2018. december: jegyzet, mesterséges intelligencia, it, geológia, portré, fizika, tudomány, csillagászat, innováció, egyetem, fenntarthatóság, környezetvédelem, zöldkörnyezet

Folyékony kincs két kilométer mélyen

Ha száz évvel ezelőtt adtuk volna e címet cikkünknek, mindenki azonnal a kőolajra gondolt volna. Az idők azonban változnak, az új évezred változó éghajlata köze­pette egyre inkább a víz lesz az országok sikerét meghatározó legfontosabb természeti érték. Hazánk e tekintetben igen jó helyzetben van, de vajon mennyire érezhetjük biztonságban felszín alatti termálvizeinket – főként napjainkban, amikor aszályok követik egymást, folyóink alacsony vízállása pedig rekordokat döntöget? Hat-e készleteinkre a klímaváltozás és a meggondolatlan emberi tevékenység?


Amikor a Római Birodalom Augustus császár idején kiterjesztette fennhatóságát a mai Dunántúl területére, és létrejött Pannónia provincia, a már nevében is vizet idéző Aquincumot tették meg a tartomány fővárosának. Ezzel kezdetét vette a Kárpát-medence fürdőkultúrájának első virágkora. A magyarországi római kori emlékeket feltáró ásatásokon eddig tizennyolc fürdő nyomaira bukkantak a régészek, amelyek között voltak mindenki számára elérhető közfürdők, de katonai és magánfürdők is, tájékoztat egy a magyar fürdőhelyeket bemutató internetes oldal. Ezek a fürdőhelyek a mai római fürdő területén lévő forrásokból nyerték a termálvizet.

Bár a római hódoltság végével, a középkor elején a fürdőkultúra évszázadokra feledésbe merült, már a 12. századtól felbukkannak újra az írásos emlékek az újjáéledéséről. Az elmúlt nyolc évszázadban tehát folyamatosan használta az ember a Kárpát-medence földjéből előtörő meleg vizeket. E folyamatos ellátás azt a képzetet keltheti bennünk, hogy ez a természeti kincs örökké itt volt, és örökké itt is lesz, függetlenül attól, hogy miként bánunk vele, és hogyan változnak meg a környezeti adottságok. Ez sajnos nincs így, ezért a környezetvédelmi, illetve a természeti erőforrások fenntartható használatát célzó törekvéseink tervezésekor a termálvízkincs megóvását sem szabad figyelmen kívül hagynunk.

Az elmúlt nyolc évszázadban folyamatosan használta az ember a Kárpát-medence földjéből előtörő meleg vizeket. Nem mindegy miként bánunk vele, és a természeti erőforrások fenntartható használatát célzó törekvéseink tervezésekor a termálvízkincs megóvását sem szabad figyelmen kívül hagynunk.

A tudatos gazdálkodás elengedhetetlen feltétele, hogy a rendelkezésre álló forrásokat pontosan felmérjük. Vajon termálvízkincsünk tényleg olyan kiemelkedő világviszonylatban, mint azt hirdetni szeretjük?

A világ élvonalában

„Magyarország valóban gazdag felszín alatti vizekben. Ehhez olyan kőzetekre van szükség, amelyek vizet képesek magukban tárolni. Az ország medencejellegű geológiai adottságai miatt nagy, akár 5-6 kilométeres vastagságban is jó víztároló képességű üledékeket és üledékes kőzetet találunk a felszín alatt – magyarázza Buday Tamás, a Debreceni Egyetem Ásvány- és Földtani Tanszékének munkatársa. – Így azokhoz az országokhoz képest, ahol sok a nem karsztosodott hegység, nálunk mindenképpen több a felszín alatti víz.”

E vélekedéssel másik megkérdezett szakértőnk is egyetért, sőt az ő véleménye szerint a világszerte a geotermikus adottságok éllovasainak tartott országokkal is felvesszük a versenyt.
„A magyar termálvízkészlet valóban kivételes a világban, és ez még akkor is igaz, ha például Izlandot sem hagyjuk figyelmen kívül. Noha a geotermikus körülmények Magyarországon némileg gyengébbek, mint Izlandon (bár a nagy átlagnál azért sokkal jobbak), viszont nálunk sokkal nagyobb felszín alatti vízkészletek állnak rendelkezésre, mint ott – mondja Szanyi János, a Szegedi Tudományegyetem Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszékének tudományos főmunkatársa, az Európai Geológus Szövetség geotermikus szakértői csoportjának koordinátora. – E jellegzetesség egyik oka Magyarország medencejellegű földrajzi viszonyaiban rejlik, hiszen a Kárpát-medencében a felszín alatti áramlások a mélyebb zóna, tehát hazánk területe felé haladnak. A Kárpát-medence jelentős része a termálvizek szempontjából úgynevezett kiáramlási területnek minősül. Ez azt jelenti, hogy a Kárpátok és az Alpok előterében a földbe szivárgó vizek nagy része itt jut el olyan mélységekig, ahol felmelegedve termálvízzé alakul.”

A termálvizek igen változatos mélységben találhatók az ország különböző pontjain. A felső-pannóniai korú homokkövek, amelyek víztároló és szállítóképessége különösen jó, a legmélyebb pontjukon 2500 méter mélyen helyezkednek el, belőlük pedig 90-100 Celsius-fokos víz is nyerhető. És ez még nem is a legmelegebb, hiszen a még mélyebben, 4-5 kilométeres mélységben fekvő karbonátos kőzetekben a víz hőfoka elérheti a 200 Celsius-fokot is. Az olvasó most talán felkapja a fejét, hogy hogyan lehet folyékony víz a víz 100 Celsius-fokos forráspontja fölött. Nos, a forráspont a nyomástól függ, minél nagyobb a nyomás (márpedig több kilométeres mélységben a föld alatt igen nagy), ott a forráspont is megemelkedik. Ezért a felszín alatti termálvízkészletek hazánk alatt folyékony halmazállapotúak. Ahogy a kútban a felszín felé közelednek, csökken a nyomás, és a felszínen, ha a hőmérséklete meghaladja a 100 fokot, gőzként tör föl.

Mi fűt, ha nincs vulkán?

A termálvízképződést tovább segíti, hogy hazánkban nagy a geotermikus gradiens, ahogy haladunk lefelé, gyorsan nő a hőmérséklet. Öt-hatszáz méteres mélységben a legalább 30 Celsius-fokos hőmérséklet teljesen általános, márpedig ettől tekintik a felszín alatti vizet termálvíznek. A porózus, üledékes kőzetek és a karsztos mészkő tehát kiváló menedéket nyújtanak a vizeknek, ugyanakkor ezek nem magyarázzák azt, hogy miért melegszik fel a víz. Laikusként azt gondolhatnánk, hogy a termálvízképződés és a felszín alatti vulkanizmus szorosan összefügg. Ez nem alaptalan feltételezés, hiszen például Izlandon vagy a Yellowstone Parkban pontosan erről van szó – a felszínhez közeli kamrákban összegyűlő magma melegíti a kőzetrepedésekben forrongó vizet. Magyarországon azonban korántsem ilyen egyszerű a kérdés.

Hazánkban nagy a geotermikus gradiens, ahogy haladunk lefelé, gyorsan nő a hőmérséklet. Öt-hatszáz méteres mélységben a legalább 30 Celsius-fokos hőmérséklet teljesen általános, ettől tekintjük a felszín alatti vizet termálvíznek.

„Hazánkat kevésbé az erős vulkanizmus, inkább a litoszféra vékonysága és a meleg asztenoszféra felszínhez való közelsége teszi termálvízben gazdag országgá. Így ugyanis könnyebben felfűtődik a vízkészlet” – folytatja Buday Tamás.

Litoszféra: A Föld külső rétege, amely a földkérget és a föld­köpeny legfelső rétegeit foglalja magába. Szilárd kőzetek alkotják, átlagos vastagsága 70-150 kilométer.
Asztenoszféra: A litoszféra alatti réteg, a képlékeny felső földköpeny alkotja. Alsó határa 410 kilométer mélyen van, felületén úsznak a litoszféra kőzetei.

A vulkanizmus hatását ugyanis annak ellenére sem lehet ki­zárni, hogy hazánk területén ma már nincsenek aktív tűzhányók. 16-11 millió évvel ezelőtt több vulkán is működött az Északi-középhegységben. Kialakulásuk összetett lemeztektonikai fo­lya­ma­tokra vezethető vissza, és ugyanezek a folyamatok állnak a litoszféra elvékonyodása hátterében is (ezáltal közelítve a meleg asztenoszférát a felszínhez). Ugyanakkor vannak feltorlódott kőzetek is a mélyben, ami éppen a kompresszióra, a medence összenyomódására utal. Összefoglalva: Magyarország geotermikus adottságait több, részben párhuzamosan lezajlott folyamat formálja.
A kialakulás mechanizmusától függetlenül is fontos a termálvízkészlet állapotának folyamatos monitorozása, hiszen csak a pon­tos ismeretek birtokában ítélhetjük meg, hogy a tevékenységünk, esetleg az éghajlat vagy más külső hatások befolyásolják-e a vízkészlet viselkedését, mennyiségét. Buday Tamás arra hívja fel a figyelmet, hogy a termálvíz sokkal régebbi, mint azt gondolnánk.

Letűnt korok vízi lenyomatai

„A termálvízkészlet jelentős része az üledékes kőzetek keletkezésekor záródott be. Vagyis korántsem arról van szó, hogy a lehulló csapadék gyorsan leszivárog a mélybe, ahol gyorsan felmelegedve azonnal kitermelhetővé válik – érvel a hidrogeológus. – Tehát ahogy az egykori folyó deltatorkolatában lerakódott a homok, a szemcsék kö­zötti víz is beszorult a kőzetbe, amikor rárakódtak az újabb rétegek. Ez Magyarországon 4-8 millió évvel ezelőtt volt általános.”
Ez nem jelenti azt, hogy a kőzetképződés után nem történik vízkicserélődés a mélyben. Egyrészt az alsóbb rétegekből a nagyobb nyomású és nagyobb ásványianyag-tartalmú vizek torlód­nak felfelé, másrészt valamennyi csapadékvíz is lejut idővel a termálvízkészletbe. Azonban ez mit sem változtat a tényen, hogy az akár két kilométer mélységből kitermelt termálvizeknek közvetlen és gyors utánpótlásuk nincsen; magyarán amit kiveszünk a készletből, annak helyén hiány keletkezik. Ezért elsőrendű kérdés a fenntarthatóság. Hogyan érhetjük el, hogy még sokáig élvezhessük a termálvízkincs adományait anélkül, hogy teljesen kimerítenénk, és ezzel tönkretennénk a forrást?

A termálvíz-kitermelés lokális nyomáscsökkenést eredményez a mélyben. A lecsökkent nyomás miatt a környező kőzetekből víz áramlik a „kiürített üregbe”, emiatt pedig látszólag szinte sosem merül ki teljesen egy kút. Ez azonban csalóka optimizmussal tölt el sokakat.
„Az odaáramlás elhiteti az emberrel azt, hogy a termálvízkészlet praktikusan végtelen, hiszen bármennyit is veszünk ki belőle, a mennyisége csak csökken, de a víz nem apad el teljesen. Ez az illúzió sokszor megakadályozza a hatékony lépések megtételét a fenntartható használat érdekében – állítja Buday Tamás. – A nyo­máscsökkenés miatt a kőzet tömörödhet is, csökken a pórustere, ami rontja a vízmegtartó képességét. Magyarország összes pontján nem fúrhatunk kutakat, így azt kell elérnünk, hogy a meg­lévő kutak térségében megfelelő maradjon az utánáramlás. Egy kút használhatatlanná válásához nem kell teljesen kimerülnie. Elég, ha olyan alacsonnyá válik a nyomás, hogy már csak gazdaságtalanul, nagyon megemelkedő költségek árán működtethető. Általá­nosan fogyatkozik a termálvizek mennyisége. Lokálisan akár jelen­tős hozamcsökkenés is elképzelhető. Ugyanakkor néhány éve megszüntették a visszasajtolási kötelezettséget, arra hivatkozva, hogy a kitermelés dacára sem csökken a termálvíz mennyisége, holott a fogyás bizonyított tudományos tény.”

A termálvíz ősisége és csekély felszíni utánpótlása abból a szempontból előny, hogy a felszíni klíma és a csapadékmennyiség ingadozásai nincsenek igazán hatással állapotára, mennyiségére. Annak ellenére, hogy nap mint nap dőlnek meg a hőmérsékleti rekordok, súlyosbodnak az aszályok és csökken rekordmélységbe folyóink vízállása, a termálvizet ezek alig befolyásolják. Elképzelhető, hogy a hosszan tartó szárazságok vagy kivételesen hosszú csapadékos időszakok hosszú távon hatnak a mélyben lévő vizek mennyiségére; ahogy haladunk lefelé, ezek a hatások gyengülnek, és egyre később jelentkeznek. A megnövekvő időtáv miatt pedig a kompenzációs mechanizmusoknak lehetőségük van ellensúlyozni a hatást.

A fürdőké az elsőbbség

A termálvizek alapvetően kétféleképpen hasznosíthatók: energetikai és balneológiai (fürdőzési) célra. Azt gondolhatnánk, hogy e célok egymás konkurensei lehetnek, hiszen ugyanazt a véges forrást használják. Nem kellően körültekintő tervezés esetén ez a probléma nem kizárható, általában mégis sikerül összeegyeztetni az érdekeket.
„A legtöbb fürdőzési célú termálvizet adó kút vizének hőmérséklete 40–60 Celsius-fokos. A 40 fokosnál melegebb termálvizekhez (amelyeket az emberi szervezet már nem igazán visel el) régebben hideg vizet kevertek, de aztán rájöttek, hogy a többlethőt kiválóan lehet hasznosítani fűtésre – érvel Szanyi János. – Így manapság már nem nagyon lehet elválasztani a termálvíz balneológiai és energetikai hasznosítását. A legtöbb esetben ugyanis a túl meleg vízzel legalább a fürdőt magát fűtik, majd ezután engedik a medencébe. A termálvíz két hasznosítási formája jól megfér egymás mellett, ha már a tervezéskor figyelnek arra, hogy az egyik ne a másik kárára történjen. A jogszabályok szerint pedig általában a balneológiai hasznosítás élvez elsőbbséget.”

A legtöbb fürdőzési célú termálvizet adó kút vizének hő­mér­sék­lete 40–60 Celsius-fokos. A 40 fokosnál mele­gebb ter­mál­vizeknél a többlethő kiválóan hasznosítható fű­tésre. Így manapság már nem nagyon lehet elválasztani a termálvíz balneológiai és energetikai hasznosítását.

Ennek oka, hogy a fürdési célú hasznosítás a legtöbb helyen jóval előbb kezdődött, mint az energetikai. A hatósági engedélyek kiadásakor az egyik legfontosabb szempont, hogy az újabb beruházás megvalósításával ne sérüljön a már korábban hasznosítani kezdett felszín alatti víztest. Az újabb kutak megnyitása előtt mindig le kell határolni azt a területet, ahonnan a meglévő kutakba folyik a víz a felszín alatt, és meg kell határozni azt is, hogy ezek a kutak mekkora nyomás- és ezzel együtt vízszintcsökkenést képesek elviselni. Az új kút engedélyezése előtt a beruházóknak hidrogeológiai modellezés igénybevételével igazolniuk kell, hogy az új kút nem fogja jelentősen (a határérték általában egy méter) csökkenteni a meglévő rendszerek vízszintjét. Szanyi János szerint e lehatárolt odaáramlási zónák (szakszóval védőidomok) sugara meglehetősen változatos, de homokkövekben nagyjából 2-3 kilométer a kúttól mérve. Vannak térségek Magyarországon, ahol a meglévő kutak már most is igencsak próbára teszik a felszín alatti vízkészletet. Szentes térségében például egy tíz kilométeres körön belül nagyjából negyven kút üzemel, ezek egymásra hatása már igen jelentős. Ott egy újonnan fúrt kút már zavart okozhat a meglévő rendszerek termelékenységében.

„A termálvíz eltérő célú kitermelései ritkán kerülnek konfliktusba egymással. Ennek fő oka, hogy ezek legtöbbször földrajzilag és időben is elkülönülnek egymástól. Ahol mindkettő működik, például Szeged térségében, ott viszont a tervezésnél ezt a körülményt figyelembe kell venni. Általában ilyenkor eltérő mélységekből veszik ki a vizet, és a kitermelt mennyiséget is visszafogják
– mondja Buday Tamás. – Segít az is, hogy míg a fürdőnek inkább nyáron, a fűtési célú kitermelésnek télen van szüksége a vízre. De a kettős célú hasznosítás ötvözése is elterjedt: a kitermelt 90 Celsius-fokos vizet először fűtésre használják, mivel a fürdőnek úgyis csak 40 fokos vízre van szüksége.”

A magyar termálvízkészletek kellően mélyen vannak ahhoz, hogy a felszínről kiinduló szennyezések jelentősen nem veszélyeztethetik őket. Ez azonban nem jelenti azt, hogy immunisak lennének a felszíni hatásokkal szemben.
„A fürdők által használt termálkutak a legtöbb esetben ezerméteresek vagy még annál is mélyebbek, így a felszíni szennyezések nem igazán tudnak lehatolni a mélyükre. Ez alól kivételt képeznek a források, amelyeket például a Hévízi-tó alatt vagy a budai hegyekben találhatunk – magyarázza Szanyi János. – Utóbbiaknál kritikus jelentőségű a szennyezések megelőzése. A legtöbb termálkút esetében igazából az utánpótlódás kérdése a meghatározó a fenntarthatóság szempontjából. Természetesen a felszíni vizek folyamatosan szivárognak le ebbe a mélységbe is, a folyamat mindmáig tart. Attól tehát nem kell tartani, hogy a termálvizek egyszer csak elfogynak. Ugyanakkor, ha túlzott mértékben nyerjük ki e vízkészleteket, az utánpótlódás ezzel már nem tud majd lépést tartani, és a vízszintek jelentősen is csökkenhetnek.”

Környezetszennyező természetes termálvíz?

A termálvíz-kitermelés komoly környezeti terhelést is okoz, amit nem könnyű belátni. Ez nem csoda, hiszen a környezetszennyezés szinte kizárólag az ember ipari tevékenysége következtében létrejött anyagokkal összefüggésben kerül szóba. A „mesterséges” anyagok szennyezik a környezetet – tartja a közvélekedés –, miközben a „természetes”, emberi közreműködés nélkül létrejött vegyületek és anyagkeverékek biztonságosak, sőt általában hasznosak is. Itt azonban nem ez a helyzet. A mélyben lévő kőzetek kémiai összetétele teljesen különbözik attól, amit a felszíni élővilág kedvel és elvisel. Így az elhasznált, majd a felszíni vizekbe engedett termálvíz – benne számos oldott vegyi anyaggal – adott esetben kifejezetten mérgező lehet bizonyos élőlényekre nézve. Emiatt a fontos és környezettudatos termálvíz-felhasználás elengedhetetlen lépése a hulladékvíz kezelése.

A mélyben lévő kőzetek kémiai összetétele teljesen különbözik attól, amit a felszíni élővilág kedvel és elvisel. Így az elhasznált, majd a felszíni vizekbe engedett termálvíz – benne számos oldott vegyi anyaggal – kifejezetten mérgező lehet bizonyos élőlényekre nézve. Emiatt a fontos és környezettudatos termálvíz-felhasználás elengedhetetlen lépése a hulladékvíz kezelése.

„A termálvizek olyan mélységből származnak, ahol érintkezhetnek a Föld szénhidrogénkészletével – mondja Buday Tamás. – Így magas lehet bennük a mérgező szerves szénvegyületek, például fenolok mennyisége, vagy a nagy oldottanyag-tartalom miatt akár a nátrium vagy a kloridion koncentrációja miatt kedvezőtlen a fel­színi vizekbe vezetésük.”

„A termálvíz-hasznosítás megannyi környezetvédelmi, fenntarthatósági problémáját megoldaná a visszasajtolás, azonban ennek nemcsak technikai, hanem jogszabályi akadályai is vannak. A homokkőbe valóban nem egyszerű visszasajtolni a vizet, jól tervezett és megépített kutakra van hozzá szükség, és tudomásul kell venni, hogy ennek költségei vannak. A visszasajtoló kút esetenként többe kerül, mint a kitermelőkút – érvel Szanyi János. – Ha csak egy célra hasznosítjuk a termálvizet, a visszasajtolás költségei nagyon lassan térülhetnek meg. De ha több körben, különféle célokra hasznosul a víz, már nyereségesebben működtethető a rendszer, és a költségek 14-15 év alatt megtérülhetnek. A visszasajtolás nem mindig lehetséges, ugyanis a balneológiai céllal hasznosított vizet a jogszabályok szerint tilos visszasajtolni, bár e szabályozás észszerűsége véleményem szerint megkérdőjelezhető.”

Azt a vizet, amelyben már egyszer emberek fürödtek, azért tilos visszasajtolni a földbe, mert belekerülhettek az ember testfelületén élő mikroorganizmusok. Furcsa kimondani, de gyakorlatilag arról van szó, hogy az emberek beszennyezték a vizet. Szanyi János ezt nem tartja indokoltnak, hiszen a Duna vize is tökéletesen megtisztul, miközben néhány hét alatt átszivárog a kavicságyon, így feltételezhetően a másfél kilométer mélységbe sajtolt termálvíz is megtisztulna, mire – akár évezredekkel később – újra a felszínre jutna. Nem beszélve arról, hogy a mélyben gyakran a forráspont fölé melegszik, és a legtöbb élő szervezet ilyen körülmények között elpusztul. Ennek ellenére a jogszabályok szerint visszasajtolni nem lehet, emiatt a fürdési céllal hasznosított, használt termálvíz a szennyvízcsatornába (illetve rosszabb esetben közvetlenül a felszíni természetes vizekbe) kerül. Ily módon feltételezhetően sokkal hamarabb visszajut az ivóvízbázisba, mint ha visszasajtolnánk a föld alá.

Összefoglalásképpen kijelenthetjük, hogy a termálvízkincs egyelőre ellenáll a globális felmelegedésnek, illetve a szárazzá és kiszámíthatatlanná váló időjárás viszontagságainak. Most kell azonban okosnak lennünk, hogy ez az ellenálló képesség a jövőben is megmaradjon.
„Az éghajlatváltozás hatásai jelenleg még kimutathatatlanok ilyen nagy mélységben, de ha sokáig, évtizedeken vagy évszázadokon keresztül jellemzőek maradnak ezek a szárazabb időjárási viszonyok, akkor hosszú távon már befolyásolhatja a termálvízkészleteket – állítja Szanyi János. – Azonban észszerű, környezettudatos hasznosítással még évszázadokig rendelkezésre fog állni a termálvíz.”

 
2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka