Földtudományi szakismeretek

Az előadások a következő témára: "Földtudományi szakismeretek"— Előadás másolata:

1 Földtudományi szakismeretek
Környezetföldtan

2 KÖRNYEZETFÖLDTAN Környezet: Adott helyen, adott időben, adott rendszerre ható tényezők összessége Környezet – természettudományos megközelítése: Az élő szervezeteket körülvevő fizikai, kémiai, biológiai tényezők együttese (élő+élettelen) Környezet – környezettudományi megközelítése: Az emberi lét, tevékenység és a természetes, ill. átalakított környezet kapcsolata (földi rendszerek: víz, levegő, talaj, kőzetek, élővilág) Környezetföldtan- Környezettudomány ága Földtani ismereteket vizsgál a környezetgazdálkodás érdekében

3 Környezetföldtani vizsgálat jellege
Alapkutatás: globális változások vizsgálata, geológiai eredetű veszélyek kutatása Alkalmazott kutatás: bányászat földtani, vízföldtani környezeti hatásainak kutatása, ipari és mezőgazdasági tevékenységek hatásainak vizsgálata Gyakorlati tevékenység: adott környezeti problémák földtani vonatkozásainak gyakorlati megoldása, pl.: hulladék-elhelyezés, környezeti állapotfelmérés, kárlokalizálása, kárelhárítás

4 Környezetföldtani vizsgálat tárgya, céljai 1.
Természeti eredetű földtani veszélyforrások: Endogén: Földrengések Vulkanizmus Tömegmozgások Exogén: Viharok Árvíz Belvíz Tengerparti vízmozgások

5 Környezetföldtani vizsgálat tárgya, céljai 2.
Antropogén eredetű földtani veszélyforrások: Mindennapi élet: Vízhasználat Szennyvízelvezetés Hulladék-elhelyezés hidrogeológiai eszközök Termelő tevékenység: Ipari Tájsebek rehabilitációja, meddők rekultivációja Talajvíz és felszíni vizek szennyezése Geológiai módszerek, öko-ásványok (zeolit, perlit) Mezőgazdasági Talajerózió, talajvíz-szennyezés Túllegeltetés

6 Rendszerszemlélet Zárt rendszer: határain keresztül csak energiaáramlás lehetséges, anyagáramlás nincs vagy a rendszer szempontjából elhanyagolható mértékű. A FÖLD , mint egész zárt rendszer-határain át döntően energiaáramlás van (elhanyagolható a földi méretek szempontjából a meteoritok anyaga, a napszél, a külső légkörből megszökő hidrogén) A földi alrendszerek (atmoszféra, hidroszféra, litoszféra-pedoszféra és bioszféra) nyitott rendszerek: folyamatos kölcsönhatás, anyag- és energiakicserélődés van (negatív-pozitív visszacsatolás)

7 Napsugárzás felmelegíti a világtenger vizét PÁROLGÁS
Felhő- és csapadékképződés Lehullott csapadék Egyensúly: Szárazföldek CS=P+L Óceánok P=CS+L (befolyás)

8 Sűrűsége függ:sótartalom, TºC, nyomás
4 ºC-on a legnagyobb, 1 g/cm³, a hőm.növelésével, csökkentésével a sűrűség csökken. (hidegebb kisebb sűrűségű 0,91-0,92 g/cm³ jég úszik (térfogata 8-10%-kal nő) sótartalom növekedésével a sűrűség nő: 1,02-1,04 g/cm³. pH: neutrális-6,5-7,5

9 Sótartalom: halin (35%o<), mixohalin(0,5- 35%o) , limnohalobikus(0,5 %o>); 1NK=10 mg CaO/1liter víz) Stenohalin=szűk tűrés, állandó só cc. Eurihalin=tág t.,változó só cc. torkolatok

10 Vízburok A vízburok döntő tömege az óceáni medencékben található. A körforgás révén azonban a Föld vízkészlete állandó mozgásban van, s így az összes geoszférát összekapcsolja. E hatalmas tömegű "vándorláshoz" az energiát a napsugárzás biztosítja. A földfelszín 71 %-át, mintegy 350 millió km² felületet borít víz. Földünk hatalmas vízkészletének (kb millió km³) 96,4 %-a a sós víz és 3,6 %-a (kb. 50 millió km ³) édesvíz, de ennek is döntő része, kb. 2 % jégtakaróként halmozódott fel, elsősorban a Déli-sarkvidéken. Az emberiség rendelkezésére - elsősorban a folyókban és tavakban - a teljes földi vízkészlet 0,011 %-a ( km³) áll, ebből kell gazdálkodni.

11 A földi vízkészlet megoszlása
Vízmennyiség ezer km³ % Tengerek, óceánok 96,4 Sarki jég, gleccserek 26364 1,9 Szárazföldi vizek - felszíni 190 0,011 - felszín alatti 23400 1,69 -talajnedvesség 16 0,001 Légköri vizek 13

12 A vízben előforduló anyagok
1. A víz természetes anyagai ideális estben · Kálcium, magnézium ( mgCaO/l) ·  Jód ( 25 g/l ) ·  Fluor (0.2-1 mg/l ) ·  Klorid, szulfát ( 200 mg/l ) • Nátrium ( 200 mg/l ) .

13 Érdekességek a vízhasználatról:
Németországban körülbelül 130 liter ivóvizet használ el naponta egy ember - más európai országokkal összehasonlítva, ez a mennyiség igencsak gazdaságosnak mondható. A svájciak és az olaszok körülbelül 250 litert használnak el naponta. Ám mindössze 4 litert használnak szomjuk enyhítésére és főzéshez, 55 litert a fürdőszobában, 32 litert a WC öblítéséhez, 25 litert mosáshoz, 8 litert pedig mosogatáshoz használnak

14 A vizek természetes előfordulása
2. FELSZÍN ALATTI VIZEK: · talajvíz ( 20 m ) · rétegvíz, artézi víz (50 – 500 m) · karsztvíz (20 – 50 m) • forrásvíz (20 – 500 m). 3. CSAPADÉKVíZ

15 Felszín alatti vizek (Talajnedvesség: a felszín és a talajvíztükör közötti zóna víztartalma) Talajvíz (az első vízzáró réteg felett felhalmozódó vízkészlet) Rétegvíz (két vízzáró réteg közötti vízkészlet) Résvíz (karsztvíz, hasadékvíz) (a kőzetek repedéseiben felhalmozódó vízkészlet)

16 Talajvíz Felszín-közeli törmelékes medenceüledékekben lévő víz = felszín alatti víz áramló víz, vízáramlási sebesség kicsi: 0,1-10 m/év Mélysége: Alföld: 2-5 m, dombvidékeknél 8-10 m

17 Talajvízháztartás: Kiadási oldal: Párolgás
Bevételi oldal: Vízutánpótlás: homok területeken kb mm/év löszös-iszapos területeken 5-10 mm/év Csapadék (Mo.:-on főleg a téli csapadék adja az utánpótlást) Talajvíz oldalirányú áramlása (hegyvidéki ter.-eken, med.-be nyúló hordalékkúpok esetén) Felszíni vizek (szívó hatás, duzzasztó hatás) Öntözés Kiadási oldal: Párolgás Elfolyás (áramló talajvíz esetén) Társadalom vízkiemelése (tartós változás megbontja az ökológiai egyensúlyt)

18 Jellemzői: Nyílt tükrű (csak kivételes esetben áll nyomás alatt)
Mérések alapján megállapítható: abszolút talajvízszint (talajvíztükör tengerszint feletti magassága (Balti-tenger)) relatív talajvízszint (a talajvízszint felszín alatti mélysége, a talajfelszín és a talajvízszínt távolsága)

19 Talajvízjárás Talajvízjárás: a talajvízszint időbeli változása
A leszivárgáson és a talajvíz párolgásán keresztül a talajvízszint alakulása szorosan kapcsolódik az éghajlati elemek, a csapadék és a hőmérséklet időbeli alakulásához. A talajvízjárás minden (napi, évszakos, évi) időléptékben követi a csapadék és a hőmérséklet ingadozását. Minél mélyebb a talajvíz, annál nagyobb időbeli késleltetéssel követi az éghajlati elemek ingadozását, és kisebb az ingadozása .

20 Talajvíz hasznosítása:
Talajvízszint változása : - Állandó, lassú változást mutat - Hidrológiai év: nov. 1.-ápr. végéig = téli félév (a vízkészlet gyarapodik) máj.1. – okt. végéig = nyári félév (a vízkészlet fogy) Talajvíz hasznosítása: Öntözés Szennyeződések (műtrágya-nitrát, szennyvíz)

21 Talajvíz – az ivóvíztartalék
Romániában, Szlovákiában - és részben Magyarországon is - az ivóvizet legnagyobb részt a talajvízből vagy forrásvízből nyerik. Kis mennyiség származik közvetlenül felszíni vizekből. A tiszta talajvíz tehát a tiszta ivóvíz fontos előfeltétele. Ha a talajvízszint jelentős mértékben csökken, az súlyos ivóvízhiányhoz vezethet.

22 Rétegvíz: két vízzáró réteg közötti vízkészlet
Jellemzői: Más néven artézi víz (1126.-Artois tartomány) Felhalmozódósa medencékben (a víztartó és vízzáró rétegek szinklinális települése esetén) Klasszikus pl.: Párizsi-med., Nagy-artézi-med. (Ausztrália), magyar Alföld Mo.-on mélyfúrás, (ebből az Alföldön), 9000 pozitív kút

23 Rétegvíz- termálvíz- ásványvíz
Vízzáró rétegek közötti vizek Geotermikus viszonyok Magyarországon: 100 méterenként kb. 5ºC hőmérséklet növekedés (20 m-ként 1 ºC ) oka: km-es kéregvastagság + jó hőszigetelő üledékek (agyagok, homokok)

24

25 Résvíz (karsztvíz, hasadékvíz): a kőzetek repedéseiben, hasadékaiban, üregeiben felhalmozódó víz
Karsztvíz jellemzői: A karszt belsejébe szivárgó víz útja 3 szakaszra osztható: leszállóöv, függő karsztvíz, támaszkodóöv A karsztvíz helyzete alapján: mélykarszt, sekélykarszt A karszt elhelyezkedése alapján: nyílt karszt, fedett karszt

26 A felszín alatti vizek hőmérséklete:
A felszíni hőm. ingadozás a mélység felé haladva csökken 20 m-en 10 oC (= Mo. évi középhőmérséklete) Hévíz= vízföldrajzi szempontból 10 oC felett, balneológiai szempontból 20 oC felett A mélyebben fekvő vizek hőm.-e a geotermikus gradienstől függ

27 Felszín alatti vizek minősége - össefoglalás
Jellemzői: Keménysége (vulkáni kőzet lágy – ül. kőzet kemény) Szénsavtartalma Kémhatása Sótartalma (édesvíz, brakkvíz, sósvíz) Ásványvizek (oldott ásványi anyagtart. alapján): Pl: alkálikus vizek (K,Na, Ca), földes-meszes, konyhasós, keserű vizek, vasas, kénes, jódos-brómos, radioaktív)

28 A felszín alatti vizek felszínre lépése:
Areális felszínre lépés (mocsár, láp) Pontszerű felszínre lépés (forrás) Források tipizálása: - A forrás és a táplálóterület magassági helyzete alapján Leszálló forrás (rétegforrás, törmelékforrás) Átbukó forrás (egyszerű átbukó forrás, szűkülő forrás) Felszálló forrás (vetőforrás, réteggyűrődéses forrás)

29 Források tipizálása: - Működés jellege alapján:
Állandó forrás (Vaucluse-ök) Időszakos forrás (intermittáló, epizodikus) Intermittáló: periodikusan ismétlődő időközönként következik be a vízszállítás (gejzírek) Epizodikus: a vízszállítás nem szabályos időközönként következik be (éhségforrás, katavotra)

30 A vizek természetes előfordulása
1. FELSZÍNI VIZEK: természetes állóvizek (tó, mocsár, tenger)  mesterséges állóvizek (víztározók)  természetes vízfolyások (folyó, ér, patak) mesterséges vízfolyások (csatorna).

31 Fogalmak Vízgyűjtőterület Vízválasztó
Vízállás, vízjárás; Kisvíz, középvíz, nagyvíz, árvíz Ártér nagyvíz idején árvízi meder területe Gátakkal védett folyó-szakaszakon a gátak között hullámtér, gátak mögött ármentesített terület Teraszképződés Vízhozam Hordalékjárás – hordalékképződés – hordalékszállítás (szemcseméret, lebegtetés, zátony,sziget) – esés, sebesség

32 Folyóvíz munkája: Munkavégzés függ: vízhozam, meder esése, áramlási sebesség. A folyó felszínformáló munkája a domborzat függvényében: Felső szakaszjelleg: hegységi, emelkedő térszínen, V alakú völgyet mélyít (szurdok, kanyon) Középső szakaszjelleg: süllyedő med.-be érve, alacsonyabb lejtésű ter.-en; a folyó kanyarogva halad (meanderező); épít (domború oldalon) és pusztít (homorú oldalon) Alsó szakaszjelleg: mérsékelt lejtésű területen, a folyó esése, sebessége lecsökken; összes hordalékát lerakja; hordalékkúpot épít, szigeteket, zátonyokat hoz létre

33 A Duna mai vízgyűjtő területén ma is dolgoznak azok az erőhatások, amelyek a múltban annak domborzatát alakították. Így jelenleg is tartanak a felszín süllyedő és emelkedő mozgásai. Emelkedik pl. az Alacsony – Tátra Ny-i fele (2mm/év),az Észak-keleti- és Keleti-Kárpátok(2-3mm/év). Süllyedő terület pl. a Kisalföld Ny-i fele(1mm/év), és É-i, szlovákiai része (3-4mm/év). Ennek felszínfejlődési következménye az lesz, hogy a süllyedő területek magukhoz vonzzák a vízfolyásokat, s ezáltal környezetük vízrajzi központjaivá, erózióbázisaivá, s egyben hordaléklerakó helyeivé is lesznek. Ezzel szemben az emelkedő területek mederbevágódást és völgymélyülést idéznek elő, ami meggyorsítja a felszín lepusztulását, s annak következtében a hordaléktermelést.

34 A mederalakítás a szintváltozásokon kívül függ a kanyarulatfejlődéstől.
Mai szabályozott állapotukban természetesen sem a Dunán , sem a mellékfolyókon nem mehet végbe teljes kanyarulatfejlődés. Megakadályozza azt a folyómedrek szabályozása partvédőművekkel és sarkantyúk építésével. A folyószabályozások ezáltal csökkentik a felszínfejlődésben betöltött szerepet. További változásokat idéznek elő a vizek hasznosítására irányuló törekvések. kommunális és ipari vízellátás céljára végzett vízkivezetések, a tisztítatlan használt vizek és szennyvizek bevezetése, a folyók energiájának kinyerését és a hajózást szolgáló vízlépcsők (a nagy esésű völgyszakaszok állóvizű medencékké alakulnak, ha a folyóvíz szennyezett, a visszaduzzasztás az egész környéket veszélyeztető vízminőség romlást eredményezhet).

35 Társadalmi hatások a folyó életében
a folyószabályozás hátránya ->csökkenti a folyó felszínfejlődési szerepét a folyószabályozás előnye-> lakosság biztonsága vízellátás céljára történő felszíni vízkivételek tisztítatlan vizek és szennyvizek bevezetése a folyó energiájának kinyerését szolgáló vízlépcsők->vízminőséget és a folyó mechanizmusát változtatják meg

36 A folyók vízminősége és felszínalkotó szerepének megtartása
1. Bevezetett használt vizek és szennyvizek teljes megtisztítása. 2. A folyók hordalékszállításának biztosítása a duzzasztott térben való lerakódás és felhalmozódás ellen. 3. A száraz medenceterületek és a környező csapadékosabb hegyvidékek vízháztartásában az ellentétek feloldása - az árvizek fenyegetése a sík vidéken - vízutánpótlás az aszályos időszakban - megoldás: hegyvidéki tárolótér - csökkenthetők az árvízi csúcsok, száraz időben öntözés - megoldás: erdők szerepe lefolyást késleltető szerep, csökken az árhullám szintje, csökken a lejtőerózió, csökken a hordalékképződés

37 Folyószabályozás a Duna menti országokban
Németországban a Duna 580 km hosszan folyik az osztrák határig. Ebből 180 km hosszan mélyen bevágott völgyben, míg 400 km-en át szabadon folyik. Sigmaringen és Ulm közötti 85 km hosszú szakaszt 21%-kal megrövidítették. Árvízi gátak védik a folyó árterét 183 km hosszan. Ausztriában a Duna-szakasz hossza 350km, amiből 21 km közös Németországgal,8 km pedig Szlovákiával. 200 km-en át védgátak oltalmazzák. A szlovákiai Duna-szakasz 172 km hosszú. Amiből 142 km Magyarországgal közös. Árvízi gátak kísérik a jobb és a bal parton végig. Magyarországon a  Duna 417km hosszan folyik. Ez a Duna-szakasz az árvizektől legjobban fenyegetett terület, a védgátak közel km2  -t védnek az árvizektől. Az aktív vízgazdálkodás(öntözés,vízellátás, hajózás, energia hasznosítás) fejlesztésére épültek vízlépcsők (Bős).

38 Az árvizek növekedésének főbb okai (MTA közvélemény-kutatás)
Az árvizek növekedésének legfőbb okai Felső-Tisza Szolnok Zala Székes-fehérvár A gátak karbantartásának elhanyagolása 65 72 75 78 Az erdők kivágása 84 67 57 45 Új gátak építésének elhanyagolása 41 59 60 69 A szomszéd országok hanyagsága 46 32 Az égh változás miatt bekövetkezett gyakori esőzések 52 42 38 35 Építési engedélyek kiadása árvíz fenyegetett területeken 13 29 44 50

39 Vízkészletek Felszíni vízkészlet (csapadék, vízfolyások)
Felszín alatti vízkészlet Vízkivétel Magyarországon Napi 2,7 millió m³: 50% rétegvíz 30% parti szűrésű víz 15 % karsztvíz 5% talajvíz (illegális kivétel nélkül)

40 A víz szennyező anyagai
a. Természetes szennyezőanyagok: · Arzén ( 0.17 g/l ) · Nitrát ( 40 mg/l ), nitrit ( 2 mg/l ) · Higany ( 0.1 g/l ) · Bárium ( 1 mg/l ), bór ( 0.3 mg/l ) · Vas , mangán ( 0.1 mg/l ). • Természetes szervesanyagok.

41 Természetes vízszennyeződés
Nitrogénvegyületek: Nitrifikáció (oxidatív környezetben) fehérjék- ammonia - nitrit – nitrát Denitrifikáció ( anaerob folyamat)

42 A víz szennyező anyagai
b.  Antropogén szennyezőanyagok: · szennyvíz · szintetikus detergensek · klór-fenolok · peszticidek · ásványolaj termékek · toxinok • egyéb.