Alkalmazott környezetföldtan /Környezetállapot felmérés és kárelhárítás

Nyomtatás
Megjelent: 2012. máj. 02. szerda

Tantárgy neve: Alkalmazott környezetföldtan /Környezetállapot felmérés és kárelhárítás

Tárgyfelelős: Dr Mádai Viktor

 

Tantárgy kódja: MFFAT730007

Tárgyfelelős tanszék/intézet: Ásvány- és Kőzettani Intézeti Tanszék

Javasolt félév: 3

Előfeltételek: MFFAT720005

Óraszám/hét (ea+gyak):2+2

Számonkérés módja (a/gy/v): vizsga

Kreditpont: 4

Tagozat: nappali

Tantárgy feladata és célja: a környezet "természeti potenciáljába" integrált földtani adottságok felderítése, értékelése - ide sorolva ezen adottságok "terhelhetőségének" és "károsodásának" jelzését. A litoszféra (kisebb mélységig terjedő) bizonyos körzetének megismerése, és annak hasznosítási lehetőségeiből adódó változásainak felmérése, jelzése. A tárgy további célja a földtani közeg szennyeződési mechanizmusainak, az egyes szennyezők sajátságainak megismerése, konkrét esettanulmányok vizsgálatával a kárelhárítás gyakorlatának áttekintése. A tárgy a földtani ismeretanyagot egy konkrét, lehatárolt területre vonatkozóan olyan tér-léptékben használja fel, ami megfelel az emberi alkotás (művi környezet) léptékének. A vizsgálatok eredményeképpen a tárgy hallgatói térképsorozatok létrehozásával, kiértékelésével környezetértékelést, környezeti kárelhárítást végezhetnek, illetve irányíthatnak.

 

Tantárgy tematikus leírása:

Előadás:

1. hét:

 Alapfogalmak, környezet, földtani környezet, természeti potenciál, környezeti potenciál. A természeti környezet egyes jellemzői Magyarországon. A térképezhető földkéregbeli térelemek áttekintése (a földtani környezet struktúrája). A földtani környezet hierarchikus tagolása. A kőzettestek megkülönböztető petrográfiai sajátosságai. Magmás kőzettestek, intruzív kőzettestek, effuzív és eruptív kőzettestek. A magmás kőzettestek makrostrukturája, a magmás kőzettestek mikrostruktúrája. A magmatitok petrográfiai osztályozása, piroklasztitok. A piroklasztitok kőzetalkotó elemei. A tefra mozgása és felhalmozódása a földfelszínen. Piroklasztitok és piroklasztos kőzetek.

2. hét:

Metamorf kőzettestek, a metamorf kőzettestek jellemzői, a metamorf kőzettestek makro- és mikrostruktúrája.

A metamorf kőzetek petrográfiai és petrogenetikai csoportjai. A magmás és metamorf kőzetek petrográfiai vizsgálata.

3. hét:

Üledékes kőzettestek, törmelék kőzetek, agyagkőzetek, karbonát kőzetek és osztályozásuk. A kőzettestek kőzetrés struktúrája. A földfelszíni kőzetképződési környezetek áttekintése, a litofáciesek. A

litofáciesek időbeli ismétlődése – a ciklusosság. Az üledékfelhalmozódási környezetekre jellemző paraméterek.

4. hét:

A kőzettestek alakja, struktúrája és anyaga. A legfontosabb fosszilizálódott organizmusok áttekintése. A földfelszíni kőzetképződési környezetek megismerése. Folyóvízi kőzetképződési környezet, arid - szemiarid pusztasági környezet, glaciális kőzetképződési környezet, tavi kőzetképződési környezet, mocsári

kőzetképződési környezet, tengerparti (tóparti) kőzetképződési környezetek, tegeri kőzetképződési környezetek. A szedimentáció sebessége az üledék-felhalmozódási környezetekben. A földtani környezet tektonikai struktúrája.

5. hét: A földtani környezetet bemutató térképek áttