2006.

1. Környezet- védelem Előadó: Széll Andrea egy. tanársegéd 2006. 5.

2. TARTALOM • talaj és talajfunkciók • talaj szennyeződése • hazai folyamatok • erózió, sivatagosodás, defláció • savanyodás, szikesedés • talajszennyezés elhárítása • rekultiváció, melioráció

3. A talaj a levegővel és vízzel egyenértékű környezeti elem - a természeti és művi környezet eleme - az anyag- és energiaáramlások lényeges közege - eltérően a másik két elemtől, helyhez kötött, ezért a szennyeződések felhalmozódnak, hatásuk tartós lehet A talaj a Föld szilárd kérgének legfelső része, háromfázisú polidiszperz rendszer, ebben szilárd, cseppfolyós és légnemű anyagok találhatóak diszpergáltan (szóródás)

4. A talaj termékenysége miatt a földi élet nélkülözhetetlen és megújuló erőforrása, lehetővé teszi a víz, levegő és a felvehető tápanyagok egyidejű jelenlétét, képes a növények talajökológiai igényeit kielégíteni A talaj funkciói: - feltételesen megújuló természeti erőforrás (használatakor minősége nem csökken feltétlenül, de fenntartása tudatos tevékenységet igényel, ésszerű földhasználat, agrotechnika és melioráció) - élettér talajbeli mikroorganizmusoknak, termőhely növényzetnek és termesztett kultúráknak

5. - az elsődleges növényi biomasszatermelés közege - víz és növényi tápanyagok raktározója - a talajt érő természetes és emberi stresszhatások pufferközege - szűrőrendszer, képes a felszíni szennyeződésektől óvni a mélyebb rétegekbeli vízkészleteket Hazánk talajai 31 típusban, altípusban, pl. agyagbemosódásos barna erdőtalaj, barnaföld, réti öntéstalaj, csernozjom talajok.

6. A talaj szennyeződése, leromlása Talajszennyezés a talaj természetes minőségének, a minőséget jellemző paramétereknek jelentős mértékű, az élőlények számára fontos talajfunkciók szempontjából kedvezőtlen irányú megváltozása, megváltoztatása.

8. Talaj leromlása (degradáció): - eredményeként a talaj termékenysége csökken, vagy (teljes) pusztulás - a talaj anyagforgalmának kedvezőtlen megváltozását jelenti, következmények: - a talaj funkcióiban beálló zavarok, - a talajökológiai feltételek romlása, - a talajtermékenység csökkenése, - kedvezőtlen feltételek a technológiai műveletek energiatakarékos elvégzéséhez, - nagyobb termelési ráfordítások, - káros környezeti mellékhatások.

9. Hazai viszonyok közti degradációs folyamatok: -     vízerózió, -     szélerózió (defláció), -     savanyodás, -     szikesedés, -     talajtömörödés, -     szélsőséges talajvízgazdálkodás kialakulása, -     biológiai degradáció, -    tápanyagforgalom kedvezőtlen irányú megváltozása, -     pufferképesség csökkenése, toxicitás.

10. Talaj környezeti tűrőképessége: az a határ, amelynél a talajt érő környezeti terhelések még nem okoznak tartós termékenységcsökkenést, illetve más káros környezeti hatást. Az erózió, kiváltó és befolyásoló tényezők, ellene való védekezés Az erózió a víz (fluviális), a szél (eolikus) és a jég (glaciális) földfelszínre kifejtett kifejtett hatása - lényege a felszín lepusztulása és elhordása, a lepusztított talaj más helyre szállítása és felhalmozása, hordalék formájában.

11. Természetes erózió: - az elhordott anyagot a kőzetek mállási terméke pótolja, és természetes vegetáció mellett egyensúlyi állapot alakul ki. - a folyamat lassú, változások hosszú idő után, pl.: hegyek lepusztulása, homokdűnék kialakulása Emberi tevékenység hatására (helytelen talajművelés, legeltetés) egyensúlyi állapot megbomlik, a lejtőn lefolyó víz több talajt ragad magával, mint amennyi a mállással pótlódni tud ═ gyorsított erózió

12. Hazánkban az erózió által veszélyeztetett területek nagysága 2,3 millió ha. Erózió - Víz által okozott talajpusztulás, hazánkban a termőterület 17%-át érinti - a talaj eróziós veszteségét a természetes talajképző folyamatok nem tudják pótolni - pusztító jellegű folyamatok összessége, amikor a felszínről elfolyó és lejtőn lerohanó víz magával sodorja a talaj felső termékeny humuszos rétegét. Hatására a humuszos réteg elvékonyodik vagy eltűnik, termékenység leromlik.

13. Kialakulásában természeti tényezők: - sok hirtelen leeső csapadék, heves esőzés, hóolvadás - lejtős domborzati viszonyok (befolyásol a meredekség, hosszúság, alak, kitettség) - növényborítottság hiánya - fedetlen talajfelszín - kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságok (gyenge víznyelő- és vízáteresztő képesség, felszín közeli vizet kevésbé áteresztő réteg) - leromlott, elporosodott talajszerkezet - kedvezőtlen talajnedvességi állapot (száraz talajfelszín, jelentős csepperózió, talajmorzsák szétesése) - talajfelszín érdessége

14. Emberi tevékenység: - okszerűtlen területhasználat - nem megfelelő művelési ág és vetésszerkezet (erdőkivágás erózióval erősen veszélyeztetett területen, kapás növények termesztése) - túl nagy vagy túl keskeny táblaméret - nem megfelelő agrotechnika (hegy-völgy irányú művelés)

15. Csapadék és lejtőviszonyok • esőcseppek nagysága elérheti a 8 mm-t, általában az 5 mm-nél nagyobb cseppek szétszóródnak • az eső eróziós hatása a cseppnagyság és az esési sebesség függvénye, a nagyobb cseppek nagyobb sebességgel csapódnak be, intenzívebb hatás • - Hevesség és intenzitás az időegység alatt hulló csapadékmennyiséget fejezi ki (mm/min) • Hevesebb eső: a felgyülemlett víz a lejtő irányában talajrészecskéket sodorhat magával

16. csapadék tartama: a csapadékhullás idejét fejezi ki (hosszabb ideje hulló eső feltölti a talajt, a további csapadékot már nem tudja fogadni, víz a lejtő irányába elmozdul) • hómennyiség cm-ben • fagyott talajon a hó felhalmozódhat, így közvetlen talajeróziós hatása nincs • az olvadás idejétől, az olvadó hó mennyiségétől és a talajfagytól függően okozhat a hólé eróziót. • fagyott talajon a hólé mennyisége nem okoz eróziót, amíg a talaj fel nem olvad.

17. - lejtők: a vízgyűjtők oldalait képezik, meredekségükkel, hosszúságukkal, alakjukkal és kitettségükkel hatnak a talajpusztulásra → - sík, vagy hullámos felszínalakulat (meredekség nem haladja meg az 5%-ot) A felületi víz elmozdulása, energiája csekély, ritkán lép fel felületi rétegerózió - enyhén lejtős (5-12 %-os meredekségű felszín), a felületi víz elmozdul

18. - közepes lejtésű (12-17%-os lejtésű terület) • Itt a talajok vízelnyelése már nem elegendő a teljes csapadékmennyiség talajba juttatására, a keletkező lefolyás felgyorsul • - erősen lejtős területek (lejtési százalék 17-25%), mind a felületi vízlepel, mind az erekben egyesült vízfolyások energiája jelentősen nagyobb • meredek lejtők (lejtési százalék 25%-nál nagyobb): • legnagyobb a talajpusztulás veszélye

19. - lejtő alakja is befolyásolja az erózió mértékét: egyenletes, homorú, domború és összetett lejtők. - lejtő kitettsége: egy-egy területen a csapadék általában azonos irányú széllel érkezik - a talaj nedvességi állapota: nagy talajnedvesség esetén sárfolyás is kialakulhat - a talaj szerkezete - talaj vízgazdálkodása: vízáteresztő képesség, víztartó képesség

20. növényborítottság - legjobb talajvédő vegetáció az erdő, az erdős puszták zárt növényállománya - legelők és kaszálók hasonlóan jól védik a talajt, de túllegeltetés, túlterhelés - termesztett növények talajvédő hatása rosszabb, mint az ősi vegetációé - termesztési hatásukat a növényzet sűrűsége, gyökérzete és a fedettség időtartama határozza meg: minél hosszabb ideig fedi a növénytakaró a talajt, annál jobb védelmet ad

21. Az erózió fajtái: csepperózió, vonalas erózió, rejtett-, lepel-, barázdás-, árkos-, vízmosásos erózió, szedimentáció, eliszaposodás, feliszapolás. A termőföld eróziója és a sivatagosodás A sivatagosodás bizonyos természetföldrajzi adottságokhoz, pl. éghajlathoz kötött, de meghatározó az emberi tevékenység - éghajlatilag azok a területek a legveszélyeztetettebbek, ahol többéves száraz periódusok visszatérnek. - hosszan tartó aszálykor a növényzet egy része kipusztul, ez a csapadék további csökkenéséhez vezet - emberi beavatkozás hatására felgyorsulhat "Természetes" és "antropogén" sivatagodás

22. A vízerózió káros hatásai Növényzetben: kipusztulás, fulladás (szedimentációs területeken), minőségromlás Vizekben: szennyezések, feliszapolódás Talajban: - szervesanyag-készlet és biológiai aktivitáscsökkenés - termőréteg csökkenés, talajhibás szintek felszínhez közelebb - kémhatás és mésztartalom változás - tápanyagkészlet változás (csökkenés, ahonnan lehordódik a talaj, növekedés, ahová lehordja (pl.: völgyfenék)) - peszticidek, károsító anyagok felhalmozódása mélyebb részeken - a terület művelhetősége nehezebb (árok, barázda)

23. Talajlepusztulás következtében jönnek létre a humuszban szegény talajokkal jellemzett területek, ill. talajfoltok. A talaj szél okozta lepusztulása, defláció - elsősorban a homok- és láptalajokon okoz károkat, de aszálykor kötöttebb talajokon is. Hazánkban főleg a Duna-Tisza-köze és Nyírség. A szélerózióval veszélyeztetett terület nagysága kb. 1,4 millió ha. részei: kifúvás, szállítás és lerakódás.

24. 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, homoktalaj mozdul el könnyebben.) - felszín érdessége csökkenti a deflációveszélyt - növényzet csökkenti a szél sebességét és energiáját, gyökérzetével megköti a talajt, árnyékolja a talajfelszínt

25. Széleróziót kiváltó okok: - Erős szél, különösen kora tavaszi szelek - Állandó növénytakaró hiánya - Száraz, laza talajfelszín - Kedvezőtlen talajszerkezet - Szélvédő erdősávok kivágása - Erdőkivágás, gyepfeltörés - Többszintes művelési módok megszüntetése - Fellazított homoktalaj, pl. tereprendezés elvégzése után

26. A defláció negatív hatásai - növényzet károsodása, kifúvás és homokszemcsék ütőhatása miatt, asszimilációs felület csökkenése, apró magvak elszállítása, növényfulladás (különösen a vegetáció elején), amikor a növényeket betemeti a talaj - talaj károsodása, kolloidok kifúvása (termékenységcsökkenés) és por lerakódása miatt, szerkezetromlás, aszályérzékenység növekedés, jobb minőségű földek termékenység csökkenése, ha oda gyengébb minőségű talaj szállítódik, talajszennyezések (pl. gyomirtószert vagy egyéb káros anyagokat a szél eltéríti), humuszveszteség

27. - levegő károsodása, porszennyezés és a bennük lévő vegyszertartalom miatt - egyéb károk, a lerakódás helyén: útkár, csatorna feltöltése, járművek kopásából eredő károk - élő környezetre gyakorolt káros hatások: por (allergének, mikroorganizmusokat szállítanak, légúti irritációk, bőrgyulladás, homokverés megsértheti a növényeket, szöveti károsodást okozva, poros leveleken fotoszintézis és transzspiráció gátolt)

28. A talaj savanyodása - a talaj kémhatása jelentősen befolyásolja a növények életfolyamatait - alacsonyabb rendű mikroorganizmusok élettevékenységére is hatással - a tápanyag-gazdálkodást is jelentősen befolyásolja, erősen savas vagy lúgos közegben a tápanyag (foszfátionok) megkötődik, ez semleges kémhatás körül nem érzékelhető Legkedvezőbb a semleges körüli kémhatás.

29. pH talaj < 4,5 erősen 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 erősen lúgos pH függvényébenkémhatások:

30. A talaj savanyodásának oka szabad protonok (H+) megjelenése: - természetes folyamatokból (természetes talajsavanyodás, CO2, HNO3, nagymértékű kationfelvétel), - emberi tevékenységből (NOx kipufogógázok, HNO3 és H2SO4 savas ülepedés, műtrágya) Pufferképesség: savak, lúgok közömbösítése, hatás tompítása. Fontos szerep a CaCO3-nak, jelenlétekor a pH-érték 6,5 fölött marad, ez alatt az alumínium-szilikátok szerepe a protonok semlegesítésében. Hazánkban 2,3 millió ha a savanyú talajok kiterjedése.

31. Másodlagos szikesedés A szikes talajok gyenge termékenységű, rossz vízgazdálkodású talajok, bennük alkáli sók, főként Na halmozódik fel. A szikesedés előfeltétele a hidromorf talajképződés, a sókban gazdag talajképző kőzet és a sok sót tartalmazó, nem túl mély talajvíz. Szikesedés emberi tevékenység hatására: – öntözés – másodlagosszikesedés. Tiszántúl öntözött területein, közel 400 ezer ha. Szikesedés: ha a talajvíz mélysége a kritikus talajvízszint fölé emelkedik (az a talajvízmélység, ahol a kilúgzási és a sófelhalmozódási folyamatok egyensúlyban vannak)

32. 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.

33. A talaj vízgazdálkodása és a környezet 1. Talajerózió (a) Becslések szerint hazánk lejtős területeiről víz által lehordott humuszos feltalaj évente 80-110 millió m3, a bekövetkezett szervesanyag- és tápanyagveszteség 1,5 millió t szerves anyag, 0,2 millió t N, 0,1 millió t P2O5 és 0,22 millió t K2O. (b) A felszíni lefolyással lehordott talaj a szedimentációs területeken halmozódik fel. Más része onnan közvetlenül, vagy a vízhálózat közvetítésével felszíni vizeinkbe jut. Ez feliszapolódáshoz vezet, korlátozza azok funkcióképességét, növeli karbantartási költségeit, fokozza az árvíz- és belvízveszélyt, gyakran jelent tápanyag- és szennyezőanyag-terhelést a vízkészletekre.

34. 2. Felszíni vizeink foszforterhelése A foszforvegyületek vízben gyengén oldódnak, alig mozognak, nem lúgozódnak ki. A felszíni vizekbe talajszemcsékhez kötve vagy közvetlenül műtrágyaszemcsék formájában jutnak. 3. Felszín alatti vizek nitrátosodása ’70-es években felfutó műtrágyahasználat jelentős mértékben hozzájárult a növényi terméshozamok növekedéséhez, de: - felszíni és felszín alatti vizek minőségében jelentős romlás + koncentrált állattartótelepek megoldatlan elhelyezésű hígtrágya + a kiskertek ellenőrizhetetlen szennyvízelhelyezése és műtrágyahasználata + az ipari fejlődés és turizmus + nyíló "közmű-olló

35. 4. Talajhasználat és a talaj sókészlete Két ellentétes környezeti probléma: (a) Ha a lefelé irányuló vízmozgás biztosításával (öntözés, beszivárgási feltételek javítása) elősegítik a talaj vízoldható sókészletének csökkenését, a kilúgzás során vízoldható sókban feldúsuló drénvíz elhelyezése jelent gondot: nem használható öntözésre; élővízbefogadás sem. Ha a drénvíz nem dúsul fel sókban, akkor a talaj sókészletének kilúgzása eredménytelen. (b) Sokkal gyakoribb az Alföldön a valamilyen ok (szivárgás burkolatlan tározókból és földcsatornákból; lokális túlöntözés okozta szivárgási veszteségek) miatt emelkedő szintű, pangó, sós talajvízből történő "másodlagos" sófelhalmozódás, szikesedés

36. 5. Talajszennyeződés - hígtrágya, szerves- és műtrágyák "tápanyagterhelésükkel" jelentenek veszélyt a környezetre, vízkészletekre, ivóvízbázisra - a különböző eredetű és kémiai összetételű hulladékok, szennyvizek és szennyvíziszapok káros alkotórészeikkel, nehézfém- és detergenstartalmukkal szennyeznek A talaj - bizonyos határig - képes a talajba jutó szennyező anyagok kedvezőtlen hatását tompítani - pufferhatás

37. A fenntartható (mezőgazdasági) fejlődés és a környezetkímélő talajhasználat érdekében a talaj tulajdonságait és a környezeti tényezőket úgy kell befolyásolni, hogy - a felszínre jutó csapadékvíz minél nagyobb hányada jusson a talajba (felszíni lefolyás és párolgás csökkentése) - a talajba jutó víz minél nagyobb hányada tározódjon a talajban (vízraktározó képesség növelése, "szivárgási veszteségek" csökkentése) - a talajban tározott víz minél nagyobb hányada váljon a termesztett növények által hasznosíthatóvá

38. Talajszennyezési károk elhárítása A szennyezett talajok ártalmatlanítása: a talajt kiemelik és megfelelően kialakított lerakóhelyre szállítják Probléma: a veszélyes hulladéklerakók kapacitása nem elegendő, a szállítás költséges, talajcsere csak a legszükségesebb esetben - a talaj kitermelése nélküli (in situ) - a talaj kitermelésével és a kezelést követő visszajuttatásával történő (ex situ) eljárások

39. Ezekkel kombinálva: a szennyezések terjedését megakadályozó talajszigetelési módszereket és a szennyezett talajvíz terjedését gátló, kezelő és visszaforgató hidraulikus eljárásokat. Talajtisztítási eljárás a talaj kiemelése nélkül (in situ)előnyei: - 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 - kedvezőbb a költségek vonatkozásában

40. Alkalmazhatóságának feltételei: - jó áteresztőképesség - szennyező anyag homogén eloszlása módszerek: - átlevegőztetési - talajmosási - biológiai lebontási - rögzítési, lekötési

41. Átlevegőztetési eljárás - könnyen illó oldószerek (triklóretilén, kloroform) eltávolításánál - a szennyezett talajba injektálócsövek segítségével meleg levegőt vezetnek, amely a talajon átáramlik - a szennyezett levegőt elszívó csövekkel eltávolítják, a felszínen aktív szenes adszorpcióval tisztítják (oldószer 99 %-át tudják eltávolítani)

42. Talajmosási eljárás - szénhidrogénekkel szennyezett talajt felületaktív anyagot tartalmazó vízzel átmossák, a mosóoldatot kezelik, a megtisztított talajvizet visszavezetik a talajba - alkalmazható szerves eredetű szennyeződéseknél is - szennyezett talajok biológiai tisztítása során injektáló és kiemelő kutakkal a talajvizet cirkuláltatják, a vízhez mikroorganizmusokat és tápanyagokat (N, P nyomelemek) adnak, közben a talajvízbe levegőztető kutakkal oxigént juttatnak

43. Rögzítési, lekötési eljárás • talaj pórusaiba polimerizálódó vagy kocsonyásodó anyagot injektálnak, amely a szennyeződéseket a talajhoz köti • Pl. a durvaszemcsés talajnál első lépésként cementet injektálnak, második lépésben vízüveg, mész, gipsz kötőanyagot /vegyi reakciók révén kötik meg a szennyeződéseket/

44. Talajtisztítási eljárás a talaj kiemelésével (ex situ) A talajból a szennyeződéseket helyben, de a talaj kiemelését követően fizikai, kémiai és biológiai úton távolítják el, vagy alakítják át. Előny: - kevésbé érzékeny a talaj áteresztő képességére és homogenitására - kevésbé érzékeny a szennyeződések talajbeli eloszlásának egyenetlenségére Hátrány: - nagyobb területigény, - magasabb költségek eljárások: - termikus - talajmosási - biológiai lebontási - szilárdítási

45. Termikus eljárás Égetéssel (600-1200) és hőbontással (400-800 °C) Az égető-berendezés forgódobos tűztérből és utóégetőből áll A berendezéseket hőcserélővel, füstgáz- és szennyvíztisztítóval látják el (többségük mobil vagy áttelepíthető) Az eljárással aromás és klórozott szénhidrogénekkel, nehézfémekkel szennyezett talajok tisztíthatók. - az eljárás költséges, és a kiégett talaj halott

46. Talajmosási eljárás Mosófolyadék: víz + vegyszer (pl. sav, lúg, felületaktív anyag) keveréke. Olajjal, oldószerrel, nehézfémekkel szennyezett talaj esetén Biológiai lebontási eljárás A kiemelt talajból biológiai úton távolítják el a szennyeződéseket (olaj, aromás szénhidrogének, fenolok) Előnye a kis energiaszükséglet és kezelési költség, de csak kisebb szennyezőanyag koncentrációnál alkalmazható. Szilárdítás Rögzítőanyagot (cement, mész, vízüveg) kevernek a talajba, ezután az eredeti helyére visszateszik.

47. Szennyezett talajok remediálása A terület megjavítása, meggyógyítása, rendbehozatala - a talajt szennyező vegyi anyagok koncentrációját olyan kis értékre csökkentjük, amelynek kockázata elfogadható A legtöbb országban a gyakoribb talajszennyezőkre 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 remediálásra kötelezik

48. Nem a remediálás az egyetlen kockázatcsökkentési lehetőség → A beavatkozás sürgősségétől és a szennyezett terület nagyságától és a költségektől függően más megoldások:  Nem kezeljük, de kivonjuk a használatból, vagy módosítjuk a használatát  Izoláljuk, azaz teljesen elzárjuk a környezetétől  Kiemeljük a szennyezett talajt és megfelelő lerakóhelyre szállítjuk

49. A teljes és végleges megoldás legtöbbször a remediálás (in situ, vagy ex situ módon) A terület érzékenysége és a szennyezőanyag veszélyessége (toxicitás, mobilitás, vízoldhatóság, stb.) együtt szabja meg A beavatkozás sürgősségét meghatározza:  Vízbázisok veszélyeztetettsége  Potenciális vízbázisok veszélyeztetettsége  A szennyező gyors terjedése  Felszíni befogadóhoz közeli szennyeződés

50. A tisztítási technológia alapját képező szennyező-tulajdonságok:  a szennyező illékonysága,  a szennyező oldhatósága vízben, vagy szerves oldószerekben,  a szennyező kémiai- ill. hőhatásra történő bonthatósága, vagy stabilitása,  biodegradálhatóság.