VÍZGYŰJTŐKRŐL SZÁRMAZÓ TERHELÉS CSÖKKENTÉSE TAVAK VÍZMINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA MŰSZAKI ÉS SZABÁLYOZÁSI ESZKÖZÖK
SZABÁLYOZÁS ESZKÖZEI Kibocsátás csökk., szennyvíz („end of pipe”); „best management practice”, ár, adó, területhasználat szabályozása Emisszió forrás Transzport a víz- gyűjtőn (visszatartás) Lefolyási tényező csökkentése, erózióvédelem, művelés, előtározók, „wetland”-ek kialakítása Hordalék- és uszadékfogók, fenéklépcső, levegőztetés, ökológiai szemléletű mederrendezés, előtározók Transzport (visszatartás) a folyómederben Üledék kotrása, inaktiválása, biomanipuláció, vízpótlás, mély tavak levegőztetése, algicid Tavi tápanyag forgalom
Földhasználat FÖMI CORINE Land Cover (M=1: 50000) adatbázis Landsat TM felvételek, SPOT 4 és IRS felvételek feldolgozásával A legkisebb térképezett objektum területe 4 hektár, a legkisebb térképezett vonalas elem szélessége 50 méter. Kategóriák öt főcsoportban: mesterséges felszínek, mezőgazdasági területek, erdők és természetközeli területek, vizenyős területek és felszíni vizek.
CORINE Land Cover
Diffúz terhelés modellezése Terhelés meghatározása: Emisszió transzport (terepi, mederbeli) anyagáram (vízgyűjtő kifolyási pontján) Mérési lehetőség: pontforrások, mederben mért anyagáram Modellek: empirikus és fizikai (folyamat) alapú Nagy léptékű, összevont paraméteres → nem ad információt a térbeli változékonyságról, BMP tervezésre nem alkalmas Dinamikus, osztott paraméteres modellek → hatalmas adatigény A vízgyűjtő tervezés kulcs eleme a diffúz terhelések ismerete.
VÍZGYŰJTŐRŐL SZÁRMAZÓ TERHELÉSEK MEGHATÁROZÁSA A MÉRÉSEKRE TÁMASZKODVA L3 = (L4 + L31 + E3) a3 L11 L12 L21 L22 L31 E2 E3 E11 E21 L21 = (L22 + L211 + E21) a21 L2 = (L3 + L21 + E2) a2 L111 L211 L11 = (L12 + L111 + E11) a11 L1 = (L2 + L21) a1 – ellenőrzési pontok Li – mért terhelés (anyagáram) Ei – vízgyűjtőről származó terhelés (emisszió) ai – átviteli tényező (transzmisszió) (1-a = visszatartás a mederben)
BALATON: A MEDENCÉK FOSZFORTERHELÉSE A BEAVATKOZÁSOK ELŐTT ÉS UTÁN mezőgazdasági légköri geokémiai háttér szennyvíz városi lefolyás 100 90 80 70 60 Összes P (tonna/év) 50 40 30 20 10 I II III IV I IV II III
Nutrient Balances for Danube Countries
Duna vízgyűjtőre készített becslés (MONERIS, Behrendt et al, 2003)
Duna vízgyűjtőre készített becslés (MONERIS, Behrendt et al, 2003)
Diffúz terhelés modellezése CÉL: térképi információk maximális kihasználása Léptéket a legnagyobb felbontásban rendelkezésre álló adat határozza meg Csapadék Lefolyás Lejtés Talajtípus Földhasználat Talaj P tartalma Humusz- tertelom N többlet Vízháztartás Laksűrűség Catornázottság
Nitrogén Foszfor
Javasolt beavatkozási területek A FÖLDHASZNÁLATOKAT ÉRINTŐ VÍZGYŰJTŐ SZINTŰ INTÉZKEDÉSEK TERVEZÉSE (PhosFate modell fejlesztés, 2007-2009) 0 – 0.02 0.02-0.05 0.05-0.15 0.15-1 Eróziós potenciál Diffúz P terhelés Példa: Vadász-patak vízgyűjtő Forrásterületek, hordalék és diffúz P terhelés T e r ü l t h a s z n á L k ó - é i p S f ö d õ , g y m c R E 3200 ha Optimalizáció transzport modellel (PhosFate, BME) Alapadatok Javasolt beavatkozási területek
