Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

5-6. szám - XLI. Hidrobiológus Napok: "Vízi ökoszisztémák (taxonómia, biodíverzitás, biomonitorozás, élőhelyek frakmentációja, inváziós fajok biológiája)" Tihany, 1999 október 6-8.

309 A Keszthelyi-medence trofitása a foszforterhelés függvényében Istvánovics Vera MTA Vízgazdálkodási Kutatócsoport, H-llll. Budapest, Műegyetem rkp. 3. Bevezetés Az utóbbi öt évben az algák biomasszája a Keszthelyi-medencében nem, vagy alig volt magasabb, mint a Siófoki-medencében. A Keszthelyi-medencét a Zalán keresztül érő, a teljes terhelés 90-95 %-át kitevő évi átlag összes foszforterhelés a Kis-Balaton Felső Tározójának megnyitása (1985), majd a zalaegerszegi szennyvíztelepen bevezetett foszfor kicsapatás (1991) után 2,29 g P m"

2-ről 1,32 g P m'

2 -re csökkent. A terhelés csökkenésében a beavatkozásokon túl szerepe volt a műtrágya használat drámai csökkenésének, és a korai 1990-es évek aszályos időszakának. Kérdés, hogy a vízminőség javulása mennyiben tulajdonítható a tápanyag-terhelés csökkenésének illetve a hidrometeorológiai viszonyok hosszú távú változásának? Anyag és módszer A Keszthelyi-medence külső terhelését (lebegőanyag, kalcium, összes foszfor) a Zala szállította terheléssel vettem azonosnak. A fenékpusztai (Z27) mérőszelvény napi vízhozam és vízminőség adatait a NYUDUVIZIG bocsátotta rendelkezésemre. A vízhőmérséklet hosszú távú változását a mérőszelvény heti gyakoriságú adataival írtam le, mert a folyóvíz hőmérsékletét a szélcsendes időszakokban kialakuló átmeneti rétegeződés nem befolyásolhatja úgy, mint ahogy azt a Balatonban teszi. Az anyagmérleg számításokhoz a Keszthelyi-medence közepére vonatkozó törzshálózati méréseket használtam (lebegőanyag, kalcium, öszszes foszfor és klorofill koncentráció; KDT KÖFE - KDT VÍZIG). 1984 előtt a keszthelyi strand vízminőségi adataival számoltam. A két adatsor egymással összevethető. A Cylindrospermopsis raciborskii klorofillban kifejezett biomasszáját a törzshálózati klorofill mérésekből különböző fitoplankton adatbázisok felhasználásával becsültem, feltételezve, hogy a klorofill megoszlása azonos az alga-biomassza fajok közötti megoszlásával. A fitoplankton adatokat Padisák Judit, Vörös IMJOS és a KDT VÍZIG bocsátotta rendelkezésemre. A vízbeli foszfor koncentrációt (P|, mg P m"

3) a Keszthelyi-medence P terheléséből az OECD (1982) modell segítségével becsültem: p _ ^ * 1 * q 1 + 2Vt Ibe = a területegységre vonatkoztatott fajlagos összes foszfor terhelés (g m'

2 év"

1) q = Q/A a felületegységre vetített hidraulikai terhelés (m év'

1) x = V/Q (év) a víz tartózkodási ideje. Az állandó, h (m) mélységig homogénen átkeveredettnek tekintett felső üledékréteg anyagmérlegét Lijklema és mtsai (1986) modelljével számítottam Az üledék P koncentrációjának [P] (g m"

3) időbeli változása: y f tsh+k

h | ['']= Mo—'—)-e

[~ " '

J+—— V

L A/? + kh' Ah+kh [P]o (g m"

3) = az üledék P koncentrációja a t = 0 időpontban S = a foszfor évente kiülepedő mennyisége (g P m"

2 év'

1) Ah (m év'

1) = az éves feliszapolódás k = az elöregedés első rendű sebességi állandója (év"') t = 1 év. A medence anyagmérlegéből Ah és S közvetlenül számítható; h, k és a kiinduló foszfor koncentráció értékére azonban feltételezésekkel kell élnünk. A h = 0,1 m szakirodalmi feltételezést a Balatonban alátámasztja, hogy Gorzó (1985) 20-25 cm mélységig talált az üledékben cianobaktérium spórákat, a N

2-kötő cianobakténumok pedig az 1970-es évek közepétől szaporodtak el tömegesen a Keszthelyi-medencében (Herodek 1986) Az összes foszfor konzervatív anyag, ezért k = 0. A mozgékony foszfor elöregedésére a k = 0,15 év"

1 becslést használtam Végül feltételeztem, hogy 1975-ben az összes P koncentrációja [P]

0 = 0,55 mg P g"

1 száraz üledék, a mozgékony foszforé [P]o = 0,1 mg P g"

1 száraz üledék volt. Ezek az értékek a Siófoki-medencére az 1980-as évek közepén jellemző koncentráció tartományba esnek (Herodek és Istvánovics 1986, Istvánovics 1988, és sok más mérés). (Más feltételezésekkel is éltem, terjedelmi okokból azonban ezeket itt nem mutatom be. A mondanivalót ez nem befolyásolja). Eredmények és megbeszélés Az OECD (1982) tanulmány meglehetősen szoros kapcsolatot mutatott ki a tavak foszforterhelése és algásodottsága között. Ezt az empirikus összefüggést a Keszthelyi-medencére alkalmazva az évek két csoportja különül el (7. ábra). 1985 után a legtöbb - de nem minden évben több alga termett, mint amennyit az OECD modell szerint várhattunk volna. 1985 előtt is voltak ilyen évek. Az évek másik csoportjában a vártnál alacsonyabb maradt az átlagos algabiomassza. Az évek e két csoportjára illesztett görbék ordináta metszetének különbségéből a medence átlagos belső foszforterhelését a magas belső foszforterheléssel jellemezhető években 0.5 g P m"

2 körülire tehetjük. Sekély tavak algásodottságát nem a pillanatnyi külső, hanem a belső foszforterhelés határozza meg. A belső foszforterhelés meglétét a következő egyszerű számítással igazolhatjuk (Reynolds 1992), noha annak mértékét ezzel a módszerrel nem becsülhetjük (2. ábra). Minden élő sejt tartalmaz bizonyos mennyiségű foszfort (Q

mi

n). Ez a minimális foszfor-tartalom a növekedést nem teszi lehetővé, csak az életben maradáshoz elegendő. A külső P terhelés (L

k) maximálisan kl(P) = L

k/Q

mi

n alga biomasszát képes eltartani. Ha a tóban ennél kisebb maximális alga biomaszsza alakul ki (kl,^ < kl(P)), akkor ahhoz - legalábbis elvben - elegendő a külső P terhelés. Ha ki™* > kl(P), akkor biztos, hogy a belső P terhelés is hozzájárult az algák növekedéséhez. A 2. ábrán Q

m

m = 0,3 |ig P [|ig kl]"

1 - ennyi a C. raciborskii tiszta tenyészetben mért minimális P tartalma (Istvánovics és mtsai., nyomtatásban) A beavatkozások után mintegy 10 évig a belső terhelés számottevő lehetett, az utóbbi években azonban jelentősen csökkent. A Keszthelyi-medence felső üledékrétegére számolt anyagmérleg szerint az összes foszfor üledékbeli koncentrációja a külső terhelés csökkenése nyomán egyelőre nem változott számottevően, a mozgékony foszfor koncentrációja azonban jelentősen csökkent (3A. ábra). Az évi átlag klorofill koncentráció változása meglepően szorosan követi a mozgékony foszforkészlet változását (3B ábra), noha a biomassza évek közötti változékonysága feltűnően nagy. Ez a változékonyság nem magyarázható közvetlenül a belső foszfor terheléssel, az alapvetően egyetlen faj, a C. raciborskii tömegprodukciójával hozható összefüggésbe. Az éves átlag alga biomassza sokkal nagyobb azokban az években, amikor a C. raciborskii elszaporodik, mint amikor tömegprodukciója elmarad (Padisák és Istvánovics 1997; 4. ábra) Az általánosan elfogadott elgondolással (Gorzó 1985, Padisák és Istvánovics 1997) szemben a C. raciborskii növekedésének csupán szükséges, de nem elégséges feltétele a kellően magas vízhőmérséklet (4. ábra, pl. 1983 ugyanolyan meleg volt, mint 1986, mégis sokkal kevesebb C. raciborkii termett stb.).