2018.10.18.,csütörtök
mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
Ma:114
Tegnap:162
Ezen a héten:526
Ebben a hónapban:2565
Összesen:677231

Béres Beatrix: A kalcium-magnézium tartalom és a szervesanyag körforgalom összefüggése halastavakban

Béres Beatrix, Boltizár Ottó, Urbányi Béla, Horváth László
Szent István Egyetem, Gödöllő

Kivonat

A szervesanyag építés-lebontás és az anion jellegű szervetlen szénvegyületek körforgalmai a vízi ökoszisztémákban alapvető jelentőségű és sokat vizsgált folyamatok. Hasonlóan fontos a szervetlen szénvegyületekhez kapcsolódó kationok minősége és mennyisége is. A következőkben áttekintjük, hogy a kationok természetes arányainak agrotechnikai módosításával a halastavak szervesanyag építő kapacitása változtatható-e, a szervesanyag produkció növelhető-e.
A fő anionok és kationok együttesen okozzák a tóvíz aktuális pH értékét. A tóvíz puffer stabilitásához, ezen keresztül a vízi ökoszisztémák stabil működéséhez a kationok közül kiemelt szerepe van a kalcium- és magnézium ionoknak. Kérdés, hogy a pH stabilitáson túl van-e/lehet-e szerepük ezeknek a kationoknak a tavi alga asszimilációjához felhasználható széntartalékok növelésében?
A halastavakban stabil állapotban jellemzően két (Ca és Mg) vegyület, a hidrokarbonát és a karbonát van jelen. A tavi ökoszisztéma és ezen belül a primer produkció szempontjából az optimális érték a 8,4 alatti pH tartomány. A 7-8,4 pH érték közötti tartományban az összes szervetlen szénvegyület az algák által felvehető formában van (CO2 és HCO3) és hiányzik a nehezen megbontható, kristályos formájú karbonát ion.
A vízi ökoszisztémában a szervesanyag lebontás során keletkező széndioxid szénsav formájában oldja a hozzáférhető kristályos Ca- és Mg karbonátokat. Ha a vízben jelentős mennyiségű Na és K ion van jelen, és az asszimiláció eredményeként már lúgos kémhatású karbonát ionok is jelen vannak, a disszimiláció eredményeként keletkező CO2, a Na és K karbonátokat is visszaalakítja hidrokarbonáttá és mivel ez a vegyület vízoldékony, kissé savanyítja a vízi környezetet.
Ha a vízben az asszimilációs aktivitás mértékéhez képest kevés a Ca és Mg ion, előfordulhat, hogy kimerülhet a keletkező széndioxid hatására beoldható, hozzáférhető Ca és Mg karbonát mennyisége, amire a rendszer a pH lassú savanyodásával válaszol a megjelenő szénsav hatására, ezért csökken a víz pH stabilitása. Ha viszont a vízben oldott formájú Ca- és Mg ion jelen van (pl.: hidroxidion formájában), úgy ezekből a CO2 hatására hidrokarbonát képződik, ez pedig növeli a következő napok asszimilációra alkalmas széntartalékát.
A fenti gondolatmenetből következik, hogy ha kis adagokban növeljük az oldatban lévő Ca és Mg ionok mennyiségét, az intenzív lebontás eredményeként képződő CO2-t folyamatosan megkötjük, tehát a pH értéket 8,4 érték körül tartva növeljük a következő napi asszimilációs széntartalékot. A mészformák széndioxid megkötésének mennyiségi viszonyait tekintve mólsúlyban számolva a következő összefüggéseket állapíthatjuk meg:
A tiszta égetett mész (CaO molekulatömege: 40+16=56 g/mol). Víz és széndioxid hatására hidrokarbonáttá alakul. Egy CaO molekula 2 molekula CO2-ot képes megkötni. Kilogrammban átszámolva 56 kg égetett mész elméletileg 44x2=88 kg széndioxidot képes megkötni. Amennyiben a széndioxid gáznemű formában lenne, ez megfelelne 44600 liternek (44 g széndioxid móltérfogata: 22,4 liter).
A mészhidrát Ca(OH)2 móltömege 40+32+2=74 g, megköt 2 molekula CO2-t, azaz 2x44 g=88 g CO2-t. Kilogrammban kifejezve 74 kg tiszta és száraz kalciumhidroxid elméletileg képes ugyancsak 44600 liter széndioxidot megkötni.
A mészkőpor (CaCO3) mólsúlya 40+12+(3x16)=100 g, megköt egy molekula CO2 -t, 44 g-ot. A 100 kg tisztán kalcium karbonátból álló mészkőpor 22300 liter széndioxidot vehet fel.
Kalciumra számolva, CaCO3-ból 200 kg, Ca(OH)2-ból 74 kg, CaO-ból 56 kg képes hasonló mennyiségű CO2-t megkötni.
Az algák asszimilációja során képződő legegyszerűbb szerves vegyülete a glükóz (C6H12O6). Egy egyszerű cukormolekulához (C6H12O6) szükség van 6CO2 -ra és 6H2O (víz molekulára), aminek mólsúlya tehát 72g C+12g H+ 96g O=180g cukor. A cukor molekulában megkötött széndioxid eredetű 6db szénatom, 6 molekula hidrokarbonátból származhat, amit 6Ca atom tart oldatban. A 6x40 g =240 g tiszta kalcium megteremti az elméleti lehetőségét 180 g glükóz produkciónak. A 240 g tiszta Ca megfelel 6x74 g=444 g mészhidrátnak (Ca(OH)2) és 6x100 g=600 g mészkőpornak (CaCO3), mert a mészkőporban már eleve beviszünk egy molekula CO2-t. Mindez kg-ban is számolható, kifejezhető.
Következtetéseinket a következő három pontban foglaljuk össze:
1. A nagy mésztartalmú β-limno típusú vizekben a mészkezelés primer produkciót növelő hatása csak akkor várható el, ha a meszezés előtt pH növekedést (nappal) vagy pH csökkenést (éjjel) mérünk, mert a változó pH érték jelzi, hogy kevés a Ca-Mg kapacitás a rendszerben az adott asszimilációs aktivitáshoz képest.
2. Mennyiségileg 120 g elemi Ca-ra számíthatunk 180 g glükózt, ami a táplálékláncban megközelítően 10%-os hatásfokot számítva 18 g zooplankton biomassza többletet eredményez, tehát a mészkezeléseknek lehetnek termelésbiológiai előnye is.
3. A mészkezelés az eredetileg is magas Ca-Mg tartalmú vizekben a nap bármely szakában elvégezhető, mert csak igen kismértékű pH növekedést eredményez, hatásosabb azonban napfelkelte idején alkalmazni. Az α- limno típusú alacsony Ca tartalmú (enyhén lúgos kémhatású) vizekben a mészkezelés az esti órákban, vagy napfelkelte előtt, a legnagyobb széndioxid szint idején javasolható, fokozva ezáltal a pH stabilitást, pufferhatást. A mészkezelések termelésbiológiailag különösen azokban az esetben járnak előnnyel, ha párhuzamosan igen intenzív a szervesanyagok lebontása is.

Az előadás anyaga PDF formátumban