Hidrológiai Közlöny 1985 (65. évfolyam)

5. szám - Oláh János–Tóth László: A foszfor és nitrogén szerepe az eutrofizálódásban és a vízminőségvédelemben

Oláh J.—Tóth L.: A foszfor és nitrogén szerepe Hidrológiai Közlöny 1985. 5. sz. 279 leghatékonyabb foszforcsökkentő belső folyamatok befolyásolása — eddig ínég kiaknázatlan lehetőségek — képezik a foszfortartalom csökkentésének leglényegesebb elemét. Miután a foszfor mozgása a tóban az élőlényeken keresztül történik, azok a foszforforgalom befolyásolására is hatékonyan felhasználhatók. Ebben az összefüggésben kapnak igen fontos szerepet a hipertróf tavakban rendszeresen nagy biomasszát képező kékalgák. Szerepük a foszfortartalom formálásában és csökkentésében igen lényeges lehet. Foszfortartalom természetes csökkenése a tóban A hipertróf tavakban a foszforterhelés és a tavon belüli foszfortartalom csökkentésével hatékonyan felgyorsíthatjuk a vízminőség javulását. Ha a rendelkezésre álló pénz csupán a foszforterhelés csökkentéséhez elegendő, a tóban már felhalmozódott foszfor csak igen lassú vízminőség-javulást tesz lehetővé. Az eredeti, foszfor limit ált állapot visszaállításához valószínűleg évtizedekre van szükség, bár e folyamat még alig tanulmányozott. A tavakban felhalmozódott foszfor ebben az esetben természetes folyamatok során, hosszú évek alatt fogy el. A hatékony természetes foszfor-felhasználást biztosító intenzív foszformozgatási folyamatokhoz a nagy biomasszát a nitrogénkötés teszi lehetővé. Az így tóba kerülő nitrogéntől, a természetes foszforeltávolító folyamatok során, denitrifikációval, a rendszer önmaga is képes megszabadulni. Emellett a denitrifikáció, a szulfátredukcióval együtt, a nitrát és szulfát molekulához kötött oxigén felhasználásával pótolja az intenzív foszformozgatási folyamatoknál rendszerint szűkösen rendelkezésre álló szabad oxigént is. A nitrogénáramlás és a termelési folyamatok intenzívebbé válásával a tó, önszabályzó rendszerein keresztül a természetes állapot visszaállítására törekszik. A természetes állapotra pedig a foszforlimitáció a jellemző. A természetes eutrofizációt ugyanis nem kísérik a mesterséges eutrofizációhoz hasonló szélsőséges és gyors anyagforgalmi és társulásszerkezeti változások. Ezek után felmerül a kérdés, hogy végül is milyen konkrét mechanizmusok végzik a foszforfelhasználást az intenzív élettevékenység során. A természetes eutrofizáció lassú, szukcessziós folyamataiban az élőlénytársulások szerkezetének sokrétűségével együtt növekszik a foszfort hosszú időre megtartó szervezetek aránya, és a szervesanyag fosszilizálódás jelentősége. A drasztikus tápanyagterhelés következtében kialakuló mesterségesen eutrofizálódott hipertróf tavakban viszont az élőlény társulások szerkezete szegényedik, egyhangúbbá válik, gyakran csupán néhány faj képez óriási biomasszát. Ennek eredményeként azután egyes élőlény populációk nagy tömege hagyja el gradációszerűen a tavat. Pl. a Balaton esetében az árvaszúnyog rajzásokkal — Dévai György és munkatársainak vizsgálatai alapján tudjuk — igen sok foszfor és nitrogén „repül ki" a tóból. A haltermelés nagyarányú növekedése és a makrofiták időszakos térhódítása is sok foszfort stabilizál vagy távolít el a tóból. A kirepülő rovarokkal ós a lehalászott hallal a foszfor legaktívabb formája kerül ki a tavi körforgásból. Ez különösen jelentőssé válik, ha figyelembe vesszük, hogy a foszfor minden egyes körforgásánál jelentős mennyiség kötődik nehezen mobilizálható szervesanyaghoz, ami az üledékben fosszilizálódik. A hipertróf tavak természetes foszforcsökkentő folyamatait segíti a külső foszforterhelés csökkentése is, mert ebben az esetben a befolyó víz hígító hatásával is számolhatunk. Előnyös pl. ha a vízleeresztéseket a legnagyobb biomassza tömeg megjelenésekor végezzük és így az üledékből a vízoszlopba kerülő foszfor jelentő mennyiségétől szabadulhatunk meg. Nitrogénforgalom a kutatások központjában Miután a hipertróf tavakban már elegendő foszfor forog, a nitrogén válik az intenzív termelési folyamatok limitáló tényezőjévé. A bőséges foszforellátás nitrogénkötést elindító hatását a kanadai kísérleti tóvidéken egész tavask(serietekben

Schindler (1977), tó-tóban kísérletek hatalmas műanyag hengereiben Liao (1977) és Lean et. al. (1978) szemléletesen bizonyították. A nitrogénkötést azonban nemcsak a foszfor hozzáférhetősége szabályozza, éppen ezért a tavak tápanyagdúsulásában betöltött szerepe sokkal bonyolultabb. Mivel megjelenése a hipertróf tavakban egyértelműen nitrogénhiányra utal, az egész ökoszisztéma működésének megértéséhez részletesen tanulmányoznunk kell a foszforforgalomnál lényegesen összetettebb és bonyolultabb nitrcgénforgalmat. A hipertróf tavak kulcseleme tehát a nitrogén. Végeredményben ezzel magyarázható, hogy az elmúlt évtizedben a nitrogénforgalom kutatása rendkívül látványosan felgyorsult. Mégis, jelenleg a foszfortartalom csökkentésében rejlő vízminőség-védelmi lehetőségek kiaknázását leginkább a nitrogénforgalom hiányos ismerete akadályozza. Miután ezen a területen a kutatások nemzetközi méretekben csak az elmúlt néhány évben gyorsultak fel és Magyarországon csak a kezdeti lépéseket tettük meg, célszerű a nitrogénforgalom néhány útvonalának jelentőségét röviden ismertetni. A tavak természetes nitrogénterlielése: biológiai nitrogénkötés A szénkötéssel összehasonlítva a nitrogénkötésről keveset tudunk. Az olcsó, gyors és érzékeny acetilénredukciós módszer bevezetése után a hetvenes években kilenc tóban vizsgálták részletesen a vízoszlop nitrogénkötését. Az eredményekből megállapítható, hogy a hipertróf tavak vizében a biológiai úton megkötött nitrogén jelentős mértékben hozzájárult a tavak nitrogénmérlegéhez. E tavakban éppen ez a folyamat eredményezi a rendszeresen fellépő, vízminőségvédelmi szempontból rendkívül káros kékalga víz virágzások at. A nitrogénkötéssel tóba kerülő nitrogén mennyisége elérheti a teljes külső terhelés felét. Ehhez még hozzáadódik a mindezideig alig vizsgált üledék nitrogénkötés. Vizsgálataink szerint a Balaton keszthelyi medencéjében (38 km

2) egy év alatt egy hektáron megkötött nitrogén mennyisége a vízoszlopban 1977 és 1980 között 71 és 129 kg között változott. Az üle-