Toth Noemi Dissertation (1)

5/21/2018 Toth Noemi Dissertation (1)

1/124

DOKTORI RTEKEZS

OLDOTT SZERVES(HUMIN)ANYAGOKEREDETE, TALAKULSA S SZEREPE ABALATONBAN

Ksztette:

Tth Nomiokl. kmia-krnyezettan szakos kzpiskolai tanrPannon Egyetem, Krnyezettudomnyi Doktori Iskola,

Veszprm

Belskonzulens: Dr. Padisk Judit

tanszkvezet

egyetemi tanr, az MTA DoktoraPannon Egyetem, Mrnki Kar, Limnolgia Tanszk, Veszprm

Tmavezet: Dr. V.-Balogh Katalintudomnyos fmunkatrs, biolgiai tudomny kandidtusa

Kszlt: MTA Balatoni Limnolgiai Kutatintzet,Tihany

2007


2/124

OLDOTT SZERVES(HUMIN)ANYAGOK EREDETE, TALAKULSA SSZEREPE A BALATONBAN

rtekezs doktori (PhD) fokozat elnyerse rdekben

rta:Tth Nomi

Kszlt a Pannon Egyetem Krnyezettudomnyi doktori iskolja keretben

Tmavezet: Dr. V.-Balogh Katalin

Elfogadsra javaslom (igen / nem)(alrs)

A jellt a doktori szigorlaton 90 % -ot rt el,

Az rtekezst brlknt elfogadsra javaslom:

Brl neve: ........................ ................. igen /nem.

(alrs)

Brl neve: ........................ ................. igen /nem.

(alrs)

A jellt az rtekezs nyilvnos vitjn ..........% - ot rt el

Veszprm, .a Brl Bizottsg elnke

A doktori (PhD) oklevl minstse.................................Az EDT elnke


3/124

iiii

Tartalom

Kivonat....1Abstract...2

Auszug.4

Bevezets..6

1. Irodalmi sszefoglal..7

1.1. A huminanyagok kpzdse s ltalnos jellemzse7

1.2. A huminanyagok kolgiai szerepe.11

1.2.1. Fotolzis sorn kpzdtt termkek szerepe...11

1.2.2. Komplexkpzs, keltkpzs, adszorpci, precipitci..14

1.2.3. Vzalatti fnyklmra gyakorolt hats.18

1.2.4. Mikrobilis hasznosthatsg, sznforgalomban betlttt szerep...21

1.3. A Balatonnal kapcsolatos kutatsi elzmnyek a szerves(humin)anyagok tern..23

2. Clkitzs..26

3. Anyag s mdszer.27

3.1. Mintavteli helyek27

3.2. Terepmrsek..........28

3.3. Laboratriumi ksrletek29

Oldott szervesanyagok fotolzise..29

Oldott szervesanyagok mikrobilis bontsa.30

3.4. Laboratriumi mrsek...31

Szerves szn analzis31

Oldott huminanyagok izollsa....32

Optikai tulajdonsgok (szn) vizsglata33


4/124

iiiiiiii

Fluoreszcens tulajdonsgok vizsglata.34

Az oldott szervesanyagok molekulamret szerinti frakcionlsa.34

Bakterioplankton mennyisgi meghatrozsa epifluoreszcens

mikroszkppal......35Fnyabszorpcis tnyezk mrse36

3.5. Statisztikai mdszerek.....36

4. Eredmnyek.......37

4. 1. A Balatont a Zala foly tjn rszerves(humin)anyag terhels, meteorolgiai shidrolgiai tnyezk hatsa37

4.1.1. A DOC s huminfrakciinak (huminsavak, fulvosavak) koncentrcija a Zala folytorkolatban......37

4.1.2. A vz sznintenzitsa a Zala foly torkolatban.....38

4.1.3. A Zala foly napi kzpvzhozam vltozsa 2003-ban s 2004-ben a torkolatban...39

4.1.4. Oldott szerves szn terhels...40

4.1.5. Vzhmrsklet 2003-ban s 2004-ben......41

4.1.6. sszefggs a napi kzpvzhozam, a hmrsklet valamint a DOC s Pt-sznkztt............42

4. 2. Az oldott szervesanyagok minsgi vltozsa a Balaton hossztengelye mentn...45

4.2.1. A DOC frakcik s a Pt-szn koncentrci vltozsa....45

4.2.2. Az oldott szervesanyagok molekulamret frakcii...48

4.2.3. 3-D fluoreszcencia spektrumok49

4.3. A Zala foly oldott szervesanyagainak minsgi vltozsa fotolitikus s mikrobilis

bonts hatsra...51

4.3.1. DOC s humin frakciinak koncentrcija....51

4.3.2. DOC molekulamret eloszlsa...52

4.3.3. Bakterioplankton abundancia s biomassza..53

4.3.4. DOC humintulajdonsgai..54

4. 4. Az oldott szerves szn (DOC) hozzfrhetsge tr s idbeli vltozsnak ksrletes

vizsglata a Zala foly torkolatban s a Balaton kt eltr

medencjben.564.4.1. A baktriumok abundancija.....56


5/124

iiiiiiiiiiii

4.4.2. A baktriumok biomasszja......60

4.4.3. DOC hozzfrhetsg....63

4.4.4. DOC frakcik s Pt-szn....64

4.4.5. sszefggs a BDOC s a humin tulajdonsgok kztt....67

4. 5. Az oldott szervesanyagok hatsa a vzalatti UV-klma alaktsra a Zala folytorkolatban s a Balaton klnbzmedenciben.69

4.5.1. Vzalatti sugrzs (UV-B, UV-A s PAR).69

4.5.2. A fnyabszorpcis tnyezk szerepe.....74

5. Eredmnyek megbeszlse, kvetkeztetsek..78

5. 1. Meteorolgiai s hidrolgiai tnyezk hatsa befolyk oldott szerves sznterhelsre78

5. 2. Az oldott szervesanyagok minsgi vltozsa a tban.....79

5. 3. Oldott szervesanyagok minsgi vltozsa fotolitikus s mikrobilis bontshatsra82

5. 4. A DOC bakterilis hozzfrhetsge....84

5. 5. Sznes szervesanyagok vzalatti UV-klmra gyakorolt hatsa......86

6. sszefoglals.88

7. Irodalomjegyzk...92

8. Az rtekezs anyagval sszefggsben megjelentkzlemnyek104

9. Tzisek.10610. Theses.108

Ksznetnyilvnts...110

Fggelk..111


6/124

1

Kivonat

Munknk sorn clunk volt a Balatont a Zala foly tjn roldott szervesanyag terhels

humintermszetnek meghatrozsa vltoz hidrometeorolgiai krlmnyek kztt.Vizsgltuk a szerves(humin)anyagok koncentrcijnak, minsgi talakulsnak vltozst a

Balaton hossztengelye mentn. Clunk volt meghatrozni az oldott szerves(humin)anyagok

minsgi vltozst bakterilis s fotolitikus (UV-sugrzs) bonts hatsra, valamint

biolgiai hozzfrhetsgt. Clul tztk ki tovbb az oldott szerves(humin)anyagok

hozzjrulsnak vizsglatt a vzalatti fotoszintetikusan aktv sugrzs (PAR), de klns

tekintettel az ultraibolya (UV-A s UV-B) sugrzs extinkcijhoz az egyb befolysol

tnyezkkel lebeganyagok, fitoplankton (klorofill-a) s sznes szervesanyagok (Pt-szn) -sszevetve.

Az oldott szervesanyagok mrst Elementar High TOC szerves szn analiztorral

vgeztk, a huminanyagokat Amberlite XAD-7 (Rohm and Haas Co) (Aldrich Chemical

Company, Inc.) nemionos (20-60 mesh) poliakrilt (akrilsavas szter) gyantval tlttt

Pharmacia C tpus kisnyoms folyadkkromatogrfis oszloppal klntettk el. A vz

sznnek meghatrozshoz Shimadzu UV-160A spektrofotomtert hasznltunk. Az oldott

szervesanyagok fluoreszcencijt Hitachi F-4500 tpus fluoreszcens spektrofotomterreltanulmnyoztuk. A mretfrakcionlst frontlis ultraszrssel vgeztk, Amicon cellt s

Millipore membrnfiltereket hasznltunk. A bakterioplankton mennyisgnek

meghatrozshoz Nikon Optiphot epifluoreszcens mikroszkpot s akridinnarancs

fluorokromot alkalmaztunk. In situ mrtk a vz hmrsklett valamint a vzalatti

fnyintenzitst PUV 2500 (Biospherical Instrument) radiomterrel.

Megllaptottuk, hogy a Balatonba jutott (s rszben ott kpzdtt) oldott szervesanyagok

mennyisgi, de fleg minsge talakulson mennek t a Zala foly torkolattl a kifolysig

megtett t sorn a hosszanti kiterjeds tban. Elbbi vltozsok htterben elssorban

fotolitikus s mikrobilis bomlsi folyamatok llnak. A biolgiailag hozzfrhet oldott

szerves szn koncentrci cskken a Zala foly torkolattl a t keleti medencig, ami azt

bizonytja, hogy a szervesanyagok perzisztensebb, hozzfrhetetlenebb vlnak a tban val

tartzkods sorn. A vzoszlopban a napsugrzs lehatolsi mlysge a Zala foly torkolattl

a t keleti medencjig n, a hullmhossz cskkensvel azonban minden esetben cskken. A

Balatonban a lebeganyagok szerepe dominns, azonban e mellett az oldott huminanyagok

rszesedse a vzalatti fnyklma alaktsban gyakran az algkval megegyez.


7/124

2

Abstract

ORIGIN, TRANSFORMATION AND ROLE OF DISSOLVED

ORGANIC(HUMIC)SUBSTANCES IN LAKE BALATON

The aim of our study was to determine the humic properties of dissolved organic matter

load of Lake Balaton reaching it through the Zala River under changing hydro-meteorological

cicumstances. The changes of concentration and qualitative transformation of organic (humic)

substances was measured along the longitudinal axis of Lake Balaton. Our aim was to

determinate the qualitative changes of the dissolved organic (humic) substances due to the

photochemical (UV-radiation) and bacterial degradation, as well as their biological availability.

Moreover the aim of our study was to determinate the contribution of dissolved humic

substances to the attenuation of the underwater photosynthetically active radiation (PAR) and

particularly to the extinktion of the Ultraviolet A (UV-A) and Ultraviolet B (UV-B) radiations,

comparing with other influencing parameters - suspended solids, phytoplankton (as chlorophyll-

a) and dissolved coloured organic substances (Pt-colour).

The concentrations of dissolved organic substances were measured by an Elementar High

TOC analyser. The humic substances (HS) were isolated by low pressure chromatographical

XAD-method. Amberlite XAD-7 (Rohm and Haas Co) (Aldrich Chemical Company, Inc.)

non ionic (20-60 mesh) polyacrylic (acrylic-ester) resin and Pharmacia C type low pressure

chromatography column (10 ml bed volume) were used. The water colour was determined by a

Shimadzu UV 160A spectrophotometer. The fluorescence of dissolved organic substances was

determined by a Hitachi F-4500 fluorescence spectrophotometer. The frontal ultrafiltration

procedure was used for the size fractionation. Amicon cell and Millipore membranes were used.

For the enumeration of bacterioplankton epifluorescence microscopy (Nicon Optiphot) and

acridin orange fluorochrom were used. The water temperature and the underwater light climatewere measured in situby PUV-2500 Radiometer (Biospherical Instrument).

We have demonstrated that the dissolved organic substances getting into the Lake

Balaton (and partially those developed there) go through the quantitative and mainly qualitative

changes in the course of their way along the longitudinal axis of the Lake from the mouth of the

River Zala to the outflow. In the background of these changes are the photochemical and

microbial degradation. The concentration of biologically available dissolved organic carbon

decreased from the mouth of the River Zala to the eastern basin of the lake, demonstrating that


8/124

3

the organic substances have become more refrectory and more unavailable during their residence

in the lake. The penetration depth of the light increases from the mouth of the River Zala to the

eastern part of the lake in the water coloumn, but it decreases with the decrease of the

wavelength in all cases. The role of suspended solids is dominant in Lake Balaton, but in

addition to this, the contribution of dissolved humic substances is often equal with that of the

algae in forming the underwater light climate.


9/124

4

Auszug

DIE HERKUNFT, DIE WANDLUNG UND DIE ROLLE DER GELSTEN

ORGANISCHEN HUMINSTOFFEN IM BALATON

Das Ziel unserer Arbeit war in verschiedenen hydrometeorologischen Situationen die

Huminstoffe zu untersuchen, die die gelsten organischen Stoffe enthalten und die ber den

Zala-Fluss den Balaton belasten. Die Konzentration von organischen (Humin-)Stoffen und

ihre qualitative Vernderung entlang der Lngsachse des Balaton wurde erforscht. Unser Ziel

war die Feststellung der qualitativen Vernderung der gelsten organischen (Humin-)Stoffe

durch bakterielle und photolytische (UV-Strahlung) Zersetzung. Die biologischeZugnglichkeit der organischen Stoffen wurden auch festgestellt. Unser Ziel war weiterhin

die Untersuchung des Beitrags gelster Huminstoffe an der Extinktion der photosyntetisch

aktiven Strahlung (PAR) unterwasser aber auch besonderer Beachtung der UV-Strahlung

(UV-A, UV-B) und die Vergleichung mit den anderen beeinflussenden Faktoren

Schwebstoffe, Phytoplankton (als Chlorophyll-a) und gefrbte organische Stoffe (in Pt-

Einheiten).

Die gelsten organischen Stoffe wurden mit einem Elementar High TOC organischerKohlenstoff-Analysator gemessen. Die Huminstoffe wurden mit polyakryliertem (Akrylsure-

Ester) nicht-ionischem Harz (Amberlite XAD-7, Rohm and Haas Co, Aldrich Chemical

Company, Inc.) gefllten (20-60 mesh) niederdruck-flssigchromatographischer Sule

(Pharmacia Typ C) getrennt. Die Farbe des Wassers wurde mit Schimadzu UV-160A

Spektrophotometer gemessen. Die Fluoreszenz der gelsten organischen Stoffe wurde mit

Hilfe eines Fluoreszenz-Spektrophotometer (Hitachi Typ F-4500) festgestellt. Die

Grenfraktionierung wurde durch frontale Ultrafiltration erreicht. Dafr wurden eine

Amicon Zelle und Millipore Membranfilter benutzt. Die Masse des Bakterioplankton wurde

mit einem Nikon Optiphot Epifluoreszenz-Mikroskop unter Verwendung von Akridin-Orange

Fluorochrom bestimmt. Die Wassertemperatur und die Lichtintensitt unterwasser wurden

auch in situmit Hilfe eines Radiometers (PUV-2500, Biospherical Instrument) gemessen.

Es wurde festgestellt, da einerseits in den Balaton einflieende und teilweise dort

produzierte gelste organische Stoffe quantitativen, aber vor allem qualitativen

Vernderungen von der Mndung des Zala-Flusses bis zum Abfluss entlang der Lngsachse

des Balaton unterworfen sind. Im Hintergrund der genannten Vernderungen knnen


10/124

5

photolytische und mikrobielle Zersetzungsvorgnge stehen. Die Konzentration des biologisch

zugnglichen gelsten organischen Kohlenstoffes (DOC) nimmt von der Mndung des Zala-

Flusses zum stlichen Becken des Balatons ab. Dies beweist, dass die organischen Stoffe

whrend ihres Aufenthaltes im See unzugnglicher werden. Die Durchlichtungstiefe der

Sonnestrahlung in der Wassersule wchst von der Mndung des Zala-Flusses zum stlichen

Becken des Balatons hin, aber mit abnehmender Wellenlnge nimmt es immer ab. Die Rolle

der Schwebstoffe im Balaton ist dominant, aber daneben ist die Wirkung der gelsten

Huminstoffe auf das unterwasserliche Lichtklima oft von vergleichbarem Ausma wie die der

Algen.


11/124

6

Bevezets

A vzi huminanyagok kutatsa sokig a limnolgia elhanyagolt terlete volt. A 70-esvekben a vzben oldott huminanyagok kolgiai jelentsge vilgszerte felrtkeldtt.

Ennek httereknt kiemelhetk azok a felismersek, hogy e vegyletek prekurzorai az

ivvzkezelsek sorn keletkezrkkelttrihalometnoknak (BELLAR et al., 1974), fotolitikus

bomlsuk sorn pedig a Nap ultraibolya sugrzsnak hatsra toxikus oxigntartalm szabad

gykk szabadulnak fel (COOPER et al., 1989). Amellett, hogy mint szerves vegyleteknek

dnt szerepk van a vizek sznforgalmban (tavakban az oldott szerves szn akr 80%-a

lehet humintermszet, STEINBERG & MENSTER, 1985), adszorpcis/deszorpcis,

komplexkpz, katalitikus s fotolitikus reakcik tjn befolysoljk ms szerves (pl.

algatoxinok, peszticidek) s szervetlen (pl. nehzfmek, tpelemek) anyagok transzportjt,

hozzfrhetsgt s tovbbi sorst (ALLARD et al., 1991). Erteljesen abszorbeljk a

rvidebb hullmhosszsg fnyt, gy megvltoztatjk a vzalatti fnyklmt (KIRK, 1976;

BRICAUD et al., 1981).

Az oldott szerves(humin)anyagok kolgiai szerepe a globlis klmavltozssal

(felmelegeds, UV-sugrzs nvekedse, tartzkodsi id nvekedse) sszefggsben mg

jelentsebb vlhat (CURTIS, 1992; WILLIAMSON et al., 1999), azonban a vzi rendszerekben

betlttt szerepk napjainkig nem kellkppen tisztzott.

Korbban a Balaton vzminsgnek alaktsa szempontjbl szintn jelentktelennek

tltk a barna szn berekvz befolysokat. Az ismertetett tudomnyos felismersek alapjn

nem meglep, hogy a huminanyagok megtlsben a Balaton-kutats terletn is

bekvetkezett a szemlletvlts, br kt vtizedes ksssel, a 90-es vek kzepn. Ehhez az is

hozzjrult, hogy a t vzminsgnek vdelme rdekben ltrehozott Kis-Balaton

Vzvdelmi Rendszer als trozjbl a Zala foly tjn az elraszts eltti (1993) llapothoz

kpest jelentsen megntt a Balaton nyugati medencjt r huminanyag terhels. E mellett

nem elhanyagolhat a dli berekvizes terletekrl szrmaz huminanyag befolys sem (V.-

BALOGH &VRS, 1996; 2001).

Ezen tudomnyos s gyakorlati krnyezetvdelmi elzmnyek indttatsaknt a hazai

krnyezettudomnyi aspektus limolgiai kutatsok a vzi huminanyagok terletn elsknt

az MTA BLKI-ban kezddtek el a 90-es vek kzepn. E kutatsok tbbek kztt ismereteket

szolgltattak az oldott huminanyagok forrsairl, rszesedskrl az oldott szervesanyagokbl


12/124

7

(DOM), az oldott huminanyag frakcik (fulvosavak s huminsavak) mennyisgrl, optikai s

fluoreszcens tulajdonsgaikrl. Megkezddtt a huminanyagok fotolitikus

bomlstermkeinek mikrobilis llnyekre gyakorolt kzvetlen s kzvetett hatsainak

kutatsa is.

Hinyosak voltak azonban az ismeretek a Balatont a Zala foly tjn r oldott

szervesanyag terhels mennyisgrl s minsgrl, az oldott szerves(humin)anyagok

minsgi talakulsrl a tban val tartzkods sorn, sznforrsknt val potencilis

hasznosulsuk mrtkrl, valamint szerepkrl a t vzalatti fnyklmjnak alaktsban. E

munka ezen krdsekre keresett vlaszt a clkitzsben megfogalmazottak szerint.

1. Irodalmi sszefoglal

1.1. A huminanyagok kpzdse s ltalnos jellemzse

A limnolgiban is hasznlatos nevezktan szerint a huminanyagok (HS) elnevezs

sszefoglal kategria, termszetesen elfordul biolgiai eredet szerves vegyletek

heterogn csoportjnak megjellsre szolgl, amelyeket ltalban gy jellemeznek, hogy

sznk a srgtl a feketig vltozhat, relatv molekulatmegk nagy (100-1000000 Dalton),

s viszonylag nehezen bomlanak le (AIKENet al., 1985).

A huminanyagok (HS) pH-fggoldhatsguk alapjn hrom ffrakciba sorolhatk:

1. humin (Hu): vzben semmilyen pH rtken nem olddik.

2. huminsavak (HA): ersen savas pH tartomnyban (kisebb, mint 2) nem, de e fltt vzben

olddnak.

3. fulvosavak (FA): vzoldkonyak minden pH rtken.

Mindhrom frakciba tartoz vegyletek szerkezete hasonl, de molekulatmegk, elemi

sszettelk s funkcis csoportjaik eltrhetnek. A vzi fulvosavak molekulatmege tipikusan

800-1000, a huminsavak 2000-3000 daltonra tehet, a huminok pedig e felettiek. Klnbz

vizekbl szrmaz HA s FA elemi sszettele hasonl (C 50%, H 4-5% , O 35-40%,

N 0,5-1,5%, P 1%). Ez azt jelenti, hogy kizrlag az elemi sszettel vizsglata nem

nyjt elegendinformcit az eredetrl s a viselkedsrl (STEINBERG& MENSTER, 1985).

Bonyolult szerkezetk s metodolgiai megkzelthetsgk miatt gy is definiljk a

huminanyagokat, mint oldhat barna szervesanyagokat, amelyek termszetes vizekbl

elvlaszthatk klnbzgyantkra (pl. Amberlite XAD) trtnadszorbelssal (TIPPING&


13/124

8

COOKE, 1982). Mint mr hangslyoztuk, e vegyletcsoport kmiailag nem egysges

(vletlenszer mdon sszekapcsold alifs s aroms monomerek igen eltr s vltoz

mret molekulkat alkotnak), ezrt kvantitatv elvlasztsuk a tbbi frakcitl, valamint

izollsuk egyszer analitikai mdszerrel kivitelezhetetlen. Ehhez korbban precipitcis,

ultrafiltrcis, vagy oldszeres extrakcis mdszereket alkalmaztak (AIKEN et al., 1985). A

makroporzus gyantk (Amberlite XAD) oszlop kromatogrfis clra trtn kifejlesztsvel

vlt lehetv a huminanyagok izollsa vzbl kis nyoms folyadkkromatogrfival.

Felmerl s vitathat rdekes problma a nomenklatra helyes hasznlata, mi szerint

eldntendmi is a humic sz magyar megfelelje. A problma az eltrfordtsbl ered, az

angol humic sz magyar megfeleljeknt a humin s humusz esetlegesen hasznlt

(TOMBCZ, 2002a). Nem okozna gondot a humic humin fordtsa, ha a humuszanyagok

egyik frakcijt, a talajok oldhatatlan szervesanyagt ppen nem gy (humin) nevezn az

angol szakirodalom. Tovbb a talajtan s talajkmia terletn elfogadott s egysgesen

hasznlt nevezktan a kvetkezkpp rtelmezi ezen kifejezseket: humic substances-

humuszanyagok, humic acid-huminsav, fulvic acid-fulvosav, humin-humin.

Ez az elnevezs azonban szintn elgondolkodtat, mivel itt a humic szt csak egyik esetben

fordtjk humusznak, a msik esetben huminnak. A huminanyagok megnevezsnl a

humin szt mint jelzt hasznljuk a magyarban, maga a humin az oldhatatlan frakci

esetn mint fnv szerepel. Ezen alapult a szerintnk kvetkezetes szhasznlat a

tovbbiakban a dolgozatban. Mivel a talajban dnt szerepe van a humusznak, teljesen

egyrtelm hogy ott elfogadhatbb ezen szhasznlat. Ugyanis az angol szakirodalomban

kln definilt a humus, mely a talajok azon szerves rsze, mely barna vagy fekete szn,

rszben vagy teljesen lebomlott nvnyi s llati maradvnyokbl ll, tpanyagforrs a

nvnyek szmra s nveli a talaj vzmegtart kpessgt. A humus (humusz) kifejezs

nem azonos a humic substances (huminanyagok) kifejezssel, br gyakran hasznljk

szinonimknt (Humic substances in soil, sediment, and water. Geochemistry, Isolation, and

Characterization, 1985. Edited by GEORGE R. AIKEN, DIANE M. MCKNIGHT, ROBERT L.

WERSHAW).

ltalban egyetrts van abban, hogy a huminanyagok (HS) nvnyi maradvnyok

lebomlsbl keletkeznek, de a humifikci folyamatnak mechanizmust illeten eltr

vlemnyekkel tallkozhatunk (1. bra). A humifikcit magyarz hipotzisek alapveten

kt teljesen ellenttes utat rnak le, gy mint degradatv s kondenzcis t. A degradatv

sma szerint a huminanyagok prekurzorai a perzisztens nvnyi s mikrobilis biopolimerek.Ez esetben a degradci sorn elszr humin kpzdik, majd ezt kvetik az oldkonyabb


14/124

9

huminsavak s vgl a legoldkonyabb fulvosavak kpviselik a huminanyagok

leghumifikltabb frakcijt. Az ezzel ellenttes hipotzis szerint, a humifikci

polikondenzcis folyamat, amely sorn az eredeti nvnyi biopolimerek elszr kis szerves

molekulkk degradldnak, amelyek ksbb jra polimerizldnak. Az e tpus

humifikcis t szerint a leghumifikltabb frakci az oldhatatlan humin.

1. bra A humifikci mechanizmusnak lehetsges tvonalai (HEDGES, 1988 nyomn)

Sok esetben mind a kondenzci, mind a degradci egyttesen fellphetnek, mivel ahumifikci egy dinamikus, nem lesen meghatrozott egyirny folyamat (HATCHER &

SPIKER, 1988).

Az oldott huminanyagok elimincis folyamatainak elvi megkzeltsei egysgesebbek,

kt alapveten fiziko-kmiai mechanizmust jellnek meg, az adszorpcit s a napfny

ultraibolya sugrzsra bekvetkez fotokmiai bomlst. Ezek mellett a mikrobilis bomls

klns jelentsggel br.

Az oldott szerves szn (DOC) hat frakcira oszthat: hidrofob savak, bzisok s tlts

nlkli vegyletek, illetve hidrofil savak, bzisok s tlts nlkli vegyletek. A

huminanyagok adjk a hidrofob savfrakci f hnyadt (LEENHEER, 1981; AIKEN et al.,

1985). A huminanyagok f alkotelemei az aroms gyrk, melyekben tlslyban vannak

olyan funkcis csoportok, mint a karboxil s fenolos hidroxil csoportok. Az emltett csoportok

adjk a huminanyagok savas jellegt s nagymrtkben meghatrozzk azok fmmegkt

kpessgt is. Ennl fogva a huminanyagok nagy molekulatmeg polielektrolitoknak

tekinthetk. A polielektrolit huminanyagok komplexeket kpezhetnek fmionokkal. A

humintartalm vizek savasodsval sszefggegyik f tulajdonsg: a huminanyagoknak az


15/124

10

esszencilis elemek biolgiai hozzfrhetsgre gyakorolt pH-fgghatsa. Ezen tlmenen

a savasods kihat magukra a huminanyagokra, tltskre ill. kmiai formjukra,

megvltoztatva ezzel azok oldhatsgt s biolgiai hozzfrhetsgt.

A huminanyagok sav-bzis kmija alapjn, a pH cskkensvel a disszocicifok

cskken. Kvetkezskppen a vzben val oldhatsg a savasods mrtknek megfelelen

cskken. Mivel huminos vzben az oldott szerves szn dnt rszt az oldott huminanyagok

adjk, a savasods a DOC koncentrci cskkenshez vezet, mely teht jrszt az oldott

huminanyagok cskkensnek ksznhet. gy szmos ms emberi tnyez, mint pl. az

intenzv mezgazdasg, bnyszat s erdirts nvelheti a szervesanyagok bekerlst a

vizekbe, de a savasods meghamisthatja ezek hatsait. Kismrtk vzoldhatsguk s

hidrofob jellegk a zsroldhatsgot megnveli (DE HAAN,1992).

Az oldott szervesanyagok fluoreszcens tulajdonsgak. A molekula fluoreszcencia egy

fotonemisszin alapul, mely foton akkor lp ki, mikor egy gerjesztett elektron gerjesztett

prostatlan llapotbl prostatlan alapllapotba kerl. A fluoreszcencia a molekula jellemz

viselkedse, mely, mint sszegzett jelensg, elsdlegesen a molekulk klnbz szerkezeti

elemeitl (fluoroforok) fgg. Ennek kvetkeztben, a huminanyagok molekulris

heterogenitsa biztostja a fluoreszcens tulajdonsgok alapjn trtnmegklnbztetst.

A Napbl a termszetes vizekbe jut fotonok legtbbje abszorbeldik (KIRK, 1986),

egy rszk kolloidlis szerves anyagokon, melyeket vzi humuszknt ismernk (GJESSING,

1976). A terminolgiban korbban a srga anyag (= Gelbstoff KALLE, 1966; KIRK,

1976) kifejezst hasznltk a vzi huminanyagokra, amikor inkbb az optikai s nem a kmiai

termszetket vizsgltk elsdlegesen. Ez utal arra, hogy a huminanyagok srgsbarna

sznek a vzben, ami annak ksznhet, hogy nagy koncentrciban ersen abszorbeljk az

alacsonyabb hullmhossz kk fnyt.

A vzi huminanyagok random polimerek, melyek aroms s alifs prekurzorokbl ll

kromoforokat tartalmaznak. Az abszorpcis spektrum folytonossgnak hinya sszefggsbe

hozhat a vletlenszer kmiai szerkezettel. Sok esetben az UV-VIS spektroszkpia rtkes

eszkz lehet diszkrt szerves molekulk kromofor csoportjainak azonostsra, de

kismrtkben hasznlhat a huminanyagok viselkedsnek tanulmnyozsra s egyltaln

nem hasznlhat direkt funkcis csoport meghatrozsra (MAC CARTHY & RICE, 1985). A

huminanyagok abszorpcis spektruma ltalban exponencilis fggvnnyel modellezhet

(BRICAUDet al., 1981). Azaz a huminanyagok UV-VIS spektruma gy jellemezhet, hogy a

nagyobb hullmhosszak fel elszr hirtelen majd fokozatosan cskken az abszorptivits.


16/124

11

A vz sznnek mrse optikai tulajdonsgn alapul. Mivel a vzi huminanyagok direkt

vizsglata nehezen vgezhet, a limnolgusok s oceanogrfusok olyan mrhet

tulajdonsgokat vizsglnak, mint a szn. A szn a vzmintk vizulis sszehasonltsn alapul

standard sznoldatokkal. Szmos sznsklt szerkesztettek a tavak vizeinek empirikus

sszehasonltsra a lebegszuszpendlt rszek eltvoltsa utn. Eurpban a metil narancs,

a Forel-Ule mdszert hasznltk (THIENEMANN, 1925). Az USA-ban a Hazen mdszer az

alkalmazott (Pt-Co standard oldatok hasznlata a Pt-szn megfeleltetshez), ami most a

legelterjedtebb limnolgiai standard. Nagyon tiszta, ttetszvz esetn az rtk < 5 Pt egysg,

s nagyon sznes mocsrvz esetn 300 (WETZEL, 1983).

Az elmlt kt vtizedben sok kutats irnyult a szn spektrofotometris

meghatrozsra. Ennl a mdszernl a fnyenergia abszorbancijt mrjk egy vagy tbb

hullmhossznl az UV-kzelitl a lthat fny spektrumig. A leggyakrabban hasznlt a 440

nm-es hullmhossz (KIRK, 1976). A mintk abszorbancija tszmthat (mg Pt l-1)

sznegysgre - mely Pt-Co standard oldatok leolvasott spektrofotometris grbibl szrmazik

- egyszerabszorbancia mrssel s az abszorpcis koefficiens (g m-1) alapjn (KIRK, 1986).

CUTHBERT & DEL GIORGIO (1992) javasoltak egy standard spektrofotometris

mdszert desvizek sznmrsre. E szerint a fnyabszorbancit 440 nm-en mrik s az

ltaluk ltrehozott egyenlet alapjn az abszorpcis koefficiens 440 nm-nl (g440) standard Pt

egysgg szmthat t.

Az albb megadott egyenlet 10 cm-es kvetta hosszsgra rvnyes.

Szn (Pt, mgl-1) = 18,216 g440 - 0,209

Idelis esetben a sznegysg az anyagok mennyisgi meghatrozsra is hasznlhat,

amikor a sznegysg nvekedse vals rtkelst adja a sznes vegyletek koncentrci

nvekedsnek. Az oldott szerves szn (DOC) jl korrell a vz sznvel s megfelelen

magyarzhat a Pt-egysggel sszefggsben is. Br a DOC klnbzC sszetevkbl ll,

ezek kzl szmos nem huminanyag, amely nem vesz rszt a vz sznnek a alaktsban.

ltalban a Pt-szn tlrtkeli a huminszer sszetevk mennyisgt a vzben s akr

nagysgrenddel meghaladjk a teljes DOC mennyisgt (RASMUSSENet al.,1989).

1.2. A huminanyagok kolgiai szerepe

1.2.1. Fotolzis sorn kpzdtt termkek szerepe

A Nap UV sugrzsa (UVR, 280-400 nm) mindent that s potencilisan krosthatssal br mind a szrazfldi, mind a vzi koszisztmkra. A sztratoszfrikus zon


17/124

12

cskkense szmotteven megemeli a nagyobb energij s potencilisan puszttbb

sugrzst (UV-B, 280-320 nm) a fldfelsznen. Ezrt az desvzi koszisztmkra hat UV-

sugrzs is n, azonban vszakonknt vltoz a Nap UV sugrzsa. A napsugrzs okozta

fotokmiai folyamatok, melyek fellpnek a felszni vizekben, jelents hatssal vannak ezen

vizek redox kmijra.

A huminanyagok szmos fotokmiai reakciban vehetnek rszt s inicitorai

elsdleges s msodlagos fotokmiai reakciknak. Elsdleges fotokmiai reakciban

energiatviv (fotoszenzitizci), tltstviv s fny ltal katalizlt egyeslsi reakcikban

vesznek rszt (fotoinkorporci).

A fotoszenzitizci sorn indirekt fotolzis trtnik, a fny ltal gerjesztett

huminanyagok tadjk a gerjesztsi energit egy akceptor molekulnak, amely amgy nem

kpes abszorbelni a gerjesztsi sugrzst.

HS* + akceptor (HSakceptor)* HS + akceptor*

A folyamat fokozhatja olyan krnyezetben elfordul kemiklik fotokmiai

bomlst, melyek alacsony gerjesztsi energival brnak, de nem abszorbeljk kzvetlenl a

napfnyt.

A msik md, ahogy a huminanyagok reaglhatnak ms krnyezeti anyagokkal, a fny

ltal induklt tltstvitel. A besugrzsnak kitett huminanyagokat tartalmaz rendszerben,

mint reaktv kation kpzdik, amikor szolvatlt elektron keletkezik (1). A szolvatlt elektron

visszakapcsoldhat tltssel nem rendelkez molekult kpezve a gerjesztett llapot

huminanyag molekulhoz (2), vagy reaglhat egy msikkal reaktv huminanyag aniont

ltrehozva (3).

(1) HS HS++ e-aq (2) HS* + e-aqHS (3) HS + e

-aqHS

-

A huminanyagok elsdleges fotokmiai reakciinak harmadik tpusa a

fotoinkorporci, amikor is krnyezeti reakcikpes anyagok kzvetlenl kapcsoldnak a

huminanyagok kovalens struktrjba (COOPERet al., 1989). Legtbb esetben a msodlagos

fotokmiai reakcikban keletkez tmeneti termkeknek (fotooxidnsoknak) reaktv

tulajdonsgaik vannak. Ilyen reaktnsok a prostatlan oxign 1O2, peroxi gykk RO2,

hidroxil gykk HO-, szuperoxid O2- s ms azonostatlan redoxi gykk, belertve a

gerjesztett s gyk llapot szerves huminanyagokat (COOPER et al., 1989). A sebessgi

lland s felezsi id adatokbl arra lehet kvetkeztetni, hogy a prostatlan oxign, a

szolvatlt elektron, st a hidroxil gykk is fontos szerepet jtszanak a vzi rendszerek fotikus

znjnak reakciiban (FRIMMEL, 1994).


18/124

13

Az UV-sugrzsnak kitett huminos vizekben lv algk nvekedst GJESSING &

KLLQVIST (1991) tanulmnyoztk. Kimutattk, hogy az UV-sugrzs megvltoztatja a

huminos vz kmiai sszettelt s az UV-val megvilgtott huminos vz gtolja pl. a

Selenastrum capricornutum szaporodst. A gtls nvekedett az UV besugrzs dzisnak

emelsvel. Az algicid hats csak tbb ht mlva sznt meg. Az UV-sugrzsnak kitett

huminos vzben szlelt hatsok magyarzhatk a huminanyagok foton inicilt

klcsnhatsaival, melyek olyan oxidl gensek kpzdst eredmnyezik, mint pl. a

hidroxil gykk.

A humin- s fulvosavak ersen abszorbeljk az UV fnyt, br a Fldre rkez

napsugrzs 280 nm alatti rsze gyakorlatilag elhanyagolhat. A huminos vz felsrtegben

gy a rvid hullmhossz sugarak abszorbeldnak. Az elnyelt UV-sugrzs elidzhet

fluoreszcencit, fotolzist, ktsek ltrejttnek s felhasadsnak egyenslyt a vzi

huminanyagok s oldott komponensek kztt, ill. szmos reaktv komponens ltrejttt, mint

pl. prostatlan oxign, H2O2, s szerves gykk. A vzi huminanyagok UV-sugrzs hatsra

kialakult reaktv termkei befolysolhatnak ms oldott elemeket s reaglhatnak is velk.

Ezrt az alacsony redoxpotencil komponensek fotooxidldhatnak. gy a toxikus anyagok

inaktivldhatnak. Az ilyen jelensgek azt sejtetik, hogy a vzi huminanyagok pufferknt

jtszanak szerepet, semlegestve az l szervezetekre kros elemeket a fny ltal elidzett

redox reakcik tjn, ugyanakkor e kzvetett ton kros hatsak lehetnek az l

szervezetekre. E folyamatok a vizekben mg nem kellkppen tisztzottak (DE HAAN, 1992).

A huminanyagok molekulamretnek az UV fnyen trtn bomls sorn kt

szempontbl is jelentsge van, az egyik a kzepes molekulamret vltozsa a folyamat

sorn, a msik az sszefggs magval az UV fny hatsra bekvetkez bonthatsggal.

Habr a fotokmiai mineralizci kb. 10-17%-a a teljes mineralizcinak (VHTALO, 2000),

elsegti a polimerek labilisabb komponensekre val hasadst s stimullhatja a DOM

bakterilis degradcijt (LINDELL et al., 1995; BUSHAW et al., 1996). A fotolzis sorn a

huminanyagok kzepes molekulamrete fokozatosan cskken. A nagyobb molekulamret

frakci UV-reaktivitsa a legnagyobb, mg a kzepes mretfrakci rezisztensebb a fotolzissel

szemben.

Nagy a valsznsge, hogy az UV fny hatsra bekvetkez bomls elfelttele a

huminanyagok tovbbi mikrobilis dekompozcijnak, mivel a baktriumok szmra

knnyebben hozzfrhetk a fotolitikus humintermkek. Bonyoltja azonban a helyzetet a

fentebb mr emltett huminanyagok fotolzisnek ksr jelensge, az oxigntartalm toxikus


19/124

14

szabad gykk kpzdse, ami ugyanakkor gtolhatja a baktriumok aktivitst (SALONEN&

LEHTOVAARA, 1992).

Az UV-sugrzsnak egybknt kt alapvet hatsa lehet a vzi huminanyagokra. Az

egyik az UV-sugrzs kzvetlen degradcis hatsa, amely a huminanyagokat mginkbb

fogkonny teszi a mikrobilis bontsra. Ezen fell a fotolzis sorn egyszer s knnyen

leboml molekula fragmentek keletkezhetnek, amelyek stimullhatjk a vzi huminanyagok

kometabolizmust. A stt szn vz vilgosodsa UV-sugrzs hatsra kzismert. Az

azonban mr kevsb tudott, hogy mi trtnik a molekulkkal ekzben. STEINBERG s

MENSTER (1985) a huminanyagok UV-fotooxidcijt vizsgltk, s arra a kvetkeztetsre

jutottak, hogy a fehreds oka a nagy molekulj humin komplexek kisebb molekulkk

alakulsa oxidci tjn. A kisebb egysgek hajlamosabbak a biodegradcira, mint az eredeti

sznes komplexek. Kvetkezskppen a megnvekedett UV-sugrzs intenzitsa fokozhatja

vzi huminanyagok talakulst (KIEBER et al., 1989). A msik, az UV-sugrzs indirekt

hatsa, mely befolysolja vzi huminanyagokbl szrmaz biolgiailag fontos anyagok

kibocstst s megktst (FRANCKO, 1990).

1.2.2. Komplexkpzs, keltkpzs, adszorpci, precipitci

Tavakban a huminanyagok s ms anyagok kztt fellphetnek n. kofiziolgiai

klcsnhatsok. A huminanyagok adszorbeldhatnak lebeg rszecskk felletn s

karbont vagy oxi-hidroxid fm csapadkokhoz ktdhetnek. Az adszorpci szablyozhatja a

nagy molekulatmeg szerves sszetevk eltvoltst a vzoszlopbl, fleg a nagy

mennyisg szervetlen rszecskt tartalmaz tavakban (GLOORet al., 1981). Az adszorpci

szuszpendlt rszecskk s karbontok felletn trtnhet, vagy a huminanyagok tvozhatnak

a vztestbl fm-oxi-hidroxid csapadkok tjn. Az adszorpci folyamatt vizsglva GLOORet

al. (1981) arra a kvetkeztetsre jutottak, hogy a nagyobb molekulatmeg frakci (>500)

adszorbeldik elsknt a rszecskk felletn, hozzjrulva gy az oldott szervesanyagok

kzepes molekulatmegnek cskkenshez.

Az oldott huminanyagok komplexeket kpezhetnek, illetve szorbciba lphetnek f

kationokkal, nyomelemekkel, hidrofb szennyezkkel (pl. nvnyvd szerek),

megvltoztatva ezen anyagok biolgiai hozzfrhetsgt s geokmiai krfolyamatait

(STEINBERG & MENSTER, 1985). Ezen folyamatok annak tulajdonthatk, hogy a

huminanyagok nagy mennyisgben tartalmaznak oxigntartalm funkcis csoportokat, mint


20/124

15

pl. a savas (fknt karboxil s fenolos) csoportokat, karbonil, hidroxil, metoxil s egyb

csoportokat, ezltal kpesek komplexet kpezni fmionokkal (GARDEA-TORRESDEY et

al.,1996). Mivel a huminanyagok klnbz frakcii eltr mennyisgben tartalmaznak

oxigntartalm funkcis csoportokat, a fmek toxicitsa s biolgiai hozzfrhetsge a vzi

krnyezetben a huminanyagok koncentrcija mellett a huminanyag frakci tpustl is fgg.

Kimutattk, hogy huminanyagok jelenltben fokozdik a vasfelvtel, mely kolgiai

jelentsge az elsdleges termel szervezetek szmra a tpelem hozzfrhetsg

szablyozsa (OHLE, 1935, 1937).

A mrskelt vi znban a primer produkcit az oligotrf s a kevsb eutrf tavakban

gyakran a foszfor hatrozza meg. Ilyen krlmnyek kztt az extracellulris eredet foszfor

megktse s szabadon bocstsa jelentssggel br, s ly mdon a huminanyagok hatssal

lehetnek a foszfor krforgsra. A huminanyagok taln legismertebb hatsa a foszfor

felvehetsgre a vas ion jelenltben huminanyagok ltal megkttt ill. szabadon lv

foszfor (DE HAAN et al.,1990). Mivel ltalban a foszfor a limitl tpelem, az

algaszaporods szempontjbl a tavakban a lehetsges kmiai kapcsolat a foszft s az oldott

huminanyagok kztt mg jelentsebb az algaszaporods szablyozsban, mint a Fe-

komplex kpzs. Alacsony pH s alacsony redox potencil krlmnyek esetn az oldott

huminanyagok Fe jelenltben ortofoszfthoz kapcsoldhatnak s gy az hozzfrhetetlen lesz

a fitoplankton szmra (OHLE, 1935, 1937; STEVENS& STEWART, 1982).

A huminanyagok s a P kztti klcsnhatsok tpllkozsi jelentsgt

mikroorganizmusoknl STEWART & WETZEL (1982) a szn asszimilcira s az alkalikus

foszfatz aktivitsra trtnhats alapjn is kimutattk. A huminanyagok jelenltre vlaszul

nvekv alkalikus foszfatz aktivitst tapasztaltak. A jelensg magyarzatra kt hipotzist

lltottak fel:

1. A huminanyagok elklnthetik a szerves foszfor tartalm molekulkat, gy a foszft csak

enzimatikus hidrolzis tjn vlik felvehetv. Ha ez gy van, akkor a mikroflra szerves

foszfor vegylet kpzsnek s kibocstsnak fokozatos cskkenst eredmnyezi a foszft

hozzfrhetsg cskkense. A biotikus egyensly akkor jhet ltre, ha az alkalikus foszfatz

aktivits n, ami lehetv teszi, hogy tbb foszfor vljon hozzfrhetv a

mikroorganizmusok szmra.

2. A huminanyagok a baktriumok s algk szaporodst egyarnt stimulljk. gy a kt

csoport kztti versengs a foszftrt egyik vagy mindkt csoportban az alkalikus foszfatz

aktivits nvekedst eredmnyezi.


21/124

16

A vzi huminanyagok hatnak a CaCO3csapadkkpzdsre s ms csapadkkpzdsi

folyamatokra. Tavakban a huminanyagokkal sszefgg adszorpcis folyamatokban

szuszpendlt rszecskk, karbontok vagy fmoxi-hidroxidok jhetnek elssorban szba. E

folyamatokkal fgg ssze rszben, hogy a huminanyagok gtoljk a CaCO3 s ms

precipitcis folyamatokat. Ismert, hogy kemnyviz tavakban a CaCO3 precipitcija

elssorban a nyri hnapokban, a hmrsklet s a fitoplankton fotoszintetikus aktivitsnak

nvekedsvel n (biogn mszkivls). A huminanyagok precipitcis folyamatokat gtl

hatsa a fotolzis okozta huminanyagvesztssel cskkenhet.

A huminanyagok amfifil s makromolekuls jellegk miatt kitntetett affinitst

mutatnak a szilrd felletekhez. gy termszetes rendszerekben a velk egyttlv sszes

svnyi rszecske felletn adszorbeldnak, lnyegileg megvltoztatva azok felleti

tltstulajdonsgait s ennek kvetkezmnyeknt a rszecske-rszecske klcsnhatsokat

(TOMBCZ, 2002b). A vizes oldataikkal rintkezsvnyi szilrd felleteken a huminanyag

molekulk adszorbeldnak, lnyegesen megvltoztatjk a vizekben szuszpendlt svnyi

rszecskk felleti tulajdonsgait s a rszecske-rszecske klcsnhatsokat, a vizes

szuszpenzik kolloid stabilitst; ezzel befolysoljk felszni vizekben a

lebeganyagtartalmat, az ledkkpzdst, a talajok szerkezett s erodlhatsgt, a kisebb

svnyi rszecskk mobilitst (TOMBCZ, 2002a).

Tavakban a partikullt anyagokon adszorbeldott huminanyagok szerves fm-

komplexek kpzsvel nagyon hatkony szerepet jtszhatnak a nyomfmek eltvoltsa tern

a vzoszlopbl, ugyanakkor szignifiknsan megvltoztatjk a fmek biolgiai

hozzfrhetsgt is (DAVIS& GLOOR, 1981). A huminanyagok keltkpzknt mkdhetnek

s az esszencilis nyomelemeket megktve azokat felvehetv tehetik, vagy ms nyomnyi

mennyisgben jelenlv fmeket, amelyek szmos fitoplankton fajra toxikusak,

inaktivlhatnak (MACKEY, 1984).

A huminanyagok komplexkpzse a nyomfmekkel a vzi szervezetekre ktfle

mdon hathat: bizonyos fmek (pl. Cu) toxicitsnak cskkentsvel ill. bizonyos fmek (pl.

Fe) hozzfrhetsgnek nvelsvel. Azt, hogy huminanyagok jelenltben a Fe felvtel n,

bizonytottk, azonban ennek biokmiai mechanizmust mg nem tisztztk (PRAKASHet al.,

1973). Msrszrl a huminanyag-fm komplexek gtolhatjk is a biolgiai aktivitst.

Laboratriumi vizsglatok kimutattk, hogy a huminanyagok Cu-komplexei folyvzben

cskkentettk a Cu toxicitst egysejt algra, a Monochrysis lutheri re (SUNDA& LEWIS,

1978). HONGVE et al. (1980) termszetes fitoplankton populcikat vizsglva azt talltk,


22/124

17

hogy a mocsrvizek huminanyagainak ltalnos fm detoxifikl hatsa nem volt szignifikns

a Cd esetben, de jelents volt a Zn, Pb, Hg, Cu s e fmek keverkei esetn.

Mra mr egyrtelmv vlt, hogy a huminanyagok elsegtik a nehzfmek s

radioaktv izotpok sztszrdst a talajban, a felszni s felszn alatti vizekben. A

huminanyag makromolekulk trhls sznvza mindig tartalmaz apolris trrszeket (pl.

alkil lncok, kondenzlt aroms gyrk), amelyekhez apolris szerves vegyletek tudnak

ktdni s gy megnvelik a vzben nem, vagy csak csekly mrtkben oldd, hidrofb

szerves vegyletek (pl. nvnyvdszerek, olajos szennyezsek) oldhatsgt a termszetes

vizes rendszerekben (TOMBCZ, 2002a).

Ismert, hogy a huminanyagok a klnbz fitoplankton csoportok nvekedst

stimulljk (PRAKASHet al., 1973). CARLSON& GRANELI (1993) azt talltk, hogy a tengeri

huminanyagok serkentik a baktriumok, a fitoplankton, csills egysejtek szaporodst part

menti vizekben s a huminanyagokba kttt N bizonyos mrtkig hozzfrheta fitoplankton

biomassza kpzds sorn. Kvetkezskppen a humin-nitrogn potencilisan jelents

nitrogn forrs lehet a fitoplankton szmra.

A huminanyagok gtl hatst is megfigyeltk algkon. Az oldott huminanyagok az

algk fotoszintzist gtoljk (STEWART& WETZEL, 1982). Fehrje ktkpessgpolifenol

vegyletek s huminanyagok gtolhatjk enzimek, kzttk az alkalikus foszfatz aktivitst.

A huminanyagok gtl hatst az alkalikus foszfatz aktivitsra axenikus alga- s

cianobaktrium tenyszetek szaporodst tanulmnyozva (Anabaena flos aquae, Microcystis

aeruginosa, Selenastrum capricornutum, Scenedesmus brasiliensis, Nitzschia palea)

ksrletes ton vizsglta KIM & WETZEL (1993). Az alkalikus foszfatz tekintetben

konzekvensen gtlst tapasztaltak, azonban huminanyagok vagy fokoztk vagy gtoltk az

alganvekedst.

Ismert, hogy kis mennyisg talajkivonat tpoldatba adagolsval szmos desvzi

algafaj szaporodsa elsegthet. A talajkivonat szaporodst serkent tulajdonsga fknt a

humin komponensek keltkpztulajdonsgaival magyarzhat, mivel, mint mr bemutattuk,

nvelik az esszencilis nyomnyi mennyisg fmek hozzfrhetsgt, ugyanakkor

cskkentik azok planktonikus algkra gyakorolt toxicitst. desvizekben a planktonikus

algk huminanyagok jelenltben megfigyelt fokozott szaporodsa azt sugallja, hogy a

kellemetlen kkalga szaporods eutrf tavakban sszefggsbe hozhat az oldott

huminanyagok jelenltvel (SHAPIRO, 1957).

A huminanyagok, mint biolgiailag aktv anyagok mkdnek s keltkpzsajtossgaik rvn hozzjrulnak az eutrofizcihoz (PRAKASH et al.,1973). Az eutrofizci


23/124

18

oka a vzi koszisztmkban ltalban a szervetlen tpelemek fokozott bevitele, klnsen N

s P, mely megnvekedett, illetve tlzott algaprodukcit eredmnyez. Br az autotrof

planktonikus algk szaporodsa gyakran szoros sszefggst mutat a vz N s P

koncentrcijval, kzvetlen kapcsolat a trofitsfok s a vzben lev szervetlen tpelemek

mennyisge kztt nem mindig mutathat ki. A biolgiai kondicionltsg fogalma magba

foglalja a jelenltt vagy hinyt a biolgiailag aktv szerves anyagoknak, mint amilyenek a

vitaminok, extracellurlis termkek, antibiotikumok, nvekedsi hormonok s keltkpzk,

amelyek erteljesen hatnak a vizek produktivitsra (DROOP, 1957).

1.2.3. Vzalatti fnyklmra gyakorolt hats

Mint fentebb mr sz volt rla, a huminanyagok kpesek megvltoztatni a vzalattifnyklmt az eufotikus zna lecskkentsvel s szelektv fnyabszorpcival,

kvetkezskppen lymdon is hatnak az algaprodukcira (PRAKASH et al., 1973). A DOC

humin frakcija fontos szerepet jtszik a vzi koszisztmk mkdsben a fnyenergia

vztesten keresztl hatol cskkentsvel (KIRK, 1986). Az alacsony algaproduktivits magas

huminanyag tartalm tavakban gyakran magyarzhat a szelektv fnyabszorpcival, amelyet

a vzoszlopban a srga huminanyagok mennyisgnek nvekedse okoz, ami ersen

lecskkent eufotikus znt s cskkent fotoszintzist eredmnyez (PRAKASHet al.,1975).A fotoszintetikusan aktv sugrzs vertiklis fnykioltsi egytthatja a legjobb

egyszer paramter a klnbz vzterek fnyklmjnak jellemzsre. A monokromatikus

fny extinkcis koefficiense termszetes vizekben feloszthat parcilis extinkcis

koefficiensek sorozatra, amelyek mindegyike a kzeg klnbzkomponenseinek felel meg.

Annak ellenre, hogy az a felttelezs, hogy a fotoszintetikusan aktv sugrzs tlagos

fnykioltsi egytthatja (Kd(PAR)) lymdon feloszthat, csupn megkzelten igaz, mgis

gyakran hasznlt a limnolgiai gyakorlatban s a kvetkezkppen rhat le (KIRK,1986):

Kd(PAR) = Kv+ Kh+ Kl + Ka

ahol: Kv , Kh , Kl , Ka a tiszta vzre, az oldott huminanyagokra, a lebeganyagokra s a

planktonikus algkra jellemzparcilis extinkcis koefficiens.

A tengerek s a mly tavak optikai jellegzetessgei jobban ismertek, mint a sekly

tavak. Utbbiak esetben sszetevik koncentrcija s a klnbz fnyabszorbel

komponensek kztti viszony trben s idben nagyon dinamikusan vltozik. Ennek

kvetkeztben a huminanyagok, a lebeganyagok s a planktonikus algk hozzjrulsa a

vertiklis extinkcis koefficiens rtkhez rendszerint ismeretlen maradt. E krdsek


24/124

19

tisztzshoz, sekly s mly tavakon valamint vztrozkon, egyidejleg mrtk a teljes

fotoszintetikusan aktv sugrzs, valamint a kk, zld s a vrs fny extinkcijt, az oldott

huminanyagok koncentrcijt, a lebeganyagok s az algk mennyisgt (V.-BALOGHet al.,

1999). A mrsek a vztpusok meglehetsen szles skljt fogtk t az oligotrf, oldott

szerves s lebeganyagokban szegny alpesi tavaktl a hipertrf, huminanyagokban gazdag,

lebeganyagtl zavaros sekly llvizekig.

A fotoszintetikusan aktv sugrzs (V.-BALOGH et al., 1999) a-klorofill-specifikus Kd

rtke (0,018 m-1) nem klnbzik szignifiknsan az irodalmi adatok tlagtl, termszetesen

ettl az tlagos rtktl jelents eltrseket lehet tapasztalni (0,004-0,029 m-1) elssorban az

un. package hats kvetkeztben (KIRK, 1986; KRAUSE-JENSEN & SAND-JENSEN, 1998).

Szmos ksrlet trtnt emellett a lebeganyagok s az oldott sznes vegyletek parcilis

extinkcis koefficiensnek meghatrozsra (KIRK& TYLER, 1986; CRISTOFORet al., 1994,

TILZER et al., 1995), ennek ellenre nem voltak irodalmi kzlsek az oldott huminanyagok

jellemzsre a limnolgiban leggyakrabban hasznlt Pt-szn s a Kd kztt, V.-BALOGHet

al., (1999) ltal kzlt egyenletek viszont tartalmazzk ezeket az rtkeket.

Kd (PAR) = 0,195 0,022 + 0,018 0,005 Pt+ 0,018 0,003 Chl+ 0,076 0,006 SS

(r2= 0,897 n = 59)

Kd (kk) = 0,187 0,032 + 0,052 0,011 Pt + 0,047 0,006 Chl+ 0,105 0,010 SS

(r2= 0,887 n = 59)

Kd (zld) = 0,161 0,021 + 0,024 0,005 Pt+ 0,019 0,003 Chl+ 0,072 0,006 SS

(r2= 0,879 n = 59)

Kd (vrs) = 0,392 0,041 + 0,012 0,005 Pt+ 0,019 0,003 Chl+ 0,065 0,006 SS

(r2= 0,843 n = 59)

Ahol: Kd= vertiklis extinkcis koefficiens (ln m-1)

Pt = a vz huminanyagok ltal okozott szne (mg Pt l-1)

Chl = klorofill-a koncentrci (g l-1)

SS = alganlkli lebeganyag koncentrci (mg l-1)

A kzlt modell lehetsget nyjt a Kd rtk mrs nlkli biztonsgos becslsre egyszer

paramterek laboratriumi mrse alapjn. Az adatok elemzsvel megllapthat volt, hogy a

kk, a zld s a vrs fny extinkcija szorosan s szignifiknsan korrell a fotoszintetikusan

aktv sugrzsval, de az egyenesek meredeksge eltr.

A fentiek alapjn a vizsglt tavakat hrom jl elklnltermszetes csoportba soroltk:

1. Kd (PAR) = 0,17-0,4 (ln m-1

)2. Kd (PAR) = 0,41-2,0 (ln m

-1)


25/124

20

3. Kd (PAR) = > 2,0 (ln m-1)

Ez a feloszts megegyezik TALLING (1971) osztlyozsval, aki brit tavak hasonl

csoportjait klntette el, s azt tallta, hogy azok az oligo-, mezo- s eutrf kategrival

esnek egybe. Ez nem gy van hazai sekly tavainkban, mert klnsen kisebb produktivits

vizeinkben a trofikus sttusz s a Kdkztt nincs szignifikns kapcsolat az esetenknt szlelt

magas huminanyag s/vagy lebeganyag koncentrci miatt.

Az elscsoport kpviseli a legtisztbb vizeket, pl. alpesi tavak, viszont nincs egy hazai

termszetes vz sem, amelyet ide lehetne sorolni. Ezekben a vizekben a zld fny hatol a

legmlyebbre, ezt a kk, majd a vrs kveti. A gyknyesi kavicsbnya t ennek a

kategrinak a fels hatrhoz tartozik. A msodik kategriba is nagyon kevs hazai t

sorolhat (Balaton Keleti-medencje, mecseki trozk), ezekben is a zld a legpenetrnsabb

fny, de azt a vrs kveti, s a kk a legkisebb thatolkpessg. A hazai vizek tlnyom

tbbsge a harmadik kategriba kerlt, minden eutrf, huminanyagban s lebeganyagban

gazdag viznk ide tartozik, itt a vrs az uralkod fny (vrs eltolds). A termszetes

vizeknek van egy, az elbbieknl tisztbb, de nlunk nem szlelt negyedik termszetes

csoportja is, ahol a Kd 0,1-nl kisebb. Ezekben a jellemzen oligotrf tengervizekben a kk

fny hatol a legmlyebbre.

Az UV sugrzs extinkcija vzi krnyezetben leginkbb a DOC koncentrci

fggvnye (SCULLY &LEAN, 1994; MORRISet al., 1995; GRANLIet al., 1996; LEAN,1998).

Az alacsony DOC koncentrcij vizek mginkbb kitettek az ers UV-B sugrzsnak, mely

a sztratoszfrikus zon cskkensnek ksznhet. Kimutattk, hogy hasonl DOC

koncentrci mellett az UV sugrzs lehatolsa a vztestbe desvizek s ss vizek esetn

nagyon klnbzik, ss vizekben az UV sugrzs sokkal mlyebbre kpes lehatolni a

vzoszlopban (ARTS et al., 2000). Tiszta viz, alpesi tavakat vizsglva az extinkcis

koefficiens rtke (Kd) 320 nm-en 0,17-2,5 m-1 kz esett, tlagosan 0,55 m-1-nek addott

(LAURIONet al., 2000). Az UV sugrzs extinkcija klnbzhullmhosszokon eltr, 320

nm-en s 340 nm-en kisebb mint 305 nm-en (SOMMARUGA &PSENNER, 1997). Elmondhat,

hogy az UV sugrzs extinkcija alpesi tavaknl kevsb fgg a DOC koncentrcitl, sokkal

inkbb annak sszetteltl, a kromofor szerves anyagok mennyisgtl. Az UV

transzmisszija szles hatrok kztt mozog a klnbz tavak esetn, az UV sugrzs

lehatolhat akr a t teljes mlysgig is (KIRKet al, 1994;SCULLY &LEAN, 1994).

A mr ismert Kd rtkek alapjn knnyen szmthat a klnbzvzterekben az un.

1%-os mlysg (z1%), az a vzmlysg, ahova a bees fny 1%-a mg lejut. Az UV-Blehatolsa nagyon huminos vz esetn csupn nhny centimter (K IRK, 1994), mg cenok


26/124

21

esetn tz mter krli is lehet (KIRK, 1994). Az UV-A sugrzs z1%-a nagyon tiszta vizek

esetn egy mter fltti is lehet, mg huminos vizek esetn maximum 25 cm (HUOVINENet

al., 2000). Huminos vizek esetn az UV sugrzs extinkcijt a DOC koncentrcija

jelentsen meghatrozza (KIRK, 1994,SCULLY &LEAN, 1994), mg cenok esetben (SMITH

& BAKER, 1979), valamint tiszta viz tavaknl alacsony DOC koncentrci mellett a

fitoplankton mennyisge lehet szignifikns hatssal az UV sugrzs extinkcijra

(SOMMARUGA &PSENNER, 1997).

1.2.4. Mikrobilis hasznosthatsg, sznforgalomban betlttt szerep

A huminanyagok jelents szereppel brnak a globlis sznciklusban mivel trolimind a talajok mind az cenok szerves szennek (WOODWELL et al., 1978). Tavakban a

DOC kszletet tlnyoman az oldott huminanyagok (a DOC 50%-80%-a) adjk. Klnbz

tavakbl szrmaz mintkban a huminanyagok koncentrcija, sszettele s molekulamrete

nagyban eltrhet. Az desvzi DOC szrmazhat klnbz allochton (pl. szrazfldi s

vzinvnyek a vzgyjtn) s autochton (pl. algaeredet) geokmiai forrsokbl. Vzi

krnyezetben a DOC koncentrci mennyisge


27/124

22

2. bra A huminanyagok jelentsge a globlis sznciklusban (AIKENet al.,1985)

Halmazllapotuk szerint kt ffrakcira oszthat az sszes szerves szn (TOC): oldott

szerves anyagok (DOM) s partikullt (l s holt) szerves anyagok (POM). A partikullt

szn l rszt a planktonszervezetek, fleg algk adjk, a szerves trmelkek (detritusz)

pedig az lettelen szerves szenet kpviselik. A legtbb tavi koszisztmban a partikullt

szerves szn mennyisgnek jval nagyobb hnyada detritusz, mint az l szervezetekben

kttt szerves szn.

Mikrobilis hasznosthatsga alapjn a DOM kvetkezkpp csoportosthat:

biolgiailag knnyen hozzfrhet (LDOM), valamint nehezen leboml, un. refraktori

oldott szervesanyagok (RDOM). Tavakbl, folykbl valamint tengerekbl szrmaz adatok

alapjn a DOC-nek tlagosan 17%-a labilis, a baktriumok szmra knnyen hozzfrhet

szerves szn frakci (SNDERGAARD & MIDDELBOE, 1995). Az LDOM dnten kis

molekulatmeg komponensekbl pl fel, mint pl. oldott szabad aminosavakbl,

sznhidrtokbl, zsrsavakbl, vitaminokbl, nukleotidokbl, pigmentekbl s szteroidokbl

(MNSTER et al., 1999). A vzoszlopban s az ledkben egyarnt a baktriumok azok,melyek dnten meghatrozzk a DOC degradcijt s mineralizcijt, szignifiknsan

befolysolhatjk a vzi krnyezetben a DOC alakulst (CHRST, 1990). Vgl a vzi

krnyezetben vgbemen mineralizci szignifiknsan befolysolhatja a szn-dioxid

atmoszfrba kerlst (COLEet al. 1994, DEL GIORGIO & DUARTE, 2002).

A DOM-ot a baktriumok rszben energiaforrsknt hasznljk, msrszt sejtkbe

ptik be. Korbban f energiaforrsnak az autochton keletkez, labilis szerves anyagokat

gondoltk a baktriumok szmra (COLE et al., 1982). Fny derlt azonban arra, hogy arelatve ellenll, allochton eredet(humin)szerves anyagok is fontos energia s szn forrsok


28/124

23

a baktrimok szmra (TRANVIK, 1988; MORAN & HODSON, 1990). Kvetkezskppen a

biolgiailag degradlhat oldott szervesanyagok kzl a huminanyagok sokkal fontosabb

szerepet jtszanak, mint azt korbban vltk (MEYER et al. 1987; AMON & BENNER 1996,

VOLKet al. 1997).

A szervetlen tpanyagok hozzadsa stimullhatja a mikrobilis aktivitst s a DOM

biolgiai hozzfrhetsgt a bakterioplankton szmra (SMITH & PRAIRIE, 2004). A N s P

koncentrcija huminanyagokban gazdag tavak esetn a C-hez kpest alacsony. Ez arra utal,

hogy a N s P tartalom limitlhatja a heterotrof s autotrof szervezetek nvekedst egyarnt

(SALONEN & LEHTOVAARA 1992, ARVOLA et al. 1999). Szmos laborksrlet alapjn

megllapthat, hogy a szerves szn bakterilis hozzfrhetsgt a DOM szn s nitrogn

arnya hatrozza meg (GOLDMANet al. 1987, TOURATIERet al. 1999, HUNT et al. 2000). A

foszforhiny a fitoplankton szaporodst gtolja szmos oligotrof tban (SCHINDLER, 1977),

de a bakterilis nvekedst is befolysolja (TOOLANet al., 1991; LEet al., 1994; JANSSONet

al.,1996; CARLSON & CARON 2001).

1.3. A Balatonnal kapcsolatos kutatsi elzmnyek aszerves(humin)anyagok tern

A planktonikus algk tmeges elszaporodsa okozta a Balatonban a 70-es vekben

megfigyelt nagymrtk vzminsg romlst. A fitoplankton fotoszintzisnek rendszeres

mrse 1972-ben kezddtt a tban, amelynek eredmnyei az algk mennyisgi vltozsaival

egytt nyilvnvalv tettk a t nyugati terletnek jelents mrtk eutrofizldst. E

kutatsok igazoltk, hogy a Balaton vzminsgnek vdelme, illetve javtsa a tavat r

foszforterhels cskkentsvel valsthat meg (HERODEK, 1979). Mivel a kls

foszforterhels kzel felt a Zala foly szlltja, kzenfekvmegoldst jelentett az eltroz

funkcij Kis-Balaton Vzvdelmi Rendszer megptse. Ismert, hogy a 18 km2 vzfellet

elstem (Hdvgi t, felstroz) 1985. ta zemel, a msodik tem (Fenki t, als troz)

tervezett 51 km2 terletbl 16 km2-t mr 1992. novemberben elrasztottak. Ezutn a Kis-

Balatonbl kifoly vz barna szne tbb mint nagysgrendnyit mlylt, s meleg nyri

hnapokban a Pt-skla fels, 300 mg l-1es rtkt is meghaladta (V.-BALOGH & VRS,

1996). Ezek a barns szn anyagok oldott formban vannak jelen a vzben,

kvetkezskppen a Keszthelyi-medence kls sznterhelsnek 90%-t tette ki az oldott

szerves C-terhels 1996-ban (VRS &V.-BALOGH, 1998). A Keszthelyi-medencben a Zala


29/124

24

foly vzhozamtl fgg mrtkben a barna szn (kivtel aszlyos idszak) folyamatosan

nyomonkvethet.

A Kis-Balaton als troz egsz terletn, de klnsen a zrt ndasllomnyokban a

fitoplankton termelst tbbszrsen (akr kt nagysgrenddel) meghalad bakterilis

produkci htterben a jelents autochton huminanyag terhels ll, amelyek jelents rsze

felteheten a ndnvnyek szervesanyagnak humifikcijbl szrmazik (V.-BALOGH &

VRS, 1997). V.-BALOGH et al. (1997) eremnyei jl demonstrltk, hogy a Kis-Balaton

fels trozn s az als troz fels nyltvizes terletn a bakterioplankton szmra a dnt

sznforrst az algk jelentik, majd az als troz kifolysnl szinte kizrlagoss vlnak a

huminanyagok. A Balaton Keszthelyi-medencjben, ahol a Kis-Balaton humin terhelse

rvnyesl, a bakterioplankton szintn hasznostja a huminanyagokat, mg a Sifoki-

medencben a szinte kizrlagos forrst az algk jelentik (V.-BALOGH et al.,1997).

A Kis-Balaton als troz elrasztsa utn teht, 1993-ban a megelz Zala

szakaszhoz kpest az oldott szervesanyagok barna sznben kifejezett tlagos (ht hnap)

koncentrcija a fels trozban ktszeresre, mg az alsban nagysgrenddel ntt (V.-

BALOGH &VRS, 1996). Ekkor gy gondoltk, hogy a barna sznrt felels huminanyagok

forrsa elssorban a troz tzeges lptalaja, mely nhny v alatt kimerl. A kezdeti

szncskkens azonban 1996-ban megtorpant, s a vz szne a Zala foly torkolatban

vltozatlanul, klnsen nyron sttbarna (V.-BALOGH, 1997). Felvetdtt annak lehetsge,

hogy e troz szemianaerob krlmnyei mellett huminanyagok nemcsak a talaj hajdanvolt

nvnyeibl szrmaznak, hanem az ott elpusztult ndnvnyekbl frissen is ltrejhetnek,

biztostva ily mdon azoknak a Balaton Keszthelyi-medencjbe trtn folyamatos

tovbbtst. V.-BALOGH et al. (1999) kimutattk, hogy mikzben a ndnvny bomlik, a

krnyez vizes kzeg barna szn szerves vegyletekkel, vagyis huminanyagokkal dsul.

Ezen anyagok kzelten 50%-a szn, gy mennyisgk vltozsa a DOC koncentrcijval

nyomon kvethet. V.-BALOGH et al. (1999) eredmnyei is altmasztottk azon

megfigyelst, hogy az anaerobia gtolja a nvnyek dekompozcijt, br a DOC kpzdse

nagyobb mrtk volt anaerob, mg a sznes(szerves)anyagok aerob viszonyok kztt. V.-

BALOGHet al. (1999) eredmnyei arra utaltak, hogy a Kis-Balaton als trozjban az avas

nd degradcijval folyamatosan kpzdnek huminanyagok, gy a Balaton Keszthelyi-

medencjt r huminanyag kszlet ,pool kimerlse a Kis-Balaton trozk tovbbi

mkdse esetn nem vrhat.

V.-BALOGH & VRS (1999) kimutattk, hogy mg a Kis-Balaton eltti Zalaszakaszon a huminanyagok rszesedse 40% krli, addig a Kis-Balaton als troz


30/124

25

kifolysnl rszesedsk dntv vlik (75%), mely esetenknt a Keszthelyi-medencben

alig cskken. Ezek az eredmnyek arra utaltak, hogy a Balaton vzminsgnek alaktsban

az oldott szervesanyagok(huminanyagok) jelentsge felrtkeldtt. Fny derl arra, hogy a

Balaton Keszthelyi-medencjben az algk, mint alapvet vzminsg meghatroz tnyez

helybe a huminanyagok lptek (V.-BALOGH &VRS, 1995, V.-BALOGH, 1999; V.-BALOGH

et al., 1999).

Az oldott szerves (dnten humin) anyagok fotolzise (UV sugrzs) sorn H2O2,

valamint negatv tlts ion, a szuperoxid (O2_.) s ms reaktv oxigntartalm kztes

termkek kpzdnek. Felszni vizekben a H2O2 in situ kpzdse a szuperoxid

diszproporcijnak kvetkezmnye. V.-BALOGH (2002)a H2O2mrs mdszert alkalmazva

ismereteket szerzett elssorban a Balaton, s nhny balatoni befoly H2O2 koncentrcijrl,

valamint sszefggst keresett a H2O2 kpzds mrtke, valamint az oldott szerves szn

koncentrci s az UV sugrzs intenzitsa kztt. A Balatonra, valamint a Zala torkolatra is

azt kapta, hogy a DOC, a Pt-szn s a fulvosavak koncentrcijnak nvekedsvel a H2O2

koncentrci is n. A balatoni vizekkel vgzett ksrletek is igazoltk, hogy a H2O2kpzds

az ultraibolya sugrzs kvetkezmnye. A keletkezett H2O2 koncentrci pedig fgg a

sugrzs idtartalmtl valamint az oldott szervesanyagok mennyisgtl s minsgtl.

Hinyosak voltak azonban az ismeretek a Balatont a Zala foly tjn r oldott

szervesanyag terhels mennyisgrl s minsgrl, az oldott szerves(humin)anyagok

minsgi talakulsrl a tban val tartzkods sorn, sznforrsknt val potencilis

hasznosulsuk mrtkrl, valamint szerepkrl a t vzalatti fnyklmjnak alaktsban.

gy kapcsoldtam az MTA Balatoni Limnolgiai Kutatintzetben 1993-ban megkezdett,

a Hidrobotanika Osztlyon jelenleg is foly kutatsokhoz (V.-BALOGH s munkatrsai)

melyek a Balaton kutats oldott szerves(humin)anyagok terlett lelik fel. Ezen elzmnyek

alapjn az ismeretek bvtshez kutatsainkhoz a kvetkezkben rszletezett clokat tztk

ki.


31/124

26

2. Clkitzs

1. A Balatont a Zala foly tjn r oldott szervesanyag terhels humintermszetnekmeghatrozsa vltoz hidrometeorolgiai (vzhozam s hmrsklet) krlmnyek

kztt.

2. Az oldott szerves(humin)anyagok koncentrcijnak, minsgi talakulsnak vizsglata

a Balaton hossztengelye mentn.

3. Az oldott szerves(humin)anyagok minsgi vltozsnak laboratriumi vizsglata

bakterilis s fotolitikus (UV-sugrzs) bonts hatsra a Zala foly torkolatbl vett

vzzel.

4. Az oldott szerves(humin)anyagok biolgiai hozzfrhetsgnek laboratriumi vizsglata

a Zala foly torkolatban, valamint a Balaton Keszthelyi- s Sifoki-medencjben vett

vzben, sszefggsben a szervesanyagok minsgvel.

5. Az oldott szerves(humin)anyagok hozzjrulsnak vizsglata a vzalatti

fotoszintetikusan aktv sugrzs (PAR), de klns tekintettel az ultraibolya (UV-A s

UV-B) sugrzs extinkcijhoz az egyb befolysol tnyezkkel - fitoplankton

(klorofill-a), barna szn (Pt-egysg) s lebeganyagok - sszevetve.


32/124

27

3. Anyag s mdszer3.1. Mintavteli helyek

1. A Balatont a Zala foly tjn r szerves(humin)anyag terhels meteorolgiai s

hidrolgiai tnyezk hatsra bekvetkezvltozsnak vizsglathoz 2003-ban s 2004-ben

janurtl decemberig ktheti gyakorisggal vettnk vzmintt a Zala foly torkolatban (1.

hely) (3. bra).

2. Az oldott szervesanyagoknak a Balaton hossztengelye mentn bekvetkez minsgi

vltozsnak vizsglathoz ngy medencbl tkzprl 5 helyen {Keszthelyi-medence

kzepe (2. hely), Szigligeti-medence Szigligetnl (3. hely), Balatonszemesi-medence

Balatonakalinl (4. hely), Sifoki-medence Tihanynl (5. hely), Sifoki-medence

Balatonfzfnl (6. hely)} vettnk vzmintt 1999. jnius 7-n, valamint 2003 mjus 13-n

(3. bra).

3. A Zala foly torkolatban (1. hely) az oldott szervesanyagok minsgi vltozsnak a

fotolitikus s mikrobilis bonts hatsra trtn tanulmnyozshoz 2004. augusztus 9-n

vettnk vzmintt (3. bra).

4. Az oldott szervesanyagok biolgiai hozzfrhetsgt clz ksrletekhez a Zala foly

torkolatbl (1. hely) valamint a Balaton kt eltr vzminsg medencjbl {Keszthelyi-

(2. hely) s Sifoki-medence (5. hely)} 2003 tavasztl 2004 telig vszakosan vettnk mintt

(2003. mjus 13-n, 2003. jlius 21-n, 2003. oktber 14-n a Balatonbl oktber 15-n a

Zalbl valamint 2004. janur 27-n) (3. bra).

5. Az oldott szervesanyagoknak a vzalatti UV-klmra gyakorolt hatsnak

tanulmnyozshoz a Zala foly torkolatbl (1. hely) valamint a Balaton 5 klnbz

pontjn (2-6. hely) 2003 februrjtl oktberig vettnk vzmintt havi kt-hrom alkalommal

(3. bra).


33/124

28

3. bra A mintavteli helyek megjellse, sorra a Zala folytl a Balaton keleti medencjig

(1. Zala foly torkolata, 2. Keszthelyi-medence Keszthelynl, 3. Szigligeti-medenceSzigligetnl, 4. Balatonszemesi-medence Balatonakalinl, 5. Sifoki-medence Tihanynl, 6.

Sifoki-medence Balatonfzfnl)

3.2. Terepmrsek

In situ mrtk a vz hmrsklett, a vzalatti fnyintenzitst PUV 2500 radiomterrel

(Biospherical Instrument) (4. bra). Ez a mszer a fotoszintetikusan aktv sugrzs (PAR 400-

700 nm) mellett az ultraibolya (UV) hullmhossz tartomny mrsre is alkalmas a kvetkezkitntetett hullmhosszokon: UV-A: 395 nm, 380 nm, 340 nm; UV-B: 320 nm, 313 nm, 305

nm. Megjegyezzk, hogy ilyen mszerrel Magyarorszgon, kvetkezskppen a Balatonon

ezek voltak az elsmrsek, amelyek teljesen j adatokkal szolglnak a vzalatti fnyklma

UV-tartomnyrl. A mrmszerhez csatlakoztatott szmtgpen trolt mrsi adatokbl a

laboratriumban kiszmtottuk a vertiklis extinkcis koefficiens (Kd) rtkeket. A sugrzs

lehatolst ler trvny: Lambert-Beer trvny

Iz = I0* e-z

ln Iz = -Kd* Z + ln I0

ahol: I0= beesfnyintenzits

Iz = fnyintenzits z mlysgben (m)

= extinkcis koefficiens (Kd)

A Kdrtkek ismeretben kiszmtottuk (ln100/Kd) az 1%-os lehatolsi mlysg (Z1%) rtkt.

A Zala foly vzhozam adatait, amely alapjn szmthattuk a szervesanyag terhelst, a

Nyugat-Dunntli Vzgyi s Krnyezetvdelmi Felgyelsg bocstotta rendelkezsnkre.

1

5

6

2

4

3


34/124

29

4. bra PUV 2500 radiomter (Biospherical Instrument)

3.3. Laboratriumi ksrletek

Oldott szervesanyagok fotolzise

A fotolitikus bontsnak kitett vzmintt elzleg GF-5 (0,45 m) vegszlas filteren

szrtk, majd laboratriumban mestersgesen ellltott sugrzsnak tettk ki egy htig Nap

szimultort alkalmazva (UV-A, UV-B ill. VIS fnycsvek) (5. bra). Kontrollknt azonos

krlmnyeken sttben tartott minta szolglt. A Nap szimultor ltal kibocstott

fnyintenzits: UV-B 0,260 mW cm-2, UV-A 0,434 mW cm-2, PAR 704 mol m-2 sec-1. Ezen

intenzitsrtkek megfelelnek egy tlagos nyri nap dlelttjn mrhetrtkeknek. A PAR

sugrzs intenzitsnak mrshez LI-COR, az UV sugrzshoz VLX 3W tpusradiomtereket hasznltunk.

5. bra Nap szimultornak kitett vzmintk a laboratriumi ksrlet sorn

kvarckmcsvek

VIS

UV-B

UV-A


35/124

30

Oldott szervesanyagok mikrobilis bontsa

Az oldott szerves szn (DOC) biolgiai hozzfrhetsgnek (bakterilis bonts)

meghatrozsnl SERVAIS et al. (1989) valamint WAISER and ROBARTS (2000) mdszert

kvettk. A vizet elsknt planktonhln (50 m), majd tridesztilllt vzzel 3-szor tbltett

0,2 m-es polikarbont filteren sterilre szrtk. Ebbl 144 ml-t helyenknt 6 prhuzamban

500 ml-es, elzleg autoklvozott Erlenmeyer lombikokba tltttnk, amelyekhez 16 ml

baktrium inokulumot adtunk (1 : 10 arny). Az inokulum az eredeti vzmintbl izztott

GF/C vegszlas filteren (nominlis prusmret 1,2 m) tszrt vz volt. A ksrleti

varinsokban a lombikok felhez tpelemeket (P s N) is adtunk. A ngy ht folyamn a

tpelemdstst minden harmadik napon steril flke alatt vgeztk, NaNO3valamint KH2PO4

oldat 100-100 l hozzadsval (6. bra). Az oldatok N-re nzve 1000 g l-1-es, mg P-ra

nzve 100 g l-1-es tmnysgek voltak. A lombikokat rzgpen 24 oC-on sttben

inkubltuk 4 htig. A ksrletek kezdetn s vgn meghatroztuk a bakterioplankton

mennyisgt (abundancia s biomassza) valamint a DOC koncentrcit. Egy baktriumsejt

tmegt szmolsaink sorn 20 fg-nak vettnk (LEE& FUHRMAN, 1987), illetve biomasszbl

val konvertls esetn a baktrium szn megllaptshoz a 2,2*10-13g C m3 (BRATBAK,

1985) faktort hasznltuk.

Egyik mdszer szerint a biolgiailag hozzfrhet oldott szerves szn koncentrcit

(BDOC) a DOC koncentrci cskkensbl szmtottuk [1], ami tulajdonkppen a

baktriumok ltal okozott szn oxidcijnak tulajdonthat (SERVAISet al., 1989).

BDOC = DOC0- DOCt [1]

ahol : DOC0= a kezdeti DOC koncentrci (mg l-1)

DOCt= DOC koncentrci t inkubcis idutn (mg l-1)

Msik mdszer szerint a biolgiai hozzfrhetsg a kpzdtt baktrium szn alapjn

szmthat [2], melyet az abundancia (WAISER and ROBARTS, 2000) (BCn), illetve a

biomassza alapjn (LEFFand MEYER, 1991) (BCV) szmtottunk.

BDOC = (BCt BC0)/DOC0 [2]

ahol : BCt= a baktrium szn t inkubcis idutn (g l-1)

BC0= a kezdeti baktrium szn (g l-1)

DOC0= a kezdeti DOC koncentrci (mg l-1)


36/124

31

6. bra A bakterilis DOC hozzfrhetsgi ksrlet lombikjai a rzgpen valamint a sterilflke alatt

3.4. Laboratriumi mrsek

Szerves szn analzis

A vz oldott szerves szn (DOC) koncentrcijt 450 oC-on elzetesen kiizztott GF-5

vegszlas filteren szrt vzmintkban, illetve a DOM klnbz frakciiban (frakcionls a

ksbbiekben lert mdszerek szerint) mrtk Elementar High TOC szerves szn analiztorral

(7. bra). A mintaadagols PS 60 E automata mintaadagolval trtnt, amely a mrendminta

homogenitst beptett mgneses kevervel biztostja. A mrshez a vzmintk pH-jt 37 %-

os HCl-val 2-re cskkentettk. Ez a mintk tartstsa mellett a szervetlen szn kizst is

szolglta, melyet a mintk keversvel s szellztetsvel is elsegtettnk.

7. bra Elementar High TOC szerves szn analiztor


37/124

32

Oldott huminanyagok izollsa

XAD mdszert (Standard Methods, 1995) (THURMANN &MALCOLM, 1981) hasznltunk a

vzmintkban lv huminanyagok izollshoz, gy vlt lehetv azok szerves szn

koncentrcijnak meghatrozsa.

Amberlite XAD-7 (Rohm and Haas Co, Aldrich Chemical Company, Inc.)

nemionos (20-60 mesh) poliakrilt (akrilsavas szter) gyantt elszr tiszttottuk t

napon keresztl 0,1 N NaOH oldattal dekantltuk. Az oldatot naponta cserltk s a

finom gyantaszemcsket a fellszval eltvoltottuk. Ezt kveten a gyantt Soxhlet-

extraktorban tiszttottuk tovbb ngy napon t, 24 rnknt vltakozva metanol,

acetonitril alkalmazsval. A tiszttott gyantt a felhasznlsig metanol alatt tartottuk.

Pharmacia C tpus kisnyoms folyadkkromatogrfis oszlopot hasznltunk (8.

bra), amit minden egyes vzminta elemzsnl tiszttott gyantval tltttnk meg. A

gyantval tlttt oszlopot elszr 500 ml tridesztilllt vzzel, majd ezt kveten

vltakozva 100-100 ml 0,1 N NaOH s 0,1 N HCl oldattal mostuk, sszesen hatszor,

gyelve arra, hogy az utols moss mindig HCl-as legyen. A folyadkot Cole-Parmer

Masterflex pumpval kzelten 1 ml/perc sebessg mellett ramoltattuk t. 100 ml

folyadk 90 perc alatt folyt t, gy a vizes moss 7,5 rt, a NaOH s HCl-as moss 9

rt vett ignybe. Az utols HCl-as moss utn a vzmintkat megelzen pH 2-es 100

cm3 tridesztilllt vizet folyattunk t az oszlopon, kontrollknt.

A laboratriumban elzetesen 450 0C-on kiizztott GF-5 0,45 m prusnagysg

vegszlas filteren az elemezni kvnt vizet leszrtnk, majd cc. HCl-val a pH-t 2-re

cskkentettk. A gyantn tpumplt vzbl megktdnek a huminanyagok, ami szabad

szemmel is jl lthat, mivel a fehr gyanta srgra ill. huminosabb vz esetn barnra

sznezdik. A folyamat lnyege, hogy az alacsony pH-n protonldott hidrofob savak

adszorbeldnak az XAD gyantval tlttt oszlop als rszn (mivel az ramoltats

alulrl felfel trtnt). Esetnkben az oszlopon megkttt huminanyagok NaOH-dal

trtn elulstl eltekintettnk, mivel a huminanyagok, meghatrozshoz az

indirekt mdszert vlasztottuk, melynek sorn a vzben lev humin termszet szn

mennyisgt gy kaptuk meg, hogy az sszes DOC koncentrcibl kivontuk az XAD

gyantn tfolyt, nem huminanyag tartalm vz szn koncentrcijt (DOC nemHSC

= HSC).


38/124

33

A huminsavak szeparlshoz a GF-5 vegszlas filteren szrt vzmintk pH-jt 2 al

cskkentettk cc. HCl-val. Ezen az alacsony pH-n a huminsavak oldhatatlanok, kicsapdnak,

s szrssel vagy centrifuglssal elvlaszthatk. A mintt 2 nap lls utn szrtk GF-5

vegszlas filteren. Ekkor megkaptuk a szerves anyagok huminsavak nlkli, vagyis

fulvosavakbl ll rszt. A szerves szn mrseknl a huminanyagok s fulvosavak

klnbsge pedig a huminsavak mennyisgt adta meg.

8. bra Pharmacia C tpus kisnyoms folyadkkromatogrfis oszlop

Optikai tulajdonsgok (szn) vizsglata

A vz sznnek meghatrozshoz 100 ml-es rszmintkat 0,45 m prusmretcellulz-

acett alap membrnfilteren (Millipore) szrtk. A szrt vizek pH-jt 8 s 9 kz lltottuk

be (pH = 8,25) olymdon, hogy azokhoz 2% trfogat 1 M, pH = 8 bort puffert adtunk (50

mM). A bort puffer baktericid hatsnl fogva egyben a mintk tartstst is szolglta. Azlymdon elksztett vzmintk oldott szervesanyagainak fnyabszorbancijt Shimadzu UV-

160A spektrofotomterrel azonosan hgtott bortpufferrel szemben 440 nm-en s 750 nm-en

mrtk. Korrekcit alkalmaztunk a 440 nm-en mrt vak rtkek, valamint a minta 750 nm-en

mrt abszorbancia rtknek figyelembevtelvel. A vz barna sznt, melyet az oldott

huminanyagok klcsnznek a vznek, Pt-egysgben (mg Pt l-1) adtuk meg, melyet a 440 nm-

en mrt abszorbancia rtkek alapjn szmtottunk CUTHBERT and DEL GIORGIO (1992)

szerint.


39/124

34

Fluoreszcens tulajdonsgok vizsglata

Az oldott szervesanyagok fluoreszcencijt Hitachi F-4500 tpus fluoreszcens

spektrofotomterrel tanulmnyoztuk. A vzmintkat a fotometris mrsekkel megegyez

mdon ksztettk el. A fluoreszcencia intenzitst 220 nm-520 nm excitcis s 245 nm-545

nm emisszis intervallumban mrtk a kvetkezmszerparamterek mellett: Ex/Em rs: 2,5

nm/5,0 nm; szkennelsi sebesg: 12000 nm/perc; mintavtel intervalluma: 5 nm. 1cm-es,

rtelem szeren mind a ngy oldaln kvarc kvettval dolgoztunk, melynek folyadk trfogat

ignye igen szerny, kzeltem 1 ml volt. Az excitacis-emisszis fluoreszcens matrix

(EEFM) alapjn hromdimenzis (3-D) rtegvonalas brkat, contour plot-okat vettnk fel,

amelyek tetszleges rszleteit is vizsglhattuk. Az oldott szervesanyagok fluoreszcens

tuljdonsgait a 3-D contour-plot-okra, a fluoreszcencia cscsok szmra, a relatv

fluoreszcencia intenzits nagysgra (Exmax/Emmax), valamint a cscsok intenzitsnak

arnyra alapoztuk.

Ellenriztk a ntriumbort puffer fluoreszcencijt s megllaptottuk, hogy

fluoreszcencia intenzitsa elenysz, radsul a jel terlete a szervesanyagoktl klnbzik,

gy alkalmazsakor nincs szksg korrekcira.

A vzi huminanyagokra jellemz fluoreszcencia maximum behatrolshoz tbbfle

anyagot prbltunk ki, Aldrich Na-humt, Fluka huminsav, kis-balatoni ndbl mestersgesen

ellltott humin- s fulvosavak (V.-BALOGH et al., 1999), a Kis-Balaton vizbl izollt

fulvosavak (V.-BALOGHet al., 1998).

Az oldott szervesanyagok molekulamret szerinti frakcionlsa

Az oldott szervesanyagok molekulamret frakcionlsa eltt a vzmintkat az elzekhez

hasonlan izztott GF-5 vegszlas filteren szrtk. A mretfrakcionlst frontlis

ultraszrssel vgeztk, Amicon cellt (9. bra) s Millipore membrnfiltereket hasznltunk.

A membrnfilterek nominlis molekulatmeg cut off rtke (NMWCO) 30000, 10000,

3000, 1000 s 500 Dalton volt.


40/124

35

9. bra Amicon cella az oldott szervesanyagok molekulamret frakcionlshoz

Bakterioplankton mennyisgi meghatrozsa epifluoreszcens mikroszkppal

A bakterioplankton mennyisgt fluoreszcens mikroszkpi technikval hatroztuk meg.

Nikon Optiphot II. epifluoreszcens mikroszkpot (10. bra) s akridinnarancs fluorokromot

alkalmaztunk. A vzmintkbl 2 ml-t festettnk meg, majd sttben llni hagytuk 3 percig s

szrtk 0,2 m (Millipore) fekete polikarbont filterre (HOBBIEet al.,1977). Az abundancia

meghatrozshoz 10 ltmezben szmoltuk meg a baktriumsejteket (300-500 sejtet

mintnknt). A baktrium biomassza becslsekor a kvetkezkppen jrtunk el: az eltralak (kokkusz s plcika) s mretbaktriumsejtek trfogatt kiszmtottuk, az abundancia

rtkek alapjn megkaptuk az sszes trfogatot, amit nedves tmegre (biomassza)

szmtottunk t (109m3= 1 mg).

10. bra Nikon Optiphot II. epifluoreszcens mikroszkp


41/124

36

Fnyabszorpcis tnyezk mrse

Az in situfnymrssel egyidben vett vzmintkban mrtk az abszorbel paramterek,

a lebeganyagok, az algk s sznes huminanyagok koncentrcijt. A lebeganyagok

koncentrcijt gravimetrival hatroztuk meg. A fitoplankton klorofill-a-ban kifejezett

koncentrcijt metanolos extrakcival Shimadzu UV-160A spektrofotomterrel mrtk. Az

oldott huminanyagok barna sznkoncentrcijt (mg Pt l-1) az elzekben lertakkal

megegyezen hatroztuk meg.

3.5. Statisztikai mdszerek

A baktriumszm vltozsokat valamint a DOC biolgiai hozzfrhetsgtszezonlisan s tpanyaghozzads hatsra, illetve anlkl ANOVA (Origin Pro 7.5

software) segtsgvel rtkeltk, ahol szignifikancit P


42/124

37

4. Eredmnyek

4. 1. A Balatont a Zala foly tjn rszerves(humin)anyag terhels,meteorolgiai s hidrolgiai tnyezk hatsa

A Zala foly torkolatban kt ven t (2003 s 2004) ktheti gyakorisggal mrtk a vz

sznkoncentrcijt valamint az oldott szervesanyagok (DOM) s izollt frakciik

{huminanyagok (HS): fulvosavak (FA), huminsavak (HA) s nemhuminanyagok

(NHS)}szerves szn (DOC) koncentrcijt. A vltozsokat a krnyezeti paramterek kzl

a hmrsklet s a vzhozam tkrben elemeztk. Az anyagkoncentrci s vzhozam adatok

alapjn terhelsszmtsokat vgeztnk.

4.1.1. A DOC s huminfrakciinak (huminsavak, fulvosavak) koncentrcija aZala foly torkolatban

A Zala foly torkolatban 2003-ban az sszes DOC koncentrci februrtl jliusig 10 mg l-

1-rl 16 mg l-1-re ntt, majd szeptemberig alig vltozott. A huminanyagoknak tulajdonthat DOC

koncentrci hasonlan vltozott, a februri 6 mg l-1-rl jliusig kzel 11 mg l-1-re ntt (11A.

bra), majd ezen a szinten llandsult. Ennek ksznheten a huminanyagok %-os DOC-

rszesedse kevsb vltozott, 62-71% kztt ingadozott, kvetkezskppen a nemhumin

termszetszervesanyagok rszesedse csupn 33-35%-ot tett ki. A huminanyag frakcik kzl

jelentsebbek voltak a fulvosavak, melyek koncentrcija 6-10 mg l-1 kztt vltozott, a

huminsavak a februri igen alacsony, 0,1 mg l -1-rl jliusig 3 mg l-1-re ntt majd ismt 1 mg l-1-

re cskkent.

2004-ben a DOC koncentrci janurtl prilisig 12 mg l -1 kzelben volt, nem vltozott,majd mjus kzepig ntt, elrve a 23 mg l-1-es maximumot -amely jelentsen meghaladta a 2003

vi legnagyobb (16 mg l-1) rtket-, ezt kveten sszel 15 mg l-1-re cskkent, de oktber vgn

ismt 18 mg l-1-t tett ki. A DOC kt f komponensnek HS s NHS- koncentrcija hasonl

mintzat szerint vltozott. A huminanyagok koncentrcija mindig meghaladta a

nemhuminanyagokt, ltalban 60%-t adtk a DOC-nak, br rszesedsk nyron s sszel kiss


43/124

38

ntt (65%-68%), nem rte el a 2003 vi szintet. Az oldott huminanyag frakcik FA s HA-

koncentrcija a DOC-hoz hasonl mintzat szerint vltozott. Meg kell azonban jegyezni, hogy a

huminsavak koncentrcija mjusig igen alacsony volt, nem rte el az 1 mg l -1-t, vagy esetenknt

nem is volt regisztrlhat. A mjusban bekvetkezett jelents mennyisgi vltozs -DOC

koncentrci nvekeds- minsgi, sszettelbeli vltozst is jelentett, amikor a HA

koncentrcija 2 mg l-1-re ntt, majd ennl az rtknl tbb-kevsb llandsult (11B. bra).

1. bra

11. bra Az oldott szerves szn s frakciinak rszesedse 2003-ban (A) s 2004-ben (B) a Zalafoly torkolatban

4.1.2. A vz sznintenzitsa a Zala foly torkolatban

A vz sznintenzitsa 2003-ban 38 s 107 mg Pt l-1szlsrtkek kztt vltozott, a legkisebb

rtket februrban, a legnagyobbat augusztusban mrtk (12. bra). 2004 janurjban a jg all

vett vz sznintenzitsa szokatlanul magas, 71 mg Pt l-1volt. Ezutn februrban sokkal vilgosabb

volt a vz, a sznrtk 43 mg Pt l-1-t tett ki, majd jlius kzepig szinte linerisan ntt s 141 mg

Pt l-1 maximum rtket rt el. Nyr vgig nem cskkent 120 mg Pt l -1 al (felette maradva a

2003-as legmagasabb rtknek, br megjegyezend, hogy a 2004-es nyr hvsebb volt), majd

oktber vgn is mg meglehetsen barna (92 mg Pt l-1) volt a vz.

0

5

10

15

20

25

jan.

1.

febr.1.

mrc.

1.

pr.1.

mj.1.

jn.

1.

jl.1.

aug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

dec.

1.

DOC(mgl-1)

Nemhuminanyagok

Fulvosavak

Huminsavak

A

0

5

10

15

20

25

jan.

1.

febr.1.

mrc.

1.

pr.1.

mj.1.

jn.

1.

jl.1.

aug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

dec.

1.

DOC(mgl-1)

Nemhuminanyagok

Fulvosavak

Huminsavak

B


44/124

39

0

40

80

120

160

jan.

1.

febr.1.

mrc.

1.

pr.1.

mj.1.

jn.

1.

jl.1.

aug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

dec.

1.

Pt-szn(mgl-1)

2003

2004

12. bra A sznintenzits vltozsa a Zala foly torkolatban 2003-ban s 2004-ben

4.1.3. A Zala foly napi kzpvzhozam vltozsa 2003-ban s 2004-ben atorkolatban

Ami a foly napi kzpvzhozamt illeti, mrcius msodik felig mindkt vben hasonlan

vltozott, 3-4 m3 sec-1-rl 9 m3 sec-1-ra ntt (13. bra). Ezt kveten azonban, mg 2003-ban a

vzhozam drasztikusan cskkent, 2004-ben prilis kzepig 20 m3 sec-1-ig ntt, s a nyr

folyamn is 5 m3sec-1 kzelben maradt, szemben az 2003 v 1 m3sec-1alatti rtkeivel. Ksbb

az sz folyamn sem cskkent 1 m3sec-1al a vzhozam 2004-ben, mg 2003-ban nem volt ritka

a 0,2 m3sec-1krli igen alacsony rtk sem. Ezek az adatok jl mutatjk, hogy a 2003-as v a

megelznhny vhez hasonlan aszlyosnak, mg a 2004-es csapadkosnak tekinthet.


45/124

40

0

5

10

15

20

jan.

1.

febr.1.

mrc.

1.

pr.1.

mj.1.

jn.

1.

jl.1.

aug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

dec.

1.

Napikzpvzhoza

m

(m3

sec-1)

2003

2004

13. bra A napi kzpvzhozam vltozsa a Zala foly torkolatban az aszlyos 2003-as valamint

a csapadkos 2004-es vben

4.1.4. Oldott szerves szn terhels

2003-ban a kthetes kzpvzhozam rtkek alapjn szmtott DOC terhels februrban 80

tonna 2 ht-1volt, amelybl 50 tonna 2 ht-1-et tettek ki a huminanyagok (nemhuminanyagok 30

tonna 2 ht-1

), amelyek dnten fulvosavak voltak, a huminsavak csupn 1 tonna 2 ht-1

rtketkpviseltek (14. A bra). A maximum rtkek a mrciusi rads idejn a kvetkezk voltak:

sszes DOC 155, HS: 105, ebbl FA: 90, HA: 15 tonna 2 ht -1 (NHS: 50 tonna 2 ht-1). A

minimum rtkek az augusztusi aszly idejn a kvetkezk voltak: sszes DOC 4,5, HS: 3, NHS:

1,5 tonna 2 ht-1, vagyis ebben az idszakban a foly szervesanyag hozama elenyszen kicsi

volt. Az ves anyaghozam (2003) a kvetkez volt: DOC 1138 tonna, ebbl NHS: 390 tonna,

HS: 748 tonna, ebbl a FA: 653 tonnt, a HA 95 tonnt kpviseltek.

2004-ben a DOC terhels janurban s februrban 60-80 tonna 2 ht-1volt, mely a vzhozam

s DOC koncentrci nvekedsnek eredmnyeknt ntt, a legnagyobb rtket (348 tonna 2 ht-

1) prilisban kaptuk (14. B bra). Ezt kveten a DOC terhels fokozatosan cskkent s jliusban

a tli rtkre (70 tonna 2 ht-1).esett vissza, majd sszel tovbb cskkent 30 tonna 2 ht-1-re. Ezzel

szemben (lsd fentebb) az aszlyos 2003-as vben a maximum rtk tavasszal csak 150 tonna 2

ht-1 volt,majd nyron s sszel a kritikusan alacsony vzhozam kvetkeztben drasztikusan (5-


46/124

41

10 tonna 2 ht-1) cskkent. Az prilisi maximumkor (348 tonna 2 ht-1) a DOC terhels a

kvetkezkbl tevdtt ssze: NHS: 136 tonna 2 ht-1,az oldott huminanyagok kzl a FA: 206

tonna 2 ht-1, HA: 6 tonna 2 ht-1. Egybknt, mint ahogy az a koncentrci adatokbl vrhat, a

DOC terhelsbl a huminsavak rszesedtek legkisebb mrtkben, mg pldul mrciusban nem is

voltak mrhetk, addig mjusban elrtk a 20 tonna 2 ht-1 rtket. A fulvosavaknak

tulajdonthat DOC terhels (16 tonna 2 ht-1 s 206 tonna 2 ht-1 kztti intervallum) -a

huminsavak nlkl is- mindig meghaladta a nemhuminanyagokt (8 tonna 2 ht-1s 136 tonna 2

ht-1 kztti intervallum). Az ves anyaghozam (2004) a kvetkezvolt: DOC 2617 tonna, ebbl

NHS: 1037 tonna, HS: 1580 tonna, ebbl a FA: 1448 tonnt, a HA 132 tonnt kpviseltek.

14. bra A Zala foly szerves szn terhelse az aszlyos 2003-as (A) s a csapadkos 2004-es (B)vben

4.1.5. Vzhmrsklet 2003-ban s 2004-ben

2003-ban a vz hmrsklete a Zala foly torkolati szakaszn a februri 1 oC-rl jnius

kzepig 27 oC-ra emelkedett, majd kiss cskkent s szeptemberig 23-24 oC krl llandsult

(15. bra). Ezt kveten az sz belltval a vz hmrsklete meredeken cskkent, s oktber

vgn csupn 4 oC volt. 2004-ben a zalavz hmrskletnek idbeli vltozsa alapveten a 2003-

as vhez hasonl mintzatot mutatott, azonban a kora nyri hmrsklet 2004-ben szreveheten

alatta maradt az elzvinek, mg oktber vgn nem hlt le annyira a vz, mint 2003-ban. Ekkor

0

50

100

150

200

250

300

350

jan.

1.

febr.1.

m

rc.

1.

pr.1.

mj.1.

jn.

1.

jl.1.

aug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

dec.

1.

Szervessznterhels(tonna/2ht)

NHS

FA

HA

A

0

50

100

150

200

250

300

350

jan.

1.

f

ebr.1.

mrc.

1.

pr.1.

m

j.1.

jn.

1.

jl.1.

a

ug.

1.

szept.1.

okt.1.

nov.

1.

d

ec.

1.

Szervessznterhels(tonna/2h

t)

NHS

FA

HA

B


47/124

42

teht a hmrsklet mrcius elejig nem haladta meg az 1 oC -ot, mrcius vgn is csak 9 oC volt,

majd emelkedett, jliusban 24 oC-os maximumot rt el, majd oktberre fokozatosan 13 oC-ig

cskkent.

0

5

10

15

20

25

30

jan.1.

febr.1.

mrc.1.

pr.1.

mj.1.

jn.1.

jl.1.

aug.1.

szept.1.

okt.1.

nov.1.

dec.1.

Vzhmrsklet(oC) 2003

2004

15. bra A vz hmrskletnek vltozsa a Zala foly torkolatban 2003-ban valamint 2004-ben

4.1.6. sszefggs a napi kzpvzhozam, a hmrsklet valamint a DOC

Documents

Toth Noemi Dissertation (1)