Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)

4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa

343 A denitrifikáció összehasonlító vizsgálata a Tisza völgyben Oláh Mariann, Tóth János Attila, Oláh János KLTE, Ökológiai Tanszék, HAKI, 4010. Debrecen, Egyetem tér 1. 5541. Szarvas Kivonat: A Dunában, annak csatomázása után a nitrát koncentráció mintegy százszorosára növekedett az évek során. Az elmúlt években átlagosan, évente 11-12 mg dm"

3 nitrát koncentrációval lépett az országba. Szerencsére a Duna legnagyobb mellékfolyójánál, a Tiszánál ez az érték csak 4.5 mg dm

3. Miért? A Felső-Tisza vízgyűjtőjén az ipari és mezőgazdasági termelés fajlagos intenzitása és nagyságrendje kevesebb nitrogén szennyező forrást jelent, és csaknem intakt ártéri nedvesfbldek kísérik, nagyobb nitrát eltávolító képességgel. Ezekben az ártéri nedvesfbld ökoszisztémákban határoztuk meg a nitrát eltávolítás egyik formájának, a mikrobiális denitrifikációnak a nagyságát acetilén inhibíciós módszerrel. Mintavételi területeink a magyarországi Tisza szakaszon kívül ukrajnai és romániai szakaszokra is kiterjedtek. A folyót kísérő változatos élettájak - folyóvízi üledék, hyporeon, zátonyok, eu- és infrariparion, ártéri állóvizek, ártéri gyep és galéria erdők, valamint mezőgazdasági kultúrák - denitrifikációs képességét mennyiségesítetttlk nitrát szennyezés, nitrát eltávolítás, denitrifikáció, nedvesföld, ártéri pulferzóna. közelálló folyóvölgyi ökoszisztémák. A felső Tiszán, Magyarországon kívül Ukrajnában és Romániában végeztük mintavételezést 1992-től, a Tisza mellékfolyóit (Túr, Iza, Visó, Kraszna, Szamos) is magába foglaló mintavételi helyeket létesítve. Magyarországon viszonylag érintetlen, ártéri galéria erdőkkel kísért mintavételi területeket Kisar, Tivadar, valamint a Töserdő térségében létesítettünk. A folyót kísérő sokrétű és változatos élettájak denitrifikációs képességét igyekeztük feltérképezni, s így mintavételezésre került a folyóvízi üledék, a hyporheon, a folyómederben képződő zátonyok, a eu- és infraripanon, az ártéri állóvizek, az árién gyep és galéria erdő, valamint a folyókat oly gyakran kísérő mezőgazdasági kultúrák. A fent említett élőhelyek talajában ill. üledékében a mikrobiális denitrifikáció intenzitásának meghatározását Yoshinari és Knowles 1976ban kifejlesztett acetilén inhibíciós módszerének általunk továbbfejlesztett változatával végeztük. Ez az eljárás azon alapul, hogy a denitrifikáció folyamatának utolsó lépését, a N

20 nitrogénné alakulását, az acetilén blokkolja. Az így felhalmozódott N

2() koncentrációkat határoztuk meg az idő filggvényében az inkubáció 2. és 6. órája között. így a denitrifikáció sebességét a N

20 akkumulációs sebessége adja meg. Az N

20 koncentrációkat 6

3Ni elektronbefogási detektorral felszerelt gázkromatográfon mértük I. táblázat: Magyarország két nagy folyója, a Duna és a Tisza, és mellékágaik Kulcsszavak Bevezetés A nagy alluviális folyók felszíni és felszín alatti nitrát szennyezése, sajnos, igen általános probléma egész Európában, mint ahogyan Magyarországon is (/. táblázat) A nagy mértékű emelkedés még elkeserítőbb, ha megemlítjük, hogy a múlt század második felében, a Dunában, Budapest belsejében csak 0,1 mg/l volt a nitrát koncentráció és e század 30-as éveiben ugyanitt 1 mg/l nitrátot mértek. Közismert, hogy a nagy nitrátfelvétel az egészségre ártalmas és többféle betegség kialakulásához, is vezethet A methaemoglobinaemia nevű csecsemóbetegségen kívül az még nem tisztázott, hogy a gyomorráknak okozója-e az ivóvíz nitrát tartalma, de az ide vonatkozó irodalom szerint a nitrit, amely a nyálban redukálódik nitrátból, hozzájárulhat karcinogén nitrozoammok képződéséhez. Éppen ezért nemzetközi szabványokat állapítottak meg az ivóvíz nitrát tartalmára vonatkozóan, hasonlóan a magyar szabványhoz, ami 40 mg nitrátot engedélyez 1 liter vízben. Sajnos, a nitrát nem csak az ivóvízzel juthat a szervezetbe, hanem bizonyos nagy vízfelvételű növényekkel is, mint pl. a retek, cékla, káposztafélék. Ezek a zöldségfélék nagy mértékben képesek a nitrátot akkumulálni. Felmerül a kérdés, hogy vajon mi vezetett folyóink ilyen nagy mértékű nitrátosodásához A XIX. sz. gyakori árvizei és az egyre növekvő népesség termőföld igénye, folyóink drámai szabályozásához vezetett. Az árvízvédelmi gátak közé szorított és kiegyenesített folyók nitrogén-feldolgozó képessége nagy mértékben károsodott Sajnos, Magyarország vezet e téren. A Tisza szabályozása előtt az ártér a vízgyűjtő 12,4 %-a volt és egy folyamkilométert 20,70 km

2 ártér kísért. Ez a szabályozás után 0,3 %-ra, és kevesebb, mint 1 km

2-re csökkent. Még az Ohio és Mississipi szabályozása után is jelentős vizenyős területek maradtak Az ide vonatkozó irodalom szerint, az a folyó, amelynek folyamkilométerére eső ártere kevesebb, mint 1 km

2, az már nem képes a vízgyűjtőről áramló tápanyagot feldolgozni, hanem az egyre dúsulva rohan a tengerek felé. A vizenyős területek eltűnésével párhuzamosan igen nagy mértékben megnőtt az antropogén szennyezés is, ami az iparosodás és városiasodás következménye. Ezek mellett a fosszilis energiára épülő, fátlan óriástáblás mezőgazdaság is szennyezi felesleges nitrogénnel a vízgyűjtőt és a végső befogadó folyókat. A fosszilis energia felhasználásával készült műtrágyát, fosszilis energia felhasználásával konstruált és azt fogyasztó gépi vonóerő szállítja a termőföldekre, majd szállítja el a növényi termékekben asszimilált hányadát Szerencsére azonban az elmúlt években meglepő gyorsasággal javult hazánk környezeti állapota, a szennyező fonások lecsökkentek. Az egyáltalában nem tervezett, sőt a politikai és gazdasági változások melléktermékeként tekinthető országnyi kísérletre folyóink gyorsan válaszoltak. Igazolták az országos nitrogén terhelés csökkentését (/. táblázat). Anyag és módszer A Rajka fölötti Duna vízgyűjtőjével összehasonlítva, a Tiszabecs fölötti Felső-Tisza vízgyűjtőjén az ipari és mezőgazdasági termelés fajlagos intenzitása és nagyságrendje lényegesen kevesebb nitrogén szennyező fonást jelent, így a Tisza - mint a Duna legnagyobb mellékfolyója - még a legrosszabb években is 5 mg/l körüli átlagos évi nitrát tartalommal érkezett. Ezen kívül a felső Tiszát a természeteshez jóval közel állóbb állapotú ártéri ökoszisztémák kisérik, feltehetően nagyobb nitrát eltávolító képességgel. Azon hipotézis alapján, hogy a mikrobiális denitrifikáció jelentős nitrát eltávolító folyamat lehet a folyóvölgyekben, a Tisza több pontján meghatároztuk a folyamat intenzitását, olyan kiválasztott mintavételi területeken, ahol még fellelhetőek voltak ezek a természeteshez HazánkDuna HazánkHazánkTisza HazánkÉv ba lépő mellékból elfoba lépő mellék ból elfoDuna ágai lyó Duna Tisza ágai lyó Tisza 1968 6.58 3.55 9.21 1.51 4.68 7.08 1970 5.57 4.61 7.62 1.13 5 22 6.20 1972 6.28 5.13 5.78 2.69 6.35 6.17 1974 6.31 5.77 7.38 3.56 7.27 5.96 1976 7.72 6.55 8.14 3.70 7.25 7.90 1978 8.86 6.57 9.46 4.12 8.42 7.73 1980 9.28 7.62 8.97 4.20 10.68 10.76 1982 9.90 7.68 8.49 4.72 10.49 11.77 1984 9.39 7.61 9.30 5.74 11.85 15.62 1985 9.59 9.67 9.22 5.58 11.55 10.31 1986 9.87 9.23 10.42 4.44 13.22 12.38 1987 10.02 9.55 10.22 4.95 11.97 11.74 1988 9.78 10.01 10.15 4.58 12.50 13.28 1989 9.43 11.18 10.37 4.48 11.80 12.06 1990 10.36 9.52 10.58 4.56 9.77 10.53 1991 10.74 9.80 9.65 4.71 9.01 9.25 1992 9.30 9.21 8.67 4.83 8.82 8.17 1993 9.20 9.16 8.43 5.04 7.80 6.59 Eredmények és megbeszélés A folyóvízi üledékben keletkező számos anaerob mikrozóna kedvező közeget jelent a denitrifikáció számára, nitrát pedig elegendő mennyiségben áll rendelkezésre az üledék feletti vizoszlopból történő diffúzióval, és az üledék aerob mikrorégióiban zajló nitrifikáció is jelentős mennyiségű specifikus elektron akceptort, nitrátot szolgáltat (Jenkins és Kemp, 1984). A denitrifikáció és nitrifi-