A Balaton szalinitásának hosszútávú változása (1891-2022)

Lajos Vörös; György István Tóth; Zsófia Látrányi-Lovász; Boglárka Somogyi

doi:10.59258/hk.16462

Vörös Lajos Balatoni Limnológiai Kutatóintézet https://orcid.org/0000-0001-8935-7599
Tóth György István Országos Vízügyi Főigazgatóság
Látrányi-Lovász Zsófia Nyugat-dunántúli Vízügyi Igazgatóság
Somogyi Boglárka Balatoni Limnológiai Kutatóintézet https://orcid.org/0000-0003-0900-3315

Kulcsszavak: Szalinizáció, hosszútávú adatok, édes-sós átmeneti víztípus, kalcit kiválás, ionösszetétel változás

Absztrakt

A Balaton szalinitásáról az első, az egész tóra kiterjedő elemzés 1891-ből Ilosvay Lajostól származik. A tizenkilencedik századi úttörő munkákat a Magyar Biológiai Kutatóintézet (mai nevén HUN-REN Balatoni Limnológiai Kutatóintézet) 1927. évi megnyitását követően modern analitikai módszerekkel végzett nagyobb tér- és időbeli felbontású mérések követték. A rendszeres és napjainkban is folyó monitoring az 1970-es években kezdődött a területileg illetékes Vízügyi Igazgatóságok, majd a Környezetvédelmi Felügyelőségek és legújabban a Megyei Kormányhivatali Laboratóriumoknak köszönhetően. A jelen tanulmány arra tesz kísérletet, hogy átfogó képet adjon a balatonvíz szalinitásának több mint egy évszázadot átívelő változásáról. Eredményeink szerint az összes ion koncentráció a tó egész területén a történeti háttérnek tekinthető 450 mg/l értékről napjainkra 620-690 mg/l körülire nőtt. Eszerint a Balaton egészen az 1980-as évek elejéig édesvízű tó volt, de ma már édes-sós átmeneti víz. Az utóbbi fél évszázad folyamán a magnézium-ion koncentráció 0,7 mg/l, a nátrium-ion 0,6 mg/l, a klorid-ion 0,7 mg/, a szulfát-ion 1,8 mg/l, a hidrogénkarbonát- és a karbonát-ion pedig 1,0 mg/l értékkel növekedett évente. Az összes ion koncentráció éves növekedése az 1970-es évektől kezdődően a Keszthelyi-medencében 4,2 mg/l, a Siófoki-medencében 5,0 mg/l volt. A fő ionok közül egyedül a kalcium-ion koncentráció nem változott a mérések kezdete óta, mert a Balatonban jelentős mértékű kalcit kiválás következik be, aminek következtében a befolyó vizek kalcium koncentrációja kevesebb, mint felére csökken, és ez a folyamat a tavon belül is folytatódik nyugatról keletre haladva. 2010 - 2022 évek vízmérlege, valamint a befolyó vizek átlagos kalcium-ion koncentrációi és a tóból távozó víz átlagos kalcium-ion koncentrációja közötti különbségek alapján a tóban kicsapódó kalcit mennyiségében évente nagy különbségek voltak, a legkisebb 25 ezer tonna/év, a maximum 125 ezer tonna/év volt, átlagosan pedig 75 ezer tonna/évnek adódott.

Szerző életrajzok

Vörös Lajos, Balatoni Limnológiai Kutatóintézet

VÖRÖS LAJOS Kutató professor emeritus, algológus, limnológus. A HUN-REN Balatoni Limnológiai Kutatóintézet Hidrobotanikai és Mikrobiális Ökológiai Kutatócsoportjában tavak és folyóvizek fitoplanktonjának elsődleges termelésével, ökológiájával, az eutrofizáció és a szalinizáció hatásainak elemzésével foglalkozik. Kiemelten tanulmányozza a bakteriális méretű pikofitoplanktont az édesvízi élőhelyek mellett extrém környezetben, többek között a Kárpát-medence szikes tavaiban, erdélyi és kazahsztáni hipersós tavakban. A Magyar Hidrológia Társaság tagja1996 óta.

Tóth György István, Országos Vízügyi Főigazgatóság

TÓTH GYÖRGY ISTVÁN Az Országos Vízügyi Főigazgatóság kiemelt műszaki referense, vegyészmérnök. Tevékenységi területei: kémiai környezetanalitikai eljárások fejlesztése, validálása, szabványosítása, minőségirányítási rendszer bevezetésének koordinációja a vízvizsgálati laboratóriumokban, adatbázisok és állapotértékelési rendszerek kialakítása, a vízminőségi monitoring szervezése. Az MSZT MB714 vízvizsgálati nemzeti szabványosítási bizottság elnöke.

Látrányi-Lovász Zsófia, Nyugat-dunántúli Vízügyi Igazgatóság

LÁTRÁNYI-LOVÁSZ ZSÓFIA Kiemelt műszaki referens, Kis-Balaton Üzemmérnökség, Nyugat-dunántúli Vízügyi Igazgatóság. Természetvédelmi és vízgazdálkodási szakmérnök végzetségét 2018-ban szerezte a Nemzeti Közszolgálati Egyetemen. Szakterülete a Kis-Balaton Vízvédelmi Rendszer üzemirányítása, kutatások szervezése, összefogása. A Magyar Hidrológia Társaság tagja 2018 óta.

Somogyi Boglárka, Balatoni Limnológiai Kutatóintézet

SOMOGYI BOGLÁRKA Tudományos főmunkatárs, HUN-REN Balatoni Limnológiai Kutatóintézet. PhD fokozatát 2011-ben szerezte meg az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, hidrobiológia szakterületen. Kutatási területe a fotoautotróf és heterotróf mikroorganizmusok (főként algák és baktériumok) dinamikájának és kapcsolatrendszerének vizsgálata természetes vizekben. Jelenlegi kutatásai vizes élőhelyek produkcióbiológiai és mikrobiális ökológiai kérdéseire fókuszálnak, kiegészülve a korábban elkezdett molekuláris genetikai munkák folytatásával. A Magyar Hidrológiai Társaság tagja 2008 óta. Vitális Sándor szakirodalmi nívódíjban részesült 2011-ben.

Hivatkozások

Aota, Y., Kumagai, M., Ishikawa K. (2003). Over twenty years trend of cloride ion concentration in Lake Biva. J. Limnol. 62. pp. 42-48. https://doi.org/10.4081/jlimnol.2003.s1.42

Arnott, S.E., Celis-Salgado, M.P., Valleau, R.E., DeSellas, A.M., Paterson, A.M., Yan, N.D. (2020). Road salt impacts freshwater zooplankton at concentration below current water quality guidelines. Environ. Sci. Technol. 54. pp. 9398-9407. https://doi.org/10.1021/acs.est.0c02396

Astorg, L., Cagnon, J-C., Lazar, C.S., Derry, A.M. (2021). Effects of freshwater salinization on salt-naive planktonic eukaryote community. Limnology and Oceanography Letters. pp. 1-10. https://doi.org/10.1002/lol2.10229

Balogh Cs., B.Muskó I., G.-Tóth L., Purgel Sz. (2009). A vándorkagyló (Derissena polimorpha) vízszint csökkenésre és betöményedésre adott reakciója különböző laboratóriumi beállítások mellett. Hidrológiai Közlöny. 89. évfolyam 6. szám pp. 88-89.

Boros E., Horváth Zs., Wolfram G., Vörös L. (2014). Salinity and ionic composition of the shallow astatic soda pans in the Carpathian Basin. Annales de Limnologie-International Journal of limnology. 50. pp. 59-69. https://doi.org/10.1051/limn/2013068

Canedo-Arguelles, M. (2020). A review of recent advances and future challenges in freshwater salinization. Limnetica, 39. pp. 185-211. https://doi.org/10.23818/limn.39.13

Chapra, S.C., Dove, A., Warren, G.J. (2012). Long-term trends of Great Lakes major ion chemistry. Journal of Great Lakes Research. 38. pp. 550-560. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2012.06.010

Cunillera-Montcusi, D., Beklioğlu, M., Cañedo-Argüelles, M., Jeppesen, E., Ptacnik, R., Amorim, C.A., Arnott, S.E., Berger, S.A., Brucet, S., Dugan, H.A., Gerhard., M., Horváth Zs., Langenheder, S., Nejstgaard, J.C., Reinikainen, M., Striebel, M., Urrutia-Cordero, P., F.Vad Cs., Zadereev, E., Matias M. (2022). Freshwater salinization a research agenda for a saltier world. Trends in Ecology and Evolution. 37. pp. 440-453. https://doi.org/10.1016/j.tree.2021.12.005

Csegezy G. (1938). Újabb adatok a balatonvíz összetételéhez. Magy. Bio. Kut. Munk. 10. pp. 424-428.

Dobolyi E., Jolánkai G., Tóth L. (1980). A Balaton vízminősége és a környezet hatása. In: Baranyi S. (szerk): A Balaton kutatása és szabályozása. VITUKI Közlemények 27. pp. 256-270.

Dugan H.A., Summers, J.C., Skaff, N.K., Krivak-Tetley, F.E, Doubek, J.P., Burke, S.M., Bartlett, S.L., Arvola, P.C., Jarjanazi, H., Korponai J., Kleeberg, A., Monet, G., Monteith, D., Moore, K., Rogora, M., Hanson, P.C., Weathers, K.C. (2017). Data Descriptor: Lomg-term chloride concentrations in North American an European freshwater lakes. Scientific Data 4. pp. 170101. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.101

Elphick, J.R., Bergh, K.D., Bailey, H.C. (2011). Chronic toxicity of chloride to freshwater species. Effect of hardness and implications for water quality guidelines. Environmental Toxicology and Chemistry. 30. pp. 239-246. https://doi.org/10.1002/etc.365

Entz B. (1952). Horizontális kémiai vizsgálatok 1950. és 1952. nyarán a Balaton különböző biotópjaiban és néhány beömlő patak torokolatánál. Annales Instituti Biologici Tihany.

Entz B. (1953). Horizontális kémiai vízvizsgálatok 1950 és 1952 nyarán a Balaton különböző biotópjaiban és néhány beömlő patak torkolatánál. Annal. Biol. Tihany 21. pp. 29-48.

Entz B. (1959). Chemische Characterisierung der Gewasser in der Umgebung des Balatonsees (Plattensees) und chemische Verhaltnisse des Balatonwassers. Annal. Biol. Tihany 26. pp. 131-201.

Felföldy L. (1987). A biológiai vízminősítés. Vízügyi Hidrobiológia 13. pp. 1-258. VGI, Budapest.

Früh, D., Stoll, S., Haase, P. (2012). Physico-chemical vriables determining the invasion risk of freshwater habitats by alien mollusks and crustaceans. Ecology and Evolution. 2. pp. 1843-2853. https://doi.org/10.1002/ece3.382

Györke O. (1982). A Balaton part- és mederszabályozása. Vízügyi Közlemények. 64. pp. 402-418.

Hamilton, S.K., Bruesewitz, D.A., Horst, G.P., Weed, D.B, Sarnelle, O. (2009). Biogenic calcite -phosphorus precipitation as a negative feedback to lake eutrophication. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 66. pp. 343-350. https://doi.org/10.1139/F09-003

Hammer, U.T. (1986). Saline lake ecosystems of the world. Dr W.Junk Publishers, Dordrechts. p. 616.

Herbert, E.R., Boon, P., Burgin, A.J., Neubauer, S.C., Franklin, R.B., Ardon, M., Hopfensperger, K.N., Lamers, L.P.M., Grill, P. (2015). A global perspective on wetland salinization : ecological consequences of a growing threat to freshwater wetlands. Ecosphere 6. pp. 1-43. https://doi.org/10.1890/ES14-00534.1

Herodek S. (1983). A Balaton eutrofizálódása és a védekezés lehetőségei. Magyar Tudomány 7-8. pp. 506-518.

Herodek S., Istvánovics V. (1988). Phosphorus metabolism and eutrophication control of Lake Balaton. Verh. Internat. Verein. Limnol. 23. pp. 517-521. https://doi.org/10.1080/03680770.1987.11897973

Hintz, W.D., Arnott, S.E., Symons, Ce.C., Greco, D.A., McClymont, A., Brentrup, J.A., Cañedo-Argüelles, M., Derry, A.M., Downing, A.L., Gray, D.K., Melles, S.J., Relyea, R.A., Rusak, J.A., Searle, C.L., Astorg, L., Baker, H.K., Beisner, B.E., Cottingham, K.L., Ersoy, Z., Espinosa, C., Franceschini, J., Giorgio, A.T., Göbeler, N., Hassal, E., Hébert, M.-P., Huynh, M., Hylander, S., Jonasen, K.L., Kirkwood, A., Langenheder, S., Langvall, O., Laudon, H., Lind,, L., Lundgren, M., Proia, L., Schuler, M.S., Shurin, J.B., Steiner, C.F., Striebel, M., Thibodeau, S., Urrutia-Cordero, P., Vendrell-Puigmitja, L., Weyhenmeyer, G.A. (2022). Current water quality guidelines across North America and Europe do not protect lakes from salinization. PNAS Vol. 119 No. 9. e2115033119. https://doi.org/10.1073/pnas.2115033119

House,W.A. (1990). The prediction of phosphate coprecipitation with calcite in freshwaters. Water. Res. 24. pp. 1017-1023. https://doi.org/10.1016/0043-1354(90)90124-O

Ilosvay L. (1898). A Balaton vizének chemiai viszonyai. Balaton Tud. Tanulm. Eredményei I. 6. pp. 1-27.

Istvánovics V., Vörös L., Herodek S., G-Tóth L., Tátrai I. (1986). Changes of phosphorus and nitrogen concentration and phytoplankton in enriched lake enclosures. Limnol and Oceanogr. 31. pp. 798-811. https://doi.org/10.4319/lo.1986.31.4.0798

Kaushal, S.S., Groffman, P.M., Likens, G.E., Belt, K.T., Stack, W.P., Kelly, V.R., Band, L.E., Fisher, G.T. (2005). Increased salinization of fresh water in the northeastern United states. PNAS, 102. pp. 13517-13520. https://doi.org/10.1073/pnas.0506414102

Kaushal, S.S. Duan, S., Doody, T.R., Haq, S., Smith, R.M., Newcomer Johnson T.A., Newcomb, K.D., Gorman, J., Bowman, N., Mayer, P.M., Wood, K.L., Belt, K.T., Stack, W.P. (2017). Human-accelerated weathering increases salinization, major ions, and alkalinization in fresh water across land use. Applied Geochemistry 83. pp. 121-135. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.02.006

Kaushal, S.S., Likens, G.E., Pace, M.L., Reimer, J.E., Maas, C.M., Galella, J.H., Utz, R., Duan, S., Kryger, J., Yaculak, A., Boger, W., Bailey, N., Haq, S., Wood, K., Wessel, B., Collison, D., Aisin, B. (2021). Freshwater salinization syndrome: from emerging global problem to managing risks. Biogeochemistry 154. pp. 255-292. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-16299

Kitaibel P.(1829). Hydrographica Hungariae praemissa auctoris vita edidit Joannes Schuster. 2 tomi. (n. 8-r. LXVIII, 316 l. és 2 lev., 2 lev. és 407 l.) Pestini 1829. Typ. nobilis J. M. Trattner de Petróza. A. E. M. T.

KSH (2022). Központi Statisztikai Hivatal, 15.1.1.37. Magyarország és Budapest időjárásának adatai. https://www.ksh.hu/stadat_files/kor/hu/kor0037.html

Kravinszkaja G. (2023). A Balaton és a tórészek havi vízháztartási jellemzőinek meghatározása, 2022. Közép-dunántúli Vízügyi Igazgatóság. Siófok. pp. 1-35.

Le, TDH., Kattwinkel, M., Schützenmeister, K., Olson, J.R., Hawkins C.P., Schafer R.B. (2018). Predicting current and future background ion concentrations in German surface water under climate change. Phil. Trans. R. Soc. B 374:20180004. https://doi.org/10.1098/rstb.2018.0004

Müller S. (1929). A Balaton vizének vegyelemzése. Magy. Biol. Kut. Munk. 2. pp. 145-156.

Müller, B., Gachter, R. (2012). Increasing chloride concentrations in Lake Constance: characterization of sources and estimation of lads. Aquat. Sci. 74. pp. 101-112. https://doi.org/10.1007/s00027-011-0200-0

Müller G., Wagner F. (1978). Holocene carbonate evolution in Lake Balaton (Hungary): a response to climate and impact of man. Spec Publs int. Ass. Sediment . 2. pp. 57-81. https://doi.org/10.1002/9781444303698.ch4

Németh J., Pásztó P. (1976). A Balaton-víz szervetlen ion-összetételének és összes sótartalmának vizsgálata. Balatoni Ankét 3. MHT. Budapest.

Nyírő-Kósa I., Rostási Á., Bereczk-Tompa É., Cora I., Koblar M. (2018). Nucleation and growth of Mg-bearing calcite in a shallow, calcareous lake. Earths and Planetary Science Letters. 496. pp. 20-28. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.05.029

Pásztó P. (1963). A Balaton vízminőségének vizsgálata. VITUKI Tanulmányok és Kutatási Eredmények 11. pp. 1-125.

Petrovszki J., Szilassi P., Erős T. (2024). Mass tourism generated urban land expansion in the catchment of Lake Balaton, Hungary – analysis of long-term changes in characteristic socio-political periods. Land Use Policy In review.

Pósfai M. (2020). A Balaton üledékének ásványai. Földt. Közl. 150.4.511 https://doi.org/10.23928/foldt.kozl.2020.150.4.511

Rogora, M., Rosario, M., Kamburska, L., Salmaso, N., Cerasino, L., Leoni, B., Garibaldi, L., Soler, V., Lepori, F., Colombo, L., Buzzi F. (2015). Recent trends in chloride and sodium concentrations in deep subalpine lakes (Northern Italy). Environ. Sci. Pollut. Res. 22. pp. 19013-19026. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5090-6

Rostási Á., Rácz K., Fodor M.A., Topa B., Molnár Zs., Weiszburg T.G., Pósfai M. (2022). Pathways of carbonate sediment accumulatio in a large, shallow lake. Frontiers in Earth Science. 10.3389/feart.2022.1067105. https://doi.org/10.3389/feart.2022.1067105

Salánki J., V.-Balogh K., Berta E. (1982). Heavy metals in animals of Lake Balaton. Water Research. 16. pp. 1147-1152. https://doi.org/10.1016/0043-1354(82)90132-4

Schulz, C.J., Canedo-Arguelles, M. (2019). Lost in translation: the German literature on freshwater salinization. Philosophical Transactions R. Soc. B 374:20180007. https://doi.org/10.1098/rstb.2018.0007

Scott, R., Goulden, T., Letman, M., Hayward, J., Jamieson, R. (2019). Long-term evaluation of the impact of urbanization on chloride levels in lakes in a temperate region. Journal of Environmetal Management 244. pp. 285-293. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.05.029

Sebestyén O. (1963). Bevezetés a Limnológiába. Akadémiai Kiadó, Budapest. p. 234.

Somlyódy, L., van Straten, G., (eds) (1986). Modelling and managing shallow lake eutrophication. Springer Verlag , ISBN3-540-16227-5. p. 386.

Stenger-Kovács C., Béres V.B., Buczkó, K., Tapolczai K., Padisák J., Selmeczy G.B., Lengyel E., (2023). Diatom community response to inland water salinization: a review. Hydrobiologia 850. pp. 4627-4663. https://doi.org/10.1007/s10750-023-05167-w

Szabó Z. (1930). A Balaton vizének vegyelemzése. Magy. Biol. Kut. Munk. 3. pp. 488-500.

Szilágyi F. (2003). A vízpótlás hatása a Balaton és a Zala vizének ionösszetételére. Kézirat. BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék, Budapest.

Thornton, J.A., Slawski, T.M., Lin, H. (2015). Salinization: the ultimate threat of temperate lakes, with particular reference to Southeastern Wisconsin (USA). Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 33. pp. 1461-1475. https://doi.org/10.1007/s00343-015-4368-3

V.-Balogh K., Salánki J. (1986). Nehézfémek koncentrációjának időbeli változása a dévérkeszeg (Abramis brama L.) szerveiben eltérő szennyezettségű természetes vizekben. Hidrológiai Közlöny. 66. évf. pp. 84-89.

V.-Balogh K. (1986). Szennyvíztisztitó és vitorlástelep nehézfémszennyezésének jelzése Balatonfüred térségében. Hidrológiai Közlöny 66. pp. 360-365.

Virág Á. (1998). A Balaton múltja és jelene. Egri Nyomda Kft. Eger. p. 904.

Wetzel, R.G. (1983). Limnology. Saunders College Publishing, Philadelphia.

Williams, W.D. (1998). Management of inland saline waters. Guidelines of lake management 6. ILEC, Japan. P. 108.

Williams, W.D. (2001). Anthropogenic salinization of inland waters. Hydrobiologia 466. pp. 329-337. https://doi.org/10.1007/978-94-017-2934-5_30

Zak, D., Hupfer, M., Cabezas, A., Jurasinski, G., Auer, J., Kleeberg, A., McInnes, R., Kristiansen, S.M., Petersen, R.J., Liu H., Goldhammer T., (2021). Sulphate in freswater ecosystems: A review of sources, biogeochemical cycles, ecotoxicological effects and bioremediation. Earth Science Reviews 212:103446. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103446