Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
2. szám - Dr. Madarassy László: Talajcsövek okkeresedésének megelőzése
119 Hidrológiai Közlöny 1986. 1. szánt Talaj csövek okkeresedésének megelőzése D R. MADARASSY LÁSZLÓ* Az okkeresedés a talajcsőhálózatok egyik legveszélyesebb meghibásodási formája, költséges javítási munkák ellenére is egész talajcsőfürtök részleges, vagy teljes kiesését okozhatja. A folyamat lényege, hogy a kétvegyértékű vas (Fe + +) levegősebb körülmények között három vegyértékű vassá (Fe + + +) oxidálódik. A létrejövő vasoxid, a drénárok és a talajcső vízvezető képességét károsan befolyásolja, sőt teljes eltömődést is okozhat. Ausztriában egy 1011 szívóból álló okkeresedett drénrendszer feltárásakor azt tapasztalták, hogy a dréncsövek 60 százaléka teljesen, 35 százaléka részben okkeresedett, 3 százaléka feliszapolódott, s csak 2 százaléka működött megfelelően ( Thomaser, 1964). A Moszkva környéki Jahroma völgyében 30 db 3-4 éve épült talajcsőhálózatot vizsgáltak, ennek során 500 szívót tártak fel. 16 drénrendszerben a szívók felületét 10 mm-nél vastagabb okker réteg fedte, öt rendszer esetén pedig a hálózat teljes elokkeresedését tapasztalták (Maszlov, 1972). A talajcső elokkeresedése különösen azért súlyos gond, mert megszüntetésére eddig még egyetlen hatékony és gazdaságos módszert sem sikerült kidolgozni. A tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy ha a hálózat létesítésekor figyelembe vesszük az okkeresedési folyamatot befolyásoló tényezőket, akkor jelentősen mérsékelhetjük, esetleg megakadályozhatjuk a talajcsövek károsodását. Ez indokolja, hogy a külföldi kutatási eredmények és a hazai tapasztalatok alapján összefoglaló javaslatot adjunk a talajcsövek okkeresedésének megelőzésére. 1. Az okkeresedés típusai, folyamata A talajban a vas leggyakrabban ferri-vas formában van jelen, ez redukció folyamán Fe + +vé, azaz ferro-vassá alakulhat. A ferro-vas ionos, vagy szervesanyag jelenlétében szervesásványi formában a talajban már könnyen mozog, oxigénnel találkozva azonban ismét oxidálódik és hidroxidok alakjában felhalmozódik. A vastartalmú vegyületek felhalmozódása és lerakódása kémiai és mikrobiológiai folyamatok eredményeként játszódik le (Olathe-Ottow, 1972, Ford, 1979). Feltételezhető, hogy ez a két folyamat nincs is szoros összefüggésben, s önmagában a biológiai folyamatok is elegendőek lehetnek a talajcsövek elokkeresedéséhez (Ivanson-Sojak, 1978.) A dréncsövek okkeresedése először a nyílások környezetében mutatkozó kinövésekkel kezdődik, szűrőtextilia esetén a textília ós a rés eltömődésével. Súlyosabb esetben, amikor az okkeresedés feliszapolódással is párosul, a talajcső keresztmetszete eseppkőszerfien tömődik el, melynek ragasztóanyaga maga a vasokker. A vasokker-iszap barnás vörös, vörös, vagy sárgásvörös színű. Szervetlen része zömében vasoxidból áll, de néha fekete mangán-oxidok is vannak benne. Ez utóbbiak egyes kutatók szerint kizárólag mikrobiológiai folyamatok eredményeként keletkeznek (Iramon— Sojak, 1978). * Budapesti Műszaki Egyetem, Budapest. 1.1. Kémiai okkeresedés A vashidroxid a talajban anaerob viszonyok esetén redukálódik és ez által mozgékonnyá válik: Fe(OH) 3+3H + +e" - Fe + + + 3H ! !0 A talajvízben a Fe + + leggyakrabban a hidrogénkarbonát formában van jelen. Oxidációs folyamata a következő: 4Fe(HC0 3) 2 + 6H tO = 4Fe(0H)3 + 3H 2C0 3 f4C0 2. Megfigyelések szerint ez az oxidációs folyamat lúgos közegben (pH >7), például meszes talajban, lassú szivárgási folyamatok esetén a legintenzívebb ós ebben az esetben a vashidroxid nagyobb mértékű kicsapódása tapasztalható nemcsak a dréncső körül, hanem a talajban is. Különösen gyors az okkeresedés, ha a folyamatok viszonylag magas hőmérséklettel is párosulnak (Eggelsmann, 1978). A létrejövő vashidroxid a talajban vékony hártya, vagy réteg, esetleg vaskonkréciók formájában csapódik ki. A vas talajban történő kémiai oxidációja kifejezhető a talaj pH értékével és a talaj oxidációs—redukciós tulajdonságait jellemző redoxpotenciállal (Eh). Ha a pH értéke 7,6 felett van ós az Eh meghaladja a 300 mVot, akkor a vas teljesen oxidálódik. A talaj Fe + + tartalmát a talaj redoxpotenciáljának és pH értékének függvényében a Fe + + = 6981 exp (17,93—16,95 Ea-3 pH) [mg/l] összefüggés fejezi ki. 1.2. Mikrobiológiai okkeresedés A vasbaktériumok az élettevékenységükhöz szükséges energia egy részét az Fe + + vegyületek oxidálása útján nyerik. Ezt az energiát használják fel a CO.-ból, vagy karbonátokból történő szón felvételére, s ez a folyamat vezet a talajcsövek mikrobiológiai okkeresedósóhez. Tevékenységükhöz oldható Fe + + , oxigén és huminsav, megfelelő kémhatású közeg (pH = 5,4—7,0), valamint kedvező hőmérséklet (Í = mínusz 1—plusz 5 °C) szükséges. A vasbaktériumok tevékenységére lejátszódó kémiai folyamat leegyszerűsítve: 2FeCO 3+3H 2O+0,5O 2=2Fe(OH) 3+2CO 2+121 joule Az okkeresedési folyamatban eddig összesen mintegy 42 baktériumfaj szerepét mutatták ki, azonban a lerakódott okkeriszapban leggyakrabban Leptothrix ochracea és Oallionella ferruginea, valamint Sphaerotilus egyedeit találták meg (Glatte—Ottoiv, 1972, Eggelsmann, 1978, Ivanson—Sojak, 1978, Maszlov; 1972) azt tapasztalta, hogy a Gallionella faj egy gramm sejtmaghoz 279 gramm Fe + + oxidációját végzi el, 534 gramm vashidroxid képzése mellett. A vasbaktériumok élettevékenységének intenzitása is a már említett redoxpotenciál nagyságával jellemezhető. Ha a redoxpotenciál pozitív, akkor a vas- ós mangánbaktóriumok fejlődése intenzív (fíeljajeva, 1978, Lindner, 1977). Fejlődésük pontosabb mutatója az rH órtók, a talajvíz nem disszociált hidrogén-ionjai nyomásának a mutatója, melyet közelítően az rH =—— 1- 2pH 29 1 összefüggéssel határozhatunk meg. Ha az rH értéke kisebb mint 14,5 ±0,8, akkor a vasbaktériumok fejlődése megszűnik. 2. Az okkeresedés megelőzésének módszerei Az okkeresedés elleni védekezésnek is, hasonlóan más meliorációs munkákhoz a legfontosabb általános alapelve a részletes helyszíni és laboratóriumi
