Hidrológiai Közlöny 2006 (86. évfolyam)
6. szám - XLVII. Hidrobiológus Napok: Vizeink élővilágát érintő környezeti változások Tihany, 2005. október 5–7.
36 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2006. 86. ÉVF. 6. SZ. Környezeti izotópok vizsgálata a Lónyay-főcsatornán Elek Ágnes, Svingor Éva, Szántó Zsuzsanna, Futó István, Palcsu László MTA Atomki Környezetanalitikai Laboratórium, 4026. Debrecen, Bem tér 18/c. Kivonat: A Lónyay-főcsatorna teljes vízgyűjtő területe Magyarországon található, és az ország területén keletkező első jelentős környezeti terhelés jelenti a Tisza számára, így fontos a szállított víztömegek eredetének, keveredési arányainak ismerete. Izotóp-hidrológiai és vízkémiai vizsgálatokkal megállapítottuk, hogy: - A Bogdányi-főfolyást mélységi eredetű, idős víz alkotja, a növényzet az alsóbb rétegekből kap vízutánpótlást. - A Lónyay-főcsatornán Kemecse után rétegvíz keveredik a vízfolyáshoz, ami származhat egy talajréteg törése következtében fellépő feláramlásból, vagy a területen található ivóvízkutakból nyert, majd elhasznált ivóvíznek a folyásba történő visszaengedéséből. Ez igazolhatja a főcsatornán tapasztalt többlet vízhozam eredetét. - A Tisza vizében a Lónyay-főcsatorna beömlése után is a Kárpátokban hullott csapadék a domináns, a főcsatorna hozzájárulása nem mutatható ki. Kulcsszavak: Lónyay-főcsatorna, környezeti izotópok, 5D.5' 80, 8"C Bevezetés A Tiszát 2000 telén ért cianid, s az azt követő nehézfémszennyezések rámutattak viztereink élővilágának sérülékenységére, kiszolgáltatott helyzetére (Nagy et al 2001, 2002, 2003). Világosan kellett azonban látnunk, hogy természetes vizeink élővilágát nem csupán ilyen heveny és csak és kizárólag külföldről érkező mérgezések fenyegetik, hanem hosszan tartó folyamatos terhelést jelentenek mind a hazai szennyvíztisztítók tisztított szennyvizei, mind a vízgyűjtőn elhelyezkedő mezőgazdasági, vagy ipari területekről a csapadékvízzel bejutó szennyezések is. A XIX. század második felében zajló vízszabályozási munkálatok keretében létrehozott Lónyay-főcsatorna a vízgyűjtőjén keletkező - a felszín alatti rétegekből felbukkanó - vizek mellett a terület olvadékvizeinek, belvizeinek, valamint a területen található települések különböző mértékben tisztított szennyvizeinek is fő elvezetője. Teljes vízgyűjtő területe hazánkban található, s így a terhelések a keletkezés helyétől pontosan nyomon követhetők. A főcsatornában haladó víztömegek a Tisza szempontjából a hazánk területén keletkező első jelentős környezeti terhelést jelentik. E munkával a főcsatorna által szállított víztömeg eredetének, keveredési viszonyainak tisztázásához kívántunk hozzájárulni. Vizsgálatainkhoz a környezeti izotópok nyújtotta lehetőségeket vettük igénybe. Környezeti izotópokon az elemek környezetünkben előforduló természetes izotópjait értjük (Clark, Fritz 1997). Ezek lehetnek stabilak vagy radioaktívak, de mindenképpen környezetünk részét képezik, és fontos információkat hordoznak az élő és élettelen környezet múltjáról és jelenlegi állapotáról. A környezeti izotópok természetes jelenlétükkel térben és időben széles skálán nyomjelzik a hidrológiai folyamatokat (UNESCO/IAEA 2000), ezáltal segítik: - Az áramlási rendszerek, a transzport folyamatok és a hidrológiai rendszer felépítését meghatározó fizikai paraméterek meghatározását. - A folyamatok nyomon követését (a víz körforgása során lejátszódó folyamatok, a vízben oldott szennyezők transzportja). -.A víz eredetének meghatározását. - Különböző eredetű vizek keveredési arányának, a víz útvonalának megismerését. - A hidrológiai események idejének meghatározását. - A környezeti izotópok vizsgálata során kapott eredmények segítenek az ökológiai folyamatok pontosabb megismerésében. Anyag és módszer A klasszikus kémia az izotópokat, helyesebben egy elem különböző izotópjaiból felépülő molekulákat (pl. C0 2 és l 2C0 2) azonosnak tekinti. Ez első közelítésben igaz is. Nagy érzékenységű műszerekkel - tömeg-spektrométerekkel - a4000 trícium zonban kis eltérések mutathatók ki a különböző izotópokból felépülő molekulák fizikai és kémiai viselkedésében. Azt a jelenséget, hogy fizikai, kémiai, vagy biológiai folyamatok során megváltozik az elem izotóp-összetétele, izotóp-frakcionálódásnak nevezzük. A természetben előforduló izotóp-frakcionálódási folyamatok során az izotóparány általában csak igen kis mértékben változik meg, ezért abszolút izotóparány-méréssel nem követhetők a folyamatok. A mérési gyakorlatban egy nemzetközileg elfogadott standardra vonatkoztatott, ezrelékekben kifejezett izotóparányt, az izotóparány-eltolódást vagy delta értéket használják: ^mma~RiLiixhr d ;k • 5 ( %°) = R^ ahol Rmmia és R st andard a minta és a standard azonos körülmények között mért izotóparányai (Gonfiantini 1984). A hidrogén és az oxigén a vízmolekula része, izotóparányaik változása azoknak a folyamatoknak a hatását tükrözik, amelyekben a víz útja során részt vett. A szénnek három izotópja fordul elő a természetben, amelyek közül kettő, a 12-es és a 13-as tömegszámú izotóp stabil. A harmadik a 14-es tömegszámú szén-izotóp, amely radioaktív, természetes úton a kozmikus sugárzás hatására keletkezik a légkörben, majd belép a szén körforgásába. Stabilizotóp-analitikai vizsgálatokban a l 3C/' 2C izotóp-arányt mérjük. Munkánk során a vízminták SD és ö l sO, valamint a vízben oldott hidrogén-bikarbonát ö'C értékeit egy Thermo Finnigan DELTA plu sXP tömeg-spektrométerrel mértük (Futó 2003). A hidrogén radioaktív izotópja, a trícium természetes úton, a levegőben lévő 1 4N atomok és kozmikus sugárzás keltett neutron kölcsönhatásából jön létre. Részben mesterséges eredetű is, a légköri termonukleáris robbantások, az atomerőművek, valamint az ipar juttatják az atmo- és hidroszférába. A trícium ß-bomlö izotóp és stabil He atommá alakul. Felezési ideje 12,4 év. A csapadék trícium tartalma természeti folyamatok következtében időben és térben változik. Magyarországon a csapadék átlagos trícium tartalma ~ 10 TU (1 TU = 3H/'H = 10~' s), télen alacsonyabb, nyáron magasabb (Palcsu 2003). Kb. 50 évnél régebben beszivárgott vizekben a tricium mennyisége már alig mutatható ki, míg a csapadék-eredetű felszíni vízfolyásokban a víz trícium tartalma a csapadék átlagos trícium tartalmához hasonló. Egy felszíni vízfolyás trícium tartalmából ezért következtetni lehet a víz eredetére (Kendall, Caldwell 1998). A vízminták trícium tartalmának meghatározására szolgáló legérzékenyebb módszer a trícium bomlásából származó hélium tömeg-spektrométeres mérésére vezethető vissza (Clarke et al 1976).
