Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

4. szám - Vargha Márta–Szabó Gábor–Márialigeti Károly: A dunai kavicságy biológiai szűrőképességének elemzése. I. Laboratóriumi modellrendszer beállítása és jellemzése

233 A dunai kavicságy biológiai szűrőképességének elemzése I. Laboratóriumi modellrendszer beállítása és jellemzése Vargha Márta, Szabó Gábor, Márialigeti Károly Eötvös Loránd Tudományegyetem Mikrobiológiai Tanszék, 1088. Budapest, Múzeum krt. 4/a. Kivonal: A Budapesttói északra és délre húzódó dunai parti szűrésű kúthálózat szolgáltatja a főváros ivóvizét. A Duna szennyezettségének növekedésével nö a kutak terhelése, és ez az ivóvíz minőségének romlásához vezethet. Ezért fontos az üledékben zajló biológiai szűrési folyamatok vizsgálata, amely azonban természetes körülmények között mintavételi nehézségek miatt csak részben lehetséges Jelen munkánk során létrehoztunk egy laboratóriumi modellrendszert, amely viszonylag bolygatatlan természetes kavicsüledék minta vizsgálatát teszi lehetővé. Méréseink szennt a vízkémiai paraméterek változása a 12 x 70-80 cm-es magmintát tartalmazó modellben jól követi a helyszínen mérhető értékeket A bevonatot alkotó mikrobiális közösség megfelel a mintavételi helyen előzőleg részletesen feltárt dunai üledék mikrobiótának A modellrendszer alkalmas további, összetettebb biodegradációs, biotranszformációs folyamatok részletes elemzésére Kulcsszavak: kavicsüledék, parti szűrésű kút, vízminőség, biofilm 1. Bevezetés Budapest ivóvizének túlnyomó része a várostól északra és délre a Duna parti sávjában húzódó parti szűrésű kút-hálózatból származik. A Duna vize a kavicsüledéken átszűrődve komplex fizikai, kémiai és biológiai tisztításon esik át, amelynek során ion-összetétele, szervesanyag tartalma, biológiai jellemzői jelentősen megváltoznak. A nyert víz minőségét leginkább a kút elhelyezkedése, vagyis az érintett partszakasz vízadó rétegének vastagsága, a folyam kavicságyának sértetlensége, a szárazföld felőli oldalon jelentkező ún. háttérhatás, valamint az adott folyamszakasz vízminősége befolyásolja. Az északi, szentendrei-szigeti kutakból nyert kútvíz - megelőző jellegű klórozással történő fertőtlenítésen túl - további kezelést nem igényel, az ivóvízhálózatba vezethető. A főváros szennyvizének 80 %-a tisztítatlanul kerül a Dunába, ennek következtében a Budapest alatt fekvő csepeli kutak esetében sokkal gyakrabban merülnek fel vízminőségi problémák. Ezek közül legtöbbször a vas, a mangán valamint a nitrát magas koncentrációja kifogásolható (Fcty, 1987). A Duna vizének növekvő szennyezettsége és a nagyobb vízigény miatt meggyorsuló kitermelés azonban a ma még jól működő kutak esetében is ronthatja a tisztulás hatásfokát (I.iteráthy, 1995). A szűrési folyamatokban kiemelt jelentősége van az üledék baktérium-közösségeinek. A mikroorganizmusok elsősorban szesszilis formában, az üledékszemcséken bevonatot alkotva helyezkednek el (Dombay, 1995). A biofilm kialakításában a domináns baktériumok mellett számos különböző szervezel vehet részt, algák, protozoák, esetenként akár magasabbrendű élőlények is. Így egy igen komplex, heterogén struktúrájú réteg jön létre, amelyben tápanyag- és oxigénellátottságban különböző mikrokörnyezetek alakulhatnak ki (Costerton és mtsai, 1995). Az itt élő baktériumok fajdiverzitása számottevő, összetett anyagcsere-hálózatot alkotva számos "szűrési" folyamatban vehetnek részt, így egyes szervetlen ionok átalakításában, pl. nitrifikációban és denitrilikációban, valamint szerves szennyezők lebontásában Az üledék egyébként fontos szerepel játszik a kórokozók eltávolításában, elsősorban a lebegő részecskék kiszűrése révén (Alföldi, 1988, Homonnay és mtsai, 1991, Havelaar és mtsai, 1997). A víztisztulás, valamint az ebben szerepet játszó baktériumközösségek vizsgálata "in situ" - módszertani okokból - nehézségekbe ütközik. Lehetőség van a kezdeti- és végállapot, vagyis a dunavíz és a kútvíz vízkémiai és mikrobiológiai paramétereinek összevetésére, ám a köztes lépésekről nem nyerhetünk információt. Ugyancsak problematikus annak feltárása, hogy az üledék mely rétegének van elsődleges szerepe a szűrésben (

Carter és mtsai, 1997). A jobban aerált, tápanyagban gazdagabb felső réteg makroszinten is elkülönül az alsóbb területektől. Egyes szerzők ezen néhány centiméteres felszíni zóna jelentősségét hangsúlyozzák (

Kontur, 1993), míg mások a mélyebb, esetleg anaerob tereknek is fontos szerepet tulajdonítanak (Alföldi és mtsai, 1995). Ennek alátámasztására egyelőre csak beépített elektródos vizsgálatokból nyert adatok állnak rendelkezésre, illetve a fúrásokból származó minták (sokak által vitatott) elemzése. Az ELTE Mikrobiológiai Tanszékén folytak már korábban is vizsgálatok a szűrési folyamatok, valamint a kavicsüledék baktérium-bevonatának felmérésére (Zalmum, 1997). Ezen kísérletek során a Szentendrei-sziget északi részén levő Kisoroszi I. kút vizét, valamint az ezt szolgáltató dunavizet azonos időpontban mintavételezték. Vizsgálták mind egyes paraméterek évszakonkénti változását, mind a dunavíz és a kútvíz minősége között mutatkozó összefüggést Jelen munkánkban ugyanezen kút vizadó területét vizsgáltuk, az előzőleg kapott értékeket használtuk referenciaként. Szerves szennyezők lebomlását vízben mind természetes körülmények között (Jüttner, 1995; Huck és mtsai, 1995), mind bioreaktorban megkísérelték nyomon követni (Albrechtstein és mtsai, 1997; Xu, 1997). Az előbbinek megvan az a már említett hátránya, hogy a részfolyamatok feltárása és elkülönítése nagyon nehézkes. Utóbbinál általában mesterséges hordozón képeztek gyűjteményi törzsek, vagy természetes izolátumok segítségével mikrobiális bevonatot és elemezték a biodegradációt. Itt viszont a faji diverzitás meg sem közelíti a természetes rendszerek komplexitását (Konopka, 1991). Jelen munkánk célja egy olyan laboratóriumi modellrendszer létrehozása, és elsősorban bakteriológiai szempontú tesztelése voll, amelyben az üledékben zajló folyamatok természetes dunai kavicsüledék mintában, mégis laboratóriumi körülmények közölt vizsgálhatóak így elemezhető és megállapítható az, hogy az egyes fontos biológiai részfolyamatok az üledék mely rétegében mennek végbe. 2. Anyag és módszer 2.1 Mintavétel és a modellrendszer 1997. júniusában a Szentendrei-sziget északi részén fekvő Kisoroszi I. kút szűrőterületén, a partszegélytől 3-4 m távolságban a víz felszíne alól 6 db 70-80 cm-es, 12 cm átmérőjű fürt üledék magmintát vettünk. Ezeket speciáli-