Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Talaj és talajvíz Ács Tamás 30-318-6601.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Talaj és talajvíz Ács Tamás 30-318-6601."— Előadás másolata:

1 Talaj és talajvíz Ács Tamás

2 2 Mi a talaj? Attól függ, kitől kérdezzük: Agrártankönyvek: A talaj a Föld legkülső szilárd burka, mely a növények termőhelyéül szolgál. Alapvető tulajdonsága a termékenysége, vagyis az a képesség, hogy kellő időben és a szükségelt mennyiségben képes ellátni a növényeket vízzel és tápanyaggal. Építőipar a felszín mechanikai tulajdonságai alapján határozza meg a talajokat. A talaj lehet pl. teherviselő közeg, építőanyag, stb.

3 3 Mi a talaj? Attól függ, kitől kérdezzük: Talajtan: A szilárd földkéreg laza része,amelyet a humuszképződés, a mállás, a mállási és humuszosodott termékek helyzetváltozása alakított. Talajbiológia: A talaj tipikus nyílt ökológiai rendszer, amely magában foglal egy élő biológiai és egy élettelen abiotikus háromfázisú (gáz, folyékony és szilárd halmazállapotú) alrendszert, melyek szorosan összefonódnak. Bennük az anyagcsereutak lehetnek biológiailag szabályozottak és kémiaiak (pl. adszorpció az agyagásványok felületén), a folyamatok azonban nehezen elkülöníthetők, az anyag- és energiaáramlás állandó a környezettel.

4 4 Mi a talaj? Általános meghatározás lehet: A talaj olyan háromdimenziós test vagy képződmény a földkéreg legfelső szintjén, mely az anyakőzet, klíma, relief, élő szervezetek, emberi tevékenység és az időtényező kölcsönhatásának eredményeképpen keletkezett. Tulajdonságaiban és minőségében eltér a kőzettől, saját levegője, vize és élővilága van, az élő és az élettelen természet határterületét jeleníti meg.

5 5 Talaj ökológiai funkciói Biomassza termelési funkció: A talaj a mező- és erdőgazdálkodás termőhelye, az élelmiszer- és takarmánynövények, valamint a megújuló energia és nyersanyag előállítója ill. forrása. Szabályozó funkciók: A környezet elemeit védő szűrő-, tompító- és átalakító folyamatok, melyek különösen a felszín alatti vizek és a tápláléklánc védelme szempontjából fontosak. Biotópfunkció: A talaj biológiai élettér, mely mint a biocönózisok élettereinek alkotója teret, anyagot és biomasszát nyújt a benne élő mikroorganizmusoknak, növényeknek és talajlakó állatoknak. Egyben géntartalék, hiszen genetikai öröksége elengedhetetlenül szükséges életünkhöz.

6 6 Miért fontos a talaj? Természeti erőforrás és termőhely. Élőhely. Puffer.

7 Mi a talajvíz? 7 1.Az első vízzáró réteg felett elhelyezkedő felszín alatti víz. - és ha az első réteg vízzáró? - és ha az első vízzáró réteg 60 méter mélyen van? 2. A felszín alatti vizek azon része, amelyre a felszíni hidro- meteorológiai folyamatok közvetlen (gyors) hatással vannak. - és ha az első 40 méter kavics? Nem is olyan egyszerű kérdés!

8 FELSZÍN ALATTI VIZEK felszíni vizek Merev vázú közetekben tárolt vizek hasadékvizekkarsztvizek Porózus kőzetekben tárolt vizek rétegvíz talajvízpartiszűrésűvíz talajnedvesség telített zóna telítetlen zóna források alaphozam termálvizek Mi a talajvíz, mi a talajnedvesség? 8

9 Magyarországon az ivóvízellátás 95 %-a felszín alatti vizekből történik Kb kútból termelnek ivóvizet 1,8 millió m 3 vizet fogyasztunk naponta Miért fontosak a felszín alatti vizek? 9 - A felszín alatti vízbázisok jó része településeken vagy azok közvetlen környezetében található. - Az öntözésre használt vizek jelentős hányada felszín alatti vízből (talajvíz) származik. - A felszíni vizek hozamának döntő része felszín alatti vízből származik (alaphozam).

