A Fertő-tó hidrológiai és vízkémiai állapotának elemzése

 

Pannonhalmi Miklós – Sütheő László

Észak-dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság

 

 

1. Előzmények

 

A Fertő-tó valószínűleg a pleisztocén utolsó interglaciálisában tektonikai süllyedéssel keletkezett, s vált a Hanság-medencével együtt lefolyástalan területté. A XX. század elejéig a tó vízháztartását a vízgyűjtő hidrológiai és morfológiai paraméterei, mint természetes tényezők határozták meg. E tényezők együttes hatására sokszor szélsőséges vízszintek is kialakultak, az évszázadok során a tó többször kiszáradt, s árvizei katasztrofális elöntéseket okoztak. Legutóbb az 1860-as évek rendkívül aszályos időjárásának hatására száradt ki a meder.

A tó kedvezőtlen szélsőségeinek megelőzése céljából több emberi beavatkozást is terveztek, melyek közül számos meg is valósult az elmúlt egy évszázadban. Érdekességként megemlíthető, hogy a XIX. századi tervek között szerepelt a tó teljes kiszárítása is. A XIX-XX. század fordulóján a Hanság-főcsatornát meghosszabbították a Fertő-tóig, s Pomogynál a szabad lefolyás korlátozására egy zsilip épült. A szabályozható vízlevezetés érdekében 1956-57-ben megépült a csatornán a Mekszikópusztai zsilip, amelynek kezelésére a Magyar-Osztrák Határvízi Bizottság 1965-ben fogadott el először szabályzatot, amelyet 1998-ban módosítottak. Azóta a tó vízszintszabályozása a természetes tényezők mellett nagyban függ a zsilip üzemeltetésétől. A zsilip kezelésére vonatkozó szabályzat elsősorban az árvízi biztonságot tartja szem előtt. Az elmúlt évek aszályos időszaka azonban újabb kérdéseket vet fel a Fertő-tó vízgazdálkodásával, vízszintszabályozásával kapcsolatban.

 

2. A jelenlegi hidrológiai állapot értékelése

 

2.1. A Fertő-tó vízháztartása

 

            A tó vízháztartását számos tényező befolyásolja: csapadék (P), párolgás, felszíni hozzáfolyás, felszín alatti hozzáfolyás és a Hanság-főcsatornán keresztül történő vízlevezetés. E tényezők közül a felszín alatti hozzáfolyás a legújabb kutatások szerint elhanyagolható mértékű. Mivel a vízlevezetés szabályozható, ezért a  vízmérleget csökkentő tényezők közül a párolgás (E) a legjelentősebb. A felszíni hozzáfolyás (R) döntő hányadát a Wulka-patak és a Rákos-patak vízhozama jelenti.

Jellemző átlagértékek az elmúlt 39 év adatai alapján:

            P = 566 mm

            E = 872 mm

            R = 168 mm

A vízlevezetés mértékét és idejét hosszú évek óta zsilipkezelés szabályzat határozza meg. A tó vízháztartása összességében hosszú idő átlagában pozitív, bár az elmúlt közel 4 évtized csapadékátlaga a sokéves átlagnál (600 mm) kisebb, míg párolgása vélhetően magasabb volt.

Összefoglalva megállapítható, hogy a vízháztartás szempontjából legjelentősebb a párolgás és a csapadék szerepe. Részletes vizsgálatok azt mutatják, hogy a vízháztartási mérleg két legpontosabban meghatározható eleme, a tó vízkészletének változása és a csapadék között szoros korreláció van. (1. sz. ábra) Ez lehetővé teszi azt is, hogy a vízkészlet változására vonatkozó adatokat időben visszamenőleg kiterjesszük, s azokkal a vízháztartás szempontjából szélsőséges állapotokat jellemezzük.

           

2.2.Jellemző kisvízszintek kialakulása

 

A tó hidrológiai jellemzésére 1930 óta állnak rendelkezésre megbízható adatok. Tudjuk azonban, hogy azt megelőzően is voltak olyan időjárási helyzetek, amikor szélsőséges vízszintek alakultak ki. A tónak ekkor is lehetett természetes túlfolyása, hiszen a Hansággal együtt befogadója volt az ide érkező vízfolyásoknak, folyóknak (Ikva, Répce, Rába), melyeknek árvizei a vízszintnek és a természetes terepalakulatoknak megfelelően lefolytak a területről. Tudjuk azt is, hogy a tó 1866-67-ben kiszáradt, ami a meder fenekének figyelembe vételével 114,00 mAf alatti szint kialakulását jelenthette. Árvizeiről még kevesebb információ áll rendelkezésre, de történeti leírások alapján megállapítható, hogy a maximális vízszint jóval 116,00 mAf fölött alakult ki.

 

Ez alapján a jellemző vízszintek 1964-ig, az első zsilipkezelési szabályzat megalkotásáig az alábbi értékekkel becsülhetők:

            Hmin  < 114,00 mAf

            Hátlag = 115,00 mAf

            Hmax > 116,00 mAf

            A tó vízszintingadozása 1930 – 64 között kb. 1,8 m lehetett, s az átlagvízszint a mainál alacsonyabb volt.

Mivel a csapadékadatok és a vízkészlet változás között szoros kapcsolat van, ezért hosszúidejű csapadékadatok felhasználásával meghatározhatjuk, hogy mely időszakok lehettek a tó vízszint szempontjából kritikusak. Ehhez felhasználhatjuk hosszúdejű csapadék-adatsorból előállított periódus függvényt (A Fertő-tóra vonatozó csapadékadatsor a hosszúidejű soproni csadékadatok alapján meghosszabbítható). E függvény az éves csapadékösszegek átlagtól való eltérésének halmozott összegét mutatja az alábbi függvény alakban:

 

                                               Y= S(Ci- Cátl),

 

Ahol Ci az i-dik év csapadékösszege, Cátl a teljes adatsor csapadékátlaga. Érdemes röviden áttekinteni az így előálló függvény tulajdonságait. A függvény monoton növekedése egymást követő csapadékos éveket, míg monoton csökkenése száraz időszakot jelöl. A függvény természetszerűleg a vizsgált időszak végén a 0 értéken záródik, amennyiben az átlagérték a számításba bevont adatok átlagát jelenti. Az így előállt idősor jól jellemzi az egyes kiválasztott időszakok csapadékosságát. A 2. sz. ábrán látható, hogy melyek voltak azok az időszakok, amikor egymást követő években jelentős csapadékhiány keletkezett. Figyelembe véve az 1. ábrán bemutatott szoros kapcsolatot a tó készletváltozásával, megállapítható, hogy ezekben az években volt a legnagyobb mértékű a tó apadása. A leghosszabb jellemzően száraz periódusok 1861-66, 1881-85, 1931-35, 1968-78, 1988-93 és 1999-2003. Ezen időszakok végén általában rendkívül alacsony vízszintek alakultak ki a tavon: 1866-ban a tó kiszáradt, 1978-ban a XX. században Mekszikópusztai-zsilip megépülése utáni időszak minimális vízszintje alakult ki, míg 2003-ban a 115,10 mAf szint újabb rekordot jelent a szabályozott tóvízszint időszakában. 1996. óta, amikor az elmúlt 39 év maximális tóvízszintjét (115,96 mAf) észlelték, közel 400 mm csapadékhiány keletkezett a vízgyűjtőn. Ez jóval kevesebb, mint a vizsgált teljes időszak aszályos periódusaiban eddig tapasztalt legnagyobb halmozott csapadékhiány, ami több, mint 700 mm volt. Ez azt is jelenti egyben, hogy a mostani alacsony vízszintet okozó meteorológiai helyzet nem rendkívüli, erre volt már példa a XIX. század második felében és a XX. század 70-es éveiben is. A tó vízszintjének alakulását mutatja a 3. ábra.

            A Fertő-tó vízháztartása szempontjából jelentős változás volt a Mekszikópusztai zsilip megépülése és az ehhez kapcsolódó szabályzatok szerinti üzemelés, ami nem csak az árvízi jelenségek kivédését szolgálta, de hatással volt a kisvízi állapotokra is.

 

2.3.  A vízszintszabályozás hatása a tóvízszintre

 

Az első zsilipkezelési szabályzatot 1964-ben alkották meg, a zsilip megépítését követő hét éves tapasztalatok alapján. Eszerint minden ősszel az előző 3 év csapadékátlagának és az aktuális vízszintnek a figyelembe vételével végezték a szabályozást. A szabályzat kellően rugalmas volt, kötelező zsilipnyitást nem írt elő. A Mekszikópusztai zsilip megépülése és a szabályozás azt eredményezte, hogy a tó vízszintingadozása jelentősen, kb 1 méterrel csökkent,  az átlagvízszint pedig 50 cm-rel emelkedett. Ennek ellenére kijelenthetjük, hogy a szabályzat nem foglalkozik az időről-időre előforduló kisvízszintek kezelésének lehetőségével.

A tó jellemző vízszintjei ebben az időszakban:

Hmin= 115,17 mAf

Hátlag= 115,49 mAf

Hmax=115,96 mAf

A Fertő-tó hidrológiai és vízgazdálkodási adatainak vizsgálata alapján 1998-ban készült el a Fertő-tó vízszintszabályozását célzó új kezelési szabályzat. A területi sajátosságokból következően a szabályozásnak egymásnak ellentmondó érdekeknek kell egyidejűleg megfelelniük. A Fertő partján lévő osztrák területeken a hasznosítás csak szűk vízállástartományokat tűr el, s 115,80 moAf-nél magasabb  vízszint nyáron sem kívánatos, s a116,00 moAf pedig már károkat okoz. Ugyanakkor a levezetés lehetősége a Hanság-főcsatornán keresztül történik, ami a Hanságban belvizes időszakban növeli a Rábca és a Hanság-főcsatorna terhelését. Mivel azonos hidrometeorológiai helyzet váltja ki a tó áradását, azaz a lecsapolást, mint a belvizes elöntéseket, ezért  különösen ügyelni kell arra, hogy a tavaszi-nyári időszakban lecsapolást lehetőleg ne kelljen végezni.

Mindezek és a hidrológia helyzet adta lehetőségek figyelembevételével dolgozták ki az osztrák és magyar szakemberek a tó legújabb szabályozásának alapelveit:

Télen a tó vízelvezetésének van prioritása

Levezethető mennyiség max. 15 m3/s

Nyáron a belvízi szabályozás élvez elsőbbséget

Átlagosan 4 m3/s levezetés végezhető

A tó vízszintje 116,0 mAf értéket szélsőséges helyzetben sem lépheti túl

Ikva árvíz illetve az abdai árvízkapu zárása esetén a leeresztés szünetel

 

Ezek alapján két markánsan elválasztható időszakot különböztetünk meg:

            Téli időszak:

                        októbertől – februárig          115,60 mBf

            Nyári időszak:

                        áprilistől – augusztusig        115,80 mBf

 

A két időszakot egy-egy átmeneti időszak (március, szeptember) köti össze.

            115,65 mBf

 

2.4 A vízszintemelés lehetősége

 

Az elmúlt évek csapadékszegény időjárása következtében a Fertő-tó átlagos vízszintje, hasonlóan más közép-európai tavakhoz, fokozatosan csökkent. Ennek hatására 2002-ben a Magyar-Osztrák Határvízi Bizottság 46. ülésén az osztrák Fél bejelentette, hogy a Hanság-Fertő-tó rendszer ökodinamikai rehabilitációjára általános stratégiát dolgoz ki. Eszerint a térség vízpótlását (Fertő-tó vízpótlás és Fertőzug öntözés) a Rába vízgyűjtő-területéről szeretnék megoldani. A vízpótlás szükségességének és lehetőségének megítéléséhez számos tényezőt meg kell vizsgálni. E tekintetben nem elegendő a Fertő-tó vízgyűjtőjének ökológiai, hidrológiai, vízminőségi feltárása, hanem a Rába, a Hanság és a Fertő-tó teljes vízgyűjtőjének az EU Víz Keretirányelv szerinti komplex vizsgálata szükséges.

A tó vízszintjét befolyásoló jelenlegi zsilip-kezelési szabályzat – mint azt fentebb említettük – elsősorban az árvízi biztonságot szolgálja. Időközben 2003-ban befejeződött a Rábca és a Hanság-főcsatorna levezetőrendszer rekonstrukciója, így a korábbi időszakhoz képest számottevően nagyobb (a rekonstrukciós terv szerint 15 m3/s) vízhozam vezethető le a Fertő-tóból. Ez minden bizonnyal lehetővé teszi a szabályozási vízszintek emelését, ami pedig az osztrák hasznosítási igényként megjelenő vízpótlás újragondolását is eredményezi. A vízszintemelés mértékét részletes vizsgálatok alapján kell meghatározni, melyben vizsgálni kell a belvízi levezetés lehetőségét, a dunai és rábai árvizek egybeesését a Fertő-tó árvizeivel, illetve a különböző mértékű Ikva árhullámokkal. A vízszintemelés hatására gyakoribb lesz a vízlevezetés, ami a tó vízcseréjének felgyorsulását eredményezheti. Ennek vízminőségi kihatásai lehetnek. A vízszintemelés azonban csak hosszú távon eredményezheti a vízszint növekedését és a tó vízszintváltozásának további csökkenését fogja eredményezni, melynek ökológiai hatását is vizsgálni kell.

 

2.5 Következtetések

 

Mint azt fentiekben láttuk, a sekély mélységű Fertő-tó rendkívüli mértékben kitett a meteorológiai változásoknak. A tó vízszintjének változása jelentősen csökkent a vízszintszabályozás óta. A hosszúidejű csapadékadatok alapján azonban kijelenthető, hogy az elmúlt évekhez hasonló, sőt annál súlyosabb aszály is kialakulhat a Fertő-tó vízgyűjtőjén, tehát az elmúlt évekhez hasonló mértékű vízszintcsökkenés is kialakulhat. A tó szabályozási vízszintjének emelését a levezetőrendszer rekonstrukciója lehetővé teszi, annak mértékét az árvízi és belvízi biztonság figyelembe vételével körültekintően kell meghatározni. A vízszintemelés a tavalyi évhez hasonló alacsony vízállás kialakulásának valószínűségét csökkenti, de tartós aszály idején továbbra is számítani lehet 115,30 mAf alatti vízszintek kialakulására.

 

 

3.       Vízkémiai komponensek long-term elemzése 1970-2003

 

A Fertő tó vízének első, ismert kémiai vizsgálatát 1902-ben végezték el. A 20-as és 30-as években expedíciós jellegű vizsgálatokra került sor néhány komponens vonatkozásában. Részletesebb, több kémiai komponenst is felölelő vizsgálatok a 60-as évek elejéből származnak. A magyar tórészen a rendszeres vízminőségi vizsgálatok 1968-ban kezdődtek, a törzshálózati mintavételi rendszer keretében. 1973 óta a Magyar-Osztrák Vízügyi Bizottság határozata alapján közös vizsgálatokat és értékeléseket is végez a két ország.

A Fertő tó vize a geológiai és hidrológiai adottságai alapján magas sókoncentrációt mutat sztyepp jellegű tó, ezen típus legnagyobb nyugati tagja. Ez nagy sótartalom jelentős tartományokban ingadozik, az összes sókoncentráció legnagyobb értéke a nyári hónapokban meghaladhatja a 2000 mg/l-t is. A sókoncentráció lényegében nátrium és magnézium kationokból, valamint hidrokarbonát, szulfát és klorid anionokból tevődik össze. Megállapítható, hogy1995/96 évi közel 170 millió3 „hígító” csapadékvíz hatása 2003 évre megszűnt, a tó vizének sókoncentrációja és annak megoszlása hasonló az 1994 évi állapothoz. A tendenciákat jól mutatja a fajlagos elektromos vezetőképesség és a nátrium ion koncentrációjának változása (4. és 5. ábra).  

 

Mivel a nátrium nátriumhidrokarbonát formájában van jelen, a tavat "szikes tó"-ként szokták jellemezni. A víz erősen alkáli jellegű, a pH érték 8.0 felett van. A szikes tóban az erős növényi burjánzás a pH érték további növekedését és biogén mészkiválást is okozhat.

 

Az oxigéntartalom tekintetében a tavat két teljesen különböző területre oszthatjuk, nevezetesen a nyíltvízi tófelületre és a nádövezetre. Míg a nyíltvízi tófelületen, ahol a levegőből történő oxigénbevitel és az állandó átkeveredés, valamint a viszonylag csekély szerves terhelés miatt előnyös oxigénviszonyok uralkodnak a víztestben, addig a nádövezetben gyakran találkozhatunk oxigénszegény vagy anaerob viszonyokkal (6. és 7. ábra).

 

A tó vízére a magas kémiai oxigénigény jellemző, ami a lebegőanyag szinte állandó felkeveredésének, illetve a huminsavak következménye. A permanganáttal oxidálható szerves anyag mennyisége a szabad vízterületeken alacsony, tükrözi továbbá a tó körül a 90-es évek közepén befejezett szennyvíztisztítási programot is (8. ábra). Az átmeneti zónákban, különösen az áramlástól védett öblökben és térségekben fokozott terhelést, az üledék és a szerves összetevők növekedését figyelhetjük meg.

 

A növényi tápanyagok koncentrációja alacsony értékeket mutatott az évek során, különösen jellemző ez az elmúlt 5 évre (9. ábra).

 

A fertő tavi hidrometeorológiai állomás átadásával egy időben megkezdődtek az üzemeltetéshez szükséges vízminőségi vizsgálatok is, melyek elsősorban a nádas-közi víz vizsgálatára terjednek ki. Az Észak-dunántúli Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóság üzemi monitoring rendszerében a vizsgálatok heti, kétheti és havi gyakorisággal történnek a kijelölt nyílt vízterületeken, az öblökben, belső tavakban és csatornákban.

 

A tó vízminőségének alakulásában döntő szerepe van a tavat körülvevő széles nádövezetnek. Az üzemi vízmintavételi hálózat alapján önkényesen került meghatározásra az un. nyugati és déli nádövezet, egy keresztszelvény jellemzésére pedig a Fertőbozi csatorna tűnt a legalkalmasabbnak.

 

A nyugati nádas vízminőségi jellemzése

Fajlagos elektromos vezetőképesség

A víz sótartalmára utaló vezetőképesség a nyugati nádasban is mutatja az 1995/96 évi nagyvízi állapotok hígító hatását, 2003-ra azonban egy az 1994-hez hasonló, de alacsonyabb színtű állapot alakult ki.

pH érték 

A Fertő tó vízére a magas pH értékek a jellemzők, hasonlóan magas értékeket mértek a nyugati nádas mintavételi helyein is. A „hosszelvény” mentén az éves változások hasonlóak azzal, hogy közel 1 egységnyi változást észleltek az utóbbi két évben a partközeli un. Vashidi árok mintavételi helyen.

Oldott oxigén

A nádközi víz oldott oxigén koncentrációja a csárdakapui mintavételi helyen, mely meglehetősen zárt vízterületet jellemez a vizsgálati időszakban alacsony szinten volt. A Vashidi árok mintavételi hely a külvizek hatását tükrözheti. Az oldott oxigén átlagértékeivel kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy a nyári időszakban, augusztus hónapban teljes oxigénhiány is jelentkezik. Vonatkozik ez a többi nádterületre is.

Kémiai oxigén igény 

A nyugati nádas állományban a vizet a  zártabb részekben általában magasabb szervesanyag tartalom jellemzi

Növényi tápanyagok

A nitrát nitrogén koncentráció a nádközi vízben meglehetősen alacsony. A külvizek hatása a parthoz közeli Vashidi árok mintavételi helyen e komponens alapján is valószínűsíthető. A Fertő tó vizének oldott foszfát koncentrációja alacsony. Ez jellemző a nádközi vízre is.

Klorofill-a 

Az értékek és azok ingadozása a nyugati nádasban közelítenek a nyíltvízi állapotokhoz. A zártabb un. Balfi tóban magasabb értékeket mértek.

   

A déli nádas vízminőségi jellemzése

Fajlagos elektromos vezetőképesség

A Fertő tó déli nádasközi vízének sókoncentrációja meglehetősen kiegyenlített, a „hígító” hatás csak kisebb mértékben érvényesült.

pH érték

A pH értékek a körcsatorna mentén általában emelkedő tendenciát mutatnak. A legmagasabb értékeket a Körcsatorna mintavételi helyen mérték, ami kapcsolatban lehet a  hegykői öböl hatásával.

Oldott oxigén

A déli nádas vízének oxigén koncentrációja lényegesen kedvezőtlenebb a nyugati nádashoz viszonyítva. Magasabb értékeket csak a nyílt vízhez közeli Körcsatorna mintavételi helyen mértek. A nyári időszakban erre a vízterületre jellemző az oxigénhiány.

 

 

 

Kémiai oxigén igény

A permanganátos oxigénfogyasztással jellemezhető szervesanyag tartalom a déli nádasban a „kereszt”szelvény mentén a nyílt víz – öböl – irányában csökkenő tendenciát mutat. Az eredmények tükrözik a zártabb nádasokban a szervesanyag dúsulását.

Növényi tápanyagok

A déli nádasban a növényi tápanyagok koncentrációja alacsony. A vizsgálati eredmények alapján tendencia nem állapítható meg.

Klorofill-a

A nyugati nádashoz viszonyított alacsonyabb a-klorofil koncentráció a „kereszt”-szelvény mentén és időben növekvő tendenciát mutatott. A nyílt vízhez közeli Körcsatorna mintavételi hely klorofil-a tartalma jó egyezőséget mutat a tó nyílt vízében mért értékkel.

 

A Fertőbozi csatorna vízminőségi jellemzése

Fajlagos elektromos vezetőképesség

A vezetőképességgel jellemezhető sókoncentráció a Fertőbozi csatorna vízében a nyíltvíz irányába növekvő tendenciát mutat, a külvizek hatása nem zárható ki.  A nagyvízi állapotok – 1995/96 – hígító hatása a közel 8 km.-es nádas szelvényben mérhető volt.

pH érték

A tóvízre jellemző magas pH érték a part irányába a vezetőképességhez hasonlóan csökken.

Oldott oxigén

A nyílt vízhez közeli mintavételi helyen az oxigénellátottság még megfelelő, ami a part irányában csökken. A kiegyenlített állapotokat tükröző csatorna vizsgálati eredményei is azt mutatták, hogy a nyári hónapokban oxigénhiánnyal kell számolni.

Kémiai oxigén igény

A szervesanyagtartalom vizsgálatai a Fertőbozi csatornában tükrözik az általános megállapításokat, a part irányába nő a permanganáttal oxidálható szervesanyag koncentrációja. A tendencia 1995-től alacsonyabb szinten érvényesül

Növényi tápanyagok.

A csatorna vízében a növényi tápanyagokat jellemző nitrát-nitrogén és oldott o-foszfát koncentráció alacsony. Jellemző tendencia nem állapítható meg.

Klorofil-a

Az éves átlagértékek alacsony szinten mozogtak, a partközelben magasabb értékeket mértek.

 

Javaslatok

Vizsgálati eredmények alátámasztják a természetvédelemmel, nádgazdálkodással, halászattal foglalkozó szakértők véleményét, miszerint:

- a kedvezőtlen oxigénviszonyok miatt javasolható a nádas állományok frissvíz ellátásának növelése,

- halászati szempontból kívánatos a csatornák fenntartása, ami növelheti a halak életterét, ívó és szaporodási helyeit,

- kerülni kell a külvizek közvetlen terhelő hatását,

- a magasabb, de dinamizmusát megtartó vízszintnövelés kedvező vízminőségi hatást gyakorolhat a nádas állományokra.  

 

A nádközi víz vízminőség javítását célzó beavatkozásokat egy rövid és középtávú program keretében, rendszeres víz és üledékvizsgálatok végzése mellett szabad elvégezni, az esetleges korrekciók figyelembevételével.

 

A belső terhelések csökkentése mellett elsőrendű fontossággal bír a tóba torkolló vízfolyások lebegőanyag tartalmának tó előtt történő kiülepítése.

 

 

 

 

 

 

 

1. ábra

 

 

                                           

2.ábra

 

 

3. ábra

 

 

  

4. ábra

 

 

5. ábra

 

 

6. ábra

 

 

 

7. ábra

 

 

8. ábra

 

 

9. ábra