Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

5-6. szám - XLI. Hidrobiológus Napok: "Vízi ökoszisztémák (taxonómia, biodíverzitás, biomonitorozás, élőhelyek frakmentációja, inváziós fajok biológiája)" Tihany, 1999 október 6-8.

296 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2000. 80. feVF. 5. SZ. találhatóak, amelyek mozgásukkal felkavarják az üledéket, ezzel is elősegítik a tartósan aerob állapot kialakulását. Ilyen rendszerek az alacsony trofikus állapotban lévő sekély vizek, ahol kis mennyiségű szervesanyag terheli az üledéket. Amennyiben az üledék oxigéntartalma, amely elsősorban a légtérből való diffúzió és az elsődleges produkció által meghatározott, elegendő a szervesanyag aerob lebontásához, a kénforgalom a következőképpen alakul: A bonyolult, nagy molekulasúlyú kéntartalmú szerves molekulák kisebb molekulasúlyú szerves anyagokká, s végül szulfát-ionná alakulnak. Ez a folyamat mindaddig végbemegy, míg az oxigén utánpótlás biztosított. Ilyen körülmények között az oxigén a legfontosabb elektron-akceptor, amely a bakteriális respirációban szerepet játszik. Legyen a másik szélső állapot az, mikor az üledék tartósan anaerob, s az üledékkel érintkező víztér sem tartalmaz oxigént. Az oxigénhiányt okozhatja tavak esetében (Hordijk et al. 1985) a rétegzettség (ilyen a hollandiai Vechten-tó), de sekély vizek esetében a tartósan nagy szervesanyag-terhelés (pl. a nyers szennyvizet fogadó oxidációs tavak üledéke), amelynek hatását a vízhőmérséklet tartós emelkedését kísérő oxigénhiány is fokozhatja. Ekkor az oxigén vertikális diffúziója nem képes elegendő oxigént juttatni az üledékbe. Tehát az oxigén helyett a nitrát, s a szulfát lesz a domináns elektron-akceptor (bakteriális szulfát-légzés). Ilyen esetben kénhidrogén produkció valósul meg, s az obligát anaerob szulfát redukáló baktériumok számára kedvezően alakul a helyzet. Amennyiben van szabad vas jelen, a kénhidrogénnel nem vízoldható szulfidok képződnek, amelyek képesek megkötni a szabad szulfidot. Ha ez nem áll fenn, az üledékből a kénhidrogén a víztérbe diffundál, s ott fejti ki toxikus hatását. Ezen vázolt két szélsőséges megközelítés mellett igen gyakori sekély vizeink esetében az, mikor csak az üledékben kell számolni anaerob állapot kialakulásával, s a víztér mindig tartalmaz oldott oxigént {Dévai Gy. et al. 1996) Ekkor oxigén-gradiens alakul ki az üledék-víz határfázis mentén. Mivel az üledék legfelső rétege szervesanyagban gazdag, s az oxigén jelenléte sem kizárt teljesen, az obligát anaerob baktériumok lesznek ugyan a dominánsak, de a fakultatív anaerobok jelenlétével is kell számolni. Ekkor előáll az a helyzet, hogy a jelentős kénhidrogén produkció a már oxigént tartalmazó víztérben kémiailag vagy biológiailag oxidálódhat, s létrejöhetnek a hazai sekély vizeinkre oly jellemző elemi kén depozíciók {Dévai, 1. et al. 1985, Dévai Gy. et al. 1996). A halobitás hatása a kénforgalmi folyamatokra A halobitás a vízminősítés dinamikus mutatója, amelyet a víz sótartalma (fajlagos elektromos vezetés), valamint az uralkodó kationok és anionok (nátrium, kálium, kalcium, magnézium, karbonát, hidrogén-karbonát, klorid, szulfát) mennyisége határoz meg. A bakteriális szulfát-redukció egyik feltétele a szulfát-ion jelenléte. Ha a víz szulfáttartalma magas, vagy az anionok közül a szulfát a domináns, ez mindenképpen kedvez a szulfát-redukciónak, s az átalakulás sebességét (a szulfát redukciós rátát) pozitívan befolyásolja. Ilyen esetben még nitrát jelenlétében is beindul a szulfát-redukció. A szulfát-redukció során képződő termékek további átalakulására is hatással van a víz halobitása. Kalcium-ion dominancia esetében a szulfát-redukció savas karakterű termékei (kénhidrogén, acetátok) nem képesek a víz pH-ját drasztikusan megváltoztatni. A fenti kationokon kívül számításba kell venni a víz vastartalmát is. Az anaerob mineralizáció során a rendelkezésre álló vas mennyisége növekszik, s oldhatatlan szulfidok formájában képes blokkolni a kénhidrogént, az igen inert pirit képződését lehetővé teszi. Irodalom Dévai, I. - Dévai Gy, . -Wittner, I. 1985: New aspects of the sulphur cycle - with special reference to shallow waters. Arch. Hydrobiol., Suppl. 70/4: 534-579. Dévai Gy. - Dévai I

. -Wittner I. 1996 Biogeokémiai folyamatok a sekély vizek kénforgalmában. Acta Biol. Debr. Oecol. Hung., 6: 79-97. Hordijk, C.A. - Hagenaars, C.P.CM. - Cappenberg, Th.E. 1985: Kinetic studies of bacterial sulfate reduction in freshwater sediments by high-pressure liquid chromatography and microdistillation. Appl. Environ. Microbiol. 49: 434-440. Grant, J. - Bathman, U.V. 1987: Swept away: Resuspension of bacterial mats regulates benthic-pelagic exchange of sulfur. Science, 236: 1472-1474. Krairapanond, N. - DeLaune, R.D. - Patrick, J.R. 1992: Distribution of organic and reduced sulfur forms in marsh soils of coastal Louisiana Org. Geochem., 18/4: 489-500. Some dominant processes of sulfur cycle in aquatic sediments Czégény, /.- Dévai, Gy.- Nagy, S. Abstract: The sulfur plays a key role in aquatic element cycles, its importance has been growing presently. As a man-made pollutants a lot of different sulfur compounds load the freshwaters by dry/wet precipitation and sewage water. The most important inorganic sulfur forms of sediment are sulfate, sulfide and elementary sulfur. Organic sulfur forms have been found in the living and dead organuc materials. The oxigen concentration of sediments is the most important effect to the sulfur cycle. Exhaustion of oxigen can accelerate the anaerobic mineralization processes, and finally the very harmful hydrogen sulfide production. The iron concentration of water can indicate the redox conditions and form insoluble sulfides with hydrogen sulfide. Keywords: sediment, sulfur forms, acrobic/anaerobic conditions, ion dominances