Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

2. szám - Alföldi László: Egy kis brain storming a vízről

2 Egy kis brain storming a vízről Alföldi László 1122. Budapest, Városmajor u. 8. Vitathatatlan, hogy a víz minden földi élet nélkülözhetetlen alkotó eleme, az élet feltétele az éltető energia hordozója. Mégis, mi az a víz? A közhasználat szerint a H

20=víz ez egy végtelenül leegyszerűsített válasz, mert: a H

20 olyan Hidrogénből és Oxigénből (atomokból) felépülő dipól molekula, amely egyedi molekulaként legfeljebb csak egyes ásványok kristályszerkezetében és/vagy a jégben fordul elő. A folyékony vízként meghatározott molekula halmaz általános oldószer. A H

2 molekulák mellett disszociálódva önálló ionos H, OH, oldott oxigént, más ionizált elemeket, kollodiokat, géleket, komplexeket stb. is tartalmaz. A H

20 molekulák egymáshoz kapcsolódva kisebb ún. cibatikus halmazokat alkotnak, ami a térfogatsúly növekedésből kifolyólag a 4 °C-os víz legsűrűbb állapotát okozza. A cibatikus halmazok viselkedéséről a szakirodalomban alig található publikáció, én csak egyet találtam „Structura of water and aqueaus solution" (a víz és a vizes oldatok szerkezete Luck, Werner 1979. International Sympodium Margburg, 1973). A XX. sz. atomfizikai (részecskefizikai kutatásai) a vizet alkotók elemek izotópjaira és az izotópok által létrehozott molekula változatokra is felhívta a figyelmet. A hidrogén és az oxigén izotópjai sokféle variánst alkothatnak. Vagy úgy, hogy a hidrogén izotóphoz egy másik hidrogén kapcsolódik (HDO) deutérium és normál hidrogén kapcsolata, vagy úgy, hogy az alkotó izotópok hoznak létre különleges vízmolekulákat. Eddig nyolcféle ilyen ún. nehézfém variánst ismerünk. Legismertebb nehézvíz variáns a normál víztől (H

20) jól megkülönböztethető fizikai, kémiai jellemzőkkel. Az izotópok kapcsolódása során létrejövő vízféleségek és ezek belső szerkezetével kapcsolatos ismeretek legalább is a víztudományok területén rendkívül hiányosak. Azt tudjuk, hogy a nehézvíz változatok minden természetes vízben jól felismerhető mértékben jelen vannak, de az óceánokban nagyobb mennyiségben, mint az ú.n. édesvizekben. A normál vizeknél nagyobb molekulasúlyuk következtében szeparálódnak és szeparálhatók. A természetes folyékony halmazállapotú vízben minden jelenlévő szabad H ionok és OH ionok elektromos árammal gázhalmazállapotú hidrogénként elkülöníthetők, sőt maga a H

20 molekula is intenzív villamos energia felhasználása mellett alkotó elemeire bontható. így vagy úgy a folyékony halmazállapotú vízből hidrogén molekulák leválaszthatók, melyek rendkívüli reakcióképességüknél fogva oxigénnel újra elegyedve elsőrangú tüzelőanyagként viselkednek. Mesterségesen létrehozható sajátos körülmények között a hidrogén oxidálódása (vízzé való alakulása) rendkívül gyors és jelentős hőfejlődéssel járó fizikokémiai folyamat kiprovokálható - üzemanyagként, általános tüzelőanyagként stb. - jól felhasználható. Az ilyen oxidáció útján létrejövő H

20 összetételének részletéről gyakorlatilag semmit sem tudunk. Nem tudjuk vajon képződnek-e cibatikus halmazok és/vagy a két alkotóelem izotópjai változnak-e és hogyan. Egyáltalán az így képződő víz fizikai jellemzői miként alakulnak stb. Lehet, hogy maga a víz megújuló energiaforrás? Vízből, víz? Ebben az esetben kétségtelen megújul a víz, de mit tegyünk a hőenergia termeléshez használt villamos energiával? Vajon milyen a folyamat energiamérlege (pozitív, vagy negatív). Általános egyetértés van abban, hogy a Föld globális vízkészlete gyakorlatilag állandónak tekinthető. Jelenleg a Föld vízkészletének döntő hányada (kb. 90 %) a tengerek és óceánok medencéjében tárolódik. A közismert nagy vízkörforgalomban ennek kevesebb, mint 10 %-a vesz részt, és a 10 %-on belül legfeljebb 1 % a hozzáférhető édesvíz. A Föld élővilága a vizet felhasználja, de nem használja el. A felhasznált víz pedig visszakerül a Föld vízrendszerébe (kis körforgalom). Közismert, hogy a nagy körfolyamat sarkalatos szakasza a párologtatás, amikor is a víz természetes desztillációs folyamat során a légkörbe már édesvízként kerül (sószegény), ahol szoláris és gravitációs hatások által vezérelve (legalább is részben) csapadék formájában a kontinensre kerül, hogy aztán oldott anyagokkal megterhelve, szennyeződve visszatérjen a tengerekbe és az óceánokba. A víz körmozgásának folyamatosságát a szoláris energia, a gravitáció és a geotermikus energia biztosítja. Lényegében csak ezek a megújuló energiaforrások. A felszíni vizekről A folyékony halmazállapotú molekula halmaz kis belső kohéziója következtében (egy cibatikus halmaz) legfeljebb négy H

20 molekula együttest jelent) mindig betölti a rendelkezésre álló teret és a gravitáció törvényszerűségeiből indíttatva a legmélyebb potenciál-szint felé való haladásra kényszerül mindaddig, míg az így elmozduló tömeg helyére újabb érkezik. Ha pedig az elmozduló víztömegnek nincs utánpótlódása, akkor a vízáramlás, vízfolyás leáll, vagyis a folyó nem újul meg. Csak emlékeztetem az olvasót a sivatagi elhagyott folyóvölgyekre, melyeket a Góbiban és a Szaharában magam is tapasztaltam. Tudjuk, hogy a Duna éves vízhozam ingadozásában az alpi gleccserolvadás jelentős tényező, ugyanakkor az egyre intenzívebbé váló olvadás előbb-utóbb csökkenteni fogja, legalább is a tenyészidejű vízhozamokat és változtatni fogja a folyó vízjárását. A Tisza vízjárása a Tisza fürtös mellékfolyóival együtt sem képes a tenyészidei vízigényt kielégíteni. A magyarországi felső és alsó Tisza szakasz minimális vízhozama között 100 %-os különbség is lehet (40 m

3/s, 100 m

3/s) ez a szerény vízmennyiség különösen a Felső-Tiszán kisvízi körülmények között éppen csak a folyó létének a biztosítására és a belévezetett szennyvíz elvezetésére képes. Bármely természetes vízfolyás áramló, részleteiben és egészében dinamikusan változó csak környezetével együtt létező jelenség, melyet a szüntelenül formálódó mederalakulat, medertartalom, a hozzátartozó partszakasz, többlépcsős ártéri környezet által kialakított sajátos vízi és parti élettér, ökológiai rendszer, sajátos mikroklíma és a vízfolyás környezetében a társadalommal való kapcsolatai is jellemez. Röviden szólva egyetlen vízfolyást sem lehet egy csőben mozgó víztömegnek megfelelő hidraulikai paraméterekkeljellemezni.