KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: V. modul: A víz és védelme

12. lecke: Vízkészletek

|  | A víz a földi életnek, annak keletkezése óta egyik legfontosabb éltető eleme. Az emberiség számára kiemelten fontosak az édesvizek, amelyek mennyisége egyre korlátozottabb. Az emberi tevékenységek közvetlenül és közvetve is sokféle módon károsítják illetve veszélyeztetik a sérülékeny édesvízkészleteinket, amelyek megőrzésén gyermekeink ivóvízellátása is múlik.
| Cél: A lecke célja, hogy a hallgató ismereteket szerezzen a Föld vízkészletéről, annak eloszlásáról és az édesvizeket terhelő vízigényekről. Felismerje, hogy az édesvízkészlet nem áll korlátlanul rendelkezésre, és megértse azok mennyiségi védelmének szükségességét a jövő fenntarthatósága szempontjából.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| sorba rendezni a különböző tárolókban rendelkezésre álló vízkészletet azok mennyisége szerint, saját szavaival elmagyarázni a víz természetes körforgását, definiálni a dinamikus és a statikus vízkészletet, legalább 3 példával bemutatni az ember beavatkozását a természetes vízkörforgásba, megnevezni a légköri vizek típusait, megnevezni a felszín alatti vízformákat, megnevezni a felszíni vízformákat, saját szavaival bemutatni a különböző felszíni (vízfolyások, tavak) és felszín alatti vizek (parti szűrésű víz, talajvíz, rétegvíz, karsztvíz) jellemzőit, elmagyarázni a vízstresszes és a vízhiányos terület közti különbséget, elemezni a mezőgazdasági, az ipari és a kommunális vízhasználat vizekre gyakorolt problémáit.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| dinamikus vagy megújuló vízkészlet statikus vagy állandó vízkészlet talajvíz rétegvíz karsztvíz parti szűrésű víz vízfolyás tó vízstresszes terület vízhiányos terület.
| 1. A Föld vízkészlete, a víz körforgása
| Gyűjtse ki a világtengerben és a jégben tárolódó víz mennyiségét!
| Földünk felszínének 71%-át borítja a világtenger (óceánok, tengerek), a szárazföldeken található felszíni vizek pedig annak kb. 2%-át foglalják el. A Föld hidroszférában tárolódó vízkészlete kb. 1,4 milliárd km3-nyi mennyiség, ám ennek kb. 97%-a a világtenger sós vize. A sarkvidéki és magashegységi jég- és hótakaróban tárolódik a vízkészlet 2%-a (nagy része az Antarktiszon). A felszín alatt, az édesvizű tavakban, a vízfolyásokban, a légkörben tárolódó vízkészlet arányaiban minimális, ám az élővilág szempontjából ez az alig 1%-nyi vízkészlet alapvetően fontos. Az 1. táblázat a kontinensek vízkészletét (azaz a 97%-nyi világtengerben tárolódó víz nélkül) és egymáshoz viszonyított arányait mutatja be.
| Tanulmányozza az 1. táblázatban a kontinensek vízkészletét, és jegyezze meg a mennyiség szerinti sorrendet!
| A kontinensek vízkészlete
Tároló | mennyiség
| 1000 km 3-ben | %
sarkvidéki és magashegységi jég | 27 820 | 77,0
litoszféra (felszín alatti víz 4000 m-ig) | 8 060 | 22,3
édesvizű tavak | 125 | 0,35
sós tavak | 100 | 0,28
légkör | 12,3 | 0,03
vízfolyások | 1,25 | 0,003
élőlények | 1,13 | 0,003
Összesen (a kontinensek vize) | 36 120 | 100
1. táblázat
| A víz háromféle halmazállapotban fordul elő: szilárd jég, folyékony víz és gáz halmazállapotú vízgőz. A vízkörforgás (1. ábra) a víz halmazállapot-változásának (párolgás, olvadás), mozgásának (csapadék, beszivárgás, párolgás, felszíni vízmozgás, felszín alatti szivárgás, kapilláris vízmozgás) és tározódásának (hótakaró, felszíni tározódás, talajnedvesség, felszín alatti vizek, tavak) sorozatából áll. A körforgást lehetővé tevő halmazállapot-változásokhoz döntően a napsugárzás szolgáltatja az energiát. Elsősorban a folyékony-gáznemű halmazállapot-változás a fontos, mivel a jég formájában tárolódó víz hosszabb-rövidebb időre kiesik a forgalomból. A vízkörforgás fenntartásában a Napból érkező hőenergia mellett Földünk nehézségi erőtere, a kapilláris erő és az ozmózis is alapvető fontosságú.
| A vízkörforgás összeköti a Föld valamennyi szférájában (atmoszféra, litoszféra, bioszféra) igen változatos formában megjelenő vizeket, és alkotja az egységes és zárt hidroszférát.
| Tanulmányozza az 1. ábrát, és azonosítsa be a vízkörforgás szakaszait!
A vízkörforgás sémája
Po = óceáni párolgás, Co = óceáni csapadék, Ck = szárazföldi csapadék, Pk = a szárazföldek teljes párolgása (Pk = Pv + Pe + Pt), Pv = szabad vízfelszín (tavak, folyók) párolgása, Pe = talajpárolgás (evaporáció), Pt = a növényzet párologtatása (transpiráció), L1 = felszíni lefolyás, L2 = felszín alatti lefolyás
1. ábra
| Értelmezze a dinamikus és a statikus vízkészlet közti különbséget!
| A Föld vízkészletének csak kis része, az ún. dinamikus vagy megújuló vízkészlet vesz részt a körforgásban. A vízkörforgásban részt nem vevő hányad az ún. statikus vagy állandó vízkészlet.
| Keressen példákat arra, hogy az ember hogyan avatkozik be a természetes vízkörforgásba!
| A természetes vízkörforgást az emberi tevékenységek közvetetten vagy közvetlenül megváltoztathatják. Közvetlen hatást okoz pl. a vízfolyásokból történő vízkivétel, a kivett víz visszaeresztése a vízfolyásokba vagy a talajvízbe. Közvetett a hatás, ha az emberi tevékenység a vízkörforgást meghatározó földrajzi tényezőket (domborzat, geológia, talaj, növényzet) változtatja meg. Ilyen pl. a területhasználat változtatása (erdőirtások, művelési ágak váltása, urbanizáció), az agrotechnikai beavatkozások. Az erdőterület csökkenésével csökken az intercepció, azaz a növényzet által felfogott és visszatartott csapadék mennyisége. A talajművelés során változik a talaj tömörödöttsége, ezzel együtt a csapadék beszivárgása. Az urbanizációs folyamatban növekszik a burkolt felületek kiterjedése, amelyekről a természetes felülethez képest nagyobb a csapadék felszínen lefolyó hányada. Az emberi tevékenység a Föld globális vízkörforgalmát is képes megváltoztatni: a globális éghajlatváltozás okozta felmelegedés a párolgás és a csapadék növekedésével is együtt jár. Ezáltal intenzívebbé válik a vízkörforgás, változik a csapadék területi eloszlása és ennek következtében a felszíni lefolyás megoszlása is.
| 2. A kontinensek vízkészletének osztályozása
| A kontinensek vízkészletét az alábbiak szerint lehet típusokra osztani:
| légköri vizek: csapadékvíz, vízpára; felszíni vizek: tavak, vízfolyások; felszín alatti vizek: parti szűrésű víz, talajvíz, rétegvíz, karsztvíz.
| 2.1. Légköri vizek
| Gyűjtse ki a csapadékfajtákat!
| A levegő párabefogadó képessége a hőmérséklet növekedésével növekszik. Ha a levegő hőmérséklete csökken, akkor a relatív légnedvesség nő, miközben az abszolút légnedvesség változatlan marad. Amikor a levegő hőmérséklete az abszolút légnedvességhez tartozó telítettségi hőmérséklet, azaz a harmatpont alá süllyed, a pára folyékony vagy szilárd halmazállapotban kicsapódik. A talajon, növényeken, egyes tereptárgyakon, a talaj közeli levegőben kicsapódó pára a mikrocsapadék, mely lehet harmat, dér, zúzmara és köd. Mennyisége általában nem számottevő. A nagyobb magasságban kicsapódó párából felhő keletkezik. Az abból aláhulló csapadék a makrocsapadék, mely lehet eső vagy hó, a hőmérséklettől függően. A csapadékvíz gázokat old ki a levegőből. Nemcsak a levegő megszokott komponenseit oldja, hanem a levegő egyéb szennyezéseit is, így lakott települések és főként ipari területek környékén füstgázokat, kormot, pernyét, port sőt mikroorganizmusokat is tartalmazhat.
| 2.3. Felszíni vizek
| Gyűjtse ki az egyes felszíni víztípusok jellemzőit!
| A vízfolyás összefoglaló név, amely alatt a meghatározott pályán, azaz mederben mozgó vizek minden lehetséges formáját értjük, a keskeny patakoktól a hatalmas folyamokig. A vízfolyások közös tulajdonságai, hogy a víz a magasabban fekvő pontok felől az alacsonyabb szintek felé halad, a víz mederben folyik, és a vízszállítás kisebb-nagyobb mértékben ingadozik. A folyóvizek kevés oldott sót, viszont sok lebegő - ásványi, növényi és antropogén eredetű - anyagot, valamint szerves anyagot és oxigént tartalmaznak. Baktériumtartalmuk képes a folyókba kerülő szerves szennyeződések oxidálására, ami lehetővé teszi a vizek öntisztulását.
| A tavak a szárazföld azon önálló medencével rendelkező, tartósan megmaradó állóvizei, amelyek nincsenek vagy csak folyóvizek útján vannak hidrográfiai kapcsolatban a világtengerrel. Az állóvizek közé tartoznak a tavakon kívül a fertők, mocsarak, lápok is.
| 2.2. Felszín alatti vizek
| Gyűjtse ki az egyes felszín alatti víztípusok jellemzőit!
| A litoszféra legfelső 4000 m-ében tárolódó vízkészletet felszín alatti víznek nevezzük. Tömegét tekintve kb. 30-szorosa a tavak, folyók, az atmoszféra és az élővilág együttes víztömegének. Jelentőségét növeli, hogy előfordulása általános, így olyan helyen és időben is biztosítani tudja a társadalom vízszükségletét, ahol a felszíni vizek ezt nem tennék lehetővé.
| A víztartó kőzetek jellege alapján megkülönböztetjük a porózus és hasadékos kőzeteket. Porózus a kőzet, ha szemcsés szerkezetű, és a víz a szemcsék közti különböző pórusokban helyezkedik el. A hasadékos kőzetek tömött szövetűek, bennük a víz a kőzet repedéseit, járatait tölti ki, azaz ott található, ahol a kőzet folytonossága valamilyen okból megszakad (pl. kéregmozgások, egyoldalú rétegterhelések).
| 2.2.1. Parti szűrésű víz
| A parti szűrésű vizek átmenetet alkotnak a felszíni és felszín alatti vizek között. A felszín alatt helyezkednek el, de a felszíni vizek közelében, így az ide fúrt kutak az üledékes kőzetek által megszűrt felszíni vizeket csapolják meg. Hazánkban jelentős szerepük van az ivóvíz ellátásban.
| 2.2.2. Talajvíz
| A talajvíz a vizet át nem eresztő vízzáró kőzetréteg és a felszíni talajréteg között elhelyezkedő vízréteg, amelyre nagymértékben hatnak a meteorológiai viszonyok. Porózus és hasadékos kőzetekben is előfordul. Amennyiben a felszín alatt nagy vastagságú vízáteresztő réteg található, úgy a benne tárolt összefüggő víztömeget 20 m mélységig talajvíznek, alatta rétegvíznek nevezzük. A talajvizek vízminősége szempontjából nagyon veszélyes a talajok szennyeződése, mert a talajvízben sokáig maradandó vízminőségromlást okozhat. Korábban az ivóvízellátás bázisát hazánkban a talajvizek jelentették. Mára azonban a vízminőség leromlása miatt a talajvizek nagy része emberi fogyasztásra alkalmatlanná vált. A csatornázatlan települések és állattartó telepek környezetében a talajvizek mikrobiális szennyezettsége és az ammónia, nitrit, nitrát mennyiségének növekedése jellemző. A műtrágyázás és trágyázás is rontja a talajvizek minőségét. A talajvíztartó rétegekben bekövetkező bomlási folyamatok miatt a talajvizek az ivóvíz szabvány határértékét többszörösen meghaladó vasat és mangánt tartalmazhatnak.
| 2.2.3. Rétegvíz
| A vízzáró rétegek közti rendszerint jó vízvezető képességű zónában elhelyezkedő vizet rétegvíznek nevezzük. A talajvíztartó rétegek alatt helyezkedik el a rétegvíz tárolókőzete. A rétegvíz nyomás alatt van, mivel az át nem eresztő rétegek alulról és felülről is szorítják. A nyomás miatt a fedőréteg átfúrása esetén a víz a fúrólyukban megemelkedik. A nyugalmi szint beállhat a felszín alatt, ilyenkor negatív artézi kútról van szó, illetve önerőből a felszínre is kifolyhat, ilyenkor pozitív artézi kútról beszélünk (2. ábra). Hazánkban az Alföld rétegvíz-készlete igen jelentős, ivóvízbázisunk jelentős részét adja. Kémiai összetételük miatt sok köztük az ásványvíz, a gyógyvíz és a magasabb hőmérsékletű termálvíz is. Vízzáró rétegek alatti elhelyezkedésük miatt a felszíni szennyeződésekre kevésbé érzékenyek. Hazánkban a rétegvizek minősége emberi beavatkozás nélkül sem minden esetben felel meg az ivóvízszabványnak, elsősorban a metán, vas, mangán, ammónia és arzén jelentkezik nagyobb mennyiségben. A legnagyobb problémát a természetes eredetű arzén okozza. A fokozódó rétegvíz-kitermelés miatt megnövekedett a talajvízből történő leszivárgás, ami növeli a rétegvizek felszíni szennyeződésekkel szembeni érzékenységét.
| Tanulmányozza a 2. ábrán a víztartó kőzetek elhelyezkedését, és figyelje meg, hogy a rétegvizek esetében is lehetséges kapcsolat a felszíni szennyező forrásokkal!
Tipikus rétegvíztartó szerkezet az ausztráliai Nagy-Artézi-medence egyszerűsített példáján. 1 = vízzáró kőzetek, 2 = víztározó rétegek
2. ábra
| 2.2.4. Karsztvíz
| Résvizek (hasadékvizek) alatt azokat a kőzetvíz előfordulásokat értjük, amelyek a kőzet kisebb-nagyobb repedéseiben, hasadékaiban, törési síkok, vetők, egymástól elváló réteglapok mentén, hézagokban és üregekben találhatók. Azaz amíg a porózus kőzetek szöveti pórusterekhez kötődő víz tározása diszperz jellegű, addig a résvíz azokhoz a belső strukturális síkokhoz kapcsolódik, ahol megszakad a kőzet folytonossága. A résvizek mozgása és utánpótlódása a pórusvizeknél jóval gyorsabb lehet, mivel kisebb belső kőzetsúrlódások fékezik. A kőzethasadékok nagy távolságban is hidrológiai kapcsolatban állhatnak egymással.
| A karsztvíz a karbonátos kőzetek résvize. A víztartóját jelentő karbonátos kőzetek (karsztok) alapján elnevezett felszín alatti víztípus, a résvizek egyik speciális, és a mennyisége miatt kiemelkedően fontos fajtája. Leggyakoribb előfordulási helyei a mészkőterületek, de előfordul a kevésbé jól oldódó dolomitban is. A karsztos járatokban a víz sokkal gyorsabban mozog, mint a porózus kőzetekben. A rövid felszín alatti átfutási idő miatt az öntisztulás lehetősége kisebb, és a porózus kőzetek szűrő hatása is elmarad. A karsztvíz emiatt sokkal érzékenyebb a felszíni szennyező hatásokra. A hideg karsztvizek ivóvízellátásra általában megfelelnek. A kalcium-hidrogénkarbonátos jelleg miatt (mivel a víz jól oldja a mészkövet) esetenként a nagyobb vízkeménység okozhat gondot.
| 3. Az emberiség vízigénye
| 3.1. A globális vízprobléma
| Gyűjtse ki a vízstresszes és a vízhiányos terület közti különbséget!
| Jelenleg a rendelkezésre álló édesvíz több mint felét, 2025-re várhatóan 70%-át fogja használni az emberiség. A nem megfelelő mennyiségű és/vagy minőségű ivóvíz a Föld számos pontján okoz óriási problémákat. Vízstressz sújtotta országnak nevezik azokat az országokat, amelyeknek az egy főre jutó megújuló vízkészlete 1000-1700 m3 között van évente. Vízhiányos az az ország, ahol az egy főre jutó megújuló vízkészletek mennyisége nem éri el az 1000 m3-t évenként. A vízhiányos országok közé tartozó országok lakosainak száma közel 250 millió fő. A leginkább vízhiányos országok közé tartozik pl. Kuvait, Katar, Egyesült Arab Emirátus, Szaúd-Arábia, Bahama-szigetek, Maldív-szigetek, Málta. Besorolása szerint vízhiányos Magyarország, Belgium és Hollandia is, mivel a területükön belül képződő megújuló vízmennyiség 1000 m3/fő alatt van. Ehhez azonban hozzá kell tenni, hogy mindhárom ország területét jelentős vízhozamú, ám külföldről érkező vízfolyások szelik át (így ezek vízhozamai nem számítanak bele a saját megújuló készletekbe); ami azonban nyilvánvalóan erős függést eredményez a határon túli területektől.
| A csökkenő édesvízkészlet országon belüli vagy országok közötti konfliktusok forrása lehet. Gondoljunk csak például a Jordán-folyón osztozó Szíria-Izrael-Jordánia, a Níluson osztozó Etiópia-Szudán-Egyiptom, az Eufráteszen osztozó Törökörszág-Szíria-Irak, a Gangeszen osztozó India-Banglades, a Rio Grande-n osztozó USA-Mexikó esetére. A 3. ábra a 2025-ben várható vízhiányos területeket mutatja be.
| Tanulmányozza a 3. ábrát, és figyelje meg, hogy melyek lesznek továbbra is a vízhiány feszült gócpontjai!
A 2025-ben várható vízhiányos állapotok (fizikai vízhiány: <500 m3/fő/év, gazdasági vízhiány: 500-1000 m3/fő/év).
3. ábra
| A népesség növekedése és a megnövekedett népesség fokozódó kommunális, mezőgazdasági és ipari vízigénye miatt a vízfogyasztás folyamatosan nő (4., 5. ábra).
| Tanulmányozza a 4. és 5. ábrákat, és értelmezze a vízfogyasztás növekedését!
A vízfogyasztás változása az egyes régiókban
4. ábra
A globális vízfelhasználás múltbeli és várható alakulása a fontosabb ágazatokban.
Bal oldali oszlop: vízkitermelés, jobb oldali oszlop: vízfelhasználás. A kettő különbsége a keletkezett szennyvíz mennyisége.
5. ábra
| A mezőgazdasági, ipari és háztartási vízigény eltérően alakul a Földön. Afrikában például a vízigények csaknem 90%-a a mezőgazdaságban keletkezik (öntözővíz), míg Európában a mezőgazdaság csak kb. harmadát jelenti a vízfelhasználásnak, az ipar viszont több mint 50%-kal részesedik. A mezőgazdasági, az ipari és a kommunális vízhasználat egyaránt számos környezetvédelmi problémával jár.
| 3.2. Mezőgazdasági vízhasználat
| Gyűjtse ki a mezőgazdasági vízhasználat alapvető problémáit! Keressen példát saját környezetében is ezekre!
| A mezőgazdasági vízhasználat a világ vízfelhasználásának több mint kétharmadát jelenti. A használat nagymértékű növekedése a megnövekedett élelmiszerigény miatt rohamosan terjedő öntözéses mezőgazdaság miatt történt/történik. Az öntözés további terjedése azonban mára akadályokba ütközik. Ha az öntözővíz a felszín alatti vízkészletekből származik, akkor hosszú távon nem lehet rá alapozni, hiszen a készletek egy része nem megújuló. Akkor is problémák léphetnek fel, ha az öntözővíz a felszíni vizekből származik: a túlzott felhasználás miatt jelentősen lecsökken a folyók vízhozama (pl. Colorado, Nílus, Sárga-folyó, Gangesz, Amu-darja, Szír-darja: az év egy időszakában nem érik el a tengert ill. az Aral-tavat vizük elöntözése miatt). Ezen kívül további problémát jelent, hogy ha az öntözési gyakorlat rossz, akkor a terület szikesedése (másodlagos szikesedés), ill. elmocsarasodása következhet be, amely rontja a talaj minőségét, így csökkenti a termésátlagokat is. A vízhiányos területek száma az energiaigény növekedésével is nőni fog. Az energiahiány miatt több országban is elterjedőben vannak a bioüzemanyagok, amelyek előállításához azonban újabb területek öntözésére lesz szükség (az élelmiszertermelés vagy az erdőterületek rovására).
| Interneten tájékozódjon az Aral-tó jelenlegi helyzetéről!
| 3.3. Ipari vízhasználat
| Míg a mezőgazdaság elhasználja a vizet, az ipar nagyrészt csak használja, tehát használat után előbb-utóbb nagy részét visszajuttatja a felszíni vizekbe. A víz mennyiségében tehát nem okoz jelentős problémát, a víz minőségében azonban igen. A leglátványosabb víztakarékosságot az ipar terén sikerült elérni.
| 3.4. Kommunális vízhasználat
| Gyűjtse ki a kommunális vízhasználat alapvető problémáit! Keressen példát saját környezetében is ezekre!
| A vízöblítéses toalett elterjedése, a tisztálkodási kultúra megváltozása egyre több vizet igényelt, és egyre több környezetszennyezési problémát okozott/okoz. A fejlett országokban ivóvíz minőségű vízzel öblítjük a WC-t, mossuk az autót, öntözzük a kertet stb.; ezzel szemben a fejlődő országokban az ivásra alkalmas vizet megbízható helyről kell vásárolni, és ha van is vízvezeték-hálózat, az sem folyamatosan üzemel. A növekvő igények a kitermelés növekedését kényszerítik. Mivel a felszín alatti vízkészletek felélése rejtve zajlik, a jövő felélése nem mindenki számára nyilvánvaló! A kommunális vízhasználat vízminőségi problémákat is okoz, különösen azokon a területeken, ahol a szennyvíztisztítás hiányzik vagy nem kellő mértékű. Megoldást valószínűleg az igények oldaláról indított beavatkozás hozhat: a valós vízárak alkalmazása rádöbbentheti az embert a tiszta víz igazi értékére.

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Állítsa mennyiségük szerint növekvő sorrendbe az alábbi vízkészleteket!
| Az összes tóban lévő víz Az összes vízfolyásban lévő víz A légkörben tárolt vízmennyiség Sarkvidéki jég és hó Óceánok vize
| 2. Fejtse ki a víz természetes körforgásának lényegét!
| 3. Definiálja a dinamikus és a statikus vízkészlet fogalmát!
| 4. Soroljon fel 3 példát arra, hogyan avatkozik be az ember a természetes vízkörforgásba!
| 5. Csoportosítsa a légköri vizeket!
| 6. Milyen típusai vannak a felszín alatti vizeknek?
| 7. Sorolja fel a felszíni vízformákat!
| 8. Sorolja fel a vízfolyások jellemzőit!
| 9. Jellemezze a parti szűrésű vizeket!
| 10. Melyek a talajvizek főbb tulajdonságai?
| 11. Mi jellemző a rétegvizekre?
| 12. Mit nevezünk karsztvíznek, és melyek a legfontosabb tulajdonságai?
| 13. Párosítsa a vizeket a rájuk jellemző tulajdonságokkal! 1: nincsenek vagy csak folyóvizek útján vannak hidrográfiai kapcsolatban a világtengerrel 2: ebből származik az artézi kutak vize 3: magas a víz keménysége 4: sok benne a lebegő anyag 5: korábban a legfontosabb ivóvízforrás volt folyók tavak talajvíz rétegvíz karsztvíz
| 14. Mi a különbség a vízstresszes és a vízhiányos terület között?
| 15. Milyen problémákat okozhat a mezőgazdaság vízhasználata?
| 16. Milyen problémákat okozhat az iparivízhasználat?
| 17. Melyek a kommunális vízhasználat problémái?