Talaj - talajvédelem
A Talaj: - a levegıvel és a vízzel egyenértékő elem - a természeti és mővi környezet eleme - az anyag és energiaáramlások közege - három v. négy fázisú összetett rendszer
A talaj, eltérıen a másik két elemtıl, helyhez kötött, ezért a talajt ért szennyezıdések felhalmozódnak, hatásuk tartós lehet. A talaj a Föld szilárd kérgének legfelsı része, háromfázisú polidiszperz rendszer, ebben szilárd, cseppfolyós és légnemő anyagok találhatóak diszpergáltan (szóródás)
A talaj termékenysége miatt a földi élet nélkülözhetetlen és megújuló erıforrása, lehetıvé teszi a víz, levegı és a felvehetı tápanyagok egyidejő jelenlétét, képes a növények talajökológiai igényeit kielégíteni
A talaj funkciói: - feltételesen megújuló természeti erıforrás - élettér - biomassza termelés közege - tápanyagok raktározója - stresszhatások pufferközege - szőrırendszer
A talaj szennyezıdése, leromlása Talaj leromlása (degradáció): eredményeként a talaj termékenysége csökken, vagy (teljes) lepusztulás jön létre. A degradációs folyamatok a talaj anyagforgalmának kedvezıtlen megváltozását jelentik, következményei: a talaj funkcióiban beálló zavarok, a talajökológiai feltételek romlása, a talajtermékenység csökkenése, kedvezıtlen feltételek a technológiai mőveletek energiatakarékos elvégzéséhez, nagyobb termelési ráfordítások, káros környezeti mellékhatások.
A fı földhasználati kategóriák %- osaránya 2008.10.09. Szávó Zsolt II. évf. levelezı 7
Hazai viszonyok közti degradációs folyamatok: vízerózió, szélerózió (defláció), savanyodás, szikesedés, talajtömörödés, szélsıséges talajvíz-gazdálkodás kialakulása, biológiai degradáció, tápanyagforgalom kedvezıtlen irányú megváltozása, pufferképesség csökkenése, toxicitás. Talaj környezeti tőrıképessége: az a határ, amelynél a talajt érı környezeti terhelések még nem okoznak tartós termékenységcsökkenést, illetve más káros környezeti hatást.
Az agronómiai talajvédelem feladatai Mővelési ágak megválasztása, elhelyezése Területek táblásítása Talajjavítás Erózió és defláció elleni védekezés Talajvédı termesztéstechnológia
Nitrátérzékeny területek Ide tartoznak: Nagy tavaink vízgyőjtı területei Azok a területek, ahol ivóvíz felhasználás céljára vízkivétel történik A karsztos területek Az ivóvízbázisok védıterületei Azok a területek, ahol a talajok vízáteresztı képessége nagy és a fı vízadó réteg a felszín közelében található.
Nitrátérzékeny területek 2008.10.09. Szávó Zsolt II. évf. levelezı 11
Talajaink nitrogéntartalma A nitrogén a növények számára felvehetı formában nem tud felhalmozódni a gyökérzónában, lemodósik a mélyebb rétegekbe, és elérve a talajvizet szennyezést okoz. A talajban a nitrogén legnagyobb részarányban a talaj szerves anyagához kötötten található. 2008.10.09. Szávó Zsolt II. évf. levelezı 12
Talajaink nitráttartalma
A tápanyagpótlás miatti elnitrátosodás okai: Nem tartották be a növény nitrogénigényének megfelelı trágyázási javaslatot Nagy mennyiségő hígtrágyát alkalmaztak Nagy átlagos csapadékkal jellemezhetı termesztési körzetben, vagy az átlagostól eltérı csapadék hullott, ill. kedvezıtlen volt a csapadékeloszlás A talajvíz a felszín közelében helyezkedett el A talajszelvény vízzel telített, vagy ahhoz közeli állapotban volt Drénezték a területet Helytelenül öntöztek.
A tápanyagutánpótlás tervezéséhez ismernünk kell: Az adott termıhely tulajdonságait (talajadottságok, éghajlat, domborzat, stb.) A termıhely talajának tápanyagellátottságát A termeszteni kívánt növény tápanyagigényét.
Talajvédelmi Laboratóriumok 2008.10.09. Szávó Zsolt II. évf. levelezı 16
Talajok kémhatása
A ph függvényében a kémhatások ph talaj < 4,5 erısen savanyú 4,5-5,5 savanyú 5,5-6,8 gyengén savanyú 6,8-7,2 semleges 7,2-8,5 gyengén lúgos 8,5-9,0 lúgos > 9,0 erısen lúgos
A káros mértékő talajsavanyodás A savanyodás okai: Emberi beavatkozás Légköri savas ülepedés Szakszerőtlen gazdálkodás A mőtrágyák túlnyomó többségének talajsavanyító hatása van, melyet savanyú talajokon mésztrágyázással tompítani kell.
a talaj kémhatása jelentısen befolyásolja a növények életfolyamatait Az alacsonyabb rendő mikroorganizmusok élettevékenységére is hatással van a tápanyag-gazdálkodást is jelentısen befolyásolja, erısen savas vagy lúgos közegben a tápanyag (foszfátionok) megkötıdik, ez semleges kémhatás körül nem érzékelhetı Legkedvezıbb a semleges körüli kémhatás.
A környezet savasodásának mérséklési lehetıségei 1. Alacsony kéntartalmú olaj és szén felhasználása. A nagy készletek szennyezettek, ezért felhasználás elıtti tisztítás. 2. Az égetéskor keletkezett emisszió csökkentése Nedves eljárás: - CaCO 3 : mészkıinjektálásos módszer eredmény: kéndioxid - 50-70 % nitrogénoxid - 50 % a keletkezı gipsz részben hasznosítható - CaCO 3, CaO: szuszpenzió permetezése a kémény gázkeverékéhez 90-95 %-os hatékonyság
A környezet savasodásának mérséklési lehetıségei 3. A közlekedési eszközök kipufogógázainak csökkentése - katalizátorok A már elsavasodott környezet rehabilitációja - felszíni álló vizek meszezése - talajmeszezés
Másodlagos szikesedés A szikes talajok gyenge termékenységő, rossz vízgazdálkodású talajok, bennük alkáli sók, fıként nátrium halmozódik fel. A szikesedés elıfeltétele a hidromorf talajképzıdés, a sókban gazdag talajképzı kızet és a sok sót tartalmazó, nem túl mély talajvíz. Szikesedés emberi tevékenység hatására: öntözés másodlagos szikesedés. /Tiszántúl öntözött területein, közel 400 ezer ha./
Szikesedésre akkor kell számítani, ha a talajvíz mélysége a kritikus talajvízszint fölé emelkedik vagyis az a talajvízmélység, ahol a kilúgzási és a sófelhalmozódási folyamatok egyensúlyban vannak. A kritikus talajvízmélységet befolyásolja: - a talaj vízgazdálkodási tulajdonságai, - a talaj átlagos oldható sótartalma, - a talajvíz só- és nátriumtartalma, - a talaj kémhatása. Hazánkban a kritikus talajvízmélység 1,5-4,0 m között.
TALAJ ERÓZIÓ Talajerózió: azon pusztító folyamatok összessége, melyek hatására a talaj felsı rétege fokozatosan elvékonyodik, vagy gyorsan lepuszul, ezáltal termékenysége leromlik, esetleg mezıgazdasági mővelésre alkalmatlanná válik.
Az elhordott talajszemcsék más területeken, esetleg az eredeti helytıl távol lerakódnak, vagy az élı vizekbe jutnak. Kárt okoznak: a csatornák és vízelvezetı árkok feltöltıdnek, feliszapolódnak, a növényzetet hordalék boríthatja el.
Eróziót kiválthatja: Víz Szél
A vízerózió káros hatásai Növényzetben: kipusztulás, fulladás (szedimentációs területeken), minıségromlás Vizekben: kül. szennyezések, feliszapolódás Talajban: szervesanyag-készlet csökkenés (vékonyodik a humuszos réteg) biológiai aktivitás csökkenés termıréteg-csökkenés, talajhibás szintek felszínhez közelebb elhelyezkedése kémhatás és mésztartalom változás (savanyodás-lúgosodás) tápanyagkészlet változás (jelentıs csökkenés, ahonnan lehordódik a talaj, esetleg növekedés, ahová lehordja (pl.: völgyfenék)) peszticidek és más károsító anyagok felhalmozódása a mélyebb fekvéső részeken a terület mővelhetısége nehezebbé válik (árok, barázda) A talajlepusztulás következtében jönnek létre a humuszban szegény talajokkal jellemzett területek, ill. talajfoltok.
A víz- és szélerózió által veszélyeztetett területek elhelyezkedése:
Az erózió víz általi talajpusztulás
Vízerózió kialakulásában A csapadék mennyisége Idıtartama Cseppnagysága Hevessége Tavaszi hóolvadás gyorsasága A lejtı Meredeksége Hosszúsága Alakja Elhelyezkedése A talaj nedvességállapota Vízgazdálkodása Szerkezete növényborítottsága meghatározó:
Az erózió elleni védekezés Földrendezés Táblásítás Talajjavítás Az egész vízgyőjtırendszer vízrendezése Mőszaki talajvédelem Erdészeti elıírások alkalmazása Talajvédı termesztéstechnológia
Defláció A szél felszínalakító tevékenysége következtében kialakuló talajpusztulás Legfıbb okai: az erdık irtása gyepterületek felszámolása a talaj védelmét figyelmen kívül hagyó talajhasználat a talajszerkezet leromlása helytelen vízrendezés (lápok lecsapolása) potenciálisan deflációveszélyes területek nagyobb aránya (futóhomok talajok)
Elsısorban a homok- és láptalajokon okoz károkat, de aszályos idıjáráskor kötöttebb talajokon is. Hazánkban fıleg a Duna-Tisza-köze és Nyírség. A szélerózióval veszélyeztetett terület nagysága kb. 1,4 millió ha. részei: kifúvás, szállítás és lerakódás. A talajok szerkezetessége a deflációval szembeni ellenállást fokozza. Azok a talajok a kevésbé ellenállók, amelyeknél kevés a szerves és szervetlen kolloidtartalom (futóhomok). A szervesanyag-tartalom a talaj térfogattömegét csökkenti, ezért a nagy szervesanyag-tartalom fokozza a talajpusztulás veszélyét. Homoktalajnál 5 %, agyagtalajnál 10-20 % a szervesanyag-tartalom, tehát a homoktalaj mozdul el könnyebben. A felszín érdessége csökkenti a deflációveszélyt. A növényzet csökkenti a szél sebességét és energiáját, gyökérzetével megköti a talajt, beárnyékolja a talajfelszínt.
Szél: sebessége, iránya, örvénylése Talaj: A deflációt befolyásoló tényezık morfológiai és agronómiai szerkezete szemcseösszetétele szerves-anyag tartalma nedvesség állapota érdessége növényborítottsága A terület (tábla): kitettsége, a deflációs terület hossza
A defláció elıfordulásának idıszakai A deflációs napok március és május közötti idıszakra esnek Leggyakoribb deflációs idıszak a márciusi, áprilisi hónapokra esik (böjti szelek) A tél fagya a talajt apró morzsássá, szél által könnyen mozgathatóvá teszi A talajelıkészítés során a magágykészítı gépek aprómorzsás magágyat alakítanak ki A májusban a defláció már a kikelt állományt is károsíthatja: homokverés
A defláció elleni védekezés Mezıvédı erdısávok telepítése Megfelelı nagyságú/alakú táblák kialakítása Növények védı hatásának kihasználása Talajvédı termesztéstechnológia Mesterséges szélfogók kihelyezése
A talaj szennyezıdése, leromlása Talajszennyezés: a talaj természetes minıségének, a minıséget jellemzı paramétereknek jelentıs mértékő, az élılények számára fontos talajfunkciók szempontjából kedvezıtlen irányú megváltozása, megváltoztatása.
Pontszerő Ásványi lelıhelyek Geológiai formációk Szennyvizek Szennyvíziszapok Hígtrágya Hulladékok - folyékony - szilárd - toxikus Termelési emissziók Természetes eredető Emberi eredető Nem pontszerő Természetes (pl. vulkáni) kiülepedés Árvizek, elöntések, esızések Erıs szelek Természetes radioaktív sugárzások Légszennyezésbıl származó kiülepedés Mezıgazdasági vegyszerhasználat - mőtrágyák - herbicidek - peszticidek Közlekedés Atomrobbantások
A talajjavítás és talajvédelem jelentısége, fajtái - Talajhiba: azok a kémiai és fizikai jelenségek, amelyek a talajok termékenységét jelentıs mértékben csökkentik. Ilyen a szikesség, a savanyúság, láposodás, mocsarasodás. - Talajjavítás : a talajhiba megszüntetése útján a talaj termékenységének tartós növelését szolgálja.
A talajjavítás módszere lehet: - fizikai - kémiai - biológiai - Fizikai: a mélyforgatás, altalajlazítás, talajcsövezés, lecsapolás, öntözés. - Kémiai eljárásokat a savanyú-, és a szikes talajok javítására. A talajkolloidokon adszorbeált kationok közt a kalcium az uralkodó.
- Biológiai talajjavítás során a talaj kedvezıtlen tulajdonságait termesztett növény segítségével szüntetik meg (zöldtrágyázás).
Rekultiváció - Újramővelés, alkalmassá tétel újrahasznosításra. - Olyan technikai, biológiai, agronómiai eljárások összessége, amelyek során a természeti, vagy az emberi tevékenység károsító hatására terméketlenné vált földterület alkalmassá válik mezıgazdasági, vagy egyéb módon történı újrahasznosítására.
- A különbözı módon károsított területek rekultivációja egymásra épülı kétszakaszú, technikai és biológiai megújítás: - technikai rekultiváció - biológiai rekultiváció
Technikai rekultiváció: olyan mőveletek sora, amelyek következtében a terület alkalmassá válik a biológiai rekultiváció elvégzésére, egyéb hasznosítási célok esetén a területhasználat céljának megfelelı hasznosítására. Biológiai rekultiváció: olyan agronómiai mőveletek sora, amelyek hatására a károsodott terület talajbiológiai, talajkémiai, vízgazdálkodási tulajdonságai fokozatosan javulnak, alkalmassá válnak a rendeltetésszerő mezıgazdasági, erdészeti hasznosításra.
Technikai rekultiváció feladatai: - a terep megtisztítása a hulladékoktól, amelyek zavarhatják a terület rendeltetésszerő használat - gazdaságosan mővelhetı terület, táblaméret, eróziómentes lejtıviszony kialakítása -a terület használatához szükséges utak kialakítása -a terület vízrendszerének kialakítása - a humuszos termıréteg visszaterítése egyengetése - a vízmosások és a szakadékok megkötése - a süllyedések és a horpadások megszüntetése - a terület illesztése a környezı területekhez, a ráfolyás megakadályozása - a zárógödör mederrendezése, rézsőépítés és partvédelem - erımővi zagyterek, iszapkazetták koronavédelme - a földes kopárok eróziójának megakadályozása
Melioráció Fejlesztési tevékenység, egymással szorosan összefüggı biológiai, kémiai, fizikai, mőszaki eljárások rendszere, amely a talaj természetes termékenységének megırzését, tartós növelését alapozza meg és a korszerő gazdálkodás termıhelyi feltételeit alakítja ki.
Melioráció feladatai: területrendezés vízrendezés talajvédelem talajjavítás öntözés.
Területrendezés: Egy adott vállalkozás területének elrendezése, a termıhelyi adottságok és a hasznosítás megfelelı összekapcsolásával. Vízrendezés: Egy adott terület vízháztartás-szabályozásának rendszere, célja: - a természetes csapadék talajban történı helyben tartásának és hasznosításának elısegítése, - az idıszakosan káros, fölösleges víz levezetése, tározóba vagy befogadóba juttatásának biztosítása. Felszíni (csatornahálózat, tározó, mőtárgyak) és felszín alatti (talajcsıhálózatok) mőszaki mővekkel és agrotechnikai módszerekkel (mélylazítás) történik.
Talajvédelem: Fıleg a termıföld pusztulásának csökkentésére, állagának, termékenységének megırzésére irányul. Az erózió és a defláció elleni védekezésre szolgál. Talajjavítás A talajok fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságainak kedvezı irányú módosítása. Feladata: a talaj olyan állapotának megteremtése, amely biztosítja az optimális víz-levegı arányt, a kívánt kémhatást, javítva ezzel a talaj vízgazdálkodását, a tápanyag-feltáródást, deflációval és erózióval szembeni ellenállást. Öntözés Egy adott terület természetes vízháztartásába történı beavatkozás egyik módja, elsıdlegesen a talaj vagy a légkör vízkészletének kiegészítését célozza.
Talajszennyezıdés A hígtrágya, a szerves- és mőtrágyák "tápanyagterhelésükkel" jelentenek veszélyt a környezetre, vízkészletekre, ivóvízbázisra. A különbözı eredető és kémiai összetételő hulladékok, szennyvizek és szennyvíziszapok viszont káros alkotórészeikkel, nehézfém- és detergenstartalmukkal szennyezik a talajt és környezetet A talaj - bizonyos határig - képes a talajba jutó szennyezı anyagok kedvezıtlen hatását tompítani puffer
Szennyezett talajok remediálása A terület megjavítását, meggyógyítását, rendbehozatalát jelenti. A talajt szennyezı vegyi anyagok koncentrációját olyan kis értékre csökkentjük, amelynek kockázata elfogadható. A legtöbb országban a gyakoribb talajszennyezıkre meghatározzák azt a küszöbértéket, amely már elviselhetetlen kockázatot jelent az ökoszisztémára és az emberi egészségre - beavatkozási szint: ennél nagyobb érték esetén a tulajdonost, vagy a használót intézkedésre, remediálásra kötelezik. Szennyezett talajok esetében nem a remediálás az egyetlen kockázatcsökkentési lehetıség.
A beavatkozás sürgısségétıl és a szennyezett terület nagyságától és a költségektıl függıen más megoldások: - Nem kezeljük, de kivonjuk a használatból, vagy módosítjuk a használatát - Izoláljuk, azaz teljesen elzárjuk a környezetétıl - Kiemeljük a szennyezett talajt és megfelelı lerakóhelyre szállítjuk A teljes és végleges megoldás legtöbbször a remediálás. A talaj kezelése, kármentesítése, tisztítása, a szennyezıanyag és a terület függvényében in situ, vagy ex situ módon
Remediálási módszerek - helyszín szerint ex situ vagy in situ módszerek - alkalmazott kezelés típusa szerint fizikai, kémiai, termikus, vagy biológiai. - kezelendı környezeti elemek szerint talaj, felszín alatti víz, vagy a kettı együttes remediálása lehet, vizi ökoszisztémák esetén a felszíni vízé és/vagy az üledéké - Két alapvetı megoldás a hatástalanításhoz: a szennyezı mobilizálása (kivonás, bontás) és az immobilizáció (hozzáférhetetlenné tétel). - A szennyezı fizikai, kémiai, biológiai tulajdonságai, halmazállapota szerint - egyetlen technológiát alkalmazunk-e, vagy többet
Talajszennyezési károk elhárítása Az erısen szennyezett talajok ártalmatlanításának gyakorlata: a talajt kiemelik és megfelelıen kialakított lerakóhelyre szállítják. Probléma: a veszélyes hulladéklerakók kapacitása nem elegendı, a szállítás költséges, ezért talajcserét csak a legszükségesebb esetben. a talaj kitermelése nélküli (in situ) a talaj kitermelésével és a kezelést követı visszajuttatásával történı (ex situ) eljárások Ezekkel kombinálva: a szennyezések terjedését megakadályozó talajszigetelési módszereket és a szennyezett talajvíz terjedését gátló, kezelı és visszaforgató hidraulikus eljárásokat.
Talajtisztítási eljárás a talaj kiemelése nélkül (in situ) Elınye: - kitermelés, szállítás és kezelés nem történik, nem okoz további környezeti és egészségügyi kárt - szennyezés-mentesítéshez nincs szükség további területre - nincs tárolóigény (a kitermelt talajnak) - a megtisztított talaj az eredeti helyén marad - kedvezıbb a költségek vonatkozásában
Alkalmazhatóságának feltételei: - jó áteresztıképesség - szennyezı anyag homogén eloszlása módszerei: - átlevegıztetési - talajmosási - biológiai lebontási - rögzítési, lekötési
Átlevegıztetési eljárás - Könnyen illó oldószerek (trikoloretilén, kloroform) eltávolításánál alkalmazzák. - Lényege: a szennyezett talajba injektálócsövek segítségével meleg levegıt vezetnek, amely a talajon átáramlik. - A szennyezett levegıt elszívó csövekkel eltávolítják, és a felszínen aktív szenes adszorpcióval tisztítják. - Az oldószer 99 %-át tudják eltávolítani.
Talajmosási eljárás - A szénhidrogénekkel szennyezett talajt felületaktív anyagot tartalmazó vízzel átmossák, a mosóoldatot kezelik, végül a megtisztított talajvizet visszavezetik a talajba. - Alkalmazható szerves eredető szennyezıdéseknél is. - A szennyezett talajok biológiai tisztítása során injektáló és kiemelı kutakkal a talajvizet cirkuláltatják, a vízhez mikroorganizmusokat és tápanyagokat (N, P nyomelemeket) adnak, miközben a talajvízbe levegıztetı kutakkal oxigént juttatnak.
Rögzítési, lekötési eljárás - A talaj pórusaiba polimerizálódó vagy kocsonyásodó anyagot injektálnak, amely a szennyezıdéseket a talajhoz köti. Pl. a durvaszemcsés talajnál elsı lépésként cementet injektálnak, második lépésben vízüveg, mész, gipsz kötıanyagot. - Olyan vegyszereket injektálnak, amelyek vegyi reakciók révén kötik meg a szennyezıdéseket.
Talajtisztítási eljárás a talaj kiemelésével (ex situ) A talajból a szennyezıdéseket helyben, de a talaj kiemelését követıen fizikai, kémiai és biológiai úton távolítják el, vagy alakítják át. Elınye: - kevésbé érzékeny a talaj áteresztı képességére és homogenitására - kevésbé érzékeny a szennyezıdések talajbeli eloszlásának egyenetlenségére Hátránya: - nagyobb területigény -magasabb költségek eljárások: - termikus - talajmosási - biológiai lebontási - szilárdítási
Termikus eljárás - Égetéssel (600-1200 C) és hıbontással (400-800 C) egyaránt. - Az égetı-berendezés forgódobos tőztérbıl és utóégetıbıl áll. A berendezéseket hıcserélıvel, füstgáz- és szennyvíztisztítóval látják el. Többségük mobil vagy áttelepíthetı. - Az eljárással aromás és klórozott szénhidrogénekkel, nehézfémekkel szennyezett talajok tisztíthatók. - Az eljárás költséges, további hátránya, hogy a kiégett talaj halott. Talajmosási eljárás - Mosófolyadékként víz + vegyszer (pl. sav, lúg, felületaktív anyag) keveréket. Olajjal, oldószerrel, nehézfémekkel szennyezett talaj esetén
Biológiai lebontási eljárás - A kiemelt talajból biológiai úton távolítják el a szennyezıdéseket. Olaj, aromás szénhidrogének és fenolok eltávolítására szolgál. - Elınye a kis energiaszükséglet és kezelési költség, de csak kisebb szennyezıanyag koncentrációnál alkalmazható Szilárdítás - Rögzítıanyagot (cement, mész, vízüveg) kevernek a talajba, amelyet ezután az eredeti helyére visszatesznek.