4. Felszíni vizek veszélyeztetettsége

Az emberiség a fejlődése során a természeti környezetbe, a benne lejátszódó folyamatokba egyre nagyobb mértékben avatkozott be. Az emberi tevékenység következtében módosultak a geokémiai ciklusok. Az ember a környezeti elemek használatakor legtöbbször figyelmen kívül hagyta azok természetes megújuló képességét.

Az ipari és a mezőgazdasági termelés következtében a légkörben, a kőzetövben és a vízövben bekövetkezett károsodások sok esetben vissza nem fordítható változásokat okoztak.

Az élet szempontjából egyik legfontosabb környezeti elem a víz, amely a hidroszférán kívül az atmoszférában és a litoszférában is megtalálható. Az emberi beavatkozások miatt a víz körforgalma és különböző megjelenési formáinak jellemzői megváltoztak, módosultak. Ezek mind mennyiségi, mind minőségi jellemzőket érinthetnek.

Az elmúlt 40 év alatt a világ vízszükséglete a háromszorosára nőtt, ami a felszín alatti vizek termelésének növelését is szükségessé tette. Sok területen ez a felszín alatti vízszintek jelentős csökkenését idézte elő, amely a talajvízből táplálkozó, talajvizet fogyasztó növényzet károsodásához vezetett. A környezet használatok hatására már sok helyen elszennyeződtek a felszíni és a felszín alatti vizek. Az intenzív mezőgazdasági termelés és erdészeti tevékenység felgyorsította, megnövelte a talajok erózióját. Ennek hatása a talajok tápanyag visszatartó kapacitásának csökkenése mellett a szennyező-megkötő, visszatartó, illetve lebontó képességének károsodásában is megmutatkozik. A levegőbe kibocsátott és a talajra ülepedő szennyezőanyagok bizonyos típusai (pl. kén-dioxid) növelik a talajok savasságát, mely közvetett módon szintén hatást gyakorol a felszíni és a felszín alatti vizek állapotára. Hasonlóan rontja a vizek minőségét a települések talajfelszínre lerakott szilárd hulladéka és az ellenőrzés nélkül kibocsátott (elszikkasztott) szennyvize.

A vizek állapotának romlása természetesen nem csak ezen néhány, példaként kiragadott esetben figyelhető meg. Egy adott vízgyűjtőterületen a térség vizeinek minősége visszatükröz minden, a területen folytatott ipari, mezőgazdasági tevékenységet, a települések szerkezetét, a terület használatát.

A felszín alatti vizek természetes állagát a hidrogeológiai adottságok határozzák meg. A felszín alatti vizek természetes állapotának megváltozását okozó emberi beavatkozások három fő területhez kapcsolhatók.

Az egyik ilyen terület a felszín alatti vízgyűjtőjét érintő, a földfelszínen végzett emberi tevékenységek. A rossz talajművelési mód, a helytelen erdőgazdálkodás a felszíni vizek lefolyásának felgyorsulását, a beszivárgás megváltozását, a talaj erózióját okozhatja. A túlzott öntözés megnöveli a beszivárgást, fokozza a talajok kilúgzását, megváltoztatja a talaj eredeti szerkezetét. A felszín mesterséges lefedése jelentősen módosíthatja a beszivárgást, azaz a felszín alá jutó csapadék mennyiségét, területi eloszlását. A települések, közlekedési utak helyén akadályozott a természetes utánpótlódás, illetve ennek következtében a beszivárgás más területekre tevődik.

Az emberi beavatkozások másik nagy területe a felszín alatti vizek termelése. Felszín alatti víztartó rétegekből az utánpótlódás mértékét meghaladó tartós vízkitermelés a víztartó vizének mennyiségét és minőségét egyaránt károsan befolyásolja. A túltermelés megváltoztatja a víztartó rétegek energetikai viszonyait, ezzel források, kutak vízhozamának és a felszín alatti víz szintjének csökkenését idézi elő. Gyógyvizek és hévizek állapotának a túltermelés miatt bekövetkező romlása pl. hőmérsékletének csökkenésében, összetételének módosulásában jelentkezhet, így a víz az eredeti felhasználási célra alkalmatlanná válhat.

A felszín alatti vizek minőségének megváltozását harmadrészt a szennyezőforrásokból kijutó szennyezőanyagok okozzák. Legtöbbször csak az ismertebb szenyezőforrásokra gondolunk, például kommunális és veszélyeshulladék-lerakó, kilyukadt föld alatti üzemanyagtartály. Azonban nem szabad megfeledkezni azokról a szennyezésekről, amelyeket olyan tevékenységek okoznak, melyek talán első megközelítésben előnyösnek, de legalábbis kárt nem okozónak tűnnek, pedig ezek is súlyos környezeti károkat okozhatnak, például a felszín alatti vizek elszennyezésével. A csatornázatlan területeken a háztartási szennyvizet szennyvízszikkasztókba vezetik. Ezek az építési és a szennyvíz elszállítási költségek megtakarítását célozva gyakran lyukasak, illetve nem megfelelően szigeteltek. Az emiatt kiszivárgó szennyvíz elszennyezheti a környező, ivóvíz nyerésére vagy öntözésre létesített kutakat, esetleg saját kutunkat. Hasonló helyzet alakulhat ki ha a dögkutakba és a felhagyott kutakba elhullott állatokat dobnak, ami fertőzésveszélyt is jelent. További példa a jobb termésátlagok reményében, vagy a nem megfelelően átgondolt, szakszerűtlen, illetve túlzott mű- és szerves trágya, a különböző tápanyagpótlók, valamint növényvédő szerek alkalmazása. A szükségtelenül sok agrokemikália felhasználása nem növeli a termésátlagokat, ugyanakkor a felszín alatti vizek nitrát szennyezéséhez, felszíni vizek eutrofizációjához vezethet, illetve veszélyezteti az ökoszisztémát és az embert.

A vizek elszennyezésével a felhasználható vízkészletek mennyisége jelentősen csökken. A víztartókba történő beavatkozásokat csak komplex módon szabad vizsgálni. Ehhez a kockázatos tevékenységnek, a szennyezőanyag minőségének és mennyiségének, valamint a szennyezés módjának és időbeni lefutásának értékelése mellett figyelembe kell venni a víztartók természetes védettségét is.

A felszín alatti vizek emberi behatásokkal, víztartókat ért terhelésekkel szemben meghatározott védettséggel rendelkeznek. Ez a védettség egyrészt a víztartó réteg saját, belső tulajdonságaiból, másrészt a víznek a felszíntől az adott vízadóig megtett útja során érvényesülő hatások összességéből adódik. Az előbbit a víztartó érzékenységével, utóbbit a sérülékenységével jellemezhetjük.

A szennyeződés általában a víz közvetítésével terjed, de szennyező lehet a vízzel nem vagy csak korlátozottan elegyedő folyadék is, például a víz felületén úszó szénhidrogén.

A víztartók védettségének értékelésekor elsőként a szennyezőanyag felszín alá jutásának lehetőségét, módját kell megvizsgálni. A szennyezőanyag beszivárgását, a beszivárgási sebesség, a szennyezőanyag mennyisége, illetve koncentrációja, valamint az ezekkel összefüggő hígulása határozza meg. A talaj megléte, minősége, vastagsága, vagyis szűrő kapacitása szintén fontos tényező a felszín alatti vizek védelmében.

A víztartók közül azok a sérülékenyek, melyek felett nem található, vagy nagyon vékony a védőréteg. Ilyenek a nyílt karsztos területek, a parti szűrésű víztartók. A nyílt karsztok érzékenységét növeli, hogy a karsztos kőzetek a szennyezőanyagokat nem képes megkötni és csak a hígulás csökkenti a szennyezőanyag koncentrációját. A parti szűrésű vizek elsősorban a folyókkal való közvetlen kapcsolat miatt sérülékenyek, a folyó szennyezettsége következtében közvetlenül elszennyeződhetnek.

A rétegvizek minőségét a víztartó réteg és a víz felszín alatti útja során érintett rétegek és az adott vízadó réteg tulajdonságai, illetve az ott végbemenő víz-kőzet közötti kölcsönhatás határozza meg. A porózus kőzetek valamilyen mértékben képesek a szennyezőanyagok megkötésére. A víz felszín alatti útja során több réteget érintve a szennyezőanyagnak mind több lehetősége van a megkötődésre, és a hígulására. A nagyobb mélységben elhelyezkedő rétegvizek a felszíni szennyeződésekkel szemben védettnek tekinthetők.

A talajvíz minőségét a beszivárgó vízben lévő gázok, a víz által érintett talajrétegek tulajdonságai és az ott végbemenő kémiai és biológiai folyamatok alakítják, azaz alapvetően helyi adottságok függvénye.

A parti szűrésű vizek minőségét a felszíni vízfolyás minősége, a szűrőrétegben lejátszódó folyamatok és a háttér felől áramló víz minősége határozza meg. A parti szűrésű vízbázisok a felszín felől és a folyó oldaláról egyaránt sérülékenyek. Ezen vízbázisoknál a vízminőség romlása elsősorban a folyóvizek szennyezettségének növekedése miatt, a parti szűrésű mederszakaszokon való iszaplerakódásokban lejátszódó anaerob bomlási folyamatok, valamint a túlzott mederkotrások miatt következhet be.

A karsztvizek minőségét a beszivárgó víz minősége és a víz-kőzet között lejátszódó folyamatok határozzák meg. A nyílt karsztos felületek vízbázisai felszíni szennyezésekkel szemben igen sérülékenyek. Ezt mutatja például, hogy a karsztos kőzetek gazdag repedéshálózatának következtében a beszivárgó csapadékvíz esetenként néhány hét vagy akár már néhány nap múlva források formájában a felszínre kerülhet, amely idő alatt nincs is lehetőség a szennyezőanyagok hígulására.

A víztartó medencebeli helyzete meghatározó. Az utánpótlódási területeken - ahol a víz egyre nagyobb mélységbe kerül - a szennyeződés fokozatosan egyre mélyebbre szivárog, újabb és újabb víztartó rétegeket elszennyezve. Ezzel szemben a feláramlási (megcsapolódási) területeken elhelyezkedő mélyebb víztartók vize védettnek tekinthető a felszíni eredetű szennyezőktől.

Ha egy víztartó az előbb felsorolt természetes védettséggel rendelkezik, veszélyeztetetté válhat az által is, ha például egy felszínről kiinduló szerkezeti törésvonal keresztezi. Ennek mentén a szennyezőanyag gyorsan leszivároghat a más szempontokból egyébként védett víztartóba.

Azokat a kockázatos emberi tevékenységeket, amelyek károsan befolyásolhatják a felszín alatti vizeket, csoportosíthatjuk a tevékenység jellege és a területhasználat szerint.

A kockázatos emberi tevékenység lehet:

• a felszín megbontása, ill. a felszín izolálása, borítása,
• vízkivétel, vízhasználat, felszín alatti vízszintek megváltoztatása,
• vegyi anyagok gyártása, használata és tárolása,
• hulladékok és veszélyes hulladékok keletkezése és tárolása.

Kockázatos területhasználatok:

• ipari: bányászat, nehézipar, feldolgozóipar, élelmiszeripar stb,.
• mezőgazdasági: talajművelés, öntözés, állattartás, műtrágyák- és növényvédő szerek alkalmazása stb.,
• urbanizáció: felszíni változtatások, úthálózat, közlekedés, hulladékok stb.,
• egyéb területhasználatok: szabadidős tevékenység, természetvédelmi terület stb.

A különböző területhasználatokkal kapcsolatos, felszín alatti vizeket veszélyeztető tevékenységek

Bányászat

• A nyersanyagok kitermelése következtében drasztikusan megváltozhat:
• a felszín alatti vizek szintje (bányák víztelenítése miatti mesterséges vízszint-csökkentés),
• a feszín alatti vizek áramlási útja (víztartó rétegek kitermelése, vágatok átmosása),
• a felszín alatti vizek minősége (kőzetek kilúgzása, mikrobiológiai kioldás: savas bányavíz, bányákban hátrahagyott termelőeszközök, szennyezőanyagok).
• Vízrekesztő rétegek nem megfelelő módon történő áttörése a nyomásviszonyok megváltozásához vezethet.
• Kutatófúrások és termelőkutak nem megfelelő kiképzése a különböző rétegek vizének keveredését, a szennyezőanyagok rétegbe jutását okozhatja.
• A mélyfúrásokba, illetve azokon keresztül a kőzetrétegekbe idegen anyag, esetleg szennyezőanyag visszainjektálása,
• Ipari víztározók és zagytározók létesítése, veszélyes iszapok, zagyok tárolása,
• Meddőhányók és egyéb bányászati hulladékok nem veszélyes hulladéklerakókénti kezelése - vagyis nem megfelelően biztonságos - , vagy ellenőrzés és rekultiváció nélkül hagyása veszélyezteti a környezetet.

A meddőhányók két fő hidrogeológiai hatását emeljük ki. Egyrészt akadályozzák, módosítják a csapadékvíz felszíni lefolyását, beszivárgását. Másrészt a meddőhányón átszivárgó víz a meddő anyagból vegyületeket old ki és a kilépő víz már szennyező, sok esetben mérgező anyagot szállít tovább (pl. toxikus fémek, különböző kénvegyületek).

Ipar

• Vízkivétel ipari célokra.
• Ipari technológiákból történő közvetlen kibocsátás: gyártott, tárolt és használt vegyi anyagok vagy fizikai hatások levegőbe, felszíni vízben, talajra, a felszín alatti vízbe jutása.
• Tárolt vegyi anyagok környezetbe kerülése, föld alatti tartályok kockázata.
• Vegyi anyagok szállítása, föld alatti vezetékek (kőolaj és egyéb szénhidrogének).
• Ipari szennyvizek tisztítása és a tisztításkor keletkező iszapok lerakása.
• Ipari hulladékok lerakása, tárolása.
• Veszélyes hulladékok lerakása.

Mezőgazdaság

• Mezőgazdasági célú víznyerés öntözéshez, állattartáshoz (kutak létesítése).
• Mezőgazdasági célú vízhasználatok és szennyvizek:
• magánkutak,
• öntözés (bemosódás a felszínalatti vízbe, talaj kilúgzása (tápanyaghiány), szikesedés stb.),
• a szennyvízszikkasztók és a hígtrágya-szikkasztók szerves anyagok és patogén mikrobák potenciális forrásai.
• Trágyázás:
• műtrágyák felhasználása következtében toxikus fémek és radioaktív mikroszennyezők bevitele a talajba, onnan bemosódás a talajvízbe, nitrát bemosódása a felszín alatti vízbe, nitrogén és foszfor bemosódása a felszín alatti és a felszíni vizekbe (eutrofizáció),
• a szerves tápanyagpótlók, a trágya, a hígtrágya, a komposzt, a szennyvíz és a szennyvíziszap toxikus fémek és nem bomló (perzisztens) szerves szennyezők felhalmozódását, a higiéniás minőség romlását okozhatják.
• Növényvédő szerek alkalmazása során
• direkt a talajra vagy a talajba juttatott, valamint
• légi permetezéssel a talajra és a felszíni vízbe juttatott toxikus és perzisztens vegyi anyagok.
• Dögtemető: fertőző mikroorganizmusok talajba, felszíni és felszín alatti vízbe jutása.

Urbanizáció

• Vízkivétel: közüzemi kutakkal nagy mennyiségű ivóvízkivétel a felszíni vizekből és a felszín alatti vizekből.
• Szennyvíz: nagy mennyiségű szennyvíz keletkezése, a kommunális és az ipari szennyvizek kevert gyűjtése, szennyvíztisztítók hiánya (pl. Budapest szennyvizének mindössze 20 %-át tisztítják biológiai tisztítási lépcsővel is rendelkező telepeken).
• Szennyvízszikkasztók és derítők: a települések csatornázatlansága miatt nagy mennyiségű szennyvíz elszikkasztása, azaz direkt a talajba (talajvízbe) szivárogtatása, magas szerves anyag és nitrát tartalommal, magas higiénés kockázattal.
• Közüzemi szennyvíztisztító: a tisztított szennyvíz a felszíni vizeket terheli, a szennyvíziszap a talajt, illetve azon keresztül a talajvizet.
• Kommunális szilárd és folyékony hulladéklerakó: megfelelően megválasztott és előkészített helyszínre, ellenőrzötten és megfelelően izolálva lerakott hulladék kis kockázatot jelent a felszín alatti vizekre, e régebbi és nem szakszerűen lerakott hulladékokból a megbontott felületen keresztül beszivároghatnak a veszélyes anyagok.
• Egyéb hulladéklerakók: építési törmelék, salak, ipari hulladékok.
• Illegális hulladéklerakók esetén hiányzik a terület alkalmasságának vizsgálata, a lerakó szigetelése, melyhez hozzájárul a lerakott anyagok ismeretének hiánya.
• Közlekedés:
• autóutak, úthálózat,
• hajtóanyagok szállítása, raktározása, üzemanyag-töltőállomások,
• közlekedési hulladékok: kipufogógázok, fáradt olajok, autógumi, akkumulátor stb.,
• útsózás.
• A felszín borítottsága: A város talajának nagy része szilárd burkolattal borított, ami megváltoztatja a vizek lefolyását és beszivárgását. A nem borított részeken intenzívebb beszivárgás valószínű. Az esővíz a csatornahálózaton keresztül a felszíni vizeket terheli és nem jut el a felszín alatti vizekbe. A felszín borítottsága megváltoztatja az alatta lévő talaj víz- és levegő viszonyait, ezen keresztül módosíthatja a víz felszín alatti útját és minőségét.
• Haváriák, balesetek: Az intenzív használat során gyakoriak a balesetek, haváriák, melyek gyakran a felszín alatti vizeket veszélyeztetik a szennyezőanyagok -földalatti tartályok kilyukadása, tankautók kilyukadása, veszélyes vegyi anyagokat szállító járművek balesetei, technológiai hibák és balesetek üzemekben, helytelen tárolás és raktározás stb. miatti- környezetbe kerülésével.

4.4.1. A felszín alatti vizek szennyező vegyületeinek csoportosítása

A szennyezőanyagokat különböző szempontok szerint csoportosíthatjuk:

• A szennyezést okozhatja természetes anyag abnormális koncentrációja, vagy természetidegen anyag (xenobiotikum).
• A környezeti elemekben és az élő szervezetekben szokásos koncentrációjuk alapján lehetnek makro-, mezo- és mikorszennyezők.
• A szennyezők fizikai állapotukat tekintve lehetnek szilárd formában, például kovalens kötéssel a talaj szemcsék szervetlen vagy szerves mátrixába épülve vagy adszorbeált formában, ionosan kötve. Lehetnek a vizes fázisban oldva vagy abban szuszpendálva, esetleg a felszín alatti víz felületén különálló fázist alkotva. A szennyezők egy része gőz, vagy gázfázisú, a talajlevegőben vagy a talajvízben oldva.
• Kémiai szerkezetük szerint lehetnek szervetlen elemek, szervetlen vegyületek és szerves vegyületek.
• Hatásaik alapján lehetnek toxikus, mutagén, teratogén stb. anyagok. Hatásuk koncentrációjuktól függ, némelyek kis koncentrációban esszenciálisak, azaz az élő szervezetek számára nélkülözhetetlenek.

4.4.2. A leggyakrabban előforduló szennyezőanyagok

A szennyező típusa, fizikai állapota és koncentrációja nagy mértékben különbözhet, de mivel a talajok szennyeződései többnyire ipari eredetűek, a különböző országokban nagyon hasonló a legveszélyesebb szennyezők listája. Ezek szerint a leggyakoribb a talajt, felszíni és felszín alatti vizeket szennyezőanyagok az alábbiak:

• Nitrátok, foszfátok, szerves anyagok, melyek természetes koncentrációban szükségesek és ártalmatlanok, de abnormálisan nagy koncentrációban károsak. A talaj nem képes visszatartani és hasznosítani őket, így jó vízoldhatóságuk miatt a felszín alatti vizekbe bemosódnak elszennyezve azokat. Forrásaik a helytelenül alkalmazott mű- és szerves trágyák, elszikkasztott szennyvizek és hígtrágyák.
• Illó- és nem illó alifás és aromás szénhidrogének, mint kerozin, benzin, gázolaj, benzol, policiklikus aromás szénhidrogének (PAH) stb. Leggyakoribb szennyező iparágak és tevékenységek a kőolajbányászat és feldolgozás, a laktanyák, a benzinkutak, a közlekedés, a műanyaggyártás. A szénhidrogének egy része biológiailag könnyen bomlik és kevéssé toxikus, ezeknél az ökoszisztéma veszélyeztetése gyakran a levegőtől való elzárásnak tulajdonítható. Kockázatosabbak (toxikus, mutagén, karcinogén, teratogén hatásúak) az aromás és a policiklikus aromás szénhidrogének. Ezek biodegradálhatósága limitált, egyesek nagymértékben perzisztensek. Poliaromás szénhidrogének mindig kísérik az olajos szennyeződéseket, de a városi gázt előállító gázgyárak környékén is jellemző ez a kevéssé vízoldható talajszennyezőanyag.
• Illó- és nem illó halogénezett szerves vegyületek, mint triklóretilén, perklóretilén, peszticidek és poliklórozott bifenilek (PCB). Szinte kivétel nélkül erősen toxikus hatású vegyületek, melyek az ökoszisztémát és az embert egyaránt veszélyeztetik, perzisztensek, bioakkumuláló hajlamuk nagy. Forrásaik a növényvédő szer gyártás, a fafeldolgozás, a papírgyártás, a műanyagipar és a villamosipar (PCB).
• Toxikus fémek és toxikus fémek vegyületei (Ag, As, B, Be, Cd, Co, Cr, CrVI, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Sn, Pb, Zn) az ércbányászat, a kohászat és a fémfeldolgozás, valamint az akkumulátorok és a szárazelemek gyártásakor kerülhetnek a környezetbe. A közlekedés, a növényvédő szerek szintén növelik a környezet toxikus fémterhelését. A szennyvíziszappal, a műtrágyákkal folyamatosan terheljük talajainkat. A hulladéklerakók, a legális és az illegális tárolók egyaránt kockázatot jelentenek a környezetre. A környezetbe került toxikus fémek végállomása nagy valószínűséggel a talaj, vagy a felszíni vizek üledéke.
• (A toxikus fémek koncentráció hatás görbéjén tűrhető és toxikus szakaszokat különböztethetünk meg. Az ún. esszenciális fémek esetében (Mn, Fe, Cu, Zn, Cr, B, Mo, Cr, Co, Sn) ennek a görbének a kis koncentrációk tartományában a toxikus tartomány előtt egy optimális és egy hiányt jelentő szakaszuk is van.)
• Szabad és komplex cianidok az ércbányászat, illetve feldolgozás, a bőrgyártás és a fotócikkek előállításával kerülhetnek a környezetbe.
• Radioaktív anyagok ( ⁴⁰ K, ²¹⁰ Po, ²²⁶ Ra, ²³⁸ U és ¹³⁴ Cs, ¹³⁷ Cs, ⁹⁰ Sr, ¹³¹ I), melyek természetes forrásokból (K-műtrágyák, urán- és thoriumbányászat) és emberi tevékenység révén (atomreaktorok, atomrobbantás) kerülhetnek a környezetbe.