Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)

6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.

121 r Alló vizek biokémiai öntisztulási folyamata Springs József 8600. Siófok, Fő u. 42. Az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején a már megindult balatoni idegenforgalmat veszélyeztette a Balaton egyre romló vízminősége. A vízminőségi romlás a túlzott mértékű algásodásban, elhínárosodásban, valamint az időszakosan előforduló kisebb-nagyobb mértékű halpusztulásban nyilvánult meg. A halpusztulások okát egyértelműen meghatározni nem tudták, vagy az nem volt publikálható! Az illetékesek látva az idegenforgalom veszélyeztetését, nagyszabású kutatást kezdeményeztek a vízminőség romlás okainak meghatározása érdekében. A kutatási munkában részt vettek: - a Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, - a területileg illetékes Vízügyi Igazgatóságok, - az MTA Biológiai Kutató Intézete. - a területileg illetékes Közegészségügyi és Járványügyi Felügyelőségek A több évig tartó kutatási munka eredményei röviden a következőkben voltak összefoglalhatók: 1. A Balaton vízminőség romlását a vízgyűjtőről származó növényi tápanyag- és szerves anyag terhelés okozza. 2. A Balaton vízminősége lényegesen jobb, mint amit a terhelés indokolna. 3. A Balaton egyes medencéjében a vízminőség nem egyforma. Nyról K-i irányba haladva a vízminőség javul. A siófoki medence vízminőségi adatai fele, harmada a keszthelyi medence vízminőségi adatoknak. 4. A Balatont terhelő növényi tápanyagoknak kb. 80 %-a az üledékben halmozódik fel, a maradék pedig hosszabb- rövidebb idő után túlnyomó részt vízzel együtt elhagyja a Balaton medrét. 5. A Balaton medencéiben eltérő a víz eredet szerinti összetétele. Amíg a keszthelyi medencében lévő víz kb. 90 %-ban hozzáfolyásból és kb. 10 %-ban közvetlen csapadékból származik, addig a siófoki medencében lévő víz kb. 50-50 %-ban származik hozzáfolyásból, illetve közvetlen csapadékból. Azt a tényt, hogy a Balaton vízminősége lényegesen jobb, mint ami a terhelés alapján indokolt lenne, a Balaton vízzé válási folyamatával indokolták. Azt a tényt pedig, hogy az egyes medencékben eltérő a víz minősége, a medencében lévő víz eltérő eredet szerinti összetétellel indokolták, mondván: ahol viszonyla több a közvetlen csapadékvíz, ott jobban felhigul a hozzáfolyásból származó szennyezettebb víz! A Balaton vízzé válási folyamatának leírása, (emlékezet alapján) Minden növénynek, így az algáknak is a szerves anyag építéséhez széndioxidra van szüksége az egyéb növényi tápanyagokon kívül. Az elsődleges szerves anyag építés kémiai egyenlete: 3C02+3H

20+E = C

3H

603+302. Mivel Az algák élettevékenysége a víz felszíne alatt zajlik, ezért az algák széndioxid igényüket csak a vízben oldott széndioxidból tudják fedezni. Azzal, hogy az algák széndioxidot vonnak el a vízből, megbomlik a kalcium hidrokarbonát víz széndioxid egyensúlya. Az egyensúly megbomlás miatt a kalcium hidrokarbonát molekula széndioxidot ad le a víznek és egyidejűleg átalakul kalcium karbonáttá. A kalcium karbonát a széndioxid szegény vízben nem maradhat oldatban, ezért kristályt képez. A kalcium karbonát kristály felületén az abszorpciós erő növényi tápanyagokat köt meg. A kalcium karbonát kristály térfogatsúlya nagyobb a vizénél, így a mozgási állapotától függően előbb vagy utóbb kiülepedik, növelve a tápanyagban gazdag üledék vastagságát. Az 1992-ben történt nyugdíjazásomig közel 30 évig munkaköri kötelességem volt a Balaton vízminőségének védelme, más feladatok mellett. Munkakörömnél fogva nemcsak lehetőségem volt rá, de kötelességem is volt a kutatási eredmények ismerete. Nyugdíjazásom után is figyelemmel kísértem a vízminőség alakulását, hiszen naponta láttam a víz színének változásait. Az utóbbi időben elhatároztam, részben a médiákban megjelent hírektől ösztönözve, hogy szerkesztek egy matematikai modellt annak érdekében, hogy a várható és változó terhelési és vízháztartási adatok alapján számítható legyen a vízminőség jövőbeni alakulása. A matematikai modellt többszöri próbálkozás ellenére sem sikerült megszerkesztenem, mint kiderült, eddig ismeretlen folyamat miatt. A sikertelenség okának keresése közben felfigyeltem arra, hogy több mint 50 évi vízháztartási adatok szerint az évek többségében, és egyes hosszabb időszak átlagában több volt a Balaton párolgása, mint a csapadék (Táblázat a tanulmány végén) A csapadék és a párolgás együttes hatására pedig nemhogy felhígulnia, hanem besűrüsödnie kellene a hozzáfolyásból származó szennyezettebb víznek. Az előbbi felismerés pedig azt jelenti, hogy nem felel meg a valóságnak az az állítás, hogy az egyes medencék eltérő vízminőségét a medencékben lévő víz eltérő eredet szerinti összetétele okozza! Magától adódott a kérdés mitől javul a víz minősége a párolgási többlet okozta besűrűsödés ellenére? Az egyértelmű volt számomra, hogy eutrofizáció szempontjából csak akkor javulhat a víz minősége, ha növényi tápanyag vagy szerves anyag, esetleg mindkettő elvonása történik. Növényi tápanyag elvonást eredményez az előzőekben leírt Balatoni vízzé válási folyamat. A balatoni vízzé válási folyamat önmagában nem eredményezheti a párolgási többlet okozta besűrűsödés ellenére történő vízminőségi javulást, mert az csak egyszeri folyamat, amikor a növényi tápanyag bekerül a Balatonba. A szerves anyagok lebomlásából felszabaduló növényi tápanyagok pedig elvileg nem vehetnek részt mennyiségileg a Balatoni vízzé válási folyamatában, mert annak alapja a széndioxid hiánya, márpedig a szerves anyag lebomlásakor ugyanannyi széndioxid szabadul fel, mint amennyi az újjáépítéshez szükséges. Történik még növényi tápanyag elvonás a vízzel együtt a Sió-zsilipen, valamint a vízkivételi művökön át. A vízzel együtt történő növényi tápanyag elvonás azonban nem befolyásolja a visszamaradó víz minőségét, ugyanis a fajlagos szennyezés attól nem változik meg. Ugyancsak nem befolyásolja a visszamaradó víz minőségét a vízzel együtt történő szerves anyag elvonás sem. Történik még szerves anyag elvonás a kifogott halak és kirepülő rovarok által. A kifogott halak és kirepülő rovarok általi szerves anyag elvonás nem haladja meg nagyságrendileg a szerves anyag produktum egy százalékát. A siófoki és keszthelyi medencék vízminőségi adatainak különbsége korrigálva a párolgási többlet okozta besűrűsödés mértékével kb. 70 % szerves anyag elvonást indokolna. Az indokolt mértékű szerves anyag elvonás még a vízzel együtt sem volna lehetséges, mert azt a vízháztartási adatok nem teszik lehetővé. Az előbbi megállapítások után figyelmem a Balatoni vízzé válási folyamatának leírására terelődött és azt felülvizsgáltam, mert két állítás és a tapasztalat ellentmondást jelzett. Az egyik állítás szerint a terhelés növényi tápanyagai kb. 80 %-ban az üledékben halmozódnak fel és a maradék eltávozik a mederből. A másik állítás szerint az üledékből jelentős mennyiségű növényi tápanyag szabadul fel laboratóriumi vizsgálat szerint (Gorzo) ,,A"két állítás megléte esetén változatlan terhelés mellett is egyre romlania kellene a vízminőségnek, amit pedig a tapasztalat nem igazol. Az ellentmondás feloldásában segítségemre volt egy megfigyelés: egy VITUKI adat, valamint az üledék labor vizsgálat eredményének elemzése. Évtizedekkel korábban strandolás közben megfigyeltem: ha nem hullámzott a víz, akkor milliónyi mikro buborék szállt fel a vízből. A mikro buborékok éjszaka is megfigyelhetők voltak. Itt jegyzem meg, hogy a jelenség halastavakban sokkal intenzívebb. Korábban a jelenségnek nem tulajdonítottam jelentőséget. A felülvizsgálat során felmerült kérdésként, hogy milyen gázt tartalmaznak a mikro buborékok. Nappal a széndioxid lehetőségét elvetettem, hiszen éppen a víz széndioxid tartalmának lecsökkenése eredményezi a balatoni vízzé válási folyamatot. A metán lehetőségét is elvetettem, mert az anaerob állapotot feltételezne, márpedig anaerob állapot esetén minden oxigént fogyasztó szervezet a vízben elpusztulna. Lehetőségként az oxigén maradt, hiszen a szerves anyag építése során oxigén szabadul fel. Az oxigénnel az jelentette a problémát, hogy a szerves anyag lebontásához ugyanannyi oxigén szükséges, mint amennyi az építés során felszabadul.. A problémán túllépni a VITUKI adat segített. A VITUKI mérése szerint a Balatonban az átlagos szerves anyag megújulási ideje, azaz a turnover idő 2,5 nap. A 2,5 nap turnover idő azt jelenti, hogy nappal ugyanannyi szerves anyag épül fel, mint amennyi egész nap lebomlik. Más szóval nappal átlagban közel kétszer akkora a szerves anyag építés intenzitása, mint a szerves anyag lebontás intenzitása. Az intenzitás különbsége lehetővé teszi, hogy a víz oxigénnel túltelítődjön és a felesleges oxigén mikro buborék formában távozzon. Ha éjjel a diffúzió révén nem lenne oxigén utánpótlás, néhány nap alatt kimerülne a víz oxigén készlete és előállna az anaerob állapot. Éjjel vi-