Mezőgazdasági eredetű (földhasználatból származó) terhelés csökkentése Földhasználat (művelési ág) váltás Szántó → erdő, legelő (gyep) konverzió Vízvisszatartás a természetes mélyedésekben, vizes élőhelyek létrehozása (visszaállítása) Vetésforgó alkalmazása: kalászosok arányának növelése, kapás kultúrák tiltása, növény fedettség biztosítása (C tényező csökkentése). Pillangós vagy takarmány növények termesztése másodvetésként. Művelési mód váltás Erózióvédelmet biztosító növénytermesztési módok (Betakarítást követő tarlóhántás, tarlóápolás, Szárzúzás, növényi maradványok aprítása, felszínen hagyása (mulcs), Másodvetés (takarmányok, zöldtrágya növény), Csökkentett és no-tillage művelés Műszaki talajvédelem (sáncolás, teraszolás, talajvédő táblásítás) Szintvonalas, sávos művelés Talajszerkezet romlás, tömörödés megakadályozása, talajvédő művelés → beszivárgás növelése, vízvisszatartás a területen
Mezőgazdasági eredetű (földhasználatból származó) terhelés csökkentése Korlátozott tápanyag bevitel Kötelező talajvizsgálat, tápanyag többlet korlátozása Trágya kijutatás helyi korlátozása (lejtős területeken kiegyenlítő trágyázás, vízfolyások közelében – parti sáv, hullámtér korlátozás) Trágya kijuttatás időbeli korlátozása (fagyott talajra tilos a kijuttatás) Szakszerű kijuttatás (injektálás, tisztított szennyvíz, szennyvíziszap, hígtrágya kijuttatása megfelelő módon) Védősávok létesítése a folyómeder és a mg-i terület között Folyómeder mentén a természetes parti vegetáció (zonáció) kialakulásának megteremtése, megfelelően széles galériaerdő (középvízi és nagyvízi mederrendezés része) A mezőgazdasági terület szélén védősáv (fasor, gyepesített sáv) – szélerózió ellen is véd! Hordalékvisszatartás a medren kívül, szűrőmezők kialakítása Kis vízmélységű, állandó vagy időszakos vízborítású területek (tározók) kialakítása vízfolyásokon, – vizes élőhelyek létrehozása
Diffúz szennyezés csökkentése
Tápanyag terhelés csökkentése Dombvidéki vízgyűjtőkön alkalmazható P terhelés csökkentési intézkedések költséghatékonysága
Tápanyag terhelés csökkentése Síkvidéki vízgyűjtőkön alkalmazható P terhelés csökkentési intézkedések költséghatékonysága
EU agrár- és vidékpolitikája A többfunkciós mezőgazdasági modell második pillérére: Nemzeti Agrár-környezetvédelmi Program → UMVP Intézkedései: agrár-környezetgazdálkodási alapprogram, integrált gazdálkodási célprogram, ökológiai gazdálkodási célprogram, extenzív gyephasznosítási célprogram, vizes élőhely-hasznosítási célprogram Horizontális és zonális célprogramok
Új Magyarország Vidékfejlesztési Program (2007-2013) Többféle ágazat, termelői csoport szakpolitikájának megvalósítását szolgáló intézkedéscsoportok és intézkedések 1400 milliárd forint mezőgazdasági és vidékfejlesztési támogatás Két legnagyobb forrást lekötő intézkedés (együttesen 50 %, azaz évi 100 milliárd forint) az agrár-környezetvédelem és a mezőgazdasági üzemek korszerűsítése 74/2009/EK az Európai Mezőgazdasági Vidékfejlesztési Alapból (EMVA) nyújtandó vidékfejlesztési támogatásról
Új Magyarország Vidékfejlesztési Program (2007-2013) 1.2.1.1. Beruházások a szántóföldi növénytermesztésben és a kertészetben 1.2.1.2. Állattenyésztést szolgáló beruházások 1.2.5.1. Melioráció mezőgazdasági üzemi és közösségi létesítményeinek fejlesztése 1.2.5.3. A vízrendezés kollektív beruházásai, vízkárelhárítás, belvízrendezés 2.1.2. A hegyvidéki területeken kívüli hátrányos helyzetű területek mezőgazdasági termelőinek nyújtott kifizetések 2.1.3. Natura 2000 kifizetések mezőgazdasági területeken 2.1.4. Agrár-környezetgazdálkodási kifizetések 2.1.6. Nem termelő beruházásoknak nyújtott támogatás 2.2.1. A mezőgazdasági földterület első erdősítése 2.2.2. Agrár-erdészeti rendszerek első létrehozása mezőgazdasági földterületeken 2.2.3. Nem mezőgazdasági földterület első erdősítése 2.2.4 Erdő-környezetvédelmi kifizetések 2.2.5 Az erdészeti potenciál helyreállítása és megelőző intézkedések bevezetése
