TÁROZÓK ÖKOLÓGIAI ÁLLAPOTFELMÉRÉSE Dr. Mátrai Ildikó Dr. Vadkerti Edit Eötvös József Főiskola Vízellátási és Környezetmérnöki Intézet 1. Bevezetés Az Eötvös József Főiskolán a Hidroökológia mérőgyakorlat a környezetmérnöki alapszak órahálójában a kezdetektől fogva jelen lévő, a területi vízgazdálkodás szakirányos hallgatók számára kötelező mérőgyakorlat volt. Az elmúlt években egyre népszerűbbé vált az építőmérnök hallgatók körében is, mivel lehetővé tettük, hogy szabadon választható tárgyként ők is és a víztisztítás-szennyvíztisztítás szakirányos környezetmérnök hallgatók is felvegyék. A Hidroökológia mérőgyakorlatok tartalma, tematikája és helyszínei az elmúlt 20 év során folyamatosan fejlődtek; az eredményeket rendszeresen publikáltuk TDK-dolgozatok, szakdolgoztok, szakmai előadások és szakcikkek formájában. A hidroökológia mérőgyakorlatoknak 1996-2002 között az Eötvös József Főiskola egykori nagybaracskai oktatási bázisa adott helyet, ahol a halastavak ökológiájával, a különböző haltartás-technológiai eljárásokkal és a vízhasználatok szerinti vízminősítés kémiai és biológiai módszereivel ismerkedhettek meg a hallgatók (1. ábra). 1. ábra: A nagybaracskai hidroökológia mérőgyakorlatok bemutatása a Hidrológiai Tájékoztatóban (1996. p. 34-35) 1
2002-2008 között a Nyéki-Holt-Duna adott helyszínt a hidroökológia mérőgyakorlatoknak. A Bajától nem messze fekvő védett gemenci holtmedren végzett mérőgyakorlat során gyakorló szakemberek segítségével a víztér fizikai (hőmérséklet, átlátszóság), kémiai (ph, ionmegoszlás, oxigénviszonyok, tápanyagtartalom) és biológiai (fitoplankton, makrovegetáció) mutatóinak vizsgálatát, valamint a vízminőség MSZ 12749 szabvány szerinti meghatározását végezték a hallgatók. Az eredmények tükrében javaslatokat adtak a részleges, vagy teljes állapotváltoztatásra vonatkozóan (2. ábra). A vizsgálatokban az egykori Alsó- Duna-völgyi Környezetvédelmi Felügyelőség munkatársai, valamint a Debreceni Egyetem oktatói és hallgatói is részt vettek (4. ábra). 2. ábra: A Nyéki-Holt-Dunán végzett hidroökológia mérőgyakorlatok bemutatása az Acta Pericemon. Rerum Amb. Debrecinában (2007. pp. 151-160) Műszerparkunk fejlődése tette lehetővé a hidroökológia mérőgyakorlat Bajától távolabbi helyszínen, a Kelet-Mecsek Tájvédelmi Körzet területén történő megszervezését. Így 2008-2012 között a magyaregregyi Lászlóffy Woldemár hidrometriai mérőtelepen szerveztük a hidroökológia mérőgyakorlatokat. A Völgységi- és a Várvölgyi-patakon végzett vizsgálatok 2
kibővültek egyes kémiai (pl. KOI K, klorofill-a) és biológiai (perifiton, makrozoobenton) elemekkel, a minősítés ekkor már a Víz Keretirányelv szerinti módszerekkel történt. A mérőgyakorlaton az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság szakemberei, a Pannon Egyetem oktatói és környezetmérnök hallgatói, valamint a bajai Szent László ÁMK diákjai is részt vettek. Az Északmagyarországi Regionális Vízművek Rt-vel kötött K+F szerződés keretében nyílt lehetőségünk a Bükk-hegységben (Lázbérci) és a Cserhátban (Komravölgyi) található völgyzárógátas tározók vizsgálatára 2012-2014 között. A hallgatók a legmodernebb terepi műszerekkel végezhettek keresztszelvény és hossz-szelvény vizsgálatokat, megismerkedhettek a felszíni vízkivétel és a víztisztítás különböző eljárásaival. A mérőgyakorlaton az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság szakemberei, a Pannon Egyetem és a csíkszeredai Sapientia Erdélyi Magyar Egyetem oktatói és környezetmérnök hallgatói is részt vettek. Erasmus, Campus Hungary valamint az Eötvös József Főiskola TÁMOP411C Felsőoktatási együttműködés a vízügyi ágazatért pályázatok anyagi támogatásával nyílt lehetőségünk több erdélyi víztározó (Tárnika, Zetelaki-tározó, Balánbányai-tározó, Szépvízi-tározó) meglátogatására és ökológiai vizsgálatára 2014-2015-ben. Az engedélyek megszerzésében a Sapientia Erdélyi Magyar Egyetem kolozsvári és csíkszeredai kara, a gyakorlatok vezetésében az Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság munkatársai, az üzemlátogatásokban a helyi vízművek (Szépvíz, Székelyudvarhely) vezetői voltak segítségünkre. A mérőgyakorlat során hallgatóink megismerkedhettek a romániai vízgyűjtő-gazdálkodási tervvel, a felszíni vizekre és az ivóvizekre Romániában érvényes előírásokkal/határértékekkel. Különösen a tározók hazaitól eltérő kialakítású műtárgyai és a jelentősen különböző vízminőségi paraméterei voltak igen érdekesek hallgatóink számára. 2015-ben készült el a mérőgyakorlat elearning tananyaga a TÁMOP411C Felsőoktatási együttműködés a vízügyi ágazatért pályázat keretében (3. ábra), melyet a Vízügyi Digitális Tudástár (vdt.ejf.hu) honlapján keresztül érhető el. A VDT mérnök-hallgatók, oktatók, gyakorlati szakemberek számára példátlan tárháza a szakmai információknak: szakfolyóiratok, szakkönyvek és kézikönyvek anyagának, vízügyi értelmező szótárnak, digitális tananyagoknak, vízügyi szakmai fotótárnak, valamint jeles vízügyi szakemberek életút-interjúinak. 3
3. ábra: A Hidroökológia mérőgyakorlat e-learning tananyagának nyitóoldala (vdt.ejf.hu) A Hidroökológia mérőgyakorlat során a hallgatók gyakorló szakemberek vezetésével, kiscsoportos, projekt jellegű vizsgálatokat végeznek, adatokat értékelnek és minősítenek, javaslatokat fogalmaznak meg. A Hidroökológia mérőgyakorlat általános tematikája (az 5 nap tényleges tevékenységei a helyszínek és az időjárási körülmények függvényében kerülnek megállapításra): a vizsgálati terület és a VKI szerinti minősítés módszertanának bemutatása munka- és balesetvédelmi oktatás mintavételi terv készítés mintavétel, helyszíni vizsgálatok, mintavételi jegyzőkönyv készítése laboratóriumi vizsgálatok, vizsgálati jegyzőkönyvek készítése mérési eredmények összesítése és értékelése, minősítés javaslattétel a terület- és vízhasználatra, esetlegesen a rehabilitációs beavatkozásra vonatkozóan. A Hidroökológia mérőgyakorlat során a hallgatók megismerik az ökológiai állapotfelmérés módszereit és a különböző mintavételi eljárásokat, a mérési eredmények feldolgozásának és kiértékelésének módszereit. Alkalmazzák korábban elsajátított ismereteiket (pl. a geodéziai és a hidrológiai adatok feldolgozásánál, a felszíni vízminták fizikai-kémiai és biológiai mutatóinak meghatározásánál). Elsajátítják a vizsgálati célkitűzésekhez igazított mérési terv elkészítésének és az alkalmas módszer megválasztásának készségét. Megfelelő problémamegoldó készségre tesznek szert a környezetvédelmi problémák vizsgálattal történő megválaszolására. Képessé válnak az eredmények önálló értékelésére és javaslattételre a szükséges ökológiai beavatkozásokra és technológiai módosításokra vonatkozóan. Jelen dolgozatban a tározókon (Lázbérci-tározó, Komravölgyi-tározó, Szépvízi-tározó) folytatott hidroökológia mérőgyakorlatainkat mutatjuk be. 2. A vizsgált tározók bemutatása Lázbérci-tározó A Lázbérci-tározó a Bán-patakon völgyzárógátas elzárással 1970-ben létesült ívóvízellátási célú víztározó, mely a Lázbérci Tájvédelmi Körzet fokozottan védett területén helyezkedik el 200 m 4
tengerszint feletti magasságban. Az 1975-ben alapított 3630 hektáros tájvédelmi körzet elsődleges feladata a tározó vízminőségének megóvása. A tározó teljes térfogata 6,2 millió m 3, középvízhez tartozó felülete 77 ha, maximális vízmélysége 17,3 m, átlagos vízmélysége 7,5 m, a homogén föld anyagú gát hossza 250 m, a mértékadó árvízhozam 88 m 3 /s. A tározón horgászati tevékenység folyik. A Lázbérci-víztározó és a Lázbérci Vízmű üzemeltetője az Északmagyarországi Regionális Vízművek Zrt. Az ivóvízellátást azonban a felszíni vízbázis sérülékenysége miatt vízminőségi problémák (pl. lebegőanyag, alga, mikroszennyezők) nehezítik, melyek megoldása érdekében 2002-től kezdődően technológiai fejlesztéseket végeztek a vízműben. Az Országos Vízgyűjtő-gazdálkodási Tervben a tározót tápláló két patak (a Csernely-patak és a Bán-pataknak) közös torkolatáig tartó szakasza összevonva alkot egy erősen módosított víztestet (Bán-patak felső vízrendszere), melyhez referencia víztestként a 2-es természetes folyóvíztest (hegyvidéki-meszes alapkőzetű-durva mederanyagú-kicsi vízgyűjtőjű) alkalmazható. A 2003-2007 között végzett hatósági monitoring-vizsgálatok alapján a Lázbérci-tározót is magába foglaló víztest (Bán-patak felső vízrendszere) ökológiai potenciálja mérsékelt, rajta tápanyag és fémek (Zn) szerinti kockázat valószínűsíthető. Mivel a víztestre vonatkozó környezeti célkitűzések között az ivóvízellátás biztonsága prioritást élvez, a terhelést jelentő tápanyagok mennyiségének csökkentésével elsősorban az algavirágzást kell megakadályozni. A 6/2002. Kormányrendelet szerint az ivóvízbázisokra meghatározott határértékek (Lázbérci Vízmű A2: normál fizikai kezelés, kémiai kezelés és fertőtlenítés) szerint megfelelő a minőség a 2007-2008 évi felügyeleti monitoring adatok alapján. Komravölgyi-tározó A Salgótarján és a környező települések ivóvízbázisaként funkcionáló víztározó a Nógrádi Vízügyi Horgász Egyesület kezelésében van. A tározó területe közel 50 hektár, a gáttól számított 1/3-án az átlagmélység 8 méteres, de a mélyebb részein 15-18 méter, a tó 2/3-n pedig 5-8 méter. A vízpótlást az Ipoly-folyó biztosítja, melyből egy földalatti vezetéken majd egy kaszkádrendszeren keresztül jut a víz a tározóba. Az Ipoly vizét rendszeresen ellenőrzik, mivel a rapszodikus vízállás, vízhozam esetenként nagy mennyiségű szennyezőanyagot szállít. Ennek tározóba kerülésének megakadályozása az egyik legfontosabb feladat. A tóban folyamatosan levegőztető berendezések működnek (4. ábra) az algásodás kivédésére, biztosítva a tározó oldott oxigénszintjét. A tározóból kivett vizet az Északmagyarországi Regionális Vízművek Zrt. által üzemeltetett mihálygergei vízmű tisztítja ivóvíz-minőségűvé. Az ivóvíztisztítási technológia alapfolyamatai: vegyszeres derítés, szűrés, fertőtlenítés. 5
