Létesített vizes élőhelyek – nemzetközi kitekintés Dr Létesített vizes élőhelyek – nemzetközi kitekintés Dr. Lakatos Gyula tanszékvezető egyetemi docens Debreceni Egyetem TTK Alkalmazott Ökológiai Tanszék

Az előadás tartalma vizes élőhelyek természetes vizes élőhelyek osztályozás, működés létesített vizes élőhelyek vízi növényzet szerepe hazai létesített vizes élőhely típusok nemzetközi kitekintés összefoglalás

Sekély vizek sekély vízterek Lp > Lf (sekély tavak, tócsa, fertő) vizes élőhelyek (wetlands) Vizes élőhelyek természetes vizes élőhelyek létesített vizes élőhelyek (constructed wetlands)

Vizes élőhelyek (wetlands) A fogalom használata egészen széles értelemben (Ramsar Convention, 1971): „… wetlands are areas of marsh, fen, peatland or water, whether natural or artificial, permanent or temporary, with water that is static or flowing, fresh, brackish or salt, including areas of marine water the depth of which al low tide does not exceed six metres” (Scott és Jones, 1995). Cowardin et al. (1979) szűkebb értelmezésben: „… a terresztris és vízi rendszerek (értelmezésünkben: vízterek) közötti átmenet, ahol a talajvízszint általában a felszínen vagy annak közelében található és a medret (üledéket) sekély mélységben borítja víz”.

A vizes élőhelyek kritériumai: legalább időszakosan a területen vízinövényzet (hydrofiton) éljen, az alzat (mederfenék) vízzel itatódjon át, alakuljon ki az üledék, a vegetációs időszak egyrészben legyen vízzel borítva.

A vizes élőhelyek jellemzése Hidrológiai tényezők: vízborítottság, vízforgalom (elöntés, kiszáradás), vízmélység, vízszint változás a vízellátottság mennyisége, a vízminőség fontossága a vízi élővilág és válasza: alkalmazkodás és szaporodás, fennmaradás és átvészelés, elmenekülés vagy visszahúzódás, pusztulás

A vizes élőhelyek jellemzése Az üledék (a meder alját képező, vízzel átitatott talaj) a víz – üledék határfázis szerepe a víz – levegő határfázis jelentősége az üledékben, de különösen annak felszínén lejátszódó: fizikai (adszorpció, deszorpció, stb.), kémiai folyamatok (hidrolízis, ioncsere, koaguláció, stb.) biológiai történések (mikrobiológiai lépések, bioturbáció, extracelluláris enzimek, stb.) antropogén hatások (szennyezés, mérgezés, stressz helyzetek)

A vizes élőhelyek jellemzése A növényzet különböző életforma és kötődés a vízhez (obligát vagy amfibikus jelleg) a növényzetben fásszárú fajok fátlan növényállományok: emerz növényzet (nádas és sásos) az úszólevéllel rendelkező vízi növényzet az alámerült (szubmerz) hínárnövények A táplálék láncban, -hálózatban szerepük, nem közvetlen táplálék forrás, hanem pusztulásuk után, a bentonikus életmódú állatok fogyasztják, vagy a lebontást végző mikrobiális élőlények számára szubsztrátum értékűek.

szubmerz úszó növény úszó levelű növény emerz

Vízi növényzet jelentősége elsődleges szerves anyag produkció oxigén termelés anyag ciklus és energiaáramlás asszimilációs képesség bioakkumuláció szubsztrát (élőbevonat) védelem és táplálék a vízi gerinctelenek és halak számára élőhely változatosság biodiverzitás fenntartása

A vizes élőhelyek osztályozása A hazai vizes élőhelyek elhelyezkedésük alapján: palustrin (mocsár és láp), lacustrin (tavi kapcsolódású) riverin (folyóvölgyi) típus IUCN ajánlása (Dugan, 1990) marin (tenger parti) estuarin (torkolati)

A természetes vizes élőhelyek javasolt csoportjai: mocsarak lápok ártéri vizes élőhelyek marginális (kapcsolódó) vizes élőhelyek időszakos (efemer) vizes élőhelyek

A létesített vizes élőhelyek javasolt csoportjai: halastavi mezőgazdasági víztározó városi célra és ipari tevékenység által létesített vizes élőhelyek szennyvíztisztító vizes élőhelyek

Hazai létesített vizes élőhely típusok Nyílt felszíni vizű “tavi” rendszerek (Free water surface systems) gyökerező makrofitás rendszer emerz növényet: BMKO, TIFO emerz és szubmerz növényzet: NYKV, Fonyód nem gyökerező makrofitás rendszer szubmerz növényzet: TVK úszólevelű makrofitás rendszer Lemnás tavak: Kaposvár Felszín alatti vízfolyású (gyökérmezős) rendszerek (Subsurface flow system) vertikális átfolyású rendszer: Szügy horizontális átfolyású rendszer: Kám Mesterséges úszólápi rendszer (Artificial floating meadow system) (kísérlet: VITUKI)

Létesített vizes élőhelyek (constructed wetlands) A működés függ: hidrológiai tényezők vegetáció típus mikrobiális aktivitás terhelés, terhelhetőség vízminőség változik (éves és évszakos) exterior és interior folyamatok szedimentáció reszuszpenzió filtráció bioturbáció lebegőanyag csapdázás oldott anyag felvétel - leadás KOI, BOI, DOC csökken

Létesített vizes élőhelyek Úszó növényzet Úszó levelű növényzet Szubmerz növényzet Emerz növényzet algás Felszín alatti átfolyású rendszerek Felszíni vizű „tavi” rendszerek halas nádas Felszíni vizű „tavi” rendszerek Fentről lefelé Horizontális átfolyás Vertikális átfolyás Lentről felfelé algás halas Hibrid rendszerek halas nádas nádas nádas

Befolyó Kifolyó Úszó növényzet, CW rendszer Befolyó Kifolyó talaj Úszó levelű növényzet, CW rendszer

Szubmerz növényzet, CW rendszer Befolyó Kifolyó talaj Szubmerz növényzet, CW rendszer Befolyó Kifolyó talaj Emerz növényzet, CW rendszer

CW rendszer Előkezelt szv. Phragmites Kavics ágyazat Tisztított víz Gyökér zóna Vékony polietilén réteg drénezés CW rendszer

Vízszintes átfolyású szűrőmező zúzott kő szigetelő fólia zúzott kő lefolyás szabályozó beve-zetés Vízszintes átfolyású szűrőmező

Kétfokozatú CW Horizontális befolyó kifolyó Recirkuláció befolyó Recirkuláció (denitrifikáció) Horizontális Verti-kális kifolyó

U – felvétel R – leadás T - transzlokálás Napi teljesítmény a gyökérzónában Makrofita perifiton U – felvétel R – leadás T - transzlokálás

NYKV TIFO nádas – hinaras tó nádas tó terület 15 500 m2 145 000 m2 mélység 1.0 m 1.0 – 1.5 m befolyó napi tisztított szennyvíz 200-250 m3 2500-3500 m3 tartózkodási idő 70 nap 60 nap

NYKV (1995) nádas – hinaras létesített vizes élőhely A növény állományok egységnyi és összes biomasszája ill. területe a nádas tóban Állomány növény biomassza terület összes biomassza g/m2 m2 % kg/tó Nyílt vízü felszín 320 2.06 Chara sp. 2558 6080 39.22 15 552 Potamogeton pectinatus 887 50 0.33 44 Typha latifolia 9700 300 1.93 2910 Typha angustifolia 29011 5995 38.68 173920 Schoenoplectus lacustris 360 5 0.03 2 Phragmites australis 6640 2750 17.75 18260 Összesen 15500 100.00 210688

TIFO létesített vizes élőhely (constructed wetlands) algás tóegység halas tóegység nádas tóegység nádas tóegység (reed pond): enyhén lúgos Na-Ca-HCO3-SO4 oxigéntelítettség 70% TP eltávolítás 40% TN “ 35% Brix (1994) Michail és mtsa. (1981) KOI “ 31% 87% 67% BOI5 “ 26 % 96% 93% TOC “ 28% - 63%

Szügy nádas medence (reed bed), gyökérzónás rendszer A nyers szennyvíz, ülepített szennyvíz és a tisztított szennyvíz átlag értékei és a Szabvány határértékei tényező nyers ülepített tisztított (határ érték) szennyvíz KOIsCr g/m3 942 421 93 75 BOI5 g/m3 324 162 18 - NH4-N g/m3 146 147 97 8 TP g/m3 36 36 5 2 CCI4 ex. mg/m3 49 16 8 10 lebegőa. g/m3 853 282 89 200

Növények Víz Szerves anyag Talaj

Wiklino CW sémája

Sarbsk CW sémája

Befolyó Kifolyó Hatékonyság CW működés Petrovban, 1990 Befolyó Kifolyó Hatékonyság (mg L-1) (mg L-1) (%) BOI5 550 33 94.0 KOI 680 120 82.4 SS 1750 40 97.7 NH4+-N 160 5 96.9 Total-N 227 71 68.7 Total-P 60 4.1 93.2

Brix and Johansen (1996) 8.8 m2/le 0.76 m2/le Recirkuláció (denitrifikáció) 0.76 m2/le Brix and Johansen (1996)

EU irányelvek és direktívák A belépés „ára” – kényszer modernizáció szennyvízelvezetés és tisztítás költsége: 3-3,2 milliárd EUR vízbázisok védelme: 40-50 millió EUR természetes vizek minőségének védelme: 50-200 millió EUR Összesen: 3.2-3.5 milliárd EUR

Összefoglalás Áttekintettük a vizes élőhelyek felosztását és tulajdonságait. Elemeztük a vízi növényzet szerepét. Kitértünk a létesített vizes élőhelyeken lejátszódó fontosabb folyamatokra. Tárgyaltuk a vizes élőhelyek típusait és elemeztük azok működését. Nemzetközi kitekintést tettünk néhány országba. Utaltunk az előttünk álló feladatokra.

Köszönöm a figyelmet!