Hidrológiai Közlöny 2011 (91. évfolyam)
6. szám - LII. Hidrobiológus Napok: „Alkalmazott hidrobiológia” Tihany, 2010. október 6-8.
122 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2011. 91. ÉVF. 6. SZ. szont szintén az intenzitás különbség miatt túltelítődik a víz széndioxiddal és a fölösleg mikro buborékként eltávozik a vízből. Ha nappal nem jutna diffúzió által széndioxid pótlásként a vízbe, néhány nap alatt kimerülne a víz széndioxid készlete és leállna a biológiai körfolyamat. Az előbbiek szerint az oxigénnek és a széndioxidnak naponta két irányú áramlása van. A kétirányú áramlás mérlege a víz szempontjából negatív. A kétirányú áramlás mérleg hiányát az okozza, hogy a víz felhajtó ereje a gázbuborékokat a mély rétegből is gyorsan eltávolítja, míg a víz felszínéről az oxigén, illetve széndioxid ion álló víz esetében csak az atomok rendezetlen hő mozgása által juthat a mélyebb rétegbe, ami viszont lassú folyamat. A mérleghiány miatt nemcsak a külső terhelés növényi tápanyagai, hanem a szerves anyag lebomlásából felszabaduló növényi tápanyagai is részt vesznek a Balatoni vízzé válási folyamatban, aminek eredménye a párolgási többlet ellenére történő vízminőség javulás. A napi szerves anyag építésében több mint harmincszor annyi lebomlásból származó növényi tápanyag vesz részt, mint az átlagos külső növényi tápanyag terhelés. Az ellentmondással kapcsolatban két kérdést kell megválaszolni: 1. Miért szabadul fel a növényi tápanyag az üledékből? 2. Mi történik az üledékből felszabaduló növényi tápanyaggal? 1. Az előzőekből tudjuk, hogy a biológiailag keletkező kalcium karbonát kristályokhoz az abszorpciós erő köti meg a növényi tápanyagokat. Ahhoz, hogy a tápanyagok felszabaduljanak, az abszorpciós erőnek kell megszűnni. Mikor szűnik meg az abszorpciós erő? Akkor, ha a kalcium karbonát kristály molekulái széndioxid felvétele mellett átalakulnak kalcium hídrokarbonáttá és egyidejűleg oldatba mennek a növényi tápanyaggal együtt. Mi a feltétele annak, hogy a kalcium karbonát molekula széndioxidot vegyen fel? A laboratóriumi vizsgálat során az üledék mintát ivóvízzel elegyítik, zagyolják, és minután az ülepedés lezajlik, megmérik a víz által felvett növényi tápanyag mennyiségét. Induljunk ki abból a feltételezésből, hogy az ivóvíz a vízkivételkor vagy a víz kezelés és tározás során a levegővel való érintkezés eredményeként 100 %-ig telített széndioxiddal. Ha a 100 % lenne a feltétele annak, hogy a kalcium karbonát molekula széndioxid felvétele mellett átalakuljon kalcium hídrokarbonáttá, akkor csupán egyetlen molekula alakulna át és menne oldatba a hozzá kötött növényi tápanyaggal, mert utána a víz már nem telített 100 %-ig széndioxiddal. Egyetlen növényi tápanyag molekula pedig meg sem mérhető. Mivel a vizsgálat alkalmával mérhető mennyiségű növényi tápanyag kerül oldatba, kell legyen a 100 %-nál kisebb kritikus széndioxid telítettségi állapotnak lennie, amelynél a kalcium hidrokarbonát, víz, széndioxid és a kalcium karbonát víz széndioxid is egyensúlyban van. Ha az egyensúlyi állapotnál több széndioxidot tartalmaz a víz, abban az esetben a kalcium karbonát víz széndioxid egyensúlytalan állapotban van. Ha a kritikus állapotnál kevesebb széndioxidot tartalmaz a víz, abban az esetben kalcium hidrokarbonát víz széndioxid egyensúlytalan állapot áll fenn. Mivel éjszaka túl is telített széndioxiddal a víz, fennáll a lehetősége, hogy a kalcium karbonát molekulák széndioxid felvétele mellett átalakuljanak kalcium hídrokarbonáttá és azzal egy időben oldatba is menjenek a növényi tápanyaggal együtt. 2. A./ Induljunk ki abból a feltételből,, hogy a nappal lebomló szerves anyag mennyiségileg maradéktalanul újjá épül, hiszen a lebomláskor ugyanannyi tápanyag szabadul fel, mint amennyi az újjá építéshez szükséges. B./ Hogy a kétirányú széndioxid áramlás mérlege a víztér szempontjából negatív. A bizonyítás egyszerűbb, ha az éjjel lebomló szerves anyagot, mint elsődleges szerves anyagként vesszük számításba, tudva azt, hogy a valóságos szerves anyag lebomlásakor növényi tápanyag és széndioxid szabadul fel. Ha éjjel X elsődleges szerves anyag molekula bomlik le, akkor három X széndioxid molekula szabadul fel. A felszabaduló széndioxid molekula egy része eltávozik a vízből, a maradék pedig a nappal keletkezett kalcium karbonát egy részét visszaalakítja kalcium hídrokarbonáttá és oldatba megy a megkötött növényi tápanyaggal együtt. Legyen az eltávozott széndioxid mennyisége X, a maradék akkor két X. Ahhoz, hogy az éjjel lebomlott szerves anyag újjá épüljön, három X széndioxid molekulára lenne szükség. A lebomláskor felszabaduló maradék széndioxid a két X kalcium hidrokarbonátban van lekötve. Az eltávozott széndioxid molekula pótlása a diffúzió által csak XY lehet. Amire az előbbi 3X-Y széndioxid molekula elfogy, addigra újjá épülhet az X-Y/3 szerves anyag molekula és a 2X kalcium hidrokarbonát is visszaalakul kalcium karbonáttá, és kristályosodás után újból megköti az üledékből (kalcium karbonát) éjjel felszabadult növényi tápanyagot. Mivel nemcsak az éjjel keletkezett kalcium hidrokarbonát van a vízben, folytatódhat a szerves anyag újjá építése. Mert minden egyes szerves anyag molekulához 3 széndioxid molekula szükséges, ezért 3 kalcium hidrokarbonátnak kell átalakulni kalcium karbonáttá. A kalcium karbonát molekulák kristályt képeznek és a felületükön növényi tápanyagot kötnek meg, aminek következtében maradéktalanul nem épülhet újjá az éjjel lebomlott szerves anyag. Amire elfogy az éjjel lebomlott szerves anyagból felszabaduló növényi tápanyag, addigra pluszként Y Z kalcium karbonát molekula keletkezik, ami kristályként köti meg az újjá nem épült szerves anyag növényi tápanyag tartalmát. Amennyiben 2X széndioxid távozna el a vízből, pluszként, akkor is YZ kalcium karbonát molekula lenne a végeredmény. Megállapítható tehát, hogy az ellentmondás csak átmeneti állapot! A felülvizsgálat eredményeként megállapítottam még, hogy egyrészt hibás a vízminőség javulás eredményező folyamat elnevezésben a „Balatoni' jelző, hiszen a folyamat minden olyan álló vízben lejátszódik, amelyben a szerves anyag többségét algák állítják elő. Továbbá, a vízminőség javulását eredményező folyamat leírása hiányos, mert fontos részfolyamatokat az nem tartalmazza! Mivel a vízminőség javítási folyamatban döntő szerepe van a biológiának és a kémiának, azért a folyamatot álló vizek biokémiai öntisztulási folyamatnak neveztem el a folyó vizek biológiai öntisztulási folyamat analógiája alapján. Álló vizek biokémiai öntisztulási folyamatának lírása Minden élő vízben alapvetően két folyamat játszódik le. 1. szerves anyag-építés, asszimiláció. 2. szerves anyag lebontás, disszimiláció. A szerves anyag-építés fényenergia igényes folyamat. A szerves anyag-építés kémiai egyenlete: 3C0 2+3H 20+E=C 3H 603+302 Mivel a szerves anyag-építés fényenergia igényes, ezért természetes körülmény között szerves anyag-építés csak nappal lehetséges, tehát szakaszos. A szerves anyag lebomlás energia felszabadulással járó folyamat, így az független a fényviszonyoktól, ezért az folyamatos. Abból adódóan, hogy a szerves anyag építés szakaszos, míg a szerves anyag lebontás folyamatos, a szerves anyag építés időszakában a szerves anyag építés intenzitása átlagban közel kétszer akkora, mint a szerves anyag lebontás intenzitása. Álló vizek esetében amennyiben a szerves anyag-építést túlnyomórészt az algák végzik, a két alapvető folyamathoz szervesen kapcsolódik harmadikként a biokémiai öntisztulási folyamat. A biokémiai öntisztulás folyamat lényegében két, csak elvileg szétválasztható rész-folyamatból áll. Az egyik rész-folyamat elnevezésem szerint elsődleges biokémiai öntisztulási folyamat akkor játszódik le, amikor a külső terhelés növényi tápanyagai vesznek részt a szerves anyag építésében. A másik rész-folyamat akkor játszódik, amikor a szerves anyag lebomlásából felszabaduló növényi tápanyagok vesznek részt a szerves anyag újjá építésében. A folyamat szétválasztását három dolog indokolja. Az egyik ok, hogy a külső terhelés növényi tápanyagai nem hoznak magukkal széndioxidot, ezért a szerves anyag építés csak a kalcium hidrokarbonátok által leadott széndioxidból lehetséges, a másik ok, hogy a szerves anyagok lebomlásából származó tápanyagok túlnyomórészt a lebomlásból, illetve a diffúzióból származó széndioxidból épülhetnek újjá és csak a kétirányú széndioxid áramlás mérleghiánya részleges pótlása történik olyan kalcium hidrokarbonát által leadott széndioxidból, amely nem a biológiai folyamat során keletkezik. Harmadik ok, hogy a biológiai folyamatban résztvevő növény tápanyagnak átlagban közel 97 %-a származik szerves anyag lebomlásból és 3 % külső terhelésből. A biokémiai öntisztulási folyamatnak nincs kezdete és vége, mert a rész folyamatok egymásba folynak és részben át is fedik egymást. Vannak azonban határpontok, amiktől el lehet indulni. A jellemző határpontok: 1. szerves anyag építés kezdete és befejezése. 2. a víz kritikus széndioxid telítettsége. 3. a szerves anyag építés és lebontás egyensúlya. Induljunk ki a reggeli 1. jellemző határponttól.! Ekkor a víz széndioxiddal túltelített ellenben oxigénnel telítetlen állapotban van. A széndioxid túltelítettsége miatt a széndioxid egy része eltávozik a vízből, másik része a kalcium karbonát kristályok molekuláit átalakítja
