Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
6. szám - L. Hidrológiai Napok: "A hazai hidrobiológia ötven éve" Tihany, 2008. október 1-3.
Hosszú távú adatsorok felhasználási lehetőségei vízfolyások ökológiai minősítésében a Tisza vízrendszerének példáján Lajter Ibolya - Schnitchen Csaba - Dévai György - Nagy Sándor Alex Debreceni Egyetem, TEK, TTK, Hidrobiológiai Tanszék, 4032. Debrecen, Egyetem tér 1. Kivonat: A környezetvédelmi felügyelőségek és a vízügyi igazgatóságok által a hazai vízfolyásokról szolgáltatott hidrológiai, fizikai, kémiai és biológiai adatok átfogó értékelése és az ökológiai vízminősítésben történő felhasználása csak néhány esetben történt meg. Dolgozatunkban a Tisza vízrendszerének 17 vizsgálati helyéről (Tisza: 4 hely, főbb mellékfolyók: 13 hely) származó 11 éves (1994-2004) adatsorok 10 változóra vonatkozó feldolgozásáról számolunk be (összesen 1870 adat). Elemző és értékelő munkánk során arra a kérdésre kerestük a választ, hogy ezek az adatsorok mennyire hozhatók fedésbe az ökológiai vízminősítési rendszer kategóriáival. Az ökológiai vízminősítés kategóriarendszere ugyanis elsősorban állóvizekre lett kidolgozva, a megvalósítás pedig a Boroszló-kerti Holt-Tiszán 1997-ben végzett, az egész vegetációperiódust átfogó vizsgálatsorozat eredményeinek felhasználásával lett bemutatva. Adatsorainkat 9 kategóriába soroltuk be az ökológiai vízminősítési rendszer kódjegyzékei alapján, s a változók évenkénti átlagértékeivel és a 11 év átlagával egyaránt elvégeztük az elemzést és az értékelést. Az egyes változók kódszámainak kategóriánkénti eloszlása alapján jól kimutathatók a vízfolyások és a mintavételi helyek közötti hasonlóságok és különbségek, s eredményeink alapján egyértelműen kimondható, hogy az ökológiai vízminősítési rendszer nemcsak állóvizek, hanem vízfolyások esetében is alkalmazható. Kulcsszavak:: Tisza és 12 főbb mellékfolyója, 10 változó, 11 éves adatsorok, vízminőségi állapot, ökológiai minősítés. Bevezetés A környezetvédelmi felügyelőségek és a vízügyi igazgatóságok által összegyűjtött és éves összesítők formájában közreadott, a hazai felszíni vízfolyásokról szolgáltatott hidrológiai, fizikai, kémiai és biológiai adatok átfogó értékelése és az ökológiai vízminősítésben történő felhasználása eddig még csak néhány esetben történt meg. (Szabó et al. 2001, 2004a, 2004b, 2005; T. Nagy et al. 2004; Lajter et al. 2007). Dolgozatunkban ezeknek az adatoknak a feldolgozása és elemzése révén igyekszünk választ adni arra a kérdésre, hogy az ökológiai vízminősítés kategóriarendszere, ami elsősorban állóvizekre lett kidolgozva, vízfolyások esetében is alkalmazható-e. Erre a kérdésre a Tisza vízrendszeréről az 1994-2004 évekről rendelkezésre álló néhány ökológiai szempontból fontos változó összehasonlító értékelésével kerestük a választ. Anyag és módszer A Tisza 4 helyéről (Tiszabecs, Polgár, Szolnok, Tiszasziget), ill. 12 főbb mellékfolyójának 13 helyéről (Bodrog, Sajó, Bódva, Hernád, Zagyva, Szamos, Berettyó, Sebes-Körös, Fekete-Körös, Fehér-Körös, Hármas-Körös, Maros), összesen 17 vizsgálati helyről származó, 10 ökológiai szempontból fontos és az Európai Unió Víz Keretirányelve által is ajánlott változó (vízhőmérséklet, vezetőképesség, pH, oxigéntelítettség, oldott C2, KOIpS, szervetlen-N, PO4-P, összes-P, klorofill-a) 11 évi (1994—2004) adatsorainak összehasonlító elemzését végeztük el. Az adatsorokat a „Vizeink minősége" című kötetsorozat tartalmazza. Az adatsorok feldolgozása során a kötetekben szereplő minimum, maximum, átlag, szórás és p90 (90%-os tartósságú) értékeiből az átlagértékeket elemeztük sokváltozós statisztikai módszerekkel. Elemzésünk során 10 változó 11 évre vonatkozó 1870 adatát vettük figyelembe. Ezek mindegyike az adott helyen és adott évben mért adatok átlagértéke volt. Adatsorainkat 9 minősítési kategóriába soroltuk be az ökológiai vízminősítési rendszer kódjegyzékei alapján (Dévai et al. 1999). A főkomponens-analízist (PCA) minden egyes vizsgálati helyen a vízminősítési kódértékek évenkénti átlagértékeivel, míg a klaszteranalízist (Paired Group, Bray & Curtis távolságfüggvény) a kódértékek évenkénti átlagértékeinek átlagával végeztük. Az eredmények értékelése a PAST programcsomaggal történt. Az ábrákon és a táblázatokban a mintavételi helyeknek az alábbi rövidítéseit használtuk: TIS/TIB = Tisza/Tiszabecs, TIS/POL = Tisza/Polgár, TIS/ SZO = Tisza/Szolnok, TIS/TIS = Tisza/Tiszasziget, SZA/CSE = Szamos/Csenger, BOD/FEB = Bodrog/Felsőberecki, SAJ/ SAP = Sajó/Sajópüspöki, SAJ/KES = Sajó/Kesznyéten, BOD/ HÍR = Bódva/Hídvégardó, HER/TON = Hernád/ Tornyosnémeti, ZAG/SZK = Zagyva/Szentlőrinckáta, BER/POC = Berettyó/Pocsaj, FEH/GYU = Fehér-Körös/Gyulavári, FEK/SAR = Fekete-Körös/Sarkad, SEK/KÖS = Sebes-Körös/Körösszakál, HÁK/GYO = Hármas-Körös/Gyoma, MAR/MAK = Maros/ Makó. Eredmények és értékelésük A Tisza magyarországi szakaszának vízrendszerét tekintve (1-3. ábra) az értékek legnagyobb mértékű szóródását a PO4-P, az összes-P (1. ábra), a szervetlen-N, a klorofilla és az oxigéntelítettség esetében figyelhetjük meg, ahol 8/7/5/5/5 kategóriára oszlik a teljes kategóriatartomány, míg a vezetőképesség (2. ábra), az oldott oxigén, a KOIps, a hőmérséklet és a pH értékei (3. ábra) 4/4/3/2/1 kategória között oszlanak meg. Az összes P értékei néhány példaképpen kiválasztott helyen (4-7. ábra) a teljes kategóriatartománynak csak 2-4 kategóriája között oszlanak meg, de a Tiszát és vízrendszerét együttesen tekintve (1. ábra) 7 kategóriatartományt is felölelnek az értékek. A Tisza esetében Tiszabecsnél még 20-130 pg/1, Tiszaszigetnél viszont már 150-240 p.g/1 közöttiek az értékek, s a főkategóriában is váltás történik (3-ról 4-re). A mellékfolyók közül a Bodrog esetében viszonylag csekélyek az értékek (100-170 p.g/1), a Zagyvánál azonban kiemelkedően nagyok (690-1200 p.g/1), s ez megnyilvánul a főkategóriák közötti különbségben is (4, ill. 7). A vezetőképesség (2. ábra) esetében a legtöbb vízfolyás a 2-es kategóriatartományba esik (250-550 pS/cm). A Sajónak Kesznyétennél (520-680 pS/cm), ill. a Szamosnak (430-680 pS/cm) és a Marosnak (490-620 pS/cm) többségében nagyobbak ugyan a vezetőképesség-értékei (430-680 pS/cm), de még ezek is csak a 3-as kategóriába tartoznak, s kizárólag a Zagyva esik a 4-es kategóriába, mivel minden értéke 1090-1240 pS/cm közötti. A legkisebb mértékű szóródást a pH-értékek (3. ábra) mutatják, mivel az összes vizsgálati hely azonos kategóriába (3) esik. Összehasonlítva a Tisza országba befolyó (Tiszabecs) és az onnan kifolyó (Tiszasziget) állapotát, az alábbiakat állapíthatjuk meg: a vezetőképesség, a KOIps és a pH esetében nincs kategóriaváltás; a szervetlen-N, az összes-P, a PO4-P, a hőmérséklet és a klorofilla esetében kategórianövekedést, az oldott oxigén és az oxigéntelítettség esetében kategória-csökkenést figyelhetünk meg a főkategóriák tekintetében. A Tisza és főbb mellékfolyói a főkomponens-analízis és a klaszteranalízis alapján is hasonló csoportosulásokat mutatnak (8- 9. ábra). Az egyes változók kódszámainak kategóriánkénti eloszlása alapján kimutathatók a vízfolyások és a mintavételi helyek közötti hasonlóságok és különbségek. A Maros és a Szamos hasonló minőségi állapotú, hiszen a klorofilla és a vezetőképesség szerinti főkategória nagyobb értékű, mint a többi vizsgálati helyen. A Sajó Kesznyétennél, ill. a Hernád és a Berettyó a szervetlen-N, az összes-P és a PO4-P mennyisége alapján különül el, mivel ezeknek a változóknak az említett vizsgálati helyeken kapott értékei nagyobb kategória-tartományba esnek. A Tisza tiszabecsi szakasza a nagyobb oldott oxigén tartalom és oxigéntelítettség, ill. a kisebb hőmérsékleti értékek miatt különül el a Tisza többi szakaszától. A Bodrog, a Bódva és 141