A láthatatlan természeti erőforrás

A felszín alatti vízkészlet a hidrológiai ciklus láthatatlan része, de az egyik legfontosabb erőforrás a világon. A teljes víz mennyiségét tekintve a Földön mekkora hányadot képviselnek a felszín alatti vizek, és ennek hány százalékát lehet ivóvízként felhasználni?

Szűcs Péter

A felszín alól származó természeti erőforrások létfontosságúak az emberiség számára. A nyersanyag és az átalakulóban lévő energiaellátás biztosításán túl ma már kiemelt szerepet játszanak a felszín alatti vízkészletek is, amelyek az emberiség több mint felének mindennapi ivóvízellátását biztosítják. A felszín alatti vizeket persze mezőgazdasági és ipari vízigények kielégítésére is széles körben felhasználják. Emellett a felszín alatti hévízkészletek hasznosítása a kedvező adottságú területeken a geotermikus energia felhasználásának növekedésében játszik jelentős szerepet. A felszín alatti vizek mennyisége becslések szerint úgy 8-10 millió km³ lehet, ami a Föld teljes vízkészletének alig több mint fél százaléka.

Sok ez vagy kevés?

Soknak tűnhet ez a vízmennyiség, ha ahhoz viszonyítjuk, hogy a világ teljes lakosságának éves vízigénye kb. 4-5 ezer km³. Mégis igazi kihívás a megfelelő mennyiségű és minőségű víz biztosítása mindenki számára, hiszen vízkészleteink elhelyezkedése nagyon egyenlőtlen a különböző kontinenseken, másrészt a folyamatos és megállíthatatlan környezeti szennyeződések miatt napjainkban már a felszín alatti vizeink is igen sok helyen felhasználásra alkalmatlanok. Elképesztően nehéz helyzetet okoznak például azok az esetek, amikor a víznél nagyobb sűrűségű klórozott szénhidrogén-szennyeződések akár 100 méteres felszín alatti térségekbe is lejutnak, jelentős mennyiségű felszín alatti víz minőségét téve tönkre. A minőségi problémákon túl a mennyiségi problémák kezelése sem egyszerű, a vízigény folyamatos növekedésével egyre gyakrabban fordul elő a felszín alatti vízkészletek természetes utánpótlását meghaladó víztermelés (nevezhetjük ezt ilyen esetekben vízbányászatnak is), ami folyamatos, számos vízgazdálkodási és környezeti problémát generáló vízszintcsökkenésben nyilvánul meg. Komoly nehézség, hogy ugyan mindenki elismeri a felszín alatti vízkészletek jelentőségét, mégis nehéz meggyőzni a döntéshozókat a világban található különböző problémákról, hiszen egy láthatatlan természeti erőforrásról van szó. Emiatt sokszor sajnos tényleg csak akkor születik döntés, és indul el a cselekvés, amikor már nagy a baj, és láthatóvá váltak a káros következmények.

A Kárpát-medencében mekkora a felszín alatti vízkészletek mennyisége?

Szerencsére hazánkban, itt a Kárpát-medence közepén alapvetően jók a természeti adottságok a felszín alatti vízkészletek vonatkozásában. Természetesen nálunk is vannak komoly problémák, és jó néhány kihívással is szembe kell néznünk, de alapvetően az igen jó szakmai felkészültségű hazai szakembergárda és a kialakult vízügyi intézményrendszer hosszú távon biztosíthatja méltán világhírű felszín alatti vízkészleteink fenntartható hasznosítását. Itt mi a Kárpát-medence belsejében igencsak támaszkodunk felszín alatti vizeinkre, hiszen a vezetékes vízellátás közel 95%-a a felszín alól származik. Sok mindent befolyásol a földrajzi helyzet és a természeti adottságok. A szomszédos Romániában például a vezetékes vízellátásnak csak 40%-a származik felszín alatti vízkészletekből. Ott a vízellátás döntő része azokból a mesterséges módon kialakított hegyvidéki víztározókból származik, amelyek a magasan fekvő területek kiváló minőségű lefolyó vizeit fogják fel. Nálunk az éves felszín alatti vízkivétel nagysága kb. 1 km³, ami egy fél Balatonnak megfelelő vízmennyiséget jelent. Ennek a vízmennyiségnek
a legnagyobb része max. 100-150 méteres felszín alatti mélységből származik, de gondoljunk csak gyógyvizeinkre és hévizeinkre is, amelyek jóval nagyobb, akár 1000-1500 métert is meghaladó mélységekből származnak. Természetesen fontos, hogy még inkább ügyeljünk a fenntarthatóságra, valamint arra, hogy biztosítani tudjuk a felszín alatti víztestek jó mennyiségi és minőségi állapotát hazánkban, amely a Duna vízgyűjtő területének a közepén fekszik.
E tekintetben a legfőbb szakmai iránytűnk az EU Víz Keretirányelvén alapuló hazai vízgyűjtő-gazdálkodási terv, amelynek immár a harmadik változata készül a 2021–2027 közötti időszakra.

Az emberiség a felszín alatti vízkészletet milyen mértékben használja fel ivóvíz biztosítására, öntözésre, a termálvizeket pedig gyógyfürdők működtetésére vagy éppen geotermikus energia előállítására? Magyarországon mi a helyzet?

A világon az éves felszín alatti készletekből származó víztermelés nagysága eléri az 1000 km³ térfogatot. Óriási mennyiség ez. Talán kevésbé köztudott, de az óceánok és tengerek vízszintéjének növekedésének a felét éppen a kitermelt felszín alatti vizek okozzák, amelyek a felhasználás után a folyókon keresztül eljutnak ezekbe a sós vizű befogadókba. A vízszintemelkedés másik fele a sarki jégtakarók olvadásához és zsugorodásához köthető, de ez talán szélesebb körben ismert. Két érdekes számot is említhetek továbbá a globális felszín alatti víztermeléssel kapcsolatban. Ennek a vízmennyiségnek kb. kétharmada az ázsiai kontinensen kerül kitermelésre. Másrészt földi léptékben a kitermelt felszín alatti vizek kétharmada mezőgazdasági vízigények kielégítését szolgálja. Érthető módon Magyarországon teljesen mások ezek
az arányok. A már említett éves kb. 1 km³, azaz 1000 millió m³ mennyiségű vízkivétel úgy 70%-a nagyszerű szakmai munkát végző vízműveink segítségével az ivóvíz- és vezetékes vízellátást szolgálja. A hévíztermelés nagysága eléri a 100 millió m³ mennyiséget, aminek a fele világhírű fürdőinkben hasznosul, a másik fele pedig hidrotermális alapú geotermikus energiaként.
A közel 1000 MW teljesítményű kiépített hőtermelési kapacitással az európai élmezőnyben helyezkedünk el a geotermikus energia hasznosításában. Jó lenne felgyorsítani a geotermikus alapú áramtermelést is.

Milyen lehetőségek vannak erre itthon?

A jelenlegi 3 MW_e geotermikus áramtermelő erőművi kapacitás sokszorosára növelhető a következő 5-10 éves időszakban, növelve egyes területek energiaellátásának biztonságát és függetlenségét. Komoly vízigény jelentkezik a mezőgazdaság részéről is elsősorban az öntözés kapcsán. Látnunk kell azonban az objektív számok alapján, hogy bár bizonyos területeken lehetséges felszín alatti vízből is biztosítani az igényeket, a fő megoldást a mezőgazdaság számára a felszíni vizek és a hozzájuk kötődő vízvisszatartás jelentik leginkább. Jól magyarázható szakmai érdekesség, hogy a hazai felszín alatti vizeink esetében elképesztő változatosságot látunk az oldott anyagtartalmukban is. Nem véletlenül neveznek bennünket ásvány- és gyógyvíznagyhatalomnak a világban, hiszen több mint 200 különböző elismert ásványvízzel és gyógyvízzel rendelkezünk.

Ultraszűréses technológia alkalmazása Miskolcon a biztonságos ivóvízellátás érdekében Fotó: Vörös Lajos

Ezek az erőforrások végesek. Milyen innovatív megoldások léteznek ma
a vízkészlet fenntartható hasznosításának érdekében?

A víz igen érdekes természeti erőforrás. A szilárd ásványi nyersanyagoktól eltérően a víz a Föld egészét átfogó vízkörforgalomban elsősorban a Nap és a földi gravitáció hatására egy dinamikus rendszer része. A felszín alatti vízkészlet egy adott helyen nem kezelhető úgy, mint egy megkutatott és feltárt érctelep. A felszíni vagy a felszín alatti vizek hasznosításánál szem előtt kell tartanunk azt, hogy lehetőség szerint minél kevésbé zavarjuk meg ezt az igen érzékeny és összetett természetes dinamikus rendszert. A földi vízkörforgalomban évente kb. 500 000 km³ mennyiségű víz vesz részt, ami biztosítja vízkészleteink természetes kicserélődését és megújulását a felszín felett és részben a felszín alatt is. Nyilván könnyen elképzelhető, hogy
e folyamatok sokkal gyorsabban játszódnak le a felszín felett, mint a felszín alatt a kőzetek kisméretű pórusaiban és repedéseiben. Míg egy folyó vizének áramlási sebessége km/órában adható meg, addig a felszín alatti vizek áramlásánál m/év dimenzióról érdemes beszélnünk. Azt talán még könnyű elképzelni, hogy a felszín közeli felszín alatti vízadók természetes utánpótlódása jóval nagyobb lehet, mint a nagy mélységben elhelyezkedő rétegeké. Azt viszont nagyon nehéz megérteni a nem szakemberek számára, hogy az összetett vízáramlási rendszerek révén a felszín alatt is térben és időben minden mindennel összefügg, és hatással van egymásra. Természetesen ezek a hatások sokszor igen kis amplitúdójúak és időben jelentősen el vannak tolódva, de még így is számottevő a hatásuk
a természetes folyamatokra.

Például?

Mondjuk, egy jelentős, a természetes utánpótlódást erőteljesen meghaladó vízkivételnek egy felszín közeli rétegből igen komoly negatív hatása lehet néhány év elteltével akár 100 méter mélységben elhelyezkedő vízadó rétegekben is. A vízkészletekkel tehát gondos gazda módjára kell bánnunk, hogy az egyre növekvő vízigényeket mind mennyiség, mind minőség szempontjából ki tudjuk elégíteni. Óriási kihívás ez a világon mindenütt, de nem lehetetlen feladat, ha hagyjuk, hogy a szakemberek tegyék a dolgukat, szem előtt tartva erőforrásaink végességét és a fenntarthatóság természeti és társadalmai aspektusait.

De van-e elég szakemberünk?

Hazánkban szerencsére tradicionálisan jó és nemzetközileg is elismert középfokú és felsőfokú egyetemi képzés van mind a felszíni vizes, mind
a felszín alatti vizes szakemberek vonatkozásában. Az utóbbi években elindultak azok a kezdeményezések és nagy léptékű konzorciumi pályázatok, amelyek közelebb hozták egymáshoz a hazai oktató- és kutatógárdát, illetve
a fantasztikus tapasztalatokkal rendelkező gyakorlati szakembereket, hogy innovatív megoldásokkal válaszoljanak a vízkészletekkel kapcsolatos kihívásokra. A víztudományi műhelyek koordinátoraként az MTA, együttműködésben a vízügyi szereplőkkel és figyelemmel a nemzetközi trendekre, integráló szerepet vállalt a Nemzeti Víztudományi Kutatási Program megalkotásában. A jelenleg is kiemelt akadémiai programként folyó munka illeszkedik a ma­gyarországi vízstratégiát megtestesítő Kvassay Jenő Tervhez, annak tudomá­nyos alapját képezi, és megfelel az EU Víz Keretirányelv (VKI) elvárásainak is. Manapság is számos olyan NKFIH által finanszírozott kiválósági és kompetencia-központ pályázatának megvalósításán dolgozunk, amely innovatív megoldásokkal segíti a hazai vízkészletek fenntartható hasznosítását. Szükség van a szakmánkban a hálózati kapcsolatok további erősítésére, hogy a sokszor elkülönülve vagy szigetszerűen dolgozó vízügyi kutatóműhelyek eredményei jobban erősítsék egymást, és társadalmilag hasznosuljanak.

Autonóm robot alkalmazása elárasztott bányatérségek komplex vizsgálatára Fotó: www.unexmin.eu

Elképesztően izgalmas kutatási időszakban vagyunk, hiszen szinte bármilyen vizes problémakör megoldása ma már interdiszciplináris vagy holisztikus megközelítést igényel, számos szakterület szakembereinek munkáját kell egy irányban összehangolni, mint egy kiváló karmesternek a szimfonikus zenekar tagjait. A legtöbb felszín alatti vizes probléma esetén is megjelennek
a természettudományi, a műszaki, valamint az élet- és társadalomtudományi aspektusok, amelyek hatékony, innovatív és versenyképes megoldását csak interdiszciplináris kutatói műhelyek és hálózatok garantálhatják. A felszín alatti vizek esetében hihetetlen fejlődést és innovációs megoldások sorozatát láthatjuk például a víztakarékos vagy a körkörös vízfelhasználást támogató megoldások fejlesztése, a nanotechnológián alapuló vízkezelés és szennyvíztisztítás, a digitalizáció, a szimuláció, valamint a mesterséges intelligencia széles körű alkalmazása vagy a drón-, robot- és virtuális valóság technológiát is alkalmazó monitoringrendszerek kiterjesztése területén.

A klímaváltozás és a gyakoribb szélsőséges időjárási viszonyok hosszú távon milyen hatást gyakorolhatnak a felszín alatti vízkészletre, és fel lehet-e ezekre készülni? Milyen kihívásokkal kell a hidrogeológusoknak szembenézniük globálisan és a Kárpát-medencében?

Erről a témakörről órákig lehetne beszélni. A Miskolci Egyetemen
a kutatócsoportommal együtt mi is végzünk kutatásokat a témakörben. Mi elsősorban arra kívánunk választ adni, hogy a klímaváltozás és az egyre gyakoribb szélsőséges időjárási viszonyok miatt milyen hatások érik a felszín alatti vizeinket, felszín alatti áramlási rendszereiket és a fenntarthatósági aspektusok szempontjából kiemelt szerepet játszó természetes utánpótlódást. A nálunk nyaranta jellemzővé vált, rövidebb idejű, de nagyobb intenzitású csapadédok előfordulása miatt néhány alföldi területen környezeti izotópok segítségével már egyértelműen ki tudtuk mutatni a felszín alá történő,
a talajvizek szintjét elérő beszivárgás mértékének mintegy 15-20%-os csökkenését. Ahhoz azonban, hogy hosszabb távú trendekről tudjunk megfelelő megbízhatósággal beszélni, még sok-sok újabb mérésre és vizsgálatra van szükség. Elterjedt nézet számos neves vízügyi szakember körében a világban, hogy felgyorsult a hidrológiai ciklus, és ezért fordul elő oly sok víz által okozott káresemény a Földön. Kollégáimmal magam is próbálom kutatásainkkal megtalálni a választ arra, hogy ennek a sokak által vitatott
a hipotézisnek milyen hatásai vannak a hazai vízkörforgalom elemeire és
a felszín alatti vízkészletekre.

Mit lehet az eddigi kutatások alapján mondani?

Egyelőre nem tudok egyértelműen bizonyított választ adni. Számos kérdésben egymásnak ellentmondó eredményeket kaptunk, ami persze még inkább megerősítette érdeklődésünket e nagyon fontos téma iránt. Kiemelt programként szerepel mindenütt a világban a klímaváltozáshoz és
a szélsőséges időjárási viszonyokhoz való alkalmazkodási stratégiák és cselekvési tervek készítése. Az alkalmazkodásban vagy az adaptációban, sok esetben helyi léptékben, már jelenleg is szép eredményeket és sikereket értünk el Magyarországon a felszín alatti vízkészletek mennyiségi és minőségi védelme, valamint a biztonságos ivóvízellátás területén. A vízkészletek védelmét más aspektusból érintő mitigáció kérdésköre azonban ettől sokkal komplexebb, és nagyobb léptékű nemzetközi összefogást igényel, amelyben mi elősorban a jó hazai gyakorlatok nemzetközi láthatóvá tételében és a tudásexportban játszhatunk jelentős szerepet. Egy biztos: a földi vízkörforgalom jövőbeli alakulását illetően van még jó néhány nyitott kérdés, amely a tudomány segítségével megválaszolásra vár, vagy pontosításra szorul. Ehhez a folyamathoz reményeink szerint a vizekkel foglalkozó hazai kutatói állomány is hozzá tud majd járulni annak érdekében, hogy adaptációs és mitigációs törekvéseink még hatékonyabbak és eredményesebbek lehessenek. A Kárpát-medence a maga vízügyi adottságaival és specialitásaival ehhez fantasztikus környezetet teremtett a számunkra, ahol reményeink szerint még sok-sok generáción keresztül élvezhetjük vizeink éltető áldását.