Környezeti kárelhárítás

Ács Tamás acs.tamas@vkkt.bme.hu Környezeti kárelhárítás I. Talaj és talajvíz

Előadás vázlata • Talaj fogalma • Talaj funkciói • Talajok jellemzői és csoportosítása • Felszín alatti vizek csoportosítása • Felszín alatti vizek jelentősége • Felszín alatti áramlási rendszerek

Talaj fogalma • Mezőgazdaság: A talaj a Föld legkülső szilárd burka, mely a növények termőhelyéül szolgál. Alapvető tulajdonsága a termékenysége, vagyis az a képesség, hogy kellő időben és a szükségelt mennyiségben képes ellátni a növényeket vízzel és tápanyaggal. • Építőipar a felszín mechanikai tulajdonságai alapján határozza meg a talajokat. Fontosabb jellemzői: teherviselő-e, alakváltozás, állékonyság, stb. • Talajbiológia: A talaj tipikus nyílt ökológiai rendszer, amely magában foglal egy élő biológiai és egy élettelen abiotikus háromfázisú (gáz, folyékony és szilárd halmazállapotú) alrendszert, melyek szorosan összefonódnak. Bennük az anyagcsereutak lehetnek biológiailag szabályozottak és kémiaiak (pl. adszorpció az agyagásványok felületén), a folyamatok azonban nehezen elkülöníthetők, az anyag- és energiaáramlás állandó a környezettel.

Talaj fogalma Általános megfogalmazás: A talaj olyan háromdimenziós test vagy képződmény a földkéreg legfelső szintjén, mely az anyakőzet, klíma, relief, élő szervezetek, emberi tevékenység és az időtényező kölcsönhatásának eredményeképpen keletkezett. Tulajdonságaiban és minőségében eltér a kőzettől, saját levegője, vize és élővilága van, az élő és az élettelen természet határterületét jeleníti meg.

Talaj funkciói – ökológiai funkciók • Biomassza termelési funkció: A talaj a mező- és erdőgazdálkodás termőhelye, az élelmiszer- és takarmánynövények, valamint a megújuló energia és nyersanyag előállítója ill. forrása. • Szabályozó funkciók: A környezet elemeit védő szűrő-, tompító- és átalakító folyamatok, melyek különösen a felszín alatti vizek és a tápláléklánc védelme szempontjából fontosak. • Biotóp funkció: A talaj biológiai élettér, mely mint a biocönózisok élettereinek alkotója teret, anyagot és biomasszát nyújt a benne élő mikroorganizmusoknak, növényeknek és talajlakó állatoknak. Egyben géntartalék, hiszen genetikai öröksége elengedhetetlenül szükséges életünkhöz.

Talajok jellemzői és csoportosítása • szemcsék mérete és eloszlása • szervesanyag-tartalom • kémhatás • termékenység • vízgazdálkodás • alapkőzet • talajképződés módja • talaj kora • stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás ISO skála Szemcseméret szerinti osztályozás Atterberg-skála Forrás: Wikipedia

Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás Textúra háromszög homok, iszap és agyag tartalom alapján FAO (UN) 5 osztály MAGYAR 11 osztály USDA (USA) 12 osztály

Talajok jellemzői és csoportosítása – szervesanyag-tartalom • Mi a szervesanyag? • élő és élettelen organizmusok különböző bomlási fázisban • széntartalmú anyagok összetett keveréke • Honnan van a szervesanyag? • termények és természetes növényzet maradványai • állati- és műtrágya, komposzt • állati maradványok • stb. • Miért fontos a talaj szervesanyag-tartalma? • táplálékforrás az élőlényeknek • a szerves szén javítja a talaj átjárhatóságát • megköti a vizet, így vízhiányos időszakban vízforrások lehetnek

Talajok jellemzői és csoportosítása – szervesanyag-tartalom Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása – kémhatás • Miért érdekes a talaj kémhatása? • a biológiai lebontást végző mikroorganizmusok érzékenyek a közeg pH értékére • szerves szennyezők eltávolítása gyengülhet • megváltoztatja a talajba kerülő anyagok adszorpciós viselkedését (adszorpció: megkötődés a talajszemcsék felületén) • egyébként adszorbeálódó szennyezők mobilizálódnak • a fémek (toxikusak is) oldhatósága a közeg kémhatásától is függ • oldott állapotban a növények fel tudják venni

Talajok jellemzői és csoportosítása – kémhatás Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás • Vízgazdálkodási tulajdonságok: • tárolt víz mennyisége • tárolt víz eloszlása • tárolt víz mozgékonysága • Talajok vízgazdálkodását befolyásoló tényezők: • hézagtérfogat (porozitás): • pórusok mérete és eloszlása • áteresztőképesség • szervesanyag-tartalom • fizikai féleség • szemeloszlás pórusok térfogata teljes térfogat

Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás • A víz az összes pórust maradéktalanul kitölti: • A víz gravitációsan mozog. • Gravitációs kifolyás után visszamaradó víz: • Kapilláris és adhéziós erők dominálnak. • A víz a szemcséken filmrétegként kötött (adhéziós erő dominál). • Növények nem képesek vizet felvenni (hervadáspont). Víztartalom kitüntetett pontjai: holtvíz tartalom szabadföldi vízkapacitás telített általános kapilláris víz gravitációs víz adszorbeált víz (film) talaj-szemcse levegő száraz nedves

Talajok jellemzői és csoportosítása – alapkőzet Forrás: MTA TAKI

Felszín alatti vizek csoportosítása porózus kőzetek merev vázú kőzetek felszíni vizek vízfolyások karszt- és hasadékvizek parti szűrésű víz mészkő, dolomit – karszt; homokkő, konglomerátum, breccsa; görgetegek; vulkanikus kőzetek kőzetek repedéseiben tárolt víz talajnedvesség telítetlen zóna alaphozam talajvíz telített zóna vízrekesztő források rétegvíz hévíz termálvíz T ≥ 30 ⁰C

Felszín alatti vizek jelentősége – emberi vízhasználatok Felszín alatti vízhasználatok [%] • A felhasznált felszín alatti víz mennyisége kb. 743 Mm3/év. • Ebben nincs benne a parti szűrésű víz. Kb. 400 Mm3/év, ami 110 l/fő/nap-nak felel meg. Adatok forrása: Somlyódy L. 2011. Magyarország vízgazdálkodása: helyzetkép és stratégiai feladatok

Felszín alatti vizek jelentősége – emberi vízhasználatok Az ivóvízellátás kb. 91 %-a felszín alatti vizekből történik . Kb. 7000 kútból termelnek ivóvizet

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma A vízfolyások kisvizeinek jelentős része származik felszín alatti vízből: alaphozam. Eső után elhúzódik a kiürülés (felszín alól érkezik utánpótlás). Őszi, csapadékmentes idő-szakban a vízi élővilág éltetője.

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma Eső • Magyarország síkvidéki területeinek ökoszisztémája érzékeny a talajvízviszonyokra: • talajvízből kapilláris vízemelés a gyökérzónába • az optimális tv. állás talaj, növénytípus és gyökérmélység függő • az optimum egy intervallum, nem egy konkrét szint • eltérés az optimumtól csak rövid ideig lehetséges, különben pusztul az ökoszisztéma z Párolgás Víz tartalom • megfelelő vízellátottság • pusztulás veszélye (száradás) • pusztulás veszélye (rothadás)

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma A védett természeti területek többségén is jelentős szerepe van a tv.-nek.

Felszín alatti áramlási rendszerek vízvezető réteg (kavics,homok) karsztos hegyvidék féligáteresztő réteg (lösz, iszap, agyag) ablak lencse

Felszín alatti áramlási rendszerek Utánpótlódás: csapadékból történő beszivárgás Megcsapolás: párolgás vagy vízfolyás < 1 év 1000 év 10 év elérési idők 100 év Utánpótlódási és megcsapolási helyek közötti áramlási pályák, ennek megfelelő potenciálviszonyok!!!

Felszín alatti áramlási rendszerek Feláramlási és leáramlási területek Magyarországon • domborzat • kőzet • meteorológia • növényzet feláramlási területeken megcsapolás (vízfolyás, növényzet párologtatása) leáramlási területeken utánpótlódás (mélyebb rétegekbe szivárgás)

Felszín alatti áramlási rendszerek Milyen folyamatok/jelenségek befolyásolják az áramlási rendszert? • természetes: • meteorológia (beszivárgás, párolgás) • növényzet • felszíni vizek • geológia (kőzet típusa), geológiai formációk (lencse, ablak, stb.) • domborzat • stb. • antropogén • mezőgazdaság (öntözés, növénytermesztés, talaj bolygatása) • vízkivételek (kutak, drének, stb.) • felszíni vizek (csatornák – lecsapolás) • műtárgyak (pl. a kármentesítés során) • stb.

Felszín alatti áramlási rendszerek transpiráció növényi párologtatás Meteorológiai hatások + növényzet csapadék evaporáció fizikai párolgás intercepció tározódás a leveleken evaporáció fizikai párolgás felszíni lefolyás infiltráció telítetlen zóna felszíni alatti lefolyás párolgás a tv-ből utánpótlódás telített zóna

Felszín alatti áramlási rendszerek A vízfolyás vízszintje és a talajvíz szintjének relációja dönti el az áramlás irányát. Áradások alkalmával vagy duzzasztott szakaszokon a vízfolyás rátölt a talajvízre. A vízfolyás vízhozamának felszín alatti vízből származó hányada az alaphozam. A vízfolyás megcsapolja a talajvizet.

Felszín alatti áramlási rendszerek gyorsabb áramlás vízkivétel hatására depresszió alakul ki nyomáskülönbségek nőnek

Felszín alatti áramlási rendszerek A természetes áramlási rendszer átalakul Kisebb alaphozam; ökoszisztéma vízellátása gyengül

Felszín alatti áramlási rendszerek Műtárgyak (pl. terelőfal, kutak) megváltoztatják az áramlás irányát.

Környezeti kárelhárítás