Környezeti kárelhárítás Ács Tamás acs.tamas@vkkt.bme.hu Környezeti kárelhárítás Talaj és talajvíz

Előadás vázlata Talaj fogalma Talaj funkciói Talajok jellemzői és csoportosítása Felszín alatti vizek csoportosítása Felszín alatti vizek jelentősége Felszín alatti áramlási rendszerek

Talaj fogalma Mezőgazdaság: 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. Fontosabb jellemzői: teherviselő-e, alakváltozás, állékonyság, stb. 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.

Talaj fogalma Általános megfogalmazás: 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.

Talaj funkciói – ökológiai funkciók 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. Biotóp funkció: 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.

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – talajképződés módja Alapkőzet felületén indul meg a mállás fizikai: rétegnyomás, hőmérséklet (fagy), kiszáradás, gyökerek nyomása, szél- és víz aprózó hatása kémiai: kioldás (jellemzően az enyhén savas csapadékkal) biológiai Befolyásoló tényezők: földtani: aktív: kiemelkedés, süllyedés, talajvíz- és felszíni víz viszonyok passzív: kőzet fizikai és kémiai tulajdonságai éghajlati: hőmérséklet, csapadék, párolgás, szél domborzati: tengerszint feletti magasság, lejtés biológiai: mikroorganizmusok, növények, talajlakó állatok

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás ISO skála Szemcseméret szerinti osztályozás Elnevezés Mérettartomány nagyon durva talaj nagy tömb >630 mm tömb 200 – 630 mm görgeteg 63 – 200 mm durva talaj kavics durva kavics 20 – 63 mm közepes kavics 6,3 – 20 mm finom kavics 2,0 – 6,3 mm homok durva homok 0,63 – 2,0 mm közepes homok 0,2 – 0,63 mm finom homok 0,063 – 0,2 mm finom talaj kőzeltliszt (iszap) durva kőzetliszt 0,02 – 0,063 mm közepes kőzetliszt 0,0063 – 0,02 mm finom kőzetliszt 0,002 – 0,0063 mm agyag <0,002 mm Atterberg-skála (NTT) Elnevezés Mérettartomány durva kavics 200–20 mm finom kavics 20–2 mm durva homok 2–0,2 mm finom homok 0,2–0,02 mm kőzetliszt (iszap) 0,02–0,002 mm agyag < 0,002 mm Forrás: Wikipedia

Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás Forrás: MTA TAKI

homok, iszap és agyag tartalom alapján Talajok jellemzői és csoportosítása – szemcseméret és eloszlás Textúra háromszög homok, iszap és agyag tartalom alapján FAO (UN) 5 osztály MAGYAR 11 osztály USDA (USA) 12 osztály

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – szervesanyag-tartalom Mi a szervesanyag? élő és élettelen organizmusok különböző bomlási fázisban széntartalmú anyagok összetett keveréke Honnan van a szervesanyag? termények és természetes növényzet maradványai állati- és műtrágya, komposzt állati maradványok stb. Miért fontos a talaj szervesanyag-tartalma? táplálékforrás az élőlényeknek a szerves szén javítja a talaj átjárhatóságát megköti a vizet, így vízhiányos időszakban vízforrások lehetnek

Talajok jellemzői és csoportosítása – szervesanyag-tartalom Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – kémhatás Miért érdekes a talaj kémhatása? a biológiai lebontást végző mikroorganizmusok érzékenyek a közeg pH értékére szerves szennyezők eltávolítása gyengülhet megváltoztatja a talajba kerülő anyagok adszorpciós viselkedését (adszorpció: megkötődés a talajszemcsék felületén) egyébként adszorbeálódó szennyezők mobilizálódnak a fémek (toxikusak is) oldhatósága a közeg kémhatásától is függ oldott állapotban a növények fel tudják venni

Talajok jellemzői és csoportosítása – kémhatás Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás Vízgazdálkodási tulajdonságok: tárolt víz mennyisége tárolt víz eloszlása tárolt víz mozgékonysága Talajok vízgazdálkodását befolyásoló tényezők: hézagtérfogat (porozitás): pórusok mérete és eloszlása áteresztőképesség szervesanyag-tartalom tömörség pórusok térfogata teljes térfogat fizikai féleség szemeloszlás

szabadföldi vízkapacitás Talajok jellemzői és csoportosítása – vízgazdálkodás A víz az összes pórust maradéktalanul kitölti: A víz gravitációsan mozog. A víz a szemcséken filmrétegként kötött (adhéziós erő dominál). Növények nem képesek vizet felvenni (hervadáspont). Gravitációs kifolyás után visszamaradó víz: Kapilláris és adhéziós erők dominálnak. Víztartalom kitüntetett pontjai: nedves száraz adszorbeált víz (film) levegő talaj-szemcse gravitációs víz telített szabadföldi vízkapacitás általános holtvíz tartalom kapilláris víz

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – alapkőzet Forrás: MTA TAKI

Talajok jellemzői és csoportosítása talajképződés módja szemcsék mérete és eloszlása szervesanyag-tartalom kémhatás termékenység vízgazdálkodás alapkőzet térfogattömeg, tömörség stb.

Talajok jellemzői és csoportosítása – térfogattömeg, sűrűség Térfogattömeg (ρm): Sűrűség (ρ):

Felszín alatti vizek csoportosítása merev vázú kőzetek karszt- és hasadékvizek mészkő, dolomit – karszt; homokkő, konglomerátum, breccsa; görgetegek; vulkanikus kőzetek kőzetek repedéseiben tárolt víz felszíni vizek porózus kőzetek vízfolyások parti szűrésű víz talajnedvesség telítetlen zóna alaphozam talajvíz telített zóna vízrekesztő források rétegvíz hévíz termálvíz T ≥ 30 ⁰C

Felszín alatti vizek jelentősége – emberi vízhasználatok Felszín alatti vízhasználatok [%] A felhasznált felszín alatti víz mennyisége kb. 743 Mm3/év. Ebben nincs benne a parti szűrésű víz. Kb. 400 Mm3/év, ami 110 l/fő/nap-nak felel meg. Adatok forrása: Somlyódy L. 2011. Magyarország vízgazdálkodása: helyzetkép és stratégiai feladatok

Felszín alatti vizek jelentősége – emberi vízhasználatok Az ivóvízellátás kb. 91 %-a felszín alatti vizekből történik . Kb. 7000 kútból termelnek ivóvizet

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma A vízfolyások kisvizeinek jelentős része származik felszín alatti vízből: alaphozam. Eső után elhúzódik a kiürülés (felszín alól érkezik utánpótlás). Őszi, csapadékmentes idő-szakban a vízi élővilág éltetője.

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma Magyarország síkvidéki területeinek ökoszisztémája érzékeny a talajvízviszonyokra: talajvízből kapilláris vízemelés a gyökérzónába az optimális tv. állás talaj, növénytípus és gyökérmélység függő az optimum egy intervallum, nem egy konkrét szint eltérés az optimumtól csak rövid ideig lehetséges, különben pusztul az ökoszisztéma Eső z Párolgás Víz tartalom Each soil class has it own hydraulic parameter set megfelelő vízellátottság pusztulás veszélye (száradás) pusztulás veszélye (rothadás)

Felszín alatti vizek jelentősége – ökoszisztéma A védett természeti területek többségén is jelentős szerepe van a tv.-nek.

Felszín alatti áramlási rendszerek féligáteresztő réteg (lösz, iszap, agyag) lencse vízvezető réteg (kavics,homok) ablak karsztos hegyvidék

Felszín alatti áramlási rendszerek < 1 év Utánpótlódás: csapadékból történő beszivárgás Megcsapolás: párolgás vagy vízfolyás 1000 év 10 év elérési idők 100 év Utánpótlódási és megcsapolási helyek közötti áramlási pályák, ennek megfelelő potenciálviszonyok!!!

Felszín alatti áramlási rendszerek Feláramlási és leáramlási területek Magyarországon domborzat kőzet meteorológia növényzet feláramlási területeken megcsapolás (vízfolyás, növényzet párologtatása) leáramlási területeken utánpótlódás (mélyebb rétegekbe szivárgás)

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

felszíni alatti lefolyás Felszín alatti áramlási rendszerek Meteorológiai hatások + növényzet transpiráció növényi párologtatás csapadék evaporáció fizikai párolgás intercepció tározódás a leveleken evaporáció fizikai párolgás felszíni lefolyás infiltráció telítetlen zóna felszíni alatti lefolyás utánpótlódás párolgás a tv-ből telített zóna

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

Felszín alatti áramlási rendszerek A vízfolyás vízszintje és a talajvíz szintjének relációja dönti el az áramlás irányát. Áradások alkalmával vagy duzzasztott szakaszokon a vízfolyás rátölt a talajvízre. A vízfolyás vízhozamának felszín alatti vízből származó hányada az alaphozam. A vízfolyás megcsapolja a talajvizet.

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

Felszín alatti áramlási rendszerek vízkivétel hatására depresszió alakul ki nyomáskülönbségek nőnek gyorsabb áramlás

Felszín alatti áramlási rendszerek A természetes áramlási rendszer átalakul Kisebb alaphozam; ökoszisztéma vízellátása gyengül

Felszín alatti áramlási rendszerek Műtárgyak (pl. terelőfal, kutak) megváltoztatják az áramlás irányát.