Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.

123 kalcium hidrokarbonáttá, és egyidejűleg oldatba megy az előző nappal megkötött növényi tápanyaggal együtt. A víz oxigén telítetlensége miatt diffúzió révén oxigén jut a vízbe. A szerves anyag-építés kezdetétől a szerves anyag-építés és lebontás egyensúlyáig nem történik változás. A szerves anyag további növekedése hatására megszűnik a víz széndioxid túltelítettsége, és előáll a telítetlenség állapota. A telítetlenség hatására diffúzió által széndioxid jut a vízbe. Nem sok idővel később a víz túltelítődik oxigénnel, és a felesleg eltávozik a vízből. A növekvő szerves anyag építés hatására lecsökken a víz széndioxid tartalma a kritikus szint alá, aminek hatására bekövetkezik a kalcium hidrokarbonát víz széndioxid egyensúlytalan állapota, aminek következménye, hogy a kalcium hidrokarbonát molekulák széndioxidot adnak le a víznek és egyúttal át is alakulnak kalcium karbonáttá. A kalcium karbonát molekulák a kritikus széndioxid telítettség alatt nem maradhatnak oldatban, kristályokat képeznek. A kristályok felületén növényi tápanyag ionok kötődnek meg az abszorpciós erő hatására. Délután a csökkenő szerves anyag-építés, valamint a diffúzió által vízbe jutó széndioxid hatására a víz széndioxid tartalma meghaladja a kritikus telítettségi szintet. A kritikus telítettségi szinttől megszűnik a kalcium hidrokarbonát széndioxid leadása, és megindul a kalcium karbonát kristály molekulák széndioxid felvétele, és kalcium hidrokarbonáttá alakulása és oldatba menése a korábban megkötött növényi tápanyagokkal. Kis idővel később bekövetkezik a szerves anyag építés és lebontás egyensúlya. A szerves anyag építés további csökkenés hatására megszűnik a víz oxigén túltelítettsége, illetve telítettsége, egyúttal megszűnik az oxigén áramlása és megkezdődik az oxigén diffúziója. Naplementével megszűnik a szerves anyag-építés, és folytatódik a szerves anyag lebontás. A folyamatban változás csak napkeltével, a szerves anyag-építés kezdetével történik. Az állóvizek biokémiai öntisztulási folyamatának hatékonysága. Ismeretes, hogy az álló vizek szerves anyag produktuma szempontjából minimum faktor a biológiailag aktív foszfor. Ugyancsak ismeretes, hogy a foszfor terhelés négy frakcióból áll. A négy frakció; ortofoszfát foszfor, polifoszfát foszfor, szerves szeszton foszfor, szervetlen szeszton foszfor. A frakciók közül biológiailag aktívnak minősül az ortofoszfát foszfor és a szerves szeszton foszfor. Biológiailag inaktívnak minősül a polifoszfát foszfor és a szervetlen szeszton foszfor. Ami a polifoszfát foszfor inaktivitását illeti, abban tamáskodom. Tanúskodásomnak oka, hogy a polifoszfát foszfor vízben oldódik, továbbá, hogy a szerves szeszton foszfor biológiailag aktívnak minősül, és nemcsak részben minősül annak. Azt, hogy a polifoszfát foszfor vízben oldódik, az is bizonyítja, hogy nem része a szervetlen szeszton foszfornak. Ha a polifoszfát foszfor vízben oldódik, nem látom akadályát annak, hogy a növények a híg vizes oldatát nem tudják épp úgy felvenni, mint az ortofoszfát foszfor híg vizes oldatát. Ha a polifoszfát foszfor híg vizes oldatát felveszik a növények, akkor a polifoszfát foszfornak be is kell épülnie a szerves a nyagba, mert nincs arról tudomásom, hogy a növények ki tudnák azt választani. A beépülésnek elvileg két módja lehetséges. Az egyik beépülési mód, hogy a polifoszfát foszfor, mint ballaszt anyag épül be a szerves anyagba, azaz nem vesz részt az összetettebb szerves anyag szintézisében. Ebben az esetben a szerves anyag lebomlásakor nemcsak ortofoszfát foszfornak, hanem polifoszfát foszfornak is fel kell szabadulnia, ezért a szerves szeszton foszfor csak részben minősülhet biológiailag aktívnak. A másik beépülési mód az, hogy a polifoszfát enzimhatására átalakul ortofoszfáttá, és akkor részt vesz az összetettebb szerves anyag szintézisében. Ebben az esetben szerves anyag lebontásakor csak ortofoszfát szabadulhat fel. Az, hogy a polifoszfát enzim hatására átalakulhat ortofoszfáttá, az 1970, évben a busa Balatonba való telepítés engedélyezési tárgyalás alkalmával merült fel. A tárgyaláson résztvevő hidrobiológus azzal indokolta az engedélyezés megtagadását, hogy a busa bélcsatomájában enzim hatására a polifoszfát átalakul ortofoszfáttá, aminek eredményeként a busa ürülék több biológiailag aktív foszfort tartalmaz, mint amennyit a táplálékkal elfogyaszt. Megjegyzem, előbbi állítást adattal nem támasztotta alá. Az, hogy a polifoszfát enzim hatására átalakulhat ortofoszfátra vagy sem, könnyen meg lehetne győződni, meg kell határozni az állóvíz és a terhelés ortofoszfát polifoszfát arányát. Amennyiben a két arány számottevően nem tér el egymástól, akkor nem alakul át a polifoszfát ortofoszfáttá. Ha az eltérés számottevő az ortofoszfát javára, abban az esetben valóban átalakul a polifoszfát ortofoszfáttá. A továbbiakban a polifoszfáttal nem foglalkozom, mert ha nem alakul át, a hatékonyság szempontjából nincs jelentősége. Amennyiben a polifoszfát átalakul, abban az esetben ortofoszfátként kell számításba venni. Az előbbiekben leírtak és elvi megfontolás alapján a biokémiai hatékonyságra a következő képlet írható fel: _ A.OP+t 1 -AOP+SZP) BN H" OP+SZP OP = ortofoszfát foszfor SZP = szerves szeszton foszfor A = elsődleges biokémiai öntisztulási folyamat, hatékonysági tényező B = másodlagos biokémiai öntisztulási folyamat, hatékonysági tényező N = az állóvíz meder feltöltődési idő (napokban) és turnover idő (napokban) hányadosa. Ahhoz, hogy az „A" és „B" hatékonysági tényezőket kellő pontossággal meghatározhassuk, és azok ismeretében, valamint a vízháztartási adatok birtokában a biokémiai öntisztulás hatékonyságát kiszámíthassuk, szükség lenne hoszszabb időszak (8-10 év) részletes megbízható foszfor-terhelési és vízháztartási adatokra. Ismeretem szerint hosszabb időszakra csak összfoszfor adatok vannak, továbbá ortofoszfát adat is csak néhány évre van. Szerves szeszton foszfor, valamint polifoszfát foszfor adatokról nincs tudomásom. Annak érdekében, hogy legalább nagyságrendileg megismerjük a hatékonysági tényezőket, a meglévő adatokat becsléssel kiegészítettem, és egyszerűsítés bevezetésével számításokat végeztem. A számítás feltételeit és részleteit részben teijedelmi okból, részben, mert előbb vagy utóbb megbízható részletes adatok alapján úgyis meg kell majd határozni, így azt mellőzöm. A közelítő számításom szerint A = 0,7 B = 0,0015 Felmerülhet kérdésként, hogy a biokémiai öntisztulási folyamatnak mi a haszna, azon túl, hogy a Balatoni vízzé válási folyamat leírása nem fedi a valóságot. A biokémiai folyamat ismerete lehetővé teszi, hogy; 1. vízminőség érdekében végzett mederüledék eltávolítás reális hatékonyságát megállapítsuk 2. előtározók növényi tápanyag visszatartása elméleti reális hatékonyságát meghatározzuk 1. A vízügyi szolgálat az elmúlt évtizedekben, amíg finanszírozni lehetett, jelentős mennyiségű üledéket távolított el a Balatonból a vízminőség javítása érdekében. Az eltávolítást azzal indokolták, hogy az üledék különösen annak felső rétege nagy mennyiségű növényi tápanyagot tartalmaz, és abból jelentős mennyiségű fel is szabadul, fokozva az eutrofizációt. A biokémiai öntisztulási folyamat ismerete alapján megállapítható, hogy az üledék eltávolítás rövid (5 év) közép (50 év) távlatában a vízminőséget nem befolyásolja. Hosszabb távon is csak annyi a haszna, hogy késlelteti a meder elmocsarasodását. Az üledékből a növényi tápanyag felszabadulás része a biokémiai öntisztulási folyamatnak, de az csak átmeneti állapot. 2. A vízügyi szolgálat jelentős költséggel részben helyreállította és üzembe helyezte a Kis-Balatont (előtározóként), azzal az indoklással, hogy a benne lévő nád, sás stb. vízinövények majd kiszűrik a növényi tápanyagokat, továbbá majd ott játszódik le a Balatoni vízzé válási folyamat és azok eredményeként csökken a Zala általi terhelés, ami a Balaton vízminőségjavulását eredményezi. A részlegesen helyreállított Kis-Balatonból lefolyó víz a mérések szerint időszakosan több növényi tápanyagot tartalmaz fajlagosan, mint amennyit a Zala szállít a Kis-Balatonba. Az, hogy a Kis-Balaton nem a tervezés szerinti elképzelésnek megfelelően teljesít, annak két oka van. Az egyik ok, hogy a növények nem kiszűrik a tápanyagot, hanem a tápanyag vizes oldatát veszik fel. Azzal, hogy vizes oldatot vesznek fel, nem a vízminőség javul, hanem a tápoldat (víz) mennyisége csökken. A növények a tápoldat növényi tápanyait és a víz egy részét szerves anyaggá alakítják át, és a felesleges vizet a levélzetükön át, mint evotranszspirációs vizet a légtérbe bocsátják. Súlyosbítja a helyzetet, hogy a nád és egyéb gyökerekkel az altalajhoz rögzült vízinövények tápanyag igényüket túlnyomórészt az altalaj tápanyagban dús talajvizével elégítik ki. A vegetációs idő végén a vízinövények a rizómájukat kivéve elpusztulnak. Amennyiben az elpusztult növényi részt letermelik, kevésbé, ha nem, teljes tömegével betöredeznek a vízbe és lebomlanak, A lebomláskor olyan növényi tápanyagok kerülnek a vízbe, amelyek a nád és egyéb vízinövények nélkül nem juthatnának a víztérbe. A másik ok, hogy a balatoni vízzé válási folyamat leírása nem a valóságot íija le.