Hidrológiai Közlöny 1990 (70. évfolyam)

1. szám - Gorzó György: A Hévízi-tó vízminőségének változása

GORZÓ GY.: A Hévízi-tó vízminősége 13 kénvegyületek oxidációjában fontos szerepe van a légtérből diffúzióval bekerülő (O„~0,04 g-m2•h"

1) és az algák által termelt" (0

2~0,03—0,3 g-m2-h1) oxigénnek is (1. táblázni). Mivel a szulfid és az oldott oxigén egyidejű jelenléte egy 40 m-es vízoszlopban rendkívül ritka jelenség, a kráterben kialakuló vízminőség egyedülállónak tekinthető. I. táblázat A forr&sbarlang a kráter és a parti sáv leggyakoribb kénformái Forrásbarlang Kráter Part mg-dm3 meleg hideg kevert (felszín) (felszín) víz víz víz 0

3 mg/l i mV s

2~ o

2 s

2cv-A kráter S

2- és 0. Vízhozam dm

3•B"

1 kg-d-» o

2* kgd-1 K

2-.O

2 (súlyarány) Kénforma Redoxp. (E) 600 200 163 1 : 0,8 S

!-;S

20

3

2<0 450 150 138 1 : 0,9 S

2-;S

20

3

2300 100 113 1 : 1,1 S

2(V~;S<V<0 230 77 102 1 : 1,3 SO,'-;S<V>0 4,0—4,4 2,2—2,7 3,8—4,2 0,3—1,0 0,1—0,2 1,4—2,0 0,1—0,2 1,2—2,4 — — 0,8—1,0 0,2—0,8 2,2—2,7 1,9—2,2 1,8—1,9 S° 8,9—14,8 2,0—8,4 6,0—9,8 4,8—12,5 4,1—8,0 S0

4

2-—S 20,0 20,0 20,0 23,0 23,5 Össz. S (mért) 38,0 35,0 37,0 33,0 33,0 A mért adatok (S

2

_, 0

2) és a változó vízhozam (jelenleg 300 dm

3-s

_

1) alapján becsülhető a kráter szulfid- és oxigén terhelése (2. táblázat). 2. táblázat terhelése különböző vízhozamoknál Az 0„ kg -d

_

1 adatokat a hideg-meleg víz oxigéntartalma és a diffúzióval, valamint a primer produkcióval bejutó oxigén alapján becsültük. A táblázatból megállapítható, hogy a vízhozam csökkenésével a szulfid jelentősen, az oxigén csak kismértékben csökken, ugyanis a diffúzióval és a primer produkcióval bekerülő oxigén napi menynyisége változatlan. A vízhozam csökkenésével a szulfid és az oxigén súlyaránya is változik. A nagyobb vízhozam a redukált kénformák keletkezésének és a kisebb redoxpotenciálnak, a kisebb vízhozam az oxidáltabb kénformák keletkezésének és a nagyobb redoxpotenciálnak kedvez. Amennyiben a terhelést nem kg-d

_

1-ra, hanem a tartózkodási időre kalkuláljuk, a táblázatban szereplő arányok nem változnak. Ebben az esetben az arányt a tartózkodási időre becsült diffúzió és primer produkció fogja meghatározni. Megállapítható tehát, hogy a hideg-meleg víz hozamának csökkenése (szulfid is csökken), illetve a tartózkodási idő növekedése (diffúzióval és primer produkcióval bejutó oxigén nő) egyaránt az oxidáltabb kénformáknak, azaz a növekvő redoxpotenciálnak kedvez. /. ábra. A kráter néhány jellemző komponensének vertikális változása (Hydrolog 2100. szonda adatai alapján) 3.2. A kénciklus kémiai és biológiai folyamatai a kráterben A kráter jelenlegi állapota (300 dm

3 -s

_

1 vízhozam) a leírtakat jól igazolja (1. ábra). A víz keverő mozgása (oldalirányú kifolyás a kráterből, majd visszaáramlás a lejtőn) miatt a mért komponensek nagy része vertikálisan alig változik. Jelentős különbségek csak a redoxpotenciálban vannak (E: —150 1-50 mV). A redoxpotenciál „szabálytalan" változásának oka a kráterben a redukált és oxidált kénvegyületek egyidejű jelenléte. A gyorsan változó redoxfolyamatok pillanatnyi állapotát a redoxpotenciál értéke jól tükrözi. A forrásbarlangból kikerülő víz redoxpotengiálja —270 mV-ról az oxidáció mértékétől függően, a kráterben —150—-+50 mV-ra növekszik. Ezzel egy időben a bekerülő 4 mg-dm3 szulfid 0,34 mg-dm3 értékre csökken. A tóból kénhidrogén gáz alig távozik (0,24—2,4 kg S

2~-tó"

1-d"

1), ezért csak a szulfid oxidációja tételezhető fel. A pH-t (6,7—7,3), az ionkoncentrációt (S<1 mM) figyelembe véve a redoxfolyamatok egyik végeredménye a kolloidális kén lehet (S°< 10 mgdm3). A kénkiválás a forrásbarlangban és a kráter alján uralkodó pH (~6,7) és redoxviszonyok (E<—200 mV) között a legvalószínűbb (Stumm és Morgan, 1970). A szulfidoxidáció másik jellegzetes intermedier terméke a tioszulfát (S

20

3

2-—S<2 mg-dm3), amelyből a kénkiválás spontán végbemehet. A tioszulfát bomlásakor szulfit is keletkezik (S0

3

2-— —S< 1 mg-dm3). A szulfid és a kén spontán poliszulfiddá alakul. Valamennyi redukált kénforma szulfáttá (S0

4

2-—S<22 mg-dm3) oxidálódhat stb. A forrásbarlangban és a kráterbon lejátszódó szulfidoxidáció nagyrészt (S0—90 %) abiogén jellegű, autokatalitikus spontán kémiai oxidáció, amely szinte bármilyen kénformát eredményezhet. A szulfidoxidáció kémiai jellegét Na-aziddal ós kloroformmal mérgezett és nem mérgezett mintákban a szulfid és az oxigén időbeli csökkenésével lehet bizonyítani: csökkenés mérgezett S

2-mg din3 d1 1,3—1,5 0

2mg-dm~

3 d1 0,9—1,1 nem mérgezett 1,5—4,6 1,1—1,4