4. ábra: A Komravölgyi-tározó levegőztető berendezései (fotó: Vadkerti Edit) Szépvízi-tározó A Csíkszépvíz (románul Frumoasa) település közelében található víztározót a Szépvíz-patak völgyének középső szakaszán egy földgát emelésével 1981-1986 között létesítették. A tározót három patak (Szalonka, Gita, Szépvíz) táplálja. A tározónak egyesített műtárgya van, a fenékleürítő, a nyersvíz-vezeték és a körbukós árapasztó műtárgy csőalagútja megegyezik. Az árapasztó csatorna alvizén energiatörésre fenékbordákat, a bordák után energiatörő fogakat alkalmaztak. Terepszinttől számítva a gát 57 m magas. A tározón engedélyhez kötött horgászati tevékenység folyik. A Szépvízi-tározó partján találjuk az ivóvíz tisztító művet. A vízmű 1981 óta üzemel, a kezdetekben még csak Csíkszeredát látta el ivóvízzel, jelenleg viszont Csíkszereda, Mátéfalva, Rákos, Csicsó, Somlyó, Pálfalva, Szépvíz, Szentmiklós, Dén, Borzsova, Ajnád vízellátását is biztosítja. A Vízműben eredetileg ülepítés, derítés, gyorsszűrés és fertőtlenítés technológiát terveztek, de a nyersvíz minősége általában nem igényel vegyszeradagolást. Az ivóvizet 15 km-es vezetéken gravitációsan vezetik a városba. 3. A vizsgálati módszerek bemutatása Mintavétel A hidroökológia mérőgyakorlatok mintavételi terveinek és mintavételi jegyzőkönyveinek elkészítéséhez formanyomtatványokat alkalmazunk. Mindhárom tározó esetében végeztünk partközeli mintavételt (vízpartról, stégről), valamint csónakból nyíltvízi (felszínközeli és mélységi) mintavételt is (5. ábra). A tározókat tápláló vízfolyásokból partról felszínközeli vízmintákat vettünk. Fizikai-kémiai vizsgálatok céljára pontmintákat merítéssel vödörrel, illetve szivattyú használatával vettünk. A fitoplankton mennyiségi vizsgálatára egyszerű merített mintát vettünk, a minőségi vizsgálathoz 25-40 liter víz planktonhálón való átszűrésével tömörített mintát készítettünk. Az élőbevonat vizsgálatához a kiválasztott növényfajok víz alatti részeit gyűjtjük be, a mederben található kövek felszínéről vettünk mintát. 6
A vízi gerinctelen állatok (makrozoobenton) gyűjtése a lábalható/gázolható mélységű vizekben a víz medrének rugdosásán, felkavarásán és összehálózásán alapuló keverő-hálózó mintavétellel történt, amelyet szabványos nyeles háló segítségével végzünk. A begyűjtött makrozoobenton mintát válogattuk és tartósítottuk. 5. ábra: A Lázbérci-tározó 2012-es vizsgálatának mintavételi pontjai Mintatartósítás és helyszíni mérés A mintavétel végrehajtása után mintatartósítással gondoskodtunk arról, hogy a minta tulajdonságaiban ne álljon be változás az elemzés végrehajtásáig. A minták kezelésének és tartósításának leggyakrabban alkalmazott módszereit összefoglaló táblázatból választották ki a hallgatók a mérőgyakorlat során az alkalmazandó eljárást. A mintavétel helyszínén végeztük el azon paraméterek vizsgálatát, amelyek állandóságát a legkörültekintőbb munkával sem lehet garantálni: vízhőmérséklet, oldott oxigén koncentráció, kémhatás, elektromos vezetőképesség, klorofill-a, kékalga. Kémiai elemzés A mérőgyakorlaton vizsgált paraméterek körét a következő csoportosításban adhatjuk meg: Oxigén háztartás, szerves anyagok (oldott O 2, KOI k, BOI 5, NH 4 -N), Növényi tápanyagok (NO 2 -N, NO 3 -N, ÖN, PO 4 -P, összes P), Savasodási állapot (ph), Sótartalom (fajlagos vezetőképesség, klorid), Fémek. Biológiai elemzés A Hidroökológia mérőgyakorlatok keretében (a vizsgálandó víztestek jellegétől függően) az alábbi biológiai elemek vizsgálatára került sor: fitoplankton 7
perifiton makrofiton makrozoobenton Minősítés A Magyarországon eddig alkalmazott vízminősítő rendszerek, melyek mindegyikével megismerkedtek hallgatóink a Hidroökológia mérőgyakorlaton: Vízhasználat szerinti minősítés MSZ 12 749:1994 szabvány szerinti minősítés Felföldy-féle biológiai minősítés Makrozoobenton család-taxon prezencia pontrendszer (MMCP és mmmcp) Víz Keretirányelv szerinti minősítés (6. ábra). 6. ábra: A VKI szerinti minősítés (forrás: Országos Vízgyűjtő-gazdálkodási Terv, 2010) 4. Vizsgálati eredmények bemutatása és értékelése A vizsgálatokból származó adatokat a hallgatók táblázatokban összesítették, és a gyakorlatvezetők irányításával értékelték (7. ábra). Az értékelés során következtetéseket vontak le a tározók és az azokat tápláló vízfolyások fizikai-kémiai (7. ábra), valamint biológiai állapotára vonatkozóan (8. ábra). Az adatértékelés során a hallgatók a hossz- és keresztszelvény vizsgálatok adatait izovonalas térképeken ábrázolva vontak le következtetéseket az egyes paraméterek térbeli változására vonatkozóan (9-10.ábra). 8
7. ábra: A Lázbérci-tározó és a tápláló vízfolyások 2013-as vizsgálatából származó fizikai-kémiai adatok és azok értékelése 9
8. ábra: A Lázbérci-tározó és a tápláló vízfolyások 2013-as vizsgálatából származó makrozoobenton adatok és azok értékelése 9. ábra: A Lázbérci tározó 2012-es keresztszelvény vizsgálatából származó klorofill-a (μg/l) adatok izovonalas ábrázolása 10
10. ábra: A Komravölgyi-tározó 2014-es hossz-szelvény vizsgálatából származó klorofilla (mg/l) adatok (felszín alatt 0,5 méterrel) 5. Következtetések A jövő vízügyi szakembereinek képzésében nem egyszerűen csak a tanítás van a központban, hanem hangsúlyosan a tudás megszerzése, a gyakorlati munka elsajátítása a cél. A Hidroökológia mérőgyakorlat során a tanulási környezet ugyanaz, mint amilyen környezetben az aktív szakemberek is dolgoznak. Ez a képzési forma a legmegfelelőbb arra, hogy hallgatóink a stratégiailag összetartozó gazdasági fejlesztési- és környezetvédelemi célkitűzések összehangolásának módját elsajátítsák. Ilyen tudás birtokában jó eséllyel indulhatnak a munkaerőpiacon és azonnal hatékonyan tudnak bekapcsolódni a munkába. A képzés projektmódszer kereteiben történik: az általánosan elfogadott és bevált már korábbi tanulmányaik során elsajátított, mintavételi, adatfeldolgozási és értékelési módszereket, sajátos, egyedi körülményekre alkalmazzák. A diákok gyakorló szakemberek vezetésével a helyszíni körülmények megismerése után megfogalmazzák a problémát, a célt, majd meghatározzák a cél eléréséhez szükséges feladatokat. A képzés során képessé válnak a vizsgálati célkitűzésekhez igazított mérési terv elkészítésére, az alkalmas módszerek kiválasztására, kivitelezésére, az eredmények önálló értékelésére 11
valamint javaslattételre a szükséges ökológiai beavatkozásokra és technológiai módosításokra vonatkozóan. 12