KÁRMENTESÍTÉSI FÜZETEK 5
3. A talaj szerepe a felszín alatti vizek minőségének védelmében

A talaj szerepe

A talaj a földi anyag- és energiaátalakulásnak egyik fontos közege. Itt kapcsolódnak össze a biológiai, a geológiai és a hidrológiai körfolyamatok (biogeokémiai és hidrogeológiai ciklusok). A talaj legfőbb funkciói:

1. Az elemek körforgásában játszott szerep

  • a talajt alkotó szervetlen összetevő, a mállott kőzet mint elemforrás,
  • a talajban került holt szerves anyagok ásványosítása (mineralizáció), vagyis a biológiailag kötött elemek elemi formában, vagy egyszerű szervetlen vegyületek formájában történő felszabadítása, átmeneti tárolása, valamint visszajuttatása a körfolyamatokba.

2. Tápanyagforrás a növények számára

A növények elsőrendű termelők, a napenergia közvetlen hasznosítói, a földi élet alapját képezik. A talaj a szárazföldi növények termőhelye. A talaj termékenysége azt jelenti, hogy mennyire felel meg ennek a funkciójának, vagyis annak, hogy a növényeket megfelelő időben szükséges mennyiségű és összetételű tápanyaggal és vízzel képes ellátni.

3. Szűrő funkció

Az elemek körforgásában és az élőhelyként játszott szerep mellett jelentős a felszínről beszivárgó és a mélyebb rétegekbe továbbjutó folyadékok összetételének meghatározásában, a felszíni szennyeződések - elsősorban a víz közvetítésével - mélyebb rétegekbe kerülésének megakadályozásában betöltött szerepe. A talaj szűrő funkciója a szennyezőanyagok fizikai, kémiai és biológiai úton történő megkötését, bontását, valamint visszatartását egyaránt jelenti.

A talaj felépítése

A talajt élő szervezetek (biotikus) és élettelen anyagok (abiotikus) alkotják. Utóbbiak lehetnek holt szerves, vagy szervetlen vegyületek. Az abiotikus talajkomponensek a talajszelvény felső részén háromfázisú rendszer (szilárd, folyékony, gáz) alkotnak. Ez a telítetlen (aerációs) zóna, mely a felszíntől az ún. kapilláris vízig tart (a kapilláris víz a felületi felszültség következtében alakul ki, felemelve a talajvíz szintjét). A kapilláris víz alsó szintjétől az első vízrekesztő feküig tartó rész a kétfázisú zóna (folyékony és szilárd), azaz a telített zóna (7. ábra).

7. ábra A telítetlen és a telített zóna nyílt tükrű talajvíz esetén
(forrás: Juhász J. 1976)

A talaj szilárd fázisának abiotikus része ásványi anyagokból (amorf és kristályos), valamint holt szerves anyagból (humusz) áll. A folyékony fázis (talajoldat) ásványi sókat, oldott szerves anyagokat, abszorbeált gázokat tartalmaz. A légnemű fázis (talajlevegő) vízgőzből, szén-dioxidból. oxigén-, nitrogén- és egyéb gázokból áll.

A talajban található, vízben oldható szennyezőanyagok a folyékony fázis mozgása és a diffúzió következtében terjedhetnek szét. A szennyezőanyagok, de természetesen a többi talajban levő oldható anyag mozgását a talaj oldaláról a fizikai-kémiai jellemzők, a porozitás (a kőzettest folytonossági hiányainak százalékos aránya), a pórusok nagysága, a folyadék áramlási sebessége, a talajoldatban levő koncentráció-különbségek, a talaj nedvességtartalma befolyásolja. Az agyagok (hasznos és káros) oldaláról a terjedés és az ezzel összefüggő kockázat nagyban függ az elemnek, vagy a vegyületnek a talajszemcsék felületéhez való kötöttségétől, a kötés típusától és erősségétől, az elemek, valamint a szerves és szervetlen vegyületek olyan tulajdonságaitól, mint vízoldhatóság, megoszlási hányados, sors a talajban (mozgékonyság, degradáció, akkumulálódás stb.) és a káros hatás (toxicitás, mutagenitás stb.)

A talajban lejátszódó folyamatok közül a talajba jutó szennyezőanyagok továbbterjedésének megakadályozásában elsődleges szerepe van a talajkolloidoknak. Ezek lehetnek ásványi (pl. agyagásványok) vagy szerves (humusz) kolloidok. Az ásványi kolloidok közül környezetvédelmi szempontból legfontosabbak az agyagásványok, a vas-, alumínium- és mangán-oxidok, -hidroxidok, valamint a kovasav, a szerves kolloidok közül a humusz, melyet szerves vegyületek komplexei alkotnak. A kolloidok legfontosabb sajátossága a nagy fajlagos felület, melyen lejátszódó folyamatok közül kiemelkedő jelentőségű a vizet, az ionokat, illetve molekulákat megkötő adszorpció, az ioncsere, valamint a biofilmek létrejötte és működése.

A talajban végbemenő folyamatokat módosítja a talaj kémhatása és a talaj oxidációs-redukciós (redox) viszonyai. Mindezek szoros kapcsolatban vannak a talaj nedvességtartalmával, a talaj szilárd fázisának összetételével (anyagminőség, felületi tulajdonságok, szemcseméret-eloszlás), a talajoldatban levő anyagok minőségével és koncentrációjával stb.

Ezek együttesen határozzák meg azt, hogy az adott rendszerben milyen az egyes elemek mozgékonysága (mobilitása), így például oldódik vagy kicsapódik, adszorbeálódik vagy deszorbeálódik, beépül a humuszba vagy felszabadul a humuszból az adott komponens.

A vízben oldható szennyezőanyagok talajkolloidokon történő megkötődése (adszorpció, ioncsere) mellett azok továbbjutását egyéb tényezők is akadályozzák, például a szilárd szennyezőanyagok egy részét a talaj mechanikailag kiszűri. A fizikai hatásokon kívül kémiai (kristályforma, oxidációs állapot stb.) és biológiai (biokoncentráció stb.) folyamatok is befolyásolják a szennyezőanyagok mozgékonyságát.

A szennyeződés továbbjutatását késleltető kémiai folyamat, például a szennyezőanyag talajoldatból való kicsapódása, nehezen oldható vegyület képződése közben, a redox viszonyok megváltozása miatt. Ennek ellentétes folyamata bizonyos szennyezőanyagok oldhatóvá válása például a talaj savasságának növekedése miatt.

A szennyezőanyagok biológiai úton is mobilizálódhatnak, illetve immobilizálódhatnak. A talajban lévő mikroorganizmusok vagy a növények a szennyezőanyagokat beépíthetik szervezetükbe, ezzel immobilizálják, de mobilizálhatják is azoka, például kiválasztott anyagcseretermékeik, exoenzimjeik, gyökérsavaik segítségével. Egyes bonthatatlan toxikus elemeket vagy szerves vegyületeket a mikroorganizmusok és a növények képesek szervezetükben felhalmozni, azaz a környező talajhoz képest sokszoros koncentrációban akkumulálni.

A szerves szennyezőanyagok biológiai lebomlása (biodegradáció) a talajba kerülő holt szerves anyagok mineralizációjához hasonlóan történik, elsősorban a talajban élő mikroorganizmusok hatalmas bontó kapacitásának és adaptációs képességének köszönhetően, a szerves anyag ellenállásától függő sebességgel.

A talajba jutott szennyezőanyagok a talaj funkcióit károsíthatják. Így például a talaj kémhatásának megváltozása adott szennyezőanyag adszorpcióját jelentősen csökkentheti. (Pl. a talaj kémhatásainak a toxikus fémek egy része jobban oldódik, melynek következtében ezen fémek kolloidokon történő megkötődése csökken).

A toxikus szennyezők közvetlenül vagy közvetetten veszélyeztetik a talaj és a többi környezeti elem, elsősorban a felszín alatti víz ökoszisztémáját, csökkentik a biodiverzitást és megváltoztatják a fajeloszlást. Az ökoszisztéma egyes tagjaira gyakorolt káros hatás mellett direkt vagy indirekt módon az emberre is veszélyesek, a táplálékon keresztül (az ivóvízzel, az ott termesztett növényekkel és az ott tenyésztett állatokkal),belégzés útján (közlekedés, poros munkahely, játszótér stb.) és direkt érintkezés útján (földművelés, sportpálya stb.). A biokoncentrálható toxikus elemek vagy vegyületek a táplálékláncon keresztül hatványozottan veszélyesek (pl. ha a szennyezett talajban lévő fűféle 5-szörösre képes koncentrálni a talaj ólomtartalmát és a füvet legelő tehén tejében is 5-szörös a biokoncentrációs faktor, akkor a tejet fogyasztó gyermek emésztőrendszere már 25-szörös ólomkoncentrációnak lesz kitéve).

A talajtípus, a talaj agyagásvány- és humusztartalma mellett a talaj szennyező-megkötő képességét (szűrő kapacitását) a talajréteg vastagsága is befolyásolja. Minél vastagabb a talajréteg, annál nagyobb mértékben érvényesülhet a talajban a szennyeződés megkötődése. Éppen ezért fontos a talajoknak nem csak minőségi, hanem mennyiségi védelme is, például a talajerózióval, talajelhordással szemben.

A talajok nagyfokú szennyezőanyagmegkötő, visszatartó és akkumuláló tulajdonságából adódik az a kockázat, melyet kémiai időzített bomba néven emlegetünk és amely abból adódik, hogy a talaj (vagy vízi üledék) nagy veszélyes anyag megkötő kapacitása külső körülmények hatására pillanatszerűen vagy lassan megváltozhat (pl. erózióval új egyensúlyi viszonyokat jelentő új helyzet kialakulása, vagy a talajok fokozatos elsavanyodása)

 
tartalomjegyzék következő előző