10 10

11 11 Miért fontos a talaj és a felszín alatti vizek? A talaj vagy a talajvíz (felszín alatti vizek) védelme egyben a másik védelmét is szolgálja. Ha az egyik elszennyeződik, az majdnem biztosan a másik elszennyeződését is jelenti (+ felszíni víz) ! A kettőt együtt, egy rendszerként kell kezelnünk! Mitől kell megvédenünk?

12 Mitől kell védenünk? A talaj és a felszín alatti vizek minőségét veszélyezteti az emberi tevékenység Kb regisztrált potenciális szennyezőforrás. Ezeknek egy jó része településekhez és ott végzett tevékenységekhez köthető. 12

13 13 Mi az a szennyezés? - emberi tevékenységhez köthető folyamat, melynek során a közeg természetes viszonyok között kialakult fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai jelentős mértékben és kedvezőtlen irányban változnak meg; - az adott anyag szennyezettségi határértéket meghaladó koncentrációban van jelen a talajban / talajvízben; - a talajszennyeződéssel az ökológiai talajfunkciók (biomassza termelés, szűrő, kiegyenlítő, átalakító és raktározó szerep, élettér és genetikai tartalék) károsodnak; - a talaj v. felszín alatti víz szennyeződésével felmerül egészségügyi és / vagy ökológiai kockázat.

14 Soroljunk fel néhányat! 14 ”Szennyezőanyag” források PontszerűNem pontszerű Természetes- Ásványi lelőhelyek - Geológiai formációk - Természetes eredetű forrásból száraz és nedves légköri kiülepedés - Árvizek, elöntések - Szelek - Természetes radioaktív sugárzások Antropogén- Szennyvíz, szennyvíziszap - Hulladékok - Ipari emissziók - Haváriák - Légszennyezésből száraz és nedves kiülepedés - Mezőgazdaság (műtrágya, növényvédő szerek) - Közlekedés

15 15

16 16

17 17 Szennyezőanyag típusok Soroljunk fel néhányat! -Növényi tápanyagok -Növényvédő szerek (peszticidek) -Nehézfémek -Sók -Kőolaj és kőolajszármazékok -Szerves mikroszennyezők (PAH, BTEX, PCB, …)

18 18 Szennyezés Ahhoz, hogy értékelni tudjuk - a talaj és talajvíz állapotát; - egy tervezett tevékenység hatását; - a szennyezőanyagok további sorsát; - a hatásviselőket (a talaj és tv. nem hatásviselő!) érő terheléseket a talaj- és talajvíz rendszer működésének ismerete elengedhetetlen!

19 ásványi anyag összetétel szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység alapkőzet talajképződés módja talaj kora 19 talajszemcsék mérete szemcseösszetétel (textúra) térfogattömeg, sűrűség hézagtérfogat vízháztartás levegő- és hőgazdálkodás flóra, fauna Talajok tulajdonságai stb. USDA FAO

20 20 Talajok tulajdonságai

21 21 talajszemcsék mérete szemcseösszetétel (textúra) térfogattömeg, sűrűség hézagtérfogat Talajok tulajdonságai Sűrűség: Térfogatsűrűség: Nedves térfogatsűrűség: Száraz térfogatsűrűség: Telített térfogatsűrűség: Hézagtérfogat (porozitás): Hézagtényező: Víztartalom (nedvességtartalom): Telítettség:

22 22 Telítetlen zóna (talajnedvesség) Transzspiráció Beszivárgás Infiltráció Evaporáció Csapadék Evaporáció Felszíni lefolyás Vízmérleg Telített zóna (talajvíz) Víztartalom z Nedvesség- tartalom felszíni viszonyoktól és talajvízállástól függ! Talajvíz, talajnedvesség Kapilláris és adhéziós vízemelés

23 23 Víztartalom z Talajnedvesség Nedves Száraz Adszorbeált víz (film) Levegő Talaj- szemcse Gravitációs víz Telített Szabadföldi vízkapacitás Általános Hervadás- pont Kapilláris víz

24 24 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Darcy törvény telített közegben (Henry Darcy – 1856) Kísérlet: Hengerbe homok Q hozamot tartunk úgy, hogy az A és B pontokban a vízszint állandósuljon (egyensúlyi állapot) Eredmény: Q=K*A*(h A -h B )/L q = K*(dh/dl) q: fajlagos vízhozam [m 3 /m 2 /s] Q = K*A*(dh/dl)

25 25 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Darcy törvény telített közegben (Henry Darcy – 1856) q = K*(dh/dl) q sebesség dimenziójú, de fluxus jellegű mennyiség q egy átlagos „ szivárgási sebesség’, egy virtuális mennyiség K jellemzi a közeget és a folyadékot I=dh/dl, ahol I az ún. hidraulikus gradiens, gyakori jelölése: grad(h) Darcy törvény:q = - K*grad(h) (-), mert mindig a nagyobb potenciálú hely felől a kisebb potenciálú hely felé történik az áramlás szemcsék alakja szemcsék mérete fajsúly – fordított arányosság viszkozitás – egyenes arányosság K = k*μ/(ρ*g)

26 26 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Porozitás Porozitás (teljes porozitás, hézagtérfogat): Porozitás aránya a kőzettérfogathoz (hézagtényező): Kapcsolat a két tulajdonság között: A víz áramlása csak az egymással kapcsolatban levő pórusokban lehetséges. Effektív porozitás: n eff n eff <= n Tényleges sebesség:

27 27 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Milyen folyamatok/jelenségek befolyásolják az áramlási rendszert? természetes: meteorológia (beszivárgás, párolgás) növényzet felszíni vizek geológia (kőzet típusa), geológiai formációk (lencse, ablak, stb.) stb. antropogén mezőgazdaság (öntözés, növénytermesztés, talaj bolygatása) vízkivételek (kutak, drének, stb.) felszíni vizek (csatornák – lecsapolás) műtárgyak (pl. a kármentesítés során) stb.

28 28 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Milyen folyamatok/jelenségek befolyásolják az áramlási rendszert? meteorológia: csak a felszín közeli térrész hidrológiai viszonyaira van hatással a mélyebb térrészben a hatások tompítva és időben eltolva jutnak el talajvíz vs. rétegvíz dilemma ?

29 29 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Meteorológiai hatások + növényzet telítetlen zóna transpiráció beszivárgás infiltráció evaporáció csapadék lefolyás telített zóna perkoláció párolgás a tv-ből intercepció: nem szivárog be Háromfázisú zónában lejátszódó folyamatok ismerete szükséges!

30 30 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Felszíni víz hatása Mitől függ az áramlás iránya? Alaphozam!

31 31 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Vízkivétel hatása

32 32 VÍZ ÁRAMLÁSA PORÓZUS KÖZEGBEN Műtárgyak (pl. terelőfal)

33 A TRANSZPORTÓL ÁLTALÁBAN A szennyező anyagok transzportjában a folyamat jellege szerint megkülönböztetünk: 33 Advekciót – a közeggel együtt áramló szennyező anyag transzportját, Diffúziót – a koncentrációkülönbség hatására, Diszperziót – a sebességvektor irányváltozásai hatására, Szorpciót – az oldott és a szilárd váz felületén megkötött szennyező anyag koncentrációjának különbségének hatására, Bomlás és átalakulás – fizikai és/vagy kémiai folyamatok hatására létrejövő transzportot.

34 ADVEKCIÓ Gyakran keveredik az advekció és konvekció fogalma: konvekció: hőtanból átvett fogalom hőmérsékletkülönbség hatására létrejövő áramlással mozgó anyag transzportja advekció: potenciálos erőtér (itt nyomáskülönbség) hatására létrejövő áramlással mozgó szennyezőanyag transzportja 34 A gyakorlat és az irodalom azonban nem különbözteti meg, tehát: ADVEKCIÓ = KONVEKCIÓ

35 ADVEKCIÓ 35 Porózus közegben a tényleges sebesség a Darcy-féle sebességből: A víz csak a szemcsék közötti pórusokban áramlik.

36 DIFFÚZIÓ (molekuláris) 36 A tér pontjai közötti koncentrációkülönbség hatására létrejövő transzport. A rendszer egyensúlyra törekszik, így a magasabb koncentrációjú hely felől áramlik az alacsonyabb koncentrációjú hely felé.

37 DISZPERZIÓ 37 A sebességvektor irányváltozásaiból adódó szóródás. Léptéktől függően beszélhetünk mikroszkopikus- és makroszkopikus diszperzióról.

38 DISZPERZIÓ 38 1.Mikroszkopikus (hidrodinamikai): a szemcséknek ütköző folyadékrészecskék szóródása egyenlőtlen sebességeloszlás a pórusokban

39 DISZPERZIÓ 39 2.Makroszkopikus: geológiai heterogenitásból fakad pl. az áramló közeg lencsének ütközik

40 DISZPERZIÓ 40 A szennyezőanyag hozama arányos: az átlagos szivárgási sebességgel. a szennyezőanyag szóródását kifejező diszperzivitással. A szóródás mértéke eltérő a szivárgás irányában és arra merőlegesen. Így megkülönböztetünk: longitudinális diszperziót transzverzális diszperziót, ezen belül horizontális transzverzális vertikális transzverzális

41 SZORPCIÓ 41 A szorpciós folyamatok a szennyezőanyag szemcsén való megkötődését VAGY a szemcsén megkötődött szennyezőanyag leválását jelentik. Mitől függ, hogy éppen melyik folyamat játszódik le? Az érkező víz koncentrációja kisebb vagy nagyobb, mint az egyensúlyi állapothoz tartozó koncentráció. Egyensúlyi állapotban az érkező szennyezőanyag továbbterjed, nincs megkötődés a felületen, sem oldatba lépés a felületről.

42 SZORPCIÓ 42

43 SZORPCIÓ 43 Tehát, a folyamat irányától függően beszélhetünk: adszorpcióról: megkötődés a szilárd vázon és deszorpcióról: oldatba lépés a szilárd vázról A folyamat reverzibilis!! A rendszer szempontjából forrásként (deszorpció) vagy nyelőként (adszorpció) jelenik meg.

44 BOMLÁS 44 Szennyezőanyag degradációja, mennyiségének csökkenése. Fizikai-kémiai folyamatok indukálják. A folyamat sebességét befolyásolja: - talaj pH-ja - nedvességtartalma - hőmérséklet - szennyező jellemzői A lebomlás leírása: - nulladrendű: koncentrációtól független - elsőrendű: koncentrációtól függ

45 x C ADVEKCIÓ + DIFFÚZIÓ+DISZPERZIÓ + ADSZORPCIÓ késleltetés + LEBOMLÁS AZ EGYES FOLYAMATOK EGYMÁSRA ÉPÜLÉSE 45 x=0-ban és t=0-ban a koncentráció

46 46 Mi a helyzet a háromfázisú zónával? A kérdés fontos, mert: - a telítetlen zóna pufferként működik; - az itt lejátszódó folyamatok a talajvíz mozgását alapvetően meghatározzák. DE! A nedvesség- és szennyezőanyag mozgás leírása jóval nehezebb, mert: - a nedvességtartalom nem konstans; - a nyomás nem hidrosztatikus (szívás).

47 47 Környezeti rendszerek modellezése Környezeti kárelhárítás


Letölteni ppt "Talaj és talajvíz Ács Tamás 30-318-6601."

Hasonló előadás


Google Hirdetések