A támogatások szerkezete AKG kifizetések VKI kompenzáció “Helyes Gazdálkodási Gyakorlat” “Helyes Mezőgazdasági és Környezeti Állapot” Önkéntes előírások A 2. ábra áttekintést ad a CAP 2003-as reformja után kialakult - a környezetvédelemnek az agrárpolitikába történő integrációját biztosító - eszközrendszerről. Kötelező előírások 27
Mezõgazdasági Parcella Azonosító Rendszer (MePAR) az agrártámogatások eljárásainak kizárólagos országos földterület-azonosító rendszere
Zonális programok A Nemzeti Agrár-vidékfejlesztési Stratégia második tengelyének egyes intézkedései konkrét területekhez kapcsolódnak: Natura 2000 kifizetések és a 2000/60/EK irányelvekhez (VKI) kapcsolódó kifizetések Érzékeny Természeti Területek célprogramjai Kedvezőtlen adottságú térségek programjai (LFA, KAT)
Víz Keretirányelv Vízgyűjtő-gazdálkodási terv (2009): vízvédelmi, ökológiai szempontok Nitrátérzékeny területek (jelenlegi kijelölés módosítása) Erózió érzékeny területek Belvízveszélyeztetett területek Partmenti vízvédelmi zónák
Nitrátérzékeny területek Nitrát direktíva: a mezőgazdasági tevékenység szabályozása (27/2006. (II.7.) Korm. rendelet a vizek mezőgazdasági eredetű nitrát-szennyezéssel szembeni védelméről) 27/2006 (II. 7.) Korm. rendelet („nitrát-rendelet”) Nitrát-érzékeny területek kijelölése Állattartó telepek: trágyatárolás (műszaki előírások) Földhasználat: jó mezőgazdasági gyakorlat, erózióvédelem, tápanyag gazdálkodási szaktanácsadás, trágyakijuttatás szabályozása Nyilvántartási, adatszolgáltatási kötelezettség, Ellenőrzés A nitrátérzékeny területek jelenleg összesen 43 186 km2-t tesznek ki, az ország területének 46,4 %-át. Kijelölésük a MEPAR rendszerben megtörtént
Potenciálisan erózió érzékeny szántók Összes erózió érzékeny terület 440 000 ha Eróziós terület állóvíz vízgyűjtőjén 120 000
Belvíz veszélyeztetett területek erősen veszélyeztetett: 230 ezer ha szántó, közepesen: 860 ezer ha szántó Forrás: VKKI
VKI célok az UMVP-ben A vizek jó ökológiai állapotának eléréséhez szükséges: Erózióvédelem a dombvidéki szántókon Belvíz visszatartás a rendszeresen elöntött területeken Partmenti vízvédelmi területek (puffer zóna) a vízfolyások mellett
Kisvízi meder kiszélesítése, lankás rézsű - meanderezés kialakul Belterületi természetes állapotú szakasz
DOMBVIDÉKI KIS- ÉS KÖZEPES VÍZFOLYÁSOK REHABILITÁCIÓJA
Kombinált partvédelem elhabolás ellen Árnyékolt meder
Függőleges vonalvezetés, fenéklépcső surrantó
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
http://digiscience.hu/wwf/wwf_trapezmeder.html
Tavak, tározók rehabilitációja Eszközök: Külső terhelés (P) csökkentése Szennyvíztisztítás, P eltávolítás Nem pontszerű terhelés Mezőgazdasági (művéliság és -mód váltás, tápanyag gazdálkodás) Városi (belterületi) lefolyás szabályozása (beszivárogtatás, szűrőmezők, torkolati műtárgyak) Tavon belüli beavatkozások (külső terhelés szabályozásával együtt hatékonyak csak!) Elvezetés a tóból (P-ban gazdag hipolimnion vizének elvezetése) Belső terhelés csökkentése (kotrás, üledék inaktiválása) Biomanipuláció Hínár aratás
Üledék kotrás Az állóvízben (tóban, előülepítőben, tározótérben) az évek során lerakódott, felhalmozódott szennyezett hordalék eltávolítása, a meder feliszapolódásának megakadályozása, a tározó térfogat csökkentésének megakadályozása. Az üledékek elhelyezési helyét természetvédelmi szempontok figyelembe vételével kell meghatározni. Szennyezett üledék csak a szennyezettségnek megfelelő tárolóban rakható le. Ütemezés fontos! (Sekély tavakban az üledék átrendeződése lényegesen ronthatja a vízminőség-védelmi célok megvalósítását.) Megoldások: Víz alatti (hidromechanizációs) kotrás – nagy víztartalom! Száraz kotrás – tavat le kell üríteni Költségeket befolyásolják a zagy elhelyezés feltételei
Hirdomechanizációs kotrás és a zagy elhelyezése
Üledék kezelés A foszfor kicsapatása (tavi P koncentráció csökkentése) és az üledékből felszabaduló P inaktiválása Fémionok adagolásával végzik (alumínium-, vas-, kalcium-sók, valamint olyan ritka földfémek sói, mint a cirkónium, lantán, titán). A ritka földfémek potenciálisan toxikusak és drágák. A hamu és a kohósalak alkalmazása nehézfémtartalma miatt nem ajánlott. Az alumínium-szulfáttal, vagy nátrium-alumináttal végzett foszfor inaktiválás a legelterjedtebb. Sekély tavak esetében a vas-sók alkalmazása javasolt közvetlenül az üledék fölé juttatva (vasIII-klorid). Tóvízben mésztej (Ca(OH)2) adagolás – növeli az üledék P megkötő lépességét. A kicsapódó CaCO3 teljes mértékben természetbarát anyag.
Üledék – belső P terhelés Adszorpciós izoterma: egyensúlyi koncentráció meghatározása Adszorbeált P (mgP/g üledék) (~ Üledék „mobilizálható P tartalma) Deszorpció felkeveredés hatására 2 1 3 3 Adszorpció a külső terhelés növekedésekor 1 2 Pe Adszorpciós kapacitás (izoterma alakja) függ: Üledék/talaj adszorpciós tulajdonságai (Fe, Mn, Al oxidok, Ca sók, agyagszemcsék) pH, hőmérséklet, redox potenciál, stb.
Üledék P koncentrációjának változása (Lijklema, 1986) Foszfor ülepedés, S (g P/m2/év) Éves lerakódás (h) Felkeveredő (aktív) réteg (h) Eltemetődő réteg (h) Üledék P koncentrációjának változása (Pü): P „öregedési” állandó Új egyensúly beállásának ideje (S, h = konst, k = 0):
DINAMIKUS MODELL FELÉPÍTÉSE VÁLTOZÓK: AP- alga P, DP - detritusz P, ORP - oldott szervetlen P, PP - formált szervetlen P, SP - formált P az üledékben, BP – eltemetődött P; FOLYAMATOK: 1 - szaporodás, 2 - pusztulás, 3 - mineralizálódás, 4 - ülepedés, 5 - adszorpció-deszorpció; BELSŐ TERHELÉS: Lijklema-féle üledék modell PE - a víz és az üledék közötti „hipotetikus” egyensúlyi koncentráció PE PÜ
Dinamikus modell alkalmazása: szimuláció a beavatkozások előtti és utáni időszakra ÖP (mg/m3) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 mért számított Tatai Öregtó (leeresztő zsilip) Hídvégi-tó (Balatonhídvég)
A CaCO3 tartalom változása a Hídvégi-tó üledékében: A mintavételi pontok átlagértékei (mért) és az üledék-keveredési modellel számított koncentráció (modell)
A Hídvégi-tó előre jelzett összes P visszatartása (%) különböző terhelési forgatókönyvekre -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 változatlan (1995-1999) PO4-P 50%-kal csökken összes P 50%-kal nő összes P 50%, Q 30% csökken év
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!