Hidrológiai Közlöny 1998 (78. évfolyam)
4. szám - Fülöp István Antal–Józsa János: A neruális hálózatok világa
372 Redoxiviszonyok változásának rekonstrukciója az üledék Fe- és Mn-tartalmának vizsgálatával Braun Mihály Tóth Albert Kossuth Lajos Tudományegyetem, 4010, Debrecen, Pf. 21. Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék Ökológiai Tanszék Kivonat: Tanulmányunkban a kállósemjéni Nagy-Mohos példáján mutatjuk be, hogyan rekonstruálhatók az üledék Fe és Mn-tartalma alapján a tó feltöltődése során végbement redoxi-változások. A fúrásminták Fe-, Mn- és S-tartalmát nedves roncsolást kővetően, Spectroflame ICP-AES készülékkel határoztuk meg. Az elemeloszlások arra utalnak, hogy amíg a Nagy-Mohos sekély vizű tó volt, a víz Fe- és Mn-tartalma a viz oldott 02-tartalmával reagálva kicsapódott és az üledékbe került. A tó egy részén később úszóláp alakult ki. A vízen lebegő gyep alatt a szervesanyag lebomlása fogyasztja a víz Űrtartalmát, és az anaerob, reduktív közegben a Fe és Mn oldatba kerül. A mobilizálódott Fe és Mn stabilitását az úszólápból kioldódó huminsavak elősegíthették. Ha az úszóláp alól víz jutott a nyíltvízi területre, annak Fe- és Mn-tartalma újra oxidálódott és kicsapódott A sekély vízben elszaporodó hínárok, gyékény és nád szintén elősegíthették a Fe és Mn üledékbe kerülését. üledék, vas- és mangántartalom, redoxiváltozások, fejlődéstörténet, vizes élőhelyek Kulcsszavak: Bevezetés A felszíni vizek Fe- és Mn-tartalma felhasználható az üledékben végbemenő redoxi-változások kimutatására A vízben oldott Mn 2' mennyisége ugrásszerűen megnő, ha a vízben oldott O r tartalom lecsökken, de még viszonylag nagy 0 2-tartalomnál is jelentékeny mennyiségű Mn maradhat oldatban, mert a Mn 2* oxidációja viszonylag lassú (Holyer et. al., 1982). A Fe a vízben főleg oldhatatlan formában, lebegő oxihidrát szemcsékként fordul elő, mert a csekély oldott O rtartaIom is kicsapódásához vezet A Fe kevésbé érzékeny redoxi indikátor, mert a Fe 2 4 a Mn 2 +nál alacsonyabb redox-potenciálon oxidálódik. Az oxidálódott vas kiülepedése gyorsabb mint a mangáné (Holyer et al., 1982). Az üledékvíz határon és az üledék felső rétegében uralkodó reduktív viszonyok növelik az üledékben eltemetett Fe és Mn mobilizációját. A diftuziós rétegben megjelenő vízoldékony Fe és Mn koncentrációját a vas- és mangán-humát komplexek képződése szintén növeli. Oxigénnel ellátott vizekben a Fe 2'-ionok általában nem, vagy csak igen kis koncentrációban mutathatók ki. A Fe nagy része vagy vashidroxid kolloidként, vagy szerves ligandumokhoz kötötten fordul elő, és mint oxihidrát kerül az üledékbe A vízi növényzet fotoszintézisekor termelődő Oj elősegíti a Mn(II) oxidációját. A rosszul oldódó Mn(IV) a szerves anyagok redukáló hatására azonban ismét oldatba kerül. A Mn szorpcióval megkötődhet a rosszul oldódó Fe-oxidok felszínén is. Az üledékben lévő Mn általában sokkal könnyebben mobilizálódik mint a Fe, és gyakrabban kötődik szulfátokhoz, karbonátokhoz, és szerves savakhoz. A Fe és Mn kicsapódása a tóvíz egyéb tulajdonságaitól (pH, hőmérséklete, mikrobiális tevékenység) is függ, és a tavi folyamatok hosszú távú változásai szabják meg, hogy mennyi Fe és Mn kerül az üledékbe Idővel a tavak feltöltődnek, és a nyíltvizek helyét nádas, gyékényes foglalja el, melyek üledékét anoxikus viszonyok jellemzik. A nád és a gyékény jól tűri az elárasztás okozta oxigénhiányt, mert intemális gáz transzportja révén biztosítani tudja rizómáinak oxigénellátását. A szövetekből kiszivárgó oxigén oxidálja a növény számára mérgező Fe 2*- és Mn 2*-ionokat, melyek oldhatatlan formában a gyökerek körül kicsapódnak. A nád rizómáin és járulékos gyökerein gyakran figyelhető meg vasoxidtól vörösbarna színű kéreg (Armstrong és Armstrong, 1988, Taylor és Crowder, 1983; Crowder és Macfie, 1986). A széles levelű gyékény (Typha latifolia) gyökerein szintén megfigyeltek a nádhoz hasonló vasban gazdag bekérgezést. Tanulmányunkban a kállósemjéni Nagy-Mohos vizsgálata alapján mutatjuk be, hogyan lehet az üledék Fe és Mn-tartalma alapján a tó feltöltődése során végbement redoxi változásokat rekonstruálni Anyag és módszer A kállósemjéni Nagy-Mohos láp növényzetében a nád, a gyékény és a rekettyefuz uralkodik (Vas, 1983). A fürásminták vétele idején (1988) még létezett a nyíltvízi rész és az úszóláp. A mintavételi helyek leírását korábban közöltük (Braun et al., 1993). Az üledék minták Fe-, Mn- és S-tartalmát Spectroflame ICP-ApS készülékkel határoztuk meg. Az 1 g tömegű mintádat 20 cm 3 királyvízzel (37 % (m/m) HC1: 65 % (m/m) HM0 3 = 3:1) 100° C-on roncsoltuk. Forrás közben néhány csepp 30% (m/m) H 20 2-ot adtunk az elegyhez, majd az oldatot bepároltuk, és 1 mol/dm 3 HN0 3 oldattal 10 cm 3-re töltöttük. Eredmények A kállósemjéni Nagy-Mohos láp esetén egy sekély vízi állapotot láp állapot követett Vizsgálataink kezdetén (1987) még volt nyíltvízi rész a Mohoson, így sikerült meghatároznunk a Fe és Mn eloszlását (/. ábra) a sekélyvizű tó üledékében. A tó vize elég sekély volt ahhoz, hogy a hullámzás és a diffúzió folyamatos oxigén-utánpótlást biztosítson, így nagy mennyiségű vízben oldhatatlan Fe és Mn halmozódott fel az üledékben Fe Mn 20 40 Mélység, cm 1. ábra. A Fe és Mn eloszlása sekélytavi állapot esetén. Az adatokat koncentráció maximumra normáltuk Fe Mn S 1.0 \ 0.8 0.6 \ \ i M « 1 < '' Q 1 i 1 0.4 w 0.2 O 0° 00 —6 50 -a— a-g-a 1 100 Mélység, cm 2. ábra. A Fe, Mn és S eloszlásának megváltozása a tó elláposodása során. Az adatokat koncentráció maximumra normáltuk
