkal hatékonyabb, egyenletes aktivációs mélységeloszlás biztosítása a bombázó nyaláb energiájának változtatásával: a besugárzó részecskenyaláb energiájának változtatásával ( csúsztatás ) biztosítható az egyenletes mélységeloszlás olyan esetekben is, amikor a besugárzott nyaláb átlagenergiája a gerjesztési függvény meredek szakaszán van. Ezáltal a ciklotron alkalmazási lehetőségei bővülnek. Az elektronikai eszközök méretének csökkenésével megnövekszik annak lehetősége, hogy ezek az eszközök radioaktív sugárzás hatására rendellenesen működnek és esetleg tartósan károsodnak. Különös jelentősége van a részecskegyorsítók mellett, a magaslégkörben vagy a világűrben (pl. távközlési műholdakon) működő berendezések esetén annak, hogy a beépített elektronikai eszközök mennyire alkalmasak az ott fellépő sugárzás mellett megőrizni 129
működőképességüket. Az Intézet ciklotronja alkalmas ilyen vizsgálatok elvégzésére. Sikerült létrehozniuk egy nemzetközi rangú, ezekre a mérésekre specializált referencialaboratóriumot. Az Európai Űrkutató Hivatal (ESA) svéd érdekeltségével (SSC) közösen vesznek részt a SMART-1 nemzetközi programban, melynek célja új technológiák bevetése, alkalmazása új generációs műholdak gyártásához. Feladatuk egyedi gyártású integrált áramkörök sugárzási károsodásának vizsgálata. Vállalkozásuk sikeressége igazolja, hogy akár a közismerten zártkörű űrkutatásban és fejlesztésben való részvétel is lehetséges hazánk számára, ha a résztvevők speciális tudást tudnak felajánlani a közös programhoz. 130
Földrajztudományi Kutatóintézet 1112 Budapest, Budaörsi u. 45., 1388 Budapest, Pf. 64. Telefon: (1) 309-2628, Fax: (1) 309-2690 e-mail: schweitf@mtafki.hu, honlap: http://www.mtafki.hu
Természetföldrajzi eredmények Geomorfológiai kutatási eredmények a globális klímaváltozás hatásainak feltárására 2000-2004. között széles körű nemzetközi együttműködésben folyó, kiemelt kutatási programok keretében kiterjedt vizsgálatok folytak a Kárpát-medence területén végbemenő természeti-környezeti folyamatok múltbeli és jelenlegi sajátosságainak feltárására. A Kárpátmedence geomorfológiai fejlődéstörténetének, ill. szárazodási folyamatának feltárására irányuló vizsgálatok kimutatták, hogy a késő kainozoikumban és a pliocén időszakban a felszínfejlődés és az üledékképződés különböző klimatikus és morfológiai körülmények között ment végbe. A lösz- és a paleoszol-talajok olyan klimatikus ciklusok létéről tanúskodnak, ahol a lösz a hideg, a paleotalajok pedig a meleg időszakokat reprezentálják. Kimutatható volt, hogy a terepi kutatások során feltárt vörösagyag-formációk a meleg és nedves időszakok maradványai, aminek alapján megállapítható, hogy az in situ vörösagyagok, amelyek a melegnedves és a meleg-félszáraz klímaciklusban a pediment felszínek középső és alsó részeiben halmozódtak fel, a klimatikus fluktuáció megbízható tanúi. A medence szárazodásával kapcsolatos kutatási program konklúziójaként a Kárpát-medence területén és ennek környezetében három jelentősebb száraz-meleg időszak különíthető el, amelyek léte üledékföldtani, geokémiai, paleontológiai, abszolút kronológiai és paleoklimatológiai vizsgálatokkal egyértelműen bizonyítható. Az első időszak a szarmatát követően a Sümegium (8-7 millió éve), a második a Bérbaltavárium (6,3-5 millió éve), a harmadik a Villányium (3-2 millió éve) volt. A medence területén belül több helyen is találtak különböző geomorfológiai szinteken kialakult 2-5 cm vastag kérgeket, evaporitokat, amelyek a száraz-félszáraz területek jellegzetes formációi. A meleg-száraz klíma egykori jelenlétének bizonyítékai a pliocén hordalékkúpokból (Mogyoród, Csömör, Bábolna, Pozsony) előkerült sivatagi mázas kavicsok. Hidrogeográfiai kutatási eredmények A magyarországi folyószabályozások hosszú távú következményeinek geomorfológiai vizsgálatai rámutattak, hogy több alföldi folyó hullámtere az árvízmentesítést követően nagymértékben feliszapolódott, és az egyes árvizek alkalmával 10 cm-t is meghaladó üledékképződés volt mérhető. Az elmúlt évek többször tapasztalt rekord-vízmagasságai aktuálissá tették az árvízveszély elleni védekezés alternatíváinak (gátépítés vagy hullámtérbővítés) geomorfológiai, továbbá gazdaság- és társadalomföldrajzi szempontú vizsgálatainak szélesítését. E célból megkezdődött azon mintaterületek kijelölése és feltérképezése, amelyek szóba jöhetnek az ország területén hirtelen megjelenő nagyobb mennyiségű folyóvíztömeg befogadása szempontjából. Jelentős eredményeket hoztak a Duna csuszamlásveszélyes magaspartjainak vizsgálatai, amelyek kimutatták, hogy az Érd és Ercsi közötti 30-50 m magasságú partszakasz pannóniai homokos-agyagos üledékből áll, ami meredek lejtővel kapcsolódik a vízparti területekhez. Egyes helyeken itt 70-80 m hosszú csuszamlások is kialakultak, 5-15 m magas szakadási frontokkal. A terület komplex geomorfológiai felvételezésének elvégzésével, a fosszilis talajok granulometriai vizsgálatával lehetővé vált a fosszilis csuszamlások sajátosságainak feltárása. Kimutatták a klímaváltozásoknak a magaspartok felszínfejlődésére gyakorolt hatását. A kapott eredmények alapján lehetőség nyílik a várható csuszamlások helyének meghatározására, így a csuszamlások elleni hatékony védekezés megvalósítására. Az említett kutatási eredmények fontosak a gyakorlat szempontjából, mivel a dunai magaspartok jelentős része a Duna jobb partján lévő települések belterületéhez tartozó, lakóés gazdasági épületekkel beépített, antropogén környezet, ahol az ott élők lét- és vagyonbiztonságát veszélyezteti a magaspart mozgása. 133
Radioaktív izotópok feldúsulásának meghatározása Többéves kutatásokat folytattak a radioaktív izotópok földfelszíni feldúsulási helyeinek feltérképezése érdekében. Ennek során részletes tematikus térképek készültek az e célra kiválasztott hegyvidéki mintaterületekre vonatkozóan. Kimutatták, hogy szoros összefüggés van a különféle izotópok feldúsulási helyei és a talajfajták, a lejtési irányok, a lejtőkitettségi viszonyok, valamint az általános légcirkuláció mikroregionális sajátosságai között. A vizsgálatok bebizonyították, hogy egyes izotópok a talaj szerves anyagaihoz kötődnek, emiatt feldúsulásuk ott várható, ahol a különböző talajféleségek szerves anyagban gazdagok. Környezet-geomorfológiai eredmények Nehézfémek feldúsulásának és mobilitásának meghatározása Jelentős eredményeket hozott a folyóvizeinket övező, természeteshez közeli területek nehézfém-forgalmának vizsgálata, különös tekintettel azok akkumulációjára és remobilizációjára a víz-talajvíz-talaj-növény rendszerben, ökotóponkénti bontásban. A kutatásnak külön is aktualitást adott a 2000. évben a Tiszát érő nehézfém-szennyezés. Ennek bekövetkezése előtt hazánkban elhanyagolták a vízhatású, különösen az öntéstalajokkal jellemezhető táji rendszerek vizsgálatait. A nem megfelelő szennyvízkezelési eljárások és az egyedi, váratlan szerencsétlenségek miatt nemcsak a folyóinkat övező hullámterek, hanem kisebb vízfolyásaink környezete is nehézfémekkel terhelt, így a toxikus hatású fémek vizsgálata a kis vízfolyásokat övező élőhelyek viszonylatában is elengedhetetlen. A kutatást indokolja, hogy a nehézfémekkel kapcsolatos környezeti kutatások leginkább a toxikus koncentrációtartományban vizsgálják ezen elemek viselkedését, míg jóval kisebb hangsúlyt kap a nehézfémek szubtoxikus koncentráció-tartományokban történő vizsgálata. A szubtoxikus koncentráció ismerete ezen fémek akkumulálódási képessége miatt lényeges. A különböző nehézfémekhez tartozó szubtoxikus szintek határai sem ismertek pontosan, hisz azok egyaránt függenek a különböző elemek állapotától és a toxicitásukat befolyásoló környezeti tényezők egymásra gyakorolt hatásaitól, valamint az élőlények genetikai sajátosságaitól. Azonban e határok ismeretének hiányában is kiemelten fontos vízhatású környezeti rendszereink nehézfémekkel szemben mutatott érzékenységének meghatározása, hisz ezek alapján lehet kiépíteni egy olyan a környezetvédelmi hatóságok által használható szakértői rendszert, ami térben is adekvát intézkedési terv elkészítését teszi lehetővé az esetlegesen levonuló nehézfém-szennyezések által okozott károk elhárításához. A jelenlegi vizsgálatokban az Intézet néhány makroelem (vas, mangán, alumínium), valamint esszenciális (kobalt, króm, réz, molibdén, nikkel, cink) és nem esszenciális nyomelemek (arzén, kadmium, ólom) táji szintű anyagforgalmát tanulmányozza. A kutatások eredményeként a Közép-Duna völgyében leírt, tölgy-szil-kőris és nyár ligetekhez kapcsoltan előforduló ökotópok vonatkozásában meghatározták azokat a morfológiai egységeket, ahol a nehézfémek akkumulációja várható, és azokat területi egységeket, amelyekben a vizsgált nehézfémek magasabb, ill. alacsonyabb mennyiségben kerülnek be a trofikus piramis (bizonyos értelemben tápláléklánc) első szintjére. A Közép- Duna-völgyre leírt rendszert tovább pontosítják, s hasonló összefüggéseket fognak vizsgálni a Közép-Tisza vidéki Tisza hullámtérre, és a Duna-Tisza közi, valamint egyes dunántúli patakok környezetére. 134
A Vásárhelyi-terv továbbfejlesztésével kapcsolatos ártéri geomorfológiai kutatások az árvízi biztonság fokozása céljából, Szolnok térségében A recens geomorfológiai folyamatvizsgálatok eredményei (talajerózió kutatások) Az Intézet kutatóinak az elmúlt 5 év során végzett recens geomorfológiai folyamatokra vonatkozó vizsgálatai a talajerózió kutatására összpontosultak. Végeztek parcellás méréseket, modellezték az eróziós folyamatokat, foglalkoztak a talajok erodálhatóságával, az oldott anyagok mozgásával, a lineáris erózió formáival és folyamataival, vizsgálták a felszínfejlődést cézium-módszerrel, kísérleteket végeztek a kéregképződéssel kapcsolatban, megkísérelték felderíteni a talajerózió folyamatának természetföldrajzi és ökológiai következményeit. A talajeróziós folyamatok kutatása mesterséges esőztetéssel a Bátaapáti kis- és közepes radioaktivitású hulladéktároló hatásterületén 135
Parcellás mérések eredményei a talajok erodálhatóságának vizsgálatában A csákvári mérőállomáson a Balaton-felvidék négy jellemző feltalaját építették be az ötödik az in situ talaj volt, és ezek erodálhatóságát parcellákon vizsgálták 1990-2000. között. Tíz éven keresztül mérték a természetes csapadékok hatására létrejött felszíni lefolyást és talajelhordást. Az erodálhatóságot az Általános Talajveszteség Becslési Egyenlet (USLE) K-faktorával jellemezték. A talajok degradálódásának, mechanikai összetételének, a humusztartalom változásának és szerkezetességüknek vizsgálatából bizonyítottá vált, hogy hazánkban a számított értékek túlbecsülik a mért (valós) K-értékeket. A kutatócsoport a hazai körülmények között is biztonsággal alkalmazható, adaptált erodálhatóság számítására új módszert dolgozott ki. Visz település térségében, eróziós mérőkertben, barna erdőtalajon vizsgálták a talaj erodálhatóságát fedetlen, illetve változó növényi fedettség mellett. A négyéves méréssorozat végén az összesített eredményekből meghatározták a K-tényező értékét, ami nagyságrendileg egybevág a mesterséges esőztetés során meghatározott értékkel. A különböző csapadékesemények által erodált hordalékok szemcseösszetételének vizsgálata igazolta, hogy a hordalék mechanikai összetétele nem azonos a feltalaj mechanikai összetételével és csapadékeseményen belül időben változik. A vizsgált talajon az igen finom homok frakció erodálódott leginkább, részaránya a hordalékban meghaladta a feltalajban lévő arányt. A méréseket alátámasztotta a WEPP-modell által szimulált csapadékesemények elhordásának mechanikai összetétele, ahol szintén az igen finom homok frakció volt a meghatározó. Bátaapáti térségében 2002. óta mérik a talajpusztulást a Wischmeier Smith-féle eróziós parcellákon, növénymentes talajfelszínen. Méréseik és számításaik szerint a K- tényező, lejtőhordalék talajon 0.03-0.1 t KJ mm h -1 ha -1 m -2 között ingadozott a vizsgált év csapadékviszonyaitól függően. Megállapították, hogy a fedetlen lejtőhordalék talajon mért hordalékszállítási átlag 13 g l -1, míg az érték gyeppel fedett barna erdőtalajon 4,2 g l -1. A vonalas eróziót vizsgálva, a terület legjellemzőbb és legnagyobb kártételű vízmosásait a földutakhoz kapcsolódóan találták, ami azt jelzi, hogy az erózió elleni védekezésben a vízrendezés a fő feladat. A koncentrált vizeket biztonságos, lehetőleg burkolt árokban kell levezetni a nagy relief energiájú területekről. A mérési eredmények alapján a környezet jelenlegi növényi borítottságát és a területhasználatot figyelembe véve megállapítható, hogy a felületi eróziós folyamatok felgyorsulásának veszélye csekély, míg a lösszel fedett felszíneken a lineáris erózió veszélye megnövekedhet a várható antropogén hatások következtében. Természetföldrajzi folyamatok modellezése kisvízgyűjtőkön A kutatások egyik célja a University of Leeds és a londoni Kings College kutatógárdái által kifejlesztett MEDRUSH-modell alkalmazási lehetőségeinek tesztelése volt hazai körülmények között. A modell validálásához egyrészt természetes esőkből, másrészt mesterséges esőztetési kísérletekből származó adatsorokat használtak fel. A validálás során módosították az evapotranspirációs egyenletet. Ezt követően a modell által számított talajpusztulási és lefolyási értékek jó közelítéssel egyeztek a konkrét mérési eredményekkel. A MEDRUSH és a WEPP-modellek felhasználásával egyedi csapadék-események hatását is modellezni tudták. A szimulált csapadékeseményekhez számított talajpusztulás és a parcellákon mért talajpusztulási értékek összevetésével lehetőség nyílt a WEPP-modell hazai viszonyokra való kalibrálására. A MEDRUSH-modell alkalmazása a vonalas erózió fokozott jelentőségére mutatott rá. Csapadékok által oldott anyagok mozgásának szerepe az eróziós folyamat alakulásában A folyamatot a Tetves-patak (Balaton déli vízgyűjtője) egy jellemző keresztszelvénye mentén tanulmányozták, ahol a természetes csapadékok hatására kialakuló felszíni lefolyást 136
vizsgálták csapadékeseményenként. Azt tapasztalták, hogy a talajvízben az oldott nitrogénformák közül szinte kizárólagosan csak a nitrát jelenik meg, aminek nagy mennyisége valószínűleg Kisbabod település derítőiből származik. A humán eredetű nitrát-terhelés feltehetően meghaladja a mezőgazdaság által okozott terhelés mértékét. A felszíni lefolyásban mért oldott nitrogénformák közül nagyarányú volt az ammónium, míg a felszín alatt a nitrát volt a jellemző. A területen alkalmazott szerves- és műtrágyák ismeretében az oldott nitrogén oxidált vagy redukált változatainak elkülönítésével elvi lehetőség nyílhat a mezőgazdasági és a humán eredetű környezetterhelés elkülönítésére. A méréssorozat eredményeként megállapítható volt, hogy a foszfor oldott formában is mozog a rendszerben, megjelenik a felszíni lefolyásban csakúgy, mint a felszín alattiban és a talajvízben, ám a patak foszfortartalma rendre kisebb a magasabb térszíneken mozgó vízénél. A lefolyásban oldott foszfor mennyiségének dinamikája a vízmosások esetében ugyanaz volt. A csapadékvíz jelentős mennyiségű nitrátot, illetve nitritet tartalmazott. Az esőket heves villámlás kísérte, ez magyarázza a csapadékvíz nagy nitrogéntartalmát. A lefolyásból vett minták azt bizonyítják, hogy e nitrogén mennyiség megkötődött a felszínen. A patak nitrittartalma folyamatosan alacsony volt, a nitrát esetében a második évre megduplázódtak az addig csekély értékek. Megállapították, hogy a felszíni lefolyás foszfor- és nitrogéntartalma összefügg a műtrágyázással. A nitrogén a trágyázás után gyorsan elmosódik, a foszfornál a mobilizáció késleltetett. A vízmosásoknak fontos szerepük van az oldott tápanyagok mozgásában. Eltérő megjelenésű vízmosások eltérő oldott anyagszállító-képességgel rendelkeznek. A légkörből kihullott radioaktív anyagok követésén alapuló felszínfejlődési vizsgálati módszer adaptálása A vizsgálatok célja a talajmintákban előforduló Cs-137 abszolút aktivitásának meghatározása Bq/kg mértékegységben. Tekintve, hogy az izotóp igen szorosan kötődik a talaj agyagásványaihoz, azokkal együtt mozog, mérése lehetőséget nyújt az erózió nyomon követésére. Első lépésként a referencia értékeket, azaz a kihullás nagyságát és talajbani eloszlását határozták meg. Megállapították a Cs-137 mennyiségét egy bolygatatlan talajprofil bármely pontján. Az ily módon kapott elméleti értékek a mért értékekkel történő összehasonlítás után lehetővé teszik a talajmozgások nagyságának meghatározását a vizsgált vízgyűjtőben. Az Irmapusztai Halastavak IV. sz. tavának üledékéből vettek mintákat. Az eredmények szabályos Cs-137 aktivitáseloszlást mutatnak. Kimutatható szennyezés csak a felső 20 cm-es rétegben található. Eloszlásukból arra lehet következtetni, hogy a mért értékek kizárólag a tó felszínét érő kihullásból származnak. A tófenék vizsgált pontján nem volt kimutatható a vízgyűjtőből származó üledéklerakódás, illetve átrétegződés az elmúlt 60 évben. A vizsgálati eredmények alapján megállapítható, hogy a nemzetközi gyakorlatban elfogadott Cs-137 izotóp nyomkövetésén alapuló eljárás hazánkban is jól alkalmazható. A felszíni kéregképződés és tömörödés szerepének meghatározása A feltalaj szerkezete egy tenyészidőszakon keresztüli változásának nyomon követésére bolygatatlan talajmintákat vettek egy szántóföldként hasznosított cambisol feltalajából. A mintákon a talaj pórustereinek változását vizsgálták. A Veszprémi Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Karának munkatársaival közösen mesterséges esőztetéseket végeztek frissen művelt talajon, és mérték a tömörödés, illetve a kialakuló kéreg szerepét a talajelhordásban és beszivárgásban. A mérések bebizonyították, hogy a talajművelés jelentősen befolyásolja a feltalaj pórusszerkezetét és ezen keresztül vízbefogadó képességét. Adott művelések után feltehetően a rossz gépbeállítások és a kedvezőtlen talajállapotban történő művelések miatt a talajszerkezet nem javult, hanem romlott. A mesterséges esőztetés során 137
tapasztalták, hogy a felszínen képződő kéreg csökkenti a talajba szivárgó víz arányát, ezzel növeli a lefolyást és a talajelhordást is. A talajerózió folyamatának és természetföldrajzi, ökológiai következményeinek feltárása a SOWAP-projekt keretében A projekt célkitűzése annak vizsgálata, hogy a hagyományos, illetve a minimális talajművelés hogyan hat a felszín lepusztulására és a többi természetföldrajzi tényezőre. A kutatások kiterjednek a talajpusztulásra mind a hagyományos, mind a környezetkímélő művelés körülményei között. A projekt fő eredménye egy világszínvonalú terepi mérőállomás hozzákapcsolása a parcellarendszerhez. A kutatások igazolták a környezetkímélő mezőgazdaság kedvező természetföldrajzi és ökológiai hatásait, ami a kedvező vízgazdálkodásban, a jobb talajszerkezetben, a lényegesen kisebb talajveszteségben manifesztálódik. A mérések szembetűnő különbséget mutattak ki a hagyományos, illetve a környezetkímélő mezőgazdaság, valamint az ezekhez kapcsolódó műveléstípusok között. A hagyományos művelésű parcellákon lényegesen nagyobb volt a lefolyás és a talajveszteség. A biológiai sokféleség megőrzése a környezetkímélő mezőgazdaság keretei között egyértelműen biztosítható. Gazdasági- és társadalomföldrajzi eredmények Regionális társadalomföldrajz Az Intézet kiemelkedő tudományos eredményének ítélhető a 2004-ben publikált Délkelet-Európa térképekben c. atlasz. Az elmúlt évszázadban instabilitásáról hírhedté vált Balkán szomszédságában elterülő, de 2004 májusától EU-tag Magyarország szerepe a térség megismerésében, az itteni konfliktusok politikai, gazdasági, katonai kezelésében, megoldásában felértékelődött. Ezen igény kielégítésére, az MTA Elnökségének megbízásából született meg az a tematikus atlasz, amely nagy számú, látványos, kitűnően szerkesztett tematikus (pl. politikai, gazdasági, etnika, vallási) térkép és szöveges elemzés segítségével mutatja be Délkelet-Európa társadalma és gazdasága jelen arculatának és 20. századi fejlődésének legjellegzetesebb szegmenseit. A mű fejezetcímeiben tükröződő főbb témakörök: DK-Európa és a Balkán fogalma, területi lehatárolása, államhatalmi térfelosztás, etnikai és vallási térszerkezet, urbanizáció és városhálózat, a gazdasági fejlettség szintje és területi különbségei, ipar, közlekedés és szállítás, turizmus. A kiadvány (magyar és angol nyelven) kifejezetten a kormányzati munka segítése céljából, miniszterelnöki felkérésre jelent meg. Etnikai földrajz A Kárpát-medencei kisebbségi magyar lakta települések és régiók 20. századi etnikai földrajzi viszonyainak kutatásában a Kutatóintézet az MTA Etnikai- és Nemzeti Kisebbségkutató Intézetével együttműködve az 1989 utáni, határainkon túli, kárpát-medencei etnikai térfolyamatokat kutatta, különös tekintettel a határainkon túli magyarságra. A nagyszabású, 1997. óta tartó kutatási program kiemelkedő eredménye a Kárpát-medence etnikai térképsorozatának megszületése. E munka során egymás után láttak napvilágot Erdély (1997), Szlovákia (2000), Kárpátalja (2001), Horvátország (2003), Vajdaság (2004), Muravidék (2005), végül az Őrvidék (2005) mai területének nagy méretarányú etnikai térképkomplexumai. A sorozat a Határon Túli Magyarok Hivatala, a KüM és az Illyés Közalapítvány kezdeményezésére és támogatásával indult meg. A térképművek a középkortól napjainkig mutatják be hazánk, a Kárpát-medence egyes részei etnikai arculatának változását települési 138
szinten. A mai állapotokat bemutató térképek egyedülállóan részletes tájékozódást nyújtanak a jelenlegi etnikai viszonyokról, többek között a határainkon kívüli magyarság településterületéről és a mindenkori közigazgatási viszonyokról. A tájékozódást magyar és angol nyelvű tanulmányok, táblázatok segítik. A kiadványsorozatnak a visszajelzések alapján különösen nagy szerepe volt (ill. van) a nemzet-, hon- és szomszédságismeret fejlesztésében, a határainkon túli magyarok (politikai pártjaik, tudományos- és kulturális szervezeteik) mindennapi életében, érdekvédő tevékenységében. Iparföldrajz OTKA-kutatás keretében valósult meg a magyarországi ipari parkok átfogó iparföldrajzi vizsgálata. Ennek során került sor a szervezetek térszerkezeti jellemzőinek és működési sajátosságainak feltárására, az átalakuló magyar ipar térszerkezetében játszott szerepének felderítésére. A feltárt ismeretek támpontul szolgálhatnak a regionális fejlettségbeli különbségek mérsékléséhez. Jelenleg OTKA-téma keretében folyik az Intézetben a modern magyar ipar térszerkezeti összefüggéseinek vizsgálata. Az eddigi eredmények arra mutatnak rá, hogy a magyar gazdaság területi struktúrájában a politikai-gazdasági rendszerváltozás után végbement markáns változásoknak sajátos lokális és regionális szintű következményei voltak, amelyek döntő szerepet játszanak a magyar gazdaság további fejlesztési irányvonalának megfogalmazásában. Kiemelt fontosságú a települések közül a legnagyobb ipari területekkel rendelkezett főváros ipari területeinek szerkezeti és funkcionális átalakulása. Ez a kutatás már az 1990-es évek közepén elkezdődött, és az első eredmények nagyban hozzájárultak a főváros középtávú fejlesztési koncepciójának kidolgozásához. A regionális gazdaságépítés hazai és nemzetközi tapasztalatai, különös tekintettel a támogatási rendszerre témájú projekt keretében a támogatások hatékonyságának empirikus vizsgálatát végezték el, ami közvetlen segítséget nyújtott a kormányzatnak a fejlesztési célú támogatások racionálisabb elosztásához. Közlekedésföldrajz, telekommunikáció A közlekedés- és távközlésföldrajzi kutatások keretében OTKA támogatással végzett telekommunikációs vizsgálatok feltárták a távközlés fejlődésének sajátosságait a fővárosban és a budapesti agglomerációban, emellett átfogó képet nyújtottak a modern távközlési eszközök magyarországi elterjedéséről. A kutatások eredményeként megállapítható, hogy a rendszerváltozás után a telekommunikációs ágazat igen látványos fejlődésnek indult, ami a leghatékonyabban fejlődő régiókban bizonyult a leggyorsabbnak. Turizmusföldrajz A bevásárlóturizmus regionális különbségei Magyarországon c. OTKA-témában végzett kutatás feltárta, hogy a bevásárlóturizmus a magyar gazdaság életében kiemelkedő szerepet játszó idegenforgalom eddig igencsak mostohán kezelt területe. A Magyarországra érkező külföldiek jelentős részének első számú motivációja az ország kiskereskedelmi egységeiben való vásárlás, a különböző, különösen egészségügyi és szépségápolási szolgáltatások igénybevétele. Az ebből a tevékenységből befolyó jövedelem és annak multiplikátor hatása vetekszik a klasszikus turisztikai tevékenységek anyagi hozadékával, ezért a korábbiakhoz képest jelentősen nagyobb figyelmet érdemel. A Magyar Turizmus Rt. az idegenforgalmi termékfejlesztés és a marketingmunka során sikerrel épít az Intézetben elvégzett empirikus turizmusföldrajzi vizsgálatok eredményeire. 139
A Magyarország modern turizmusföldrajza témájú, folyamatban lévő OTKAkutatás a turizmus és a területfejlesztés kapcsolatában fog a kormányzati szervek részére is kézzelfogható információkat a felszínre hozni, amelyek elsősorban a turizmusirányítás területi rendszerében meglévő problémákra, a térségi marketingmunkára, a fejlesztési források hatékonyabb és célzottabb elosztására vonatkoznak. Városföldrajz Az Intézet két nagyobb, az Európai Unió által finanszírozott, a fenntartható városfejlődés tárgykörére koncentráló kutatási projektben vett részt az elmúlt években. Mindkét projekt konkrét, hasznosítható eredményeket és ismereteket nyújtott a kormányzati (területfejlesztés) és önkormányzati szféra számára. A NEHOM-projekt ( Evaluating Housing and Neighbourhood Initiatives to Improve the Quality of Deprived Urban Neighbourhoods and Assessing the Transferability across Europe ) célja olyan helyi városfejlesztési kezdeményezések feltárása volt, amelyek segítségével a hanyatló városnegyedekben élő lakosság életkörülményei javíthatók. Az URGE- projekt ( Development of Urban Green Spaces to Improve the Quality of Life in Cities and Urban Regions ) célja a városi zöldterületek fenntartására és fejlesztésére vonatkozó módszer- és eszköztár bővítése volt. A kutatás azt vizsgálta, hogyan lehet a városi zöldterületeket (kvalitatív és kvantitatív értelemben egyaránt) az ökológiai, gazdasági, társadalmi elvárásokkal és lehetőségekkel összhangban fejleszteni, s ennek során milyen módszerek és eszközök alkalmazhatók sikerrel. Az említett két kutatási projekt hazai kormányzati (KSH) és önkormányzati szervezetek (főváros, kerületek, rehabilitációs társaságok) aktív bevonásával zajlott. A lakásépítés és lakáspolitika a hazai kormányzati (és önkormányzati) szektor egyik húzóágazatává vált az elmúlt években. Az Intézet munkatársai hosszabb ideje végzik a magyar lakáspiac kutatását, amelyhez magyar (OTKA) és nemzetközi (pl. EU, német DFG) forrásokat vesznek igénybe. Az eddigi kutatási eredmények feltárták a lakásállomány mennyiségi és minőségi jellemzőit, ill. ezek változását 1990 után a hazai településeken és kistérségekben, az országos programok (Széchenyi Terv, bérlakás-program) regionális lakáspiaci hatásait, a lakóhelyi mobilitás térségi és települési szintű intenzitását, a lakásárak területi szóródását és ezek időbeli változását. A kutatási eredmények a lakáspolitika céljainak és konkrét eszközeinek kialakításánál, a lakástámogatási rendszer reformjánál vagy pl. az értékalapú ingatlanadózás megalapozásánál hasznosíthatók. Munkaerőpiac A foglalkoztatottság és a munkanélküliség problémáival az Intézet másfél évtizede, azaz a rendszerváltás óta foglalkozik, s az elmúlt években is ez volt az egyik vezető kutatási irány a társadalmi feszültségmezők vizsgálata során. A geográfia, mint tértudomány jellegének megfelelően az ilyen irányú kutatások elsősorban a területi jellemvonások feltárására irányultak. A vizsgálat alapegysége a több mint másfélszáz kistérség, s ez már megfelelő részletességű a problémakör finom részleteinek megismeréséhez is. Mivel a vizsgálatok hosszabb időtávot fognak át, lehetőség van a struktúrák mellett a folyamatok bemutatására is, ami különösen fontos egy állandó változásban levő munkaerőpiac esetében. A kutatási eredmények jó háttéranyagul szolgálhatnak a területfejlesztési politika és gyakorlat jobb megalapozásához, de hozzájárulhatnak a foglalkoztatáspolitikai koncepció megújításához is. A munkaerőpiac egyik sajátos és Magyarországon meglehetősen erős szegmense a feketemunka. Az Európai Unió egyes országaiban a feketegazdaság és feketemunka 140
jellemzőit vizsgáló nemzetközi projekt résztvevőjeként a Kutatóintézet készítette el a Magyarországról szóló jelentést. Migráció és területi mobilitás A vándormozgalom két alaptípusának (belföldi és nemzetközi migráció) vizsgálata egyaránt helyet kapott az Intézet kutatási programjában, s mindkét irányban születtek a gyakorlat számára is fontos eredmények. A belföldi vándormozgalom terén kutatásaik elsősorban a szuburbanizációra irányultak, ami hazai viszonylatban elsősorban a népesség dekoncentrációs mozgását jelenti. Az Intézet még az 1990-es évek közepén elsőként kezdte vizsgálni a budapesti városrégió szuburbanizációs folyamatait, s ehhez később egy nemzetközi projekt keretében a térség átfogó gazdasági társadalmi vizsgálatára is sor került. Kutatási eredményeik egy része felhasználásra került a budapesti városrégió területfejlesztési és -rendezési terveinek kidolgozásánál. A Népesedéspolitikai Kormánybizottság számára az Intézet készítette el a belföldi vándormozgalomról szóló összefoglaló anyagot. A nemzetközi vándorlás kutatása az 1980-as évek végén indult az Intézetben. Az utóbbi években a vizsgálatok súlyponti kérdése a Magyarországon élő külföldiek területi elhelyezkedési sajátosságainak feltárása volt. A kutatás keretében tematikus térképek egész sora készült el, közülük kettő településszinten mutatja be a külföldi állampolgárok magyarországi lokalizációját. A kutatási eredmények felhasználhatók lesznek Magyarország még kidolgozásra váró migrációs politikájának koncepciójához. Az Intézet képviselte Magyarországot az EU 5. keretprogramjához kötődő nemzetközi projektben. A munka során egy metaadatbázis készült, ami nyolc ország migrációval kapcsolatos adatait tartalmazza. Az online információs rendszer lehetővé teszi a bevándorlók társadalmi és gazdasági integrációjának vizsgálatát. 141