Halelhullás, növénypusztulás vagy épp inváziós fajok megjelenése, mind olyan következmény, amit a magas sótartalmú vizek okoznak az élővilágban

Halelhullás, növénypusztulás, a biodiverzitás csökkenése és inváziós fajok megjelenése – mind olyan következmények, amelyeket a magas sótartalmú vizek okoznak az élővilágban. Ha egy édesvizű folyóban megnő a sótartalom, az a legtöbb élőlényközösségre negatív hatást gyakorol, ami szorosan összefügg a sótartalom növekedésének mértékével és tartósságával, illetve egyéb környezeti paraméterekkel (például a hőmérséklettel) – írják szerkesztőségünkbe eljuttatott összegzésükben erdélyi (és magyarországi) biológusok és kémikusok.

A Máthé István (mikrobiológus, Sapientia EMTE), Szép Sándor (vegyészmérnök, Sapientia EMTE), Zsigmond Andrea-Rebeka (kémikus, Sapientia EMTE), Nagy András-Attila (halbiológus, BBTE), Imecs István (halbiológus, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem), Keresztes Lujza (hidrobiológus, BBTE), Dénes Anna (hidrobiológus, BBTE), Vörös Lajos (limnológus, HUN-REN Balatoni Limnológiai Kutatóintézet) és Fodorpataki László (növényélettanos, Sapientia EMTE) által jegyzett közleményben – bár a „tanulmány” találóbb lenne – részletesen kifejtik, mit is jelent a magasabb sótartalom, és ennek milyen hatásai lehetnek a folyóvizek és környezetük élővilágára, illetve az ivóvíz előállítására.

Mint írják, épp a várható negatív hatások miatt különösen fontosnak tartják a Korond-patak és a Kis-Küküllő vizének megfigyelését. A fizikai-kémiai paraméterek nyomon követése mellett monitorozni kellene a vízi élővilág változását, valamint felmérni az esetleges ökológiai károkat, amelyek alapján ajánlásokat lehetne megfogalmazni azok mérséklésére.

Az alábbiakban a kutatók közleményének minimálisan szerkesztett és módosított változatát közöljük arról, hogy milyen hatásai lehetnek a sós víznek az élővilágra.

A kutatók bevezetésként megjegyzik: minden kontinentális (szárazföldi) víz tartalmaz több-kevesebb oldott sót. Édesvizekben az összes sótartalom (amelybe a konyhasó is beletartozik) kevesebb mint 0,5 g/liter, szubszalin (enyhén sós) vizekben 0,5–3 g/liter, míg a 3 g/liternél magasabb sótartalmú vizek a sósvizek közé tartoznak. Hangsúlyozzák, hogy a parajdi bányaszerencsétlenséghez kapcsolódóan az elfolyó édesvizek (Korond-patak, Kis-Küküllő folyó) részletes kémiai összetételéről, sótartalmáról egyelőre nagyon kevés mérési adat érhető el. A június 2–3-ai adatok szerint a Korond-patak vizének sótartalma a Sószoros alatt 5 g/liter körül volt, amely érték alapján már nem édesvíznek, hanem egyértelműen sósvíz kategóriájú vízfolyásnak felel meg jelenleg.

A Korond-patak által szállított sótartalomnak tulajdonítható, hogy megemelkedett az említett patak és folyó kloridtartalma. A környezetvédelmi miniszter tájékoztatása szerint május 29-én Gyulakután a Kis-Küküllőben a kloridion-tartalom 0,05 g/liter volt, míg június 3-án Dicsőszentmártonban 0,5 g/liter körüli. Ez utóbbi érték kétszerese a 458/2002-es ivóvíztörvény által megengedett maximális határértéknek (0,25 g klorid/liter).

Miért nem tudja a magasabb sótartalmú vizet kezelni egy ivóvizet (csapvizet) előállító vízmű?

Az ivóvíz legfontosabb kémiai összetevői a kalcium-, magnézium-, nátrium-, kálium-, vas-, illetve hidrogén-karbonát-, klorid- és szulfátionok. A legtöbb összetevő esetében az ivóvíztörvény szabályozza a maximálisan előfordulható mennyiséget. Így például a kloridtartalom nem haladhatja meg a 0,25 g/litert, a nátriumtartalom pedig a 0,2 g/litert. A magasabb oldott sótartalom azért is okoz gondot az ivóvíz előállításánál, mert a nátriumionok (Na⁺) és a kloridionok (Cl⁻) nagyon stabilak a vízben: nem oxidálódnak, nem csapódnak ki.

A folyóvizekből, fúrt kutakból, tavakból stb. származó vízből ivóvizet előállító vízművek (mint például a Kis-Küküllő menti vízművek) olyan vízkezelési technológiákat alkalmaznak, amelyek nem változtatják meg számottevően a víz kémiai összetételét. A tisztítási folyamatok (előszűrés, vas- és mangántalanítás – ha erre szükség van –, levegőztetés, utószűrés, klórozás) végén a csapvíz nátrium- és kloridion-koncentrációja gyakorlatilag megegyezik a nyersvízével. Így ha a belépő nyersvízben magas, határérték feletti a kérdéses összetevők mennyisége, akkor a kilépő csapvízben is az lesz.

Ilyen helyzetekben a problémát csak számottevően kevesebb sót tartalmazó vízzel történő hígítással lehet megoldani. A Kis-Küküllő megnövekedett sótartalmú vizét ezért hígítják a Bözödi-tóból származó édesvízzel.

Léteznek olyan technológiák is, amelyek nagyobb sótartalmú vízből is képesek ivóvizet előállítani, például a fordított vagy reverz ozmózisra (RO) alapuló eljárások. Ezek lényege, hogy a vizet egy félig áteresztő membránon, nagy nyomás segítségével préselik át. A membrán csak a vízmolekulákat engedi át, miközben visszatartja a sókat és szennyeződéseket. Ezt a jóval drágább technológiát elsősorban tengervíz sótalanítására és ivóvíz előállítására használják.

Miért nem lehet használni ivóvízként a magasabb sótartalmú vizet?

Röviden azért, mert a magasabb konyhasótartalmú víznek negatív hatásai vannak az emberi egészségre. Egyszerűen fogalmazva: a szerveink, vérereink és a vér alakos elemei egy enyhén sós oldatban „úsznak” – ennek fő összetevői a nátrium- és kloridionok. Létfontosságú, hogy ennek az oldatnak a koncentrációja állandó maradjon, legfeljebb 9 g/liter (azaz 0,9%). Ha olyan vizet innánk, amelynek a sótartalma pontosan ennyi, akkor izotóniás oldatról beszélnénk – ez sem nem hidratál, sem nem dehidratál.

A sokkal alacsonyabb sótartalmú vizek (kevesebb mint 0,01%, vagyis kevesebb mint 0,1 g/liter) viszont hidratálnak: a sejtek és a vér alakos elemei képesek vizet felvenni. A kutatók megjegyzik, hogy már az ivóvíztörvény által megengedett kloridion-tartalom esetén is enyhén sós ízűnek érezhetjük a vizet. A telített sóoldat erősen sós ízét könnyen elképzelhetjük, ha például a tengervízre gondolunk, amelynek sótartalma „csupán” 30–40 g/liter.

Ha a bevitt víz sókoncentrációja meghaladja a 9 g/litert, a folyamat megfordul: a sós víz dehidratál, vagyis a sejtek vizet veszítenek. A szervezet valamelyest védekezik a magas sótartalom ellen – a vese megpróbálja kiválasztani a felesleges sót –, de tartós, nagy mennyiségű sóbevitel esetén jelentős vízvesztés következik be. Ennek hatására a szervek nem tudják ellátni életfunkcióikat, a vörösvértestek pedig annyira károsodhatnak, hogy képtelenné válnak a hatékony gázcserére.

Még alacsonyabb koncentrációjú sós víz is okozhat enyhébb tüneteket, például vérnyomás-emelkedést. Ez azért történik, mert nő az aldoszteron hormon szintje, amely arra készteti a vesét, hogy visszatartsa a nátriumot és a vizet, miközben fokozottan kiválasztja a káliumot. A vízmennyiség növekedése, illetve a kálium-nátrium arány felborulása vérnyomás-emelkedéshez vezethet. Hosszú távon a túlzott sóbevitel és a sós víz fogyasztása súlyos káliumhiányt is okozhat a szervezetben.

Milyen hatásai lehetnek a magasabb sótartalomnak a folyóvizek halfaunájára?

A sókoncentráció növekedése a Korond-patakban, illetve a Kis-Küküllőben található halfajokra jelentős stresszt gyakorolhat, mivel ezek a halak alacsony sótartalmú környezethez alkalmazkodtak – különösen igaz ez a Kis-Küküllő élővilágára.

A sókoncentráció emelkedésének lehetséges hatásai:

• Ozmózisnyomás- és anyagcsere-stressz – A megnövekedett sótartalom megzavarja a halak ozmoregulációját (vízháztartás-szabályozását), ami anyagcsere-zavarokat, növekedési visszaesést és akár elhullást is okozhat. Ha a halak sósabb vízbe kerülnek, a testükből ozmózis útján víz kezd kivándorolni, hogy kiegyenlítse a külső környezet sókoncentrációját – ez a folyamat a „kiszáradásukhoz” vezethet.
• Viselkedésbeli változások – A sókoncentráció emelkedése megváltoztathatja a halak viselkedését is, például csökkentheti aktivitásukat. A sósabb vízből a halak testébe túl sok só juthat, amit az édesvízi fajok nem tudnak hatékonyan kiválasztani, mivel nincsenek meg a szükséges fiziológiai mechanizmusaik. A halak anyagcseréje ilyenkor felgyorsul, hogy fenntartsák a belső egyensúlyt, ez azonban jelentős energiaigénnyel jár, és hosszabb távon kimeríti őket.

A sótűrés fajonként és életciklusonként is jelentősen eltér. Egyes édesvízi halfajok, különösen a kifejlett példányok, jobban tűrik a növekvő szalinitást, míg az ikrák és lárvák sokkal érzékenyebbek. A tűrőképesség függ a genetikai háttértől, az élőhely jellemzőitől, valamint attól is, hogy az adott populáció milyen mértékben volt korábban kitéve sóhatásnak. Ez határozza meg, mely fajok maradnak fenn a sósodó vizekben.

Egy ausztrál kutatás szerint a kifejlett édesvízi halak LC₅₀-értéke (az a koncentráció, amely 72 óra alatt a populáció 50%-ára halálos) 7–15 g/liter között mozgott, átlagosan körülbelül 10 g/liter körül. A halak korai fejlődési szakaszaiban (ikra, lárva) ez az érték alacsonyabb, általában 4–8 g/liter között van, tehát már ezeknél a koncentrációknál is jelentős halálozás tapasztalható.

A kutatók példákat is említenek a Kis-Küküllőben és a Korond-patakban előforduló (vagy közeli rokon) halfajok sótoleranciájára. Az egyik legismertebb dombvidéki és hegyvidéki halfaj, a sebes pisztráng (Salmo trutta), egy 24 órás teszt során 71–92%-os mortalitást mutatott 32–35 g/liter sókoncentrációjú tengervízben – ez jóval meghaladja a faj tűrőképességét. A pisztráng számára a felső határ valószínűleg 15 g/liter alatt van. A pisztrángivadékok növekedése és túlélése 0–5 g/liter között optimális, 5–10 g/liter között már csökkenés figyelhető meg, míg 10 g/liter felett jelentős károsodás tapasztalható mind a növekedés, mind a túlélés tekintetében.

Az európai sügér (Perca fluviatilis) 72 órás túlélési aránya körülbelül 70% 10 g/liter sókoncentrációnál, de 15 g/liternél már csak 20–30%, 20 g/liter fölött pedig gyakorlatilag 0%.

A tájékoztatásban ugyanakkor azt is kiemelik, hogy meg kell említeni egy másik, nagyon fontos tényezőt, még pedig az időt. Nem mindegy, hogy ezek az állatok egy napig vagy egy hónapig vannak kitéve a sóstressznek. Valószínűleg, hogy jelen esetben, több hónapos kitettségről beszélünk, amikor a fent említett értékek akár töredékei is komoly problémákat okozhatnak. Ugyanakkor június elején, amikor a patakok, folyók hozama elég magas, a víz hőmérséklete még elég alacsony, valószínű, hogy nagyobb mennyiségű sós víz befogadására képes az élővilág, mint a nyári száraz, meleg időszakokban.

Milyen hatásai lehetnek a magasabb sótartalomnak a folyóvizekben élő makrogerinctelenekre?

A Korond- és a Kis-Küküllő-patak tipikus alsó-hegyvidéki folyóvizek. Az itt található vízi szervezetek közösségei viszonylag gazdagnak számítanak. Ezek a szervezetek – változatos ökológiai szerepük révén (pl. szűrőgetők, ragadozók, legelők, kaparók stb.) – a víz közepesen jó minőségére utaltak. Emiatt a Kis-Küküllő vize akár a környék ivóvízbázisát is biztosíthatta.

A vízben élő, többnyire rovarlárvákból, különféle csigákból és rákfélékből álló közösségek bioindikátorként működnek, vagyis jelzik a víz minőségét és annak változásait – akár egy egyszeri, pontszerű szennyezés esetén (ilyenkor az érzékenyebb fajok eltűnnek), akár krónikus terhelésnél (amikor a közösség visszafordíthatatlanul átalakul).

Németországban több száz vízi élőhelyet vizsgáltak meg annak érdekében, hogy feltárják, hol és miért telepednek meg az idegenhonos (nem őshonos) felemáslábú rákok (Amphipoda), ászkarákok (Isopoda), csigák és kagylók. A kutatás szerint az invazív fajok terjedésének legfontosabb előrejelző tényezője – a hőmérséklet emelkedése mellett – a víz kloridion-tartalma, vagyis a sókoncentráció növekedése volt.

A parajdi bányakatasztrófát követő áradások, majd a Korond-patak megemelkedett sótartalma kedvezőtlenül alakítják át az édesvízi ökoszisztémákat. Az édesvizekre jellemző közösségek megbomlása, a víz minőségének megőrzésében kulcsszerepet játszó parányi szervezetek eltűnése a víz általános minőségének romlását eredményezi.

A hirtelen megemelkedett sótartalom a legtöbb vízi szervezet számára fiziológiás stresszt jelent, amely gátolja alapvető életműködéseiket, és az esetek többségében a pusztulásukhoz vezet. Ilyen körülmények között a közösségek teljesen átalakulnak: csak a magas sókoncentrációt elviselő fajok maradnak fenn. Ez jelentős biodiverzitás-veszteséggel jár, amely csökkenti az ökoszisztéma-szolgáltatásokat és megváltoztatja a természetes folyamatokat.

Ezek a változások hosszú távúak, a regeneráció rendkívül lassú lehet – akár több évtizedet is igénybe vehet. Ugyanakkor a vízi gerinctelen közösségek jövőbeli monitorozása segíthet a helyreállás nyomon követésében.

Milyen hatásai lehetnek a magasabb sótartalomnak a folyóvizekben élő algákra?

Folyóvizekben a meder kövein gazdag mikroszkópikus algákból főként kovamoszatokból és apró gerinctelen állatokból álló élőlényközösség található, amely egyben a meder halainak táplákékbázisát is jelenti. A szalinizáció hatása a vízi élőlényegyüttesek közül a kovamoszat flórára a legjobban ismert. A kovamoszat együttesek faji összetétele és sokfélesége függ a víz sótartalmától. Számos algaindexet dolgoztak ki a szalinitás mértékének becslésére, ami lehetőséget teremt a befolyó sós vizek hatásának megismerésére az algák mikroszkópi vizsgálatával.

A napokban Dicsőszentmártonnál a Kis-Küküllőben bekövetkezett tízszeres sókoncentráció növekedés hosszabb távon történő fennmaradása szükségszerűen átalakítja a folyó élővilágát is. A meder élővilágának egy része azonnal más része lassabban, de elpusztul, más algák és más apró állatok foglalják el a helyüket csökkentve a halak táplálékbázisát, amelyek egyébként is stresszeltek a sótartalom növekedése miatt. Ráadásul ezek a változások kedvező feltételeket teremtenek az idegenhonos inváziós fajok gyors térhódításához.

Milyen hatásai lehetnek a magasabb sótartalomnak a termesztett növényekre?

Az emberrel és az állatokkal ellentétben a termesztett növények nem igénylik semmilyen mennyiségben a konyhasót. Már az enyhébben sós vízben lévő nátriumion mennyisége is káros hatásokat fejt ki a növények növekedésére és termelőképességére. A legtöbb növény fejlődése már akkor zavart szenved, amikor a talajban lévő vízben a só mennyisége meghaladja literenként a 2 grammot. Így, ha például a Korond-patak 5 g/liter konyhasót szállít a Kis-Küküllőbe, ez azt eredményezheti, hogy a folyóvíz közelében lévő kertek és termőföldek talajvizébe jelentősebb nátrium-klorid kerül, ami már meghaladja a legtöbb termesztett és vadon élő növény sóérzékenységi küszöbét, beleértve az erdőalkotó fákét is.

A folyóvízből a környező területek talajába folyamatosan beszivárgó só tovább halmozódik főleg meleg és csapadékmentes időszakban, amikor a talaj vizének egy része elpárolog a levegőbe, a sómennyiség viszont ott marad, de egyre kevesebb vízben lesz feloldva, tehát a talaj vizében a só töménysége nő a párolgás következtében.

A megemelkedett sótartalmú talajvíznek a termesztett növények tekintetében van egy gyors, néhány órán belül megnyilvánuló káros hatása, valamint egy olyan, ami csak több nap után alakul ki. A gyors hatás annak tulajdonítható, hogy a vízbe kerülő nagy sómennyiség töményebbé teszi a vizes oldatot, és mivel a víz a kisebb koncentrációjú („hígabb”) oldatok felől áramlik a töményebb oldatok felé, a sós talajvíz nem hagyja, hogy a gyökerek felvegyék a vizet, így a növényi testrészek fokozatos kiszáradását okozza. Ez a vízhiányos állapot, mely először a gyökerek szintjén jelentkezik, gátolja a nélkülözhetetlen ásványi tápanyagokhoz való hozzájutást, hiszen ezek csak a vízzel együtt vehetők fel. Így tápanyaghiány alakul ki, ami gyengíti a növények egészségi állapotát.

Mikor a sós talajvíz kiszárító hatása miatt a növény föld feletti részei sem kapnak elegendő vizet, erősen lelassul vagy teljesen leáll a növekedés, nem nyúlik meg a szár, nem fejlődnek a rügyekből új levelek vagy ezek keskenyebbek lesznek, késik a virágzás és a termésképzés. Következésképpen, a túl sós talajvíz egyik gyorsan bekövetkező káros hatása a növények növekedésének a gátlása, ami a zöldtömeg termelést, majd a maghozamot is lecsökkenti. Ez azzal is összefügg, hogy a vízhiány érzékelésekor a növények védekezési reakcióként bezárják a leveleiken lévő gázcserenyílásaikat, ami ugyan korlátozza a párologtatás általi vízvesztést, egyben megakadályozza a növények fő tápanyagának: a szén-dioxidnak a bejutását az új szerves anyagokba való beépülésének a helyére, tehát csökken a szerves tápanyagok termelése, ami szintén a biomassza-gyarapodást mérsékeli. Továbbá, sós talajban a magok is kisebb százalékban és lassabban csíráznak, tehát a vetés sikeressége is szerényebb lesz.

Míg az ember és az állatok esetében a sós vízből elsősorban a kloridion magas mennyisége fejt ki egészségre káros hatást, addig a növényekben a legtöbb zavart a sok nátrium okozza. A sós vízből a talajban felgyűlő nátrium, miután a növényekben is felhalmozódik, hosszabb idő (napok, hetek) után – a vízháztartás megzavarásán túlmenően – mérgező hatásokat is kifejt. Mivel a sóból a nátrium kémiailag nagyon hasonlít a növényekben számos fontos szerepet betöltő káliumhoz, a nagy mennyiségben bejutó nátrium kiszorítja versengéssel a káliumot, így ez nem tudja betölteni szerepeit például a gázcsere szabályozásában vagy fontos hasznos termékek (például cukrok) előállításához vezető anyagcsere-folyamatokat katalizáló enzimek működtetésében.

A különböző növények más-más mértékben tűrőképesek a talajvíz megemelkedett sótartalmával szemben. A nálunk gyakrabban termesztett növények közül kifejezetten sóérzékenyek a gyümölcsfák (például az almafajták, a szilvafajták, a körtefák, főleg, ha a sós víz lejut a mélyebb talajrétegekbe), a legtöbb zöldségféle (főleg a saláta, a borsó, a bab), a lóhere, a repce és a burgonya.

Az erdőalkotó fák közül pedig a fenyőfélék kifejezetten sóérzékenyek, főleg fiatalabb korukban. Ezeknél már 4 g/liter konyhasó a talajvízben komoly növekedésgátlást és terméskiesést okozhat.

Mérsékelten sótűrő haszonnövények, például, a paradicsom, a szőlő, a hagyma, a sárgarépa, a kukorica és az őszibúza, ezek legtöbb fajtájánál a só akkor okoz jelentős terméscsökkenést, ha 6-7 g/liter fölötti mennyiségekben halmozódik fel a talajvízben. A legkevésbé sóérzékeny termesztett növények közé a cukorrépa, a céklarépa, a spenót, a spárga, az árpa és a cukkini tartozik.

Egyes növények úgy tartják alacsony szinten a földfeletti testrészeik sótartalmát, hogy visszatartják a vízzel együtt felszívott só legnagyobb részét a gyökerükben, mások a hajtásba feljutó sófölösleget utólag visszaszállítják a gyökérhez. A sótűrés egyik fő stratégiája, hogy az élő sejtekbe bejutó nátriumot és kloridot a növények irányítottan beszállítják és mintegy bezárják a sejtnedvnek nevezett térbe, így elszigetelten tartják azoktól az anyagcsere folyamatoktól, amelyeket a sok nátrium vagy klorid jelenléte közvetlenül gátolna. Mindezen védekezési intézkedések viszont többletenergia ráfordítását igénylik, ezért a sós víznek kitett növények lassabban növekednek, kevesebb energiát tudnak fordítani zöldtömeg gyarapításra vagy magképzésre.

Azt is érdemes figyelembe venni, hogy ha az emberek vagy az állatok elfogyasztják azokat a sós vizű talajon fejlődött növényeket, amelyek bezártan felhalmozták a nagyobb mennyiségű nátriumot, az emberi vagy állati szervezetbe jutott nátriumfölösleg megviselheti a veseműködést, a magas vérnyomásra hajlamos személyeknél pedig veszélyes mértékű vérnyomás-emelkedéshez vezethet.

Következésképpen, a folyóvíz által szállított magas sómennyiség a talajvízbe jutva hozzáférhetővé válik a vízpart közelében élő vagy a környéken termesztett növények számára, amelyeknek megzavarja vízgazdálkodását (hajlamosít a kiszáradásra), gátolja növekedését és károsítja hasznos tápanyagokat termelő képességét, ezen káros hatások mértéke pedig, a vízben oldott só mennyiségén és a kitettségi időn túl függ az adott növényfajok és termesztett fajták sóérzékenységének, illetve sótűrő képességének a mértékétől.