Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)

4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa

351 Létesített vizes élőhelyek alkalmazhatósága természetes vizek vízminőségjavítása esetén Kiss Marianna, Lakatos Gyula, Kiss K. Magdolna, KLTE, Ökológiai Tanszék, 4010. Debrecen, Pf. 71. Kivonat: A dolgozat célja: a létesített vizes élőhelyek alkalmazhatóságának vizsgálata természetes vizek vízminőség javítására. Két lehetséges megoldást vázoltunk fel: egy felszíni átfolyású nádas tó, ill. egy kisebb területű, felszín alatti, vertikális átfolyású nádas medence kialakítását. Az óssz-nitrogén tartalom csökkentésében a nádas tó, az össz-foszfor eltávolításban a vertikális átfolyású nádas medence vastartalmú közege hatékonyabb. A nádas tó a legolcsóbb, de csak megfelelő vízhozammal A vertikális átfolyású nádas medence az össz-foszfor eltávolításban - ami a mocsár megőrzése szempontjából fontos - hatékonyabb. A nádas medence beruházási és fenntartási költsége viszont magas Kulcssz.: létesített vizes élőhelyek, nádas tó, vertikális átfolyású nádas medence, vízminőség javítás Bevezetés Napjaink környezetvédelmi kérdései közül az egyik legégetőbb a természetes vizterek vízminőségének megőrzése. Víztisztításban a meglévő technológiák mellett a természetes rendszerekkel történő tisztítás egyre inkább előtérbe kerül. Ezek közül a természetes és létesített vizes élőhelyek (wetlandek) a legfontosabb ökoszisztémák, melyek biológiai folyamataik révén hatékonynak mutatkoznak a vízminőség javításban. Kevéssé költségigényesek és jól illeszkednek a tájba (Lakatos et al., 1997). E dolgozat Tempus ösztöndíj segítségével I lollandiában készült esettanulmányt dolgoz fel Ennek célja létesített vizes élőhelyek alkalmazhatóságának vizsgálata természetes vizek vízminőség javítása érdekében Vizsgálati anyag és módszer A mintaterület Hollandia déli részén található, melyen mezőgazdaságilag müveit részek váltakoznak erdőkkel, mocsarakkal. Kutatásunk tárgya, egy közel természetes állapotú 4 ha területű mocsár, átlagos mélysége 1 m, melyet a Rovertse Leij patak vize táplál, amely Belgiumból érkezik, viszonylag nagy mennyiségű difliiz szennyező anyaggal. A patak vizét öntözésre is használják, ezért október és május között szivattyú segítségével vizet emelnek át egy öntözőcsatomába Nyáron, alacsony vízszint idején - hatósági előírások miatt - a szivattyú nem üzemelhet, ezért talajvízből, kisebb vízhozammal pótolják a vizet. A mocsár vízminőségének fenntartásához tisztítórendszer szükséges a patak vizének megtisztítására. Erre egy létesített wetland felelhet meg a legjobban. Az ún. elemfelvételi (k-C areal uptake) modell (Kadlec. 19%) felhasználásával kétféle létesített vizes élőhely alkalmazhatóságát vizsgáltuk meg. Az egyik változat, hogy a rendelkezésre álló 0,6 ha-os területen felszíni átfolyású wetlandet (nádas tavat), a másik, hogy egy szignifikánsan kisebb területre felszín alatti vertikális átfolyású wetlandet (nádas medencét), létesítenek A jelenlegi vízminőség megállapítására fizikai, vízkémiai és biológiai adatokat gyűjtöttünk össze 1990-től (Waterschap De Dommel, GTD Oost-Brabant, 1995; Voom, 19%), melyeket kiegészítettünk idei mintavételekkel. Az éves adatsorokból meghatározott javított átlagértékeket használtuk a további számításokhoz. A tervezéskor a BOI5, az össznitrogén és össz-foszfor, valamint a lebegőanyag tartalomra vonatkozó adatok alapján dolgoztunk. A modell alapján megadható az adott szennyező anyag eltávolításához szükséges terület, ill. ennek ismeretében a kifolyónál az adott változó koncentrációja: k A C

n = C* +(C, -C*)exp : 0 ' F 0,0365.0 ahol C

0 = kifolyó koncentráció, mg/l A = a szükséges wetland terület, ha Q = vízhozam, m

3/d k = elemfelvételi konstans, m/év C,= befolyó koncentráció, mg/l C,= tervezett kifolyó koncentráció, mg/l C = háttér koncentráció, mg/l A rendszer szennyezőanyag ill. tápanyag eltávolítási kapacitásáról képet kaphatunk a tápanyagterhelés meghatározásából: L = (C,. Q) / 1000 ahol L = terhelés, kg/nap C,= befolyó koncentráció, mg/l Q = vízhozam, m'/d További számításokat végeztünk a tisztítási hatásfok megállapítására, melyet az eltávolított és az eltávolítandó szennyező- ill. tápanyag menynyiség hányadosaként adunk meg. Eredmények A vízkémiai és biológiai vizsgálatok alapján a Rovertse Leij vízminősége kis BOI5 koncentrációval jellemezhető. Ez egyben jelzi, hogy egy létesített wetland hatékony lehet a BOI

5 csökkentésében. Az elérni kívánt tisztítási hatásfok mindössze 30 %. A nitrogén formák közül a nitrit-nitrát-N volt a meghatározd az össz-nitrogén tekintetében, azonban szignifikánsan különbözött az egyes mintavételi helyeken. A patakban az átlagérték 9,01 mg/l volt, az összekötő csatornában 6-27 mg/l között változott, évszaktól függően, ami feltehetően a tavaszi trágyázásnak köszönhető A Haneven nitiáttartalma alkalmanként pedig eléri a 19 mg/l-t, ami szintén magyarázható a mezőgazdasági tevékenységből adódó dilfúz szennyezéssel, valamint a talajvíz magas nitráttartalmával (58 ill. 19 mg/l) (Waterleiding-laboratorium Zuid, Breda, 1995, 19%), mi vei a terület domborzati és talajvízviszonyai miatt talajvízbeszivárgás előfordulhat A foszfor természetes vizeinkben az egyik limitáló faktor, amely túl nagy mennyiségben hozzájárul az cutrofizálódáshoz Adataink alapján a Rovertse Leij össz-foszfor tartalma jelentősen meghaladja határértéket A természetes szint eléréséhez 75-80 %-os tisztítási hatásfok lenne szükséges. Az összekötő csatorna és a mocsár foszfor tartalma némileg alacsonyabb, ami a partikulált foszfor kiülepedésével magyarázható Felszíni átfolyású wetland (létesített nádas tó) A működés paraméterei A lehető legjobb hatásfok elérése érdekében a létesített wetlandet a Haneven közelében célszerű elhelyezni, így nemcsak a Rovertse Leij vizének tisztítására lenne lehetőség, hanem az. összekötő csatornáéra is, amely további diffúz szennyező anyagokkal lehet terhelt. A felhasználható terület nagysága ismeretében (0,6 ha) a tervezett nádas tó 400 m hosszú és 15 m széles, az. átlagos mélység 0,3 m. Az elszivárgást ill. a talajvíz beszivárgást az alzaton elhelyezett műanyag fólia akadályozza meg A területre közönséges nádat (Phragmites austratis Trin. ex Steudel) telepítenek 4 egyed/m

2 sűrűséggel, májusban, amikor fiatal hajtásokat lehet kiültetni A rendszer egész éven át üzemelhet, azonban különböző vízhozammal, ami nagyban befolyásolhatja a tisztítási hatásfokot. A 240 m

3/nap vízhozamot 4 cm/nap hidraulikus terhelés és 7,5 nap tartózkodási idő mellett érhetjük el, míg a nyári periódusban, kisvíz idején, a 17 m

3/nap vízhozam mindössze 0,28 cm/nap hidraulikus terhelést jeleni, ami az evapotranspirációt (mely 1-1.5 mm/nap) is figyelembe véve nem elégséges az állandó vízszint fenntartására. A működés jellemzése A fent ismertetett modell alapján meghatároztuk a tisztítási hatásfokot és a tápanyag terhelést. A számítások eredményeit az alábbi táblázat ismerteti: Jellemzők BOI, össz-N össz-P k(m/év) 27 15,3 10 C, (mg/l) átlag 3,02 9,01 0,37 C, (mg/l) 2 2,2 0,1 C" (mg/l) 1,8 2 0,05 C„ (mg/l) átlag 1,99 4,13 0,21 Terhelés (kg/nap) 0,72 2,16 0,09 Számításaink szerint a tisztítási hatásfok BOI

5 esetében elérheti a 100 %-ot (azaz a becsült kifolyó koncentráció értéke megközelíti a tervezett kifolyó koncentráció értékét), mivel maga a befolyó koncentráció is alacsony Hasonlók állapíthatók meg a lebegőanyag eltávolításról. Ezek ismeretében a vizes élőhelyek működését leginkább meghatározó változók az össz-nitrogén és az össz-foszfor tartalom. Számításaink alapján az össz-nitrogén eltávolítás elérheti a 70 %-ot, amely jó tisztítási hatásfoknak tekinthető. További javulás érhető el az áramlásviszonyok optimalizálásával, és a tartózkodási idő növelésével. A foszfor eltávolítása történhet fizikai és kémiai folyamatokkal, valamint növényi elem felvétellel. Az aratással eltávolítható tápanyag menynyiség azonban nagyban függ az aratás időpontjától, a tápanyagok növényen belüli vertikális mozgása következtében. Ezért a késő nyári - kora