A keserűvíz-képződés klasszikus elmélete és az elmélet által magyarázott anomális jelenségek
A keserűvíz a jelenlegi ismeretek szerint mély, de kis oldalirányú kiterjedésű, agyaggal kitöltött medencében képződik. A keletkezés során kémiai reakciók játszódnak le, illetve a talajvíz bepárlódik, betöményedik
Vendl Aladár (1984) klasszikus képződési elmélete abból indult ki, hogy a kékesszürke agyag tekinthető eredeti anyagnak, a felső tarka (sárga-barna) agyag ebből alakult át. A rétegsor jellege, különösen a kék szín fokozatos eltűnése a felszín felé, valóban arra utal, hogy a keserűvíz képződése és a gipszkiválás a felszín közelében jelentkező folyamat. Vendl feltételezte, hogy a Kiscelli agyagban nemcsak makrokristályok formájában fordul elő gipsz (pl. növénymaradványokban és foraminifera-héjakban) hanem diszperz formában sokkal több van az anyagban. A felszínhez kötődő képződést a levegő oxidatív hatásával magyarázta, amely szerinte elsősorban a talajvízszint-ingadozás zónájában levő piritre hat, az alábbiak szerint:
A pirit kéntartalma az oxidáció folyamán kénsavvá, illetőleg szulfát-ionná oxidálódik:
2 FeS2 + 2 H2O + 7O2 = 2 FeSO4 + 2 H2SO4
A képződött kénsav az agyagban lévő kalcitszemcsékre, illetőleg a talajvízben lévő Ca(HCO3)2-ra hat, és ennek során gipsz keletkezik
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2
illetőleg
Ca(HCO3)2 + H2SO4 = CaSO4(2H2O) + 2 CO2
Összevontan ezek az átalakulások így is kifejezhetők:
2 FeS2 + H2O + 7 O2 + CaCO3 = 2 FeSO4 + H2SO4 + CaSO4 + CO2
2 FeS2 + 2 H2O + 7 O2 + Ca(HCO3)2 = 2 FeSO4 + H2SO4 + CaSO4 + 2 H2O + 2CO2
A ferroszulfát tovább oxidálódik, pl.:
12 FeSO4 + 6 H2O + 3 O2 = 4 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3
A kiscelli agyagban lévő dolomitszemcsékre a kénsav lényegileg ugyanúgy hat, mint a kalcitra, ekkor azonban kalciumszulfát mellett magnéziumszulfát is képződik:
CaMg(CO3)2 + 2 H2SO4 = CaSO4 + MgSO4 + 2 CO2 + H2O
A kénsav egy része a ferroszulfát oxidálására szolgál:
4 FeSO4 + 2 H2SO4 + O2 = 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O
A képződött ferroszulfát ferriszulfáttá és ferrihidroxiddá oxidálódik.
Ha pirit már nincs jelen, akkor a ferriszulfát hidrolitosan elbomlik:
| Fe2(SO4)3 + 6 H2O | 2 Fe(OH)3 + 3 H2SO4 |
Vendl elméletének segítségével jól meg lehet magyarázni a a dél-budai keserűvíz lelőhelyeken makroszkóposan érzékelhető jelenségeket, illetve a kék agyagból és a sárga agyagból vett minták vastartalmának különbségét. Irodalmi adatok alapján bemutatta a területen észlelt geotermikus anomáliát is (a kutak vizében lefelé nemcsak a sótartalom, hanem a hőmérséklet is növekszik!) és ezt a leírt kémiai reakciók exoterm voltával és a reakciók folyamatos lassú előrehaladásával magyarázta.
Vendl Aladár elméletének hátrányai:
1) Elméletéből logikusan következik, hogy a keserűvíz-képződés folyamata véges, hiszen előbb-utóbb elfogy a talajvízszint-ingadozás felső 3 méteres szakaszából az összes pirit. Ezt korábban olyan komolyan vették, hogy pirites műtrágya kiszórásával is kísérleteztek az egyik kútnál a víz dúsítása céljából (a kísérlet eredménye nem ismeretes). A keserűvíz koncentráció-csökkenése, elfogyása azonban nem volt kimutatható.
2) Vendl Aladár összekeverte és együtt kezelte a Gellért-hegy lábánál észlelt, homok-betelepüléses Kiscelli agyagban, a Lágymányoson és az őrsödi-őrmezei területeken végzett észleléseit, pedig ezek eltérő anyagokat és jelenségeket takarnak.
3) A korábbi részletesebb rétegsor-leírások (Pl. VITUKI: 1988) egy része is bizonytja, hogy a tarka agyagon belül a szürke zónákhoz kötődik a fokozott gipszkiválás. A klasszikus elmélet szerint pedig inkább a sárgás rétegek átalakult agyagában kellene a gipszkristályoknak is megjelenniük.
4) Nem egyértelmű, miért tartotta fontosnak a peremi hegyhátakra történő beszivárgást, ha a keserűvíz képződését csak az agyaghoz kötötte.
5) A csapadék vegyi összetétele a telephely körül Bp-en : pH=5−5,5; NO3=1−2 mg/l; SO4=5 mg/l NH4=2 mg/l. Eszerinta beszivárgó vízben oldott vasnak is kellene lennie.
Szemléletében és eredményeiben is új a MÁFI (Tóth Gy. el al. 1995) témajelentése. Ők az ismert vízkémiai adatokra-alapozva geokémiai modellezést is végeztek. A modell eredménye azt jelezte, hogy ilyen nagy mennyiségű gipsz a felszínközeli zónában nem keletkezhetett. Feltételezték, hogy a kiváló ásványok egy része feláramlásból, tehát alulról származik. Modell-eredményeik arra is utaltak, hogy a geokémiai forrásterület meglehetősen kis kiterjedésű lehet.
A korábbiakhoz hasonlóan ők is feltételezték hogy már a domboldalakon növekszik a talajvíz SO42--tartalma, majd ez a lapályon a párolgás miatt tovább koncentrálódik, de ők ezt számszerűsítették is. MÁFI számítása szerint a gyógyvíz SO42--tartalmának több mint 50 %-a a domboldalakról folyik be a telepre, a telepen belüli-pirit bomlás a gyógyvíz hatóanyagának kb. felét adhatja.
Eredményeik szerint a Hunyadi telepre DNy-ról jövő víz 7x-es bepárlódást, az ÉÉNy-ról érkező talajvíz 12x-es bepárlódást szenved. Méréseiket a csatornák és pocsolyák vízhozam-mérésére és oldottanyag-tartalmára alapozták. Számos nyomelem koncentrációját is vizsgálták, hogy így egy specifikus (reakcióba nem lépő) nyomjelző elemet találjanak; de megítélésünk szerint a terület összetett volta miatt a sok mérési adat nem adott egyértelmű eredményt (emiatt a vízmérleg számítások is mindenképpen bizonytalanok). A felszíni vizfolyásokban kifolyó víz esetében tényleg nagyobb az oldott ion-koncentráció (vez. kép alapján), mint a befolyó; de abszolút értelemben nem nagyok a koncentrációk: 1−5 ezer mikrogramm/liter körüliek a vezetőképsség−oldottanyag függvénykapcsolat alapján.
http://www.baber.hu/keseruviz/index.html