Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)
5. szám - Varsányi Zoltánné: A rétegvíz mozgása során bekövetkező kémiai változások geokémiai modellezése
VARSÁNYI Z.-NE: A rétegvíz mozgása, geokémiai modellezése 303 7 elemre — Ca, Mg, Na, Fe, K, C, Si — és a vízminták redox állapotára számoltam az átmenetet a fázisok között. így az összesen 8 ismeretlenhez 11 fázist rendeltem, ami azt jelenti, hogy a fázisok száma nagyobb, mint a lineárisan független tömegegyensúlyi egyenleteké. Ez a probléma megoldható úgy, liogy nem az összes fázissal végezzük el a tömegegyensúly számolását, hanem a fázisokból alcsoportokat hozunk létre, melyekben a fázisok sztöhiometriai együtthatói lineárisan függetlenek, számuk megegyezik az ismeretlenek számával. A modell létrehozásakor figyelembe vettem, hogy a Szánk—Csengele—Őpusztaszer útvonalon ion csere nem játszódik le, mert a Ca 2 + , Mg 2 +, és a Na + koncentrációja azonosan változik : Szánk és Csengele között csökken, Csengele és Őpusztaszer között növekszik. Az alkalinitás ezzel megegyező változása egyértelművé teszi, hogy itt a vizek Ca(HC0 3), Mg(HC0 3) és NaHC0 3 tartalma változik. Szánk és Hódmezővásárhely között egyetlen olyan alcsoportja sincs az előbbi fázisoknak mely kielégítené a tömegegyensúlyi egyenleteket. A problémát a víz operatív vegyértéke jelenti. Ha a fázisok közé a 0 operatív vegyértékű ,,CH 20" szerves anyagot is beszámítjuk, akkor már érvényes modelleket nyerünk. Szánk és Csengele között kétféle módon is magyarázhatók a változások. Az egyik modell szerint a nettó különbséget a víz kémiai összetételében kalcit, dolomit, illit, montmorillonit és sziderit kiválás, anortit és C0 2 beoldódás okozza. A víz szerves széntartalma is csökken. A másik modell szerint dolomit, illit, montmorillonit, sziderit válik ki, a szerves széntartalom csökken, anortit, klorit és C0 2 oldódik. Csengele és Őpusztaszer között a Ca 2 + , Mg 2 + és Na + tartalom növekedésével az alkalinitás is növekszik, de ez sem a kalcit, sem a dolomit oldódásával nem magyarázható, hiszen mindkét ásványra túltelített a víz. A két érvényes modell szerint C0 2-oldódás valóban nem következik be. Albit, anortit, klorit oldódás, szerves széntartalom növekedés és kvarc kiválás történik. Az egyik modell alapján kalcit, a másik alapján dolomit válik ki. Ellentmondás van aközött, hogy a K és Fe tartalom növekszik a két mintavételi pont között, a víz ugyanakkor kissé túltelített a vas ásványaira és az illitre is. Felmerül, hogy ebben az esetben nem ásványfázisok oldódása, hanem adszorpció játszik szerepet a két elem koncentrációj ának al ak ításába n. Őpusztaszer és Dóc között az egy és két vegyértékű kationok koncentrációjának ellentétes változása miatt ioncserét tételezhetünk fel. Ezen az útszakaszon három modell is megfelel a feltételeknek. Mindháromban az ioncsere játszik legfontosabb szerepet. Közös bennük a C0 2, és illit oldódás, a kvarc kiválás és a szerves széntartalom csökkenés. Az első szerint albit oldódik és kalcit válik ki, a másodikban klorit oldódik és kalcit válik ki, a harmadikban klorit oldódik és dolomit válik ki. Dóc és Hódmezővásárhely között szintén az ioncsere a vízminőséget leginkább meghatározó folyamat. Az ásványok oldódásának és kiválásának az ioncserénél két nagyságrenddel kisebb a szerepe. Az alkalinitás jelentős változása a két mintavételi hely között a pH növekedésének tulajdonítható. Kalcit, illit sziderit és kvarc kiválása, klorit, C0 2 oldódás és a szerves széntartalom növekedése játszódik le. Megállapítható tehát, hogy a víz mozgása során legjelentősebb kémiai változást az ioncsere eredményez. Ez a folyamat jelenleg már nem észlelhető a teljes vizsgált útvonalon. Ennek oka az lehet, hogy az üledék agyagásványainak cserélhető Na +-tartalma a geológiai idő során Ca 2 + ra és Mg 2 +-ra cserélődött le a betáplálási terület környezetében. A víz mozgásának útja mentén ez a zóna egyre kiterjedtebbé válik, és egy kromatográfiás oszlop analógiájára, hosszú idő alatt, a vízmozgás teljes hosszára is kiterjedhet, azaz a nagyobb keménységű vizek az üledékben a lecserélhető teljes Na +-készletet Ca 2 +-ra és Mg 2 + -ra cserélik ezáltal megszűnik az ioncsere további, vízminőséget meghatározó szerepe. Az adott vízmozgási rendszerben az egy és két vegyértékű ionok koncentrációja, a többi elemhez hasonlóan, sokkal egységesebbé válik. Az is megállapítható, hogy a szerves reakcióknak nagy szerepe van a vízminőség alakításában ezért tanulmányozásukra az eddiginél lényegesen nagyobb figyelmet kellene fordítani. Irodalomjegyzék Erdélyi M. 1967. A Duna-Tisza közének vízföldtana. Hidrol. Közi. 6. 331 —340. Erdélyi M. 1979. A Magyar medence hidrodinamikája. VITUKI közlemények Itt, Budapest. Helgeson H. C. 1968. Evaluation of irreversihle reactions in geochemical processes involving minerals and aqueous solution. I. Thermodynamie relations. Geochim.Cosmochim Acta 32. 853—877. Miháltz 1. 1966. Az Alföld déli részének földtani ós vízföldtani viszonyai Hidrol. Tájékoztató, 107—119. Molnár B. 1977. A Duna-Tisza köz felsőpliocón (levantei) ós pleisztocén földtani fejlődéstörténete. Földtani Közi. 107. 1—16. Nagyiatók F. 1978. A Csongrád megyei pleisztocén összlet vízföldtanának néhány kérdése. H'ulrol. Tájékoztatóul— 65. Nagyistók F. 1981. A felszín alatti vízforgalom néhány kérdése a Dél-Alföldön. Hidrol. Közi. 1. 20—32. Pac.es T. 1986. Weathering and mass halance in small drainage basins: environmental applications in the Bohemian Massif (Central Europe). Sri. Geol. Bull. 2. 131—150. Parkhurst, />. L., Plummer, L. N., Thorstenson, I). G. 1982. BALANCE — a computer program for calculating mass transfer for geochemical reactions in ground water 17. <S'. Geological Surrey. Water Rosources Investigations. 82—14. Parkhurst, D. h., Thorstenson, D. C., Plummer, L. N. 1987. l'HHEEQE — a computer program for geochemical calculation. U. S. Geological Survey. Water Resources Investigations. 80—96. Plummer L. N., Parkhurst, 1). L., Thornitenson, D. G. 1983. Development of reaction models for ground water systems. Geochim. Cosmochim. Acta. 47. 665—686. Tíeed, M. H. 1982. Calculation of inulticomponent chemical equilibria and reaction processes in systems involving minerals, gases and an aqueous phase. Geochim. Cosmochim. Acta 46. 513—-528.
