Az öntözővíz minősége, vízkezelés

Kategória: Növénytermesztés | Szerző: Dr. Patay István egyetemi tanár, 2015/08/11

Az öntözésnek, mint agrotechnikai műveletnek számos célja lehet (kelesztés, trágyázás, talajvédelem, frissítés, fagyvédelem stb.), azonban az alapvető cél általában a vízpótlás, a természetes csapadék hiányának megszüntetése vagy mérséklése. Tapasztalatból tudjuk, hogy a legjobb minőségű öntözővíz a csapadék, elsősorban azért, mert semleges kémhatású, semmilyen a talajt vagy a növényt károsító anyagot nem tartalmaz. A csapadék minden formája a légkörön keresztül érkezik, ha a levegő nem szennyezett, akkor a csapadékvíz valóban tisztának tekinthető. Ha azonban a levegőben sok a szennyező anyag (por, korom, szennyező gázok, pl. kén-dioxid), a csapadék már nem tekinthető tisztának, mert ezeknek a szennyező anyagoknak jó részét a csapadék megköti.

Öntözéskor ez a természetes vízminőség lenne kívánatos, azonban a rendelkezésre álló vízforrásokból a csapadékvíz-minőséget általában nem tudjuk biztosítani. Ezért az öntözésnek a kedvező hatások mellett lehetnek kedvezőtlen hatásai is, amelyek részben a vízminőségből adódnak (1. táblázat).

Az öntözővizek minősége alatt a felhasználandó vizek tulajdonságainak azon körét értjük, amelyek hatással vannak a talajra, a növény életfolyamataira és a vízszétosztás technológiájára.
Az öntözővizek minőségének elbírálásánál azt kell szem előtt tartani, hogy a vízzel szállított anyagok hogyan befolyásolják:

• a víz- és a tápanyagok felvételét;
• a növények egyéni fejlődésének sajátosságait;
• az öntözött talajjal való kölcsönhatásból eredően a talajképződési folyamatokat.

Ezért az öntözővizek minőségi mutatóinak megállapításánál a víz–talaj–növény hármas kölcsönhatását célszerű vizsgálni (Darab és Ferencz, 1969). A vízminősítési módszerek folyamatosan fejlődtek ki, és alapvetően két szempont alapján szabnak meg bizonyos határértékeket: a talaj–növény együttesre gyakorolt hatások és az öntözőberendezések üzemeltetésére vonatkozó hatások tekintetében. Az első csoportba alapvetően kémiai, a második csoportba fizikai, kémiai és biológiai paraméterek határértékei tartoznak.

Kémiai követelmények

Az öntözővizek minősítése és mezőgazdasági hasznosítása tárgyában jelenleg is érvényben lévő műszaki irányelv (MI-08-1780-1988) a fentiekben említett hármas komplex rendszert kiterjeszti a víz szétosztási technológiájához szükséges vízminőségi mutatókkal is. Az irányelv szerint csepegtető öntözésnél a csepegtetőtest eldugulásának megakadályozása céljából a fizikai (hőmérséklet, lebegő anyagok, oldott oxigén), kémiai (keménység, vas- és mangántartalom, hidrogén-szulfid-tartalom) és biológiai (vas- és szulfátbaktériumok) vizsgálatok is szükségesek.

A szintén hatályos, a felszíni vizek öntözővíz-minősítési rendjét leíró műszaki irányelv (MI-10-179/9-1990) a részletes kémiai elemzés után az osztályba sorolást az öntözővíz–növény kölcsönhatásokra alapozza. A kultúrnövényeket sótűrő képességük alapján sorolja be, azonban a besorolás nem teljes (Rácz I. 2007.)
Az öntözővíz kémiai osztályozásának elvei, a minősítés alapjául szolgáló legfontosabb jellemzők:

• a sótartalom;
• a hidrokarbonát és karbonát hatását kifejező mutatók;
• a nátriumionoknak a kalcium-magnézium-ionok­hoz viszonyított mennyisége;
• a magnézium relatív aránya.

A sótartalom általában a talajra nézve veszélyes, de esetenként a növényre is káros hatású lehet. A sótartalmat a térfogategységben oldott só mennyiségével (g/l) vagy az oldat fajlagos elektromos vezetőképességével (Electrical Conductivity: EC) szokás kifejezni. A sótartalomra nézve valamennyi ismert határérték azt a célt szolgálja, hogy az öntözővíz ne okozzon káros sófelhalmozódást a talajban. Ezért az öntözővíz megengedhető sótartalmára nem lehet általános érvényű szabályt megállapítani, mert azt befolyásolja a talaj vízáteresztő képessége, drénviszonyai, a csapadék mennyisége, az öntözési mód, a növény sótűrése stb. (Horinka, 1997). Általánosan elfogadott, hogy ha az öntözővíz sótartalma kisebb, mint 500 mg/l (EC < 0,78 mS/cm) akkor általában nem növekszik számottevően az öntözött talaj sókészlete. (mS = milli siemens, a fajlagos elektromos vezetőképesség mértékegysége).

A hidrokarbonát és karbonát hatását értékelő mutatók. Környezeti változás (töményedés, hígulás, pH-emelkedés) hatására a nagy karbonát-hidrokarbonát tartalmú vizekből a Ca- és Mg-ionok egy része kicsapódik, így megnő az oldatban a Na-ionok részaránya, ezáltal szikesítő hatású lesz a víz. A karbonát- és hidrokarbonát-ionok mennyiségének és várható kémiai kölcsönhatásainak becslésére különböző paraméterek javasoltak, pl. fenolftalein lúgosság, szódaegyenérték, telítettségi index, effektív Ca + Mg koncentráció, relatív hidrokarbonát + karbonát arány (Rácz I. 2007). A minősítés elve általában e téren az, hogy a jó minőségű öntözővíz szabad szódát egyáltalán nem tartalmazhat, fenolftalein lúgosságot nem mutathat.

Az öntözővíz kationösszetétele akkor kedvező, ha kevés Na-iont tartalmaz. A víz szikesítő hatása szempontjából azonban nem a Na-ionok abszolút mennyisége, hanem a többi kationhoz viszonyított részaránya a döntő. Öntözővíz minősítésekor leggyakrabban a várható szikesítő hatást a Na-százalék és/vagy a nátrium adszorpciós arány (SAR) értékekkel fejezik ki. (SAR: Sodium Adsorption Ratio).

A nagy magnéziumtartalmú öntözővízből jelentős mennyiségű Mg-ion kötődhet a talajkolloidokhoz, ami kedvezőtlenül hat a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságaira. Ezért a vízminősítésnél a Mg/(Ca+Mg) arányt vagy annak százalékos értékét is célszerű figyelembe venni.
Az öntözővíz kémiai jellemzői és minősége közötti összefüggéseket foglalta rendszerbe Filep (1999). A korábbi vízminősítési irányelvek és a talaj/öntözővíz kölcsönhatással kapcsolatos szakirodalom felhasználásával a sókoncentráció és a SAR-érték alapján négy nagy csoportba sorolta be a különböző minőségű öntözővizeket (1. ábra).

Az I. csoportba a minden esetben felhasználható öntözővíz került, melynek sókoncentrációja kisebb, mint 500 mg/l (EC < 0,78 mS/cm), és a SAR < 2. A megengedhető Na-százalék a sótartalomtól függ. A csoporton belül 2 alcsoportot különített el, a kiváló minőségű vizekre a SAR < 1 jellemző. Mérések szerint az öntözési idény nagy részében ilyen minőségű a jelentősebb hazai folyók vize.

A II. csoportba a csak bizonyos jó vízálló szerkezetű talajokon használható vagy kémiai javítás, esetleg hígítás után alkalmas vizek kerültek.
Az öntözővíz kémiai minősége forrásfüggő, a kémiai vízkezelés, a sótartalom csökkentése vagy beállítása – kivételes esetektől eltekintve – nem lehetséges, de legalábbis nem célszerű. Azzal viszont számolni kell, hogy a magas sótartalmú öntözővíz hosszú távon megváltoztatja a talaj kémiai tulajdonságait, és az eredeti állapot nehezen állítható helyre.

Mechanikai követelmények

Az öntözővíz a vízforrás jellegétől függően több-kevesebb olyan mechanikai szennyezőanyagot tartalmazhat, amely az öntözőberendezésben működési zavarokat okozhat. Az öntözővízzel együtt mozgó homok emellett erősen koptató hatású is, a nagy homoktartalom a csővezetékek, szerelvények, kiadagoló elemek működési zavaraihoz vezethet. Ezért az öntözéstechnika szerves része a vízszűrés, amely öntözőberendezés-specifikus és függvénye a vízforrás szennyezőanyag-összetételének és -mértékének. Gyakran többfokozatú szűrést kell alkalmazni ahhoz, hogy az öntözőberendezés tartós és zavartalan működése fenntartható legyen. Minden az áramlási térben elhelyezett elem, amely megváltoztatja az áramlási viszonyokat, veszteségek forrása lehet, amely nyomásveszteség formájában jelenik meg. A szűrők is ilyenek, az öntözővíz szűrésének sajátos energiaigénye van, amely nagymértékben függ a szűrő pillanatnyi állapotától. Egy eltömődött szűrő esetében lehetséges pl. olyan mértékű helyi nyomásveszteség, hogy az már lehetetlenné teszi a berendezés normális működését. A megfelelő szűréstechnika alkalmazása gyakran az öntözés alapvető feltétele, ezért különös figyelmet igényel.

Az öntözővíz mechanikaiszennyezőanyag-tartalmára vonatkozó egységes előírás értelemszerűen nincs, mert a különböző öntözőtechnikák érzékenysége a szennyezésre igen eltérő. Általában célszerű homokmentes, az öntözőberendezés igényeinek megfelelő finomságú szűréssel kezelt vízzel öntözni.
Az öntözővíz kezelése során általában a különböző ülepítők és szűrők használhatók a mechanikai szennyezőanyagok eltávolítására.

Ülepítők

Az ülepítés nem tartozik szorosan véve a szűrési technológiák sorába, azonban mint elválasztási eljárás, ebben a körben fontos funkciót lát el. Az öntözés esetében alkalmazására akkor kerül sor, amikor az öntözővíznek jelentős a víznél nagyobb sűrűségű szennyezőanyag-tartalma, elsősorban a homok. Az ilyen szemcséket a nagy sebességgel áramló víz magával viszi, a szűk vízjáratokat (pl. csepegtetőtestek) a homokszemek elzárhatják és jelentős a már említett koptató hatásuk is.

A homokleválasztás egyszerű eszköze az ülepítés. A gravitációs ülepítők (2/a ábra) a vízáramlás sebességét csökkentik le az ülepítőtérben azért, hogy a homok le tudjon ülepedni. Ennek a feltétele, hogy a házban az áramlási sebesség lényegesen kisebb legyen, mint a kritikus sebesség, vagyis a homokszemcsék lebegtetési sebessége.

A lebegtetési sebesség szemcseméretfüggő. Nyugvó folyadékban a kritikus sebesség megfelel az ülepedés sebességének. Ennek alapján meghatározhatók azok az ülepítőméretek (átmérő, magasság), amelyek mellett adott homokfrakció leülepedik a tartály aljára.
A finom homok esetében (szemcseméret 0,02–0,2 mm) az ülepedési sebesség olyan kicsi, hogy ésszerű tartályméretek mellett nem oldható meg a leválasztás. A finom homok esetében a ciklonülepítők (2/b ábra) jelenthetik a megoldást, amelyekben a vizet forgó mozgásra kényszerítjük, így a gravitáció mellett a homokszemekre centrifugális erő is hat. Ennek következtében a homok a tartály fala mellett válik ki és halad az ülepítőtér felé.

Szűrők

A vízben lebegő, kisméretű (általában a mikron mérettartományba eső) mechanikai szennyezőanyagok szűréssel távolíthatók el az öntözővízből. Mivel a szűrés általában a mikroöntözéshez, elsősorban a csepegtető öntözéshez kapcsolódik, csak ebbe a körbe tartozó szűrőkkel foglalkozunk.

A szűrési elv alapján a szűrőket két csoportba lehet sorolni: a felületi vagy a térfogati (mélységi) szűrők csoportjába. Az öntözéstechnikában a felületi szűrők általában szövött hálós szűrők (3/a ábra), a térfogati szűrők pedig korongos vagy lamellás szűrők (3/b ábra). Nagy térfogatáramok esetén alkalmazzák a kőzetszűrőket, amelyek térfogati szűrőnek felelnek meg, szűrőbetétjük finom homok, kőőrlemény vagy mesterségesen előállított szűrőanyag.

A szűrők alapvető funkcionális jellemzője az általuk leválasztott anyag mérete, vagyis a szűrés finomsága. A hálós és korongos szűrőknél ezt az ún. Mesh-számmal adják meg, amely befolyásolja a szűrő nyomásveszteségét. A 4. ábra a Mesh-szám és a kiszűrt szennyező minimális méretének összefüggését mutatja.

A szűrőbetét finomságára jellemző Mesh-érték (Mesh-szám) azt jelenti, hogy az adott szűrőbetét 1 inch (2,54 cm) távolságán belül hány szitaszövet szál vagy lamellás szűrőknél hány rovátka (horony) van. Így pl. az 50 Mesh-értékű szűrőbetéten 1 inchen belül 50 szál található. A Mesh-érték növekedésével csökken a két szitaszövet szál (rovátka) közötti távolság is, azaz minél nagyobb a szűrőbetét Mesh-értéke, annál finomabb a szűrőbetét.

Mindkét szűrőtípusnál a térfogatáram növekedésével a nyomásveszteség is nő. Az energiatakarékosság miatt ezért fontos a megfelelő áteresztőképességű szűrő megválasztása, célszerű a szűrőt térfogatáram szempontjából túlméretezni azért, hogy lehetőleg kicsi legyen a nyomásveszteség.

A folyamatosan kiszűrt szennyezőanyag természetesen felhalmozódik a szűrőfelületen, amelynek következménye a változatlan térfogatáram mellett bekövetkező nyomásveszteség-növekedés. A szűrők tisztítása ezért alapvető üzemeltetési feladat. A tisztítási ciklust vagy az üzemidő alapján, vagy a megszűrt víz mennyiségében mérve adják meg.

Nagy teljesítményű, automata szűrőknél (kőzetszűrők, hálós szűrők) a nyomásesést nyomásérzékelőkkel folyamatosan mérik. Meghatározott nyomásesésnél a szűrőt tisztítási üzemmódba kapcsolják.

Összefoglalva az öntözővíz minőségével kapcsolatos tapasztalatokat a következő megállapítások tehetők:

Az öntözővíz minőségét mind a kémiai, mind pedig a mechanikai szennyezőanyagok befolyásolják. A kémiai szennyezők elsősorban a talaj szempontjából fontosak, míg a mechanikai szennyezők döntően az üzembiztonságot veszélyeztethetik.

Rendszeres öntözésnél különös figyelmet kell fordítani a vízminőségre, mivel az öntözés káros hatásai gyakran halmozottan jelentkeznek (sófelhalmozódás, kilúgzás stb.)

Az öntözővíz kémiai kezelése problematikus, ezért a legjobb módszer a jó minőséget biztosító vízforrás kiválasztása.
Az öntözővíz mechanikai kezelését az öntözőberendezés érzékenysége határozza meg. Feleslegesen nem érdemes a vizet szűrni, mert az energiaveszteséggel jár.

Irodalom

Darab K. – Ferencz K.(1969): Öntözött területek talajtérképezése. OMMI. Budapest, 215 p.
Filep Gy.(1999): Az öntözővizek minősége és minősítése. Agrokémia és Talajtan, Vol. 48. 1–2, 49–65 p.
Horinka T.(1997): Tápoldatozás a kertészeti termesztésben. Kemira Kft. Hódmezővásárhely, 446 p.
Rácz I.(2007): Öntözővizek minősége a hazai vízkultúrás zöldségtermesztésben. Doktori (PhD) disszertáció, Corvinus Egyetem, Bp.
Stefanovits P.–Filep Gy.–Füleky Gy.(1999): Talajtan. Mezőgazda Kiadó, Budapest, 589 p.
www.monarda.hu (2015.05.18.)

Összefoglalás

Minden agrotechnikai műveletnek, így az öntözésnek is vannak vagy lehetnek a kedvező hatásaik mellett kedvezőtlen hatásai is. Az öntözés esetében a kedvezőtlen hatások jelentős része összefüggésbe hozható az öntözővíz minőségével. Az öntözővíz minőségét alapvetően a víz kémiai és fizikai összetevői határozzák meg. A kémiai összetevők (elsősorban az oldottsó- és iontartalom) főként a talajra fejtenek ki károsító hatást, a fizikai összetevők (szilárd és organikus eredetű mechanikai szennyezők) pedig a berendezések üzemeltetési kockázatát befolyásolhatják. A vízkezelés döntően a mechanikai szennyezők kiválasztását jelenti, ami különböző ülepítő- és szűrőberendezésekkel valósítható meg.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználásaHarasztiné Lajtár Klára:
A borkezelés, palackozás, csomagolás és szállítás berendezései - Borászati technológiák II.

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai