DE TTK 1949 VÍZMINŐSÉG-VIZSGÁLAT A LÓNYAY- FŐCSATORNÁN ÉS A TISZA TISZABERCEL-TOKAJ KÖZÖTTI SZAKASZÁN Egyetemi doktori (PhD) értekezés Türk Gábor Témavezető: Dr. Szabó Szilárd DEBRECENI EGYETEM Természettudományi Doktori Tanács Földtudományok Doktori Iskola Debrecen, 2016. Ezen értekezést a Debreceni Egyetem Természettudományi Doktori Tanács Földtudományok Doktori Iskola „A lito- és hidroszféra természetes és antropogén folyamatai” programja keretében készítettem a Debreceni Egyetem természettudományi doktori (PhD) fokozatának elnyerése céljából. Debrecen, 2016. június 30. jelölt aláírása Türk Gábor Tanúsítom, hogy Türk Gábor doktorjelölt 2011-2014 között a fent megnevezett Doktori Iskola „A lito- és hidroszféra természetes és antropogén folyamatai” programjának keretében irányításommal végezte munkáját. Az értekezésben foglalt eredményekhez a jelölt önálló alkotó tevékenységével meghatározóan hozzájárult. Az értekezés elfogadását javasolom. Debrecen, 2016. június 30. témavezető aláírása Dr. Szabó Szilárd VÍZMINŐSÉG-VIZSGÁLAT A LÓNYAY- FŐCSATORNÁN ÉS A TISZA TISZABERCEL-TOKAJ KÖZÖTTI SZAKASZÁN Értekezés a doktori (Ph.D.) fokozat megszerzése érdekében a Földtudomány tudományágban Írta: Türk Gábor okleveles biológia-környezettan-kémia szakos tanár Készült a Debreceni Egyetem Földtudományok doktori iskolája (A lito- és hidroszféra természetes és antropogén folyamatai programja) keretében. Témavezető: Dr. Szabó Szilárd A doktori szigorlati bizottság: elnök: Dr. Szabó József ..................................... tagok: Dr. Szalai Zoltán ..................................... Dr. Szabó György ..................................... A doktori szigorlat időpontja: 2016. június 15. Az értekezés bírálói: Dr. ............................... ..................................... Dr. ............................... ..................................... Dr. ............................... ..................................... A bírálóbizottság: elnök: Dr. ............................... ..................................... tagok: Dr. ............................... ..................................... Dr. ............................... ..................................... Dr. ............................... ..................................... Dr. ............................... ..................................... Az értekezés védésének időpontja: 201… . ……………… … . „Ki a Tisza vizét issza, vágyik annak szíve vissza.” (Magyar Népdal) A Tisza és a Lónyay-főcsatorna torkolata (a szerző felvétele) Tartalomjegyzék 1. Bevezetés ............................................................................................................... 1 2. Irodalmi áttekintés ................................................................................................. 4 2.1. A Lónyay-főcsatorna vízgyűjtő területe ......................................................... 4 2.1.1. Területi elhelyezkedése, földrajzi adottságai ......................................... 4 2.1.2. Környezeti problémák a területen .......................................................... 6 2.1.2.1. Mezőgazdasági, ipari jellegű problémák ....................................... 6 2.1.2.2. Lakossági szennyvízterhelés .......................................................... 7 2.1.2.3. Geológiai háttérből származó többletterhelés .............................. 13 2.2. Vízminőség, vízminősítés, monitoring ......................................................... 15 2.2.1. Vízminőség .......................................................................................... 15 2.2.2. A Víz Keretirányelv létrejötte, jelentősége .......................................... 16 2.2.3. Monitorozás és mintavétel ................................................................... 18 2.2.4. Pontszerű és diffúz szennyezések ........................................................ 21 2.3. Holtmedrek ................................................................................................... 24 2.3.1. A folyószabályozási munkálatok eredménye ....................................... 24 2.3.2. Holtmedrek ökológiai jelentősége ....................................................... 27 2.3.3. Hasznosításuk, környezeti problémák .................................................. 29 3. Anyag és módszer ................................................................................................ 31 3.1. Mintavételi terület jellemzése ...................................................................... 31 3.1.1. Tiszai mintaterület ............................................................................... 31 3.1.2. A Lónyay-főcsatorna vízgyűjtő területe .............................................. 31 3.1.3. Holtmedrek .......................................................................................... 33 3.2. Mintavételi pontok ....................................................................................... 33 3.2.1. A Tisza, a Lónyay-főcsatorna és a holtmedrek mintavételi pontjai ..... 33 3.2.2. A Lónyay-főcsatorna torkolatának környezetében elhelyezkedő mintavételi pontok ............................................................................................... 36 3.2.3. A gávavencsellői Kacsa-tó vizsgálata .................................................. 38 3.3. Mintavétel, mérési folyamatok ismertetése .................................................. 41 3.4. Geoinformatikai vizsgálatok ........................................................................ 42 3.5. Statisztikai vizsgálatok ................................................................................. 43 4. Eredmények ......................................................................................................... 46 4.1. A Tisza, a Lónyay-főcsatorna és a holtmedrek vízkémiai sajátosságai a tápanyagok, valamint a makro- és mikroelemek szempontjából .............................. 46 4.1.1. A Tisza vízminőségi állapota ............................................................... 46 4.1.2. A Lónyay-főcsatorna vízminőségi állapota ......................................... 55 4.1.3. A Tiszabercel-Tokaj közötti holtmedrek vízminőségi jellemzői ......... 65 4.1.4. A Tisza, a Lónyay-főcsatorna és a holtmedrek összehasonlítása ......... 76 4.2. A Lónyay-főcsatorna vízkémiai hatása a Tiszára ......................................... 82 4.2.1. A tápanyagforgalom, nátrium, vezetőképesség változása a vizsgált időszakban ........................................................................................................... 82 4.2.2. Az arzén mennyiségi és időbeli változása ............................................ 92 4.3. Vízkémiai jellemzők vizsgálata a gávavencsellői Kacsa-tó holtmederben 104 4.3.1. Medermorfológia és a tiszai árhullám hatásának vizsgálata .............. 104 4.3.2. Nyári 24 órás mérés eredménye ......................................................... 114 4.3.3. Az őszi felmérés eredménye .............................................................. 119 4.3.4. A Kacsa-tó 2012-2014 között végzett vizsgálat eredménye ............... 123 5. Összefoglalás ...................................................................................................... 126 6. Summary ............................................................................................................ 132 7. Irodalomjegyzék ................................................................................................. 137 8. Köszönetnyilvánítás ........................................................................................... 155 9. A szerző fontosabb publikációi .......................................................................... 156 1. Bevezetés Földünk felszínének több mint kétharmadát az óceánok és tengerek borítják. A Föld globális vízkészlete mintegy 1400 millió km3, megújuló erőforrásként évente mintegy félmillió km3 víz lép a vízkörforgásba, és szállít magával különféle anyagokat. A teljes vízkészlet mintegy 2,5%-a édesvíz, ennek is tekintélyes hányadát a sarkvidéki jégtakarók és gleccserek alkotják. Az ember számára hasznosítható hányad csupán 0,6% (folyók, tavak és felszín alatti vizek). A globális vízigény (aminek 80%-át az öntözés teszi ki) a megújuló készletnek mintegy század része. A problémát a térben és időben kialakuló, egyenlőtlen eloszlás jelenti: egyes helyeken folyamatos vízhiánnyal küzdenek, máshol pedig évente akár többször a folyókon levonuló árhullám, vagy a belvíz okoz problémát. A vízellátás és a vízről való gondoskodás a kezdetek óta komoly problémát jelentett a társadalom számára. Kezdetben a vizet még csak kommunális, majd később egyre inkább mezőgazdasági célokra használták. Az ipar fejlődése, újabb iparágak megjelenése egyre nagyobb mennyiségű, és sokszor az ivóvíztől is tisztább technológiai vizet igényelt. Ezzel párhuzamosan a nagy mennyiségű és egyre veszélyesebb anyagokat tartalmazó szennyvíz tisztításáról is gondoskodni kellett (Carmen, 2012). Bolygónk hétmilliárdra gyarapodó népessége, az urbanizáció és a fejlődés minden korábbinál gyorsabban fokozza a vízigényt. A múlt században a vízfogyasztás több mint kétszer olyan gyors ütemben emelkedett, mint a népesség. 2007 és 2025 között a fejlődő országokban várhatóan ötven, míg a fejlett országokban 18 százalékkal fog növekedni a vízfogyasztás (Libiszewski, 1999; Chellaney, 2013). A vizekkel kapcsolatban felmerülő mennyiségi és minőségi kérdések világszerte ismertek, amire válaszul az Európai Unió 2000-ben elfogadta „a vízpolitika terén a közösségi fellépés kereteinek meghatározásáról”