Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)
4. szám - Hrabovszki Erika: A Dél-Alföld felszín alatti vizeinek nyomelem tartalma
223 A Dél-Alföld felszín alatti vizeinek nyomelem tartalma Hrabovszki Erika József Attila Tudományegyetem Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, 6722. Szeged, Egyetem u. 2. Kivonat: A szerző Békés és Csongrád megye kútjainak nyomelem tartalmát vizsgálta. A kutak koncentrációja alapján klaszteranalízissel azonos vízminőségű részteriiletekre bontotta a vizsgált területet. A vizsgált területen fökomponens analízissel különítette el a vízminőség kialakításában résztvevő háttérváltozókat, amelyeket a karbonátos kőzetek oldódási, aluminoszilikátok mállási, oxidációs - redukciós, illetve másodlagos ásványképző folyamatokkal valószínűsített. Megállapította, hogy ezen folyamatok a felszín alatti vizek Al, As, Zn, Fe, Mn, Sr, Ba, Li, Si tartalmának eredetét milyen mértékben szabályozzák. Kulcsszavak : nyomelemek, geokémiai folyamatok, klaszteranalízis, fökomponens analízis 1. Bevezetés A rétegvizek nyomelem tartalmának minőségét és mennyiségét több tényező befolyásolja. A felszín alatti vizek nyomelem összetételét kialakító leglényegesebb tényezők a rétegvízzel kölcsönhatásba kerülő üledék minőségével, annak oldódásával, oxidációs és redukciós viszonyokkal, illetve adszorpciós folyamatokkal hozhatók kapcsolatba. Minden olyan tényező, amely ezen folyamatokra hat, befolyásolja a felszín alatti vizek nyomelem koncentrációját. Gyakori a mangán, stroncium és bárium ionok koprecipitációja karbonátos kőzetekkel. A mangán elsősorban a dolomit magnézium ionjait, míg a stroncium és bárium a kalcit kalcium ionjait helyettesíti kristályrácsukban. Szilikát ásványokban a Mn ionok Fe és Mg ionokat, Sr ionok Ca és Ba ionokat, Ba ionok K ionokat, míg a Li ionok Mg ionokat helyettesíthetnek elsősorban kristályrácsukban (Wedepohl 1964, Fischer 1972). Ezen ionok mennyiségét a felszín alatti vizekben a kalcit felületén cserepozícióban lévő Ca 2 + és a fémion között végbemenő ioncsere reakció is befolyásolja. Mértéke az oldatban lévő Ca 2 + koncentrációtól függ (Davis és mtsai 1987, Commas, Middelburg 1987, Wersin és mtsai 1989, Zachara és mtsai 1991). A rétegvizek Li ion koncentrációját elsődlegesen az üledékes kőzetek agyagásványaiba való beépülése határozza meg (Heier, Billings 1970). Említést érdemel a Li 4 koprecipitációja kalciumkarbonáttal, amelynek kristályrácsában a Ca 2 +-ot Li + helyettesíti (Okumura, Kitano 1985). Szilícium és alumínium ionok egyik lehetséges forrásául az aluminoszilikátok mállása szolgálhat. Az irreverzibilis folyamat során az oldatba kerülő Si és Al oldhatósága a közeg pH értékétől függ . Az alumínium oldhatósága semleges pH értéknél minimális, így gibbsit alakjában vagy agyagásványok rácsába beépülve az Al 3+ kiválik a vizes rendszerből (Appelo 1991). A felszín alatti vizek nyomelem koncentrációjának kialakításában fontos szerepe van az üledék vas és mangán oxidjainak és oxihidrátjainak. Ezen fémek oxihidrátjainak redukciója a nyomelemek felszabadulását, oldódását segíti elő. Az oxidáló körülmények között kiváló fém-oxidok adszorpciós (As, Zn, Al), vagy koprecipitációs folyamatokon keresztül fejtik ki hatásukat a rétegvizek nyomelem tartalmára (Ballistrieri, Murray, Paul 1994). Fontos szerep tulajdonítható a nyomelemek adszorpciós folyamataiban az üledékes kőzet kalcit, agyag és szerves anyag tartalmának is (Tessier és mtsai 1980, Lion mtsai 1982, Zachara mtsai 1991). Az üledékekbe került szerves anyagok közül a humin anyagok befolyásolják a nyomelemek fém-oxihidrátokon történő adszorpcióját. Különösen alacsony pH értéknél a humin anyagok jelenlétében a fémek ligandum szerűen adszorbeálódnak, növelve ezzel az adszorpció mértékét (Davis, Leckie 1978, Laxen 1985). Az irodalmi áttekintés alapján látható, hogy a felszín alatti rétegvizek nyomelem összetételét több tényező együttes hatása befolyásolja, ezért a mérési eredmények feldolgozása többváltozós matematikai statisztikai módszerek, ezen belül klaszteranalízis és fökomponens analízis alkalmazását tette szükségessé. Klaszteranalízis a változók együttes hatásának figyelembe vételével a változók szempontjából leghomogénebb vízminőségű csoport létrehozására ad lehetőséget. Fökomponens analízissel felvilágosítást kaphatunk arra, hogy a rétegvizek nyomelem összetételének kialakításában hány háttér változó játszik szerepet, illetve a háttérváltozók milyen kémiai paramétereket milyen mértékben befolyásolnak. Munkám célja a Dél-Alföld területének kisebb vízföldtani egységekre történő felosztása a pleisztocén rétegvizek nyomelem koncentrációja alapján, illetve annak felderítése, hogy ezen a területen a rétegvíz nyomelem tartalmának kialakításában hány és milyen tényező játszik fontos szerepet. 2. Anyagok és módszerek A Dél-Alföld területén 133 különböző mélységből származó pleisztocén rétegvíz következő kémiai elemzési adatai kerültek feldolgozásra: alkalinitás, kémiai oxigénigény, pH, Ca, Mg, Na, illetve As, Fe, Mn, Zn, Ba, Sr, Li, Si, Al. A Ca, Mg, Na, alkalinitás és KOI a Csongrád megyei KÖJÁL laboratóriumában, a nyomelemzések ICP módszerrel a Kertészeti Egyetemen, az arzén tartalom meghatározása a Magyar Állami Földtani Intézetben történt AAS-hidrid módszerrel. Az adatok feldolgozását az SPSS/PC + V4.0 (1990) számítógépes program segítségével végeztem. A prog-
