Hidrológiai Közlöny, 2022 (102. évfolyam)
2022 / 4. szám
Szász N. és Kolencsikné Tóth A.: Különböző szennyeződések hatása az agyagos talajok szivárgási tényezőjére 51 A kármentesítési munkálatok során ez a célérték gyakran nem felel meg az eredeti környezet által adott háttérértékeknek. Ennek oka egyrészt a terület és a szennyezőanyag sajátosságai, a kármentesítési módszer hatékonysága és nem utolsósorban a költséghatékonyság biztosításának kérdése. Az így meghatározott célérték ezért sok esetben egy területspecifikus érték lesz, ami akár többszöröse is lehet az iménti kormányrendeletben meghatározott (B) szennyezettségi határértéknek: jogszabályban, illetve ennek hiányában hatósági határozatban meghatározott olyan szennyezőanyag-koncentráció, illetve egyéb minőségi állapotjellemzők olyan szintje a felszín alatti vízben, a földtani közegben, amelynek bekövetkeztekor a földtani közeg, a felszín alatti víz szennyezettnek minősül, figyelembe véve a felszín alatti víznél az ivóvízminőség és a vízi ökoszisztémák, továbbá a felszín alatti víztől függő szárazföldi ökoszisztémák igényeit, földtani közeg esetében pedig a talajok többes rendeltetését és a felszín alatti vizek szennyezéssel szembeni érzékenységéi ”(219/2004. (VII. 21.) Kormányrendelet a felszíni vizek védelméről). Mindezek mellett a kármentesítési technológia során a kívánt cél elérése érdekében gyakran használnak további mesterséges anyagokat, mint például oldószereket, felületaktív anyagokat. Egyre elterjedtebb kármentesítési folyamat a szennyeződés koncentrációjának természetes csökkenése folyamatos kontroll mellett. Természetesen ez az eljárás csak akkor alkalmazható, ha az adott szennyeződés nem jelent környezeti kockázatot. Az antropogén szennyeződések jelenléte miatt a talajok kémiai, fizikai és biológiai tulajdonságai megváltozhatnak. Ezek a változások a talaj számos tulajdonságában megfigyelhetők, legyen szó a talajban lévő szerves anyagok mennyiségi és minőségi változásairól, vagy akár a talaj szivárgási tényezőjéről. Jelen tanulmány célja a szenynyeződés hatására az agyagos talajok hidraulikai tulajdonságaiban bekövetkező módosulások megértése, különös tekintettel a szivárgási tényező változásaira. A változások megértése, számszerűsítése és rendszerbe foglalása nagyban segítheti a kármentesítési munkálatok mind technológiai, mind fmanszírozhatósági hatékonyságát. ANYAG ÉS MÓDSZER Néhány szót érdemes ejteni az agyagásványok felületi tulajdonságairól, mivel ezek jelentősen befolyásolják az agyagos talajok viselkedését a szennyeződésekkel szemben. Az agyagásványok számos egyedi tulajdonsággal rendelkező anyagcsoportot alkotnak. Rétegszerkezetük (egy dimenzióban) a nanométeres tartományba esik, az 1:1 (TO) szerkezet vastagsága (agyagásványokra jellemző) körülbelül 0,7 nm, míg a 2:1 (TOT) szerkezet vastagsága 1 nm. Továbbá a rétegek és a részecskék anizotrop elrendezése figyelhető meg. Az egyedi attribútumokra példaként hozhatóak fel a 2:1-es rétegszerkezetü csoport ásványai, amelyek a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: a részecskék kolloid méretűek; jelentős fajlagos felülettel rendelkeznek; nagy a kicserélhető anionok száma (ami kevésbé függ a környezet pH-j ától); mérsékelt a töltés a rétegek között; víz hatására rétegközi duzzadás figyelhető meg. Nem csak az ásványok szerkezetét, de azok felületi sajátosságait is fontos kiemelni. Ezen felületi sajátosságokat elsősorban a kémiai összetétel, az ásványszemcséken található atomok jellege (oxigén és hidrogén), a felületi hibák típusa és mértéke, valamint a réteg töltése és a kicserélhető kationok típusa határozza meg. Di fiú 2-kettős réteg Stern réteg Diffúz réteg I I Elektrosztatikus síkok 1 1 1 0 I 2______ Elektromos potenciál 1. ábra. A kettős diffúz réteg vastagsága (ami több tényező függvénye) jelentősen befolyásolja az adott talaj viselkedését (Devau és társai 2009) Figure 1. The thickness of the double diffuse layer (which depends on several factors) significantly affects the behavior of the given soil (Devau et al. 2009) Az agyagásványokra jellemző az úgynevezett diffúz kettős réteg határfelületi jelenség, amely az agyagszemcsék és különböző folyadékok határán alakul ki (7. ábra). Ahhoz, hogy megértsük az agyagok viselkedését a geotechnikai gyakorlatban, figyelembe kell vennünk ezt a tényezőt (Devau és társai 2009). Az agyagok szemcseméretük miatt a kolloidok közé sorolhatók, a kolloid micellák felületén folyamatos átmenetet képeznek a szilárd (micelláris mag) és a folyékony fázis (diszpergált réteg) között (Stefanovits és társai 1999). Ez a határréteg eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, mint a folyékony és a szilárd fázis, és fontos szerepet játszik a határfelületeken zajló ioncsere- és adszorpciós folyamatokban. A kolloid részecskéktől távolodva az adszorbeálható kationok koncentrációja csökken, míg az anionkoncentráció nő. Ebből arra lehet következtetni, hogy a részecske felületéhez közelebb eső kationok erősebb kötéssel kötődnek a felülethez, egy rendezettebb réteget alkotva (ún. Stern réteg). A távolabbi rétegek rendezetlenebb formában diffúz réteget alkotnak. A kolloid részecske felületén egy erősen irányított vízmolekulák alkotta réteg található, a külső oldalán kationokkal, amelyek a Stern réteget alkotják. Ennek eredményeként a talajoldat és a részecske felületén potenciálkülönbség képződik, amely ettől a határfelülettől távolodva exponenciálisan csökken, és a szolvátréteg külső határához érve 0-val ekvivalenssé válik. Ezt az eloszlástípust diffúz-kettős rétegnek nevezzük. A diffúz kettős réteg vastagságának vizsgálata hasznos lehet geotechnikai gyakorlatban a talajok szennyezőanyagokkal szembeni várható viselkedésének megértése és becslése tekintetében (Szabó és Tóth 2019). A kialakuló talaj szerkezet több tényező kombinációjának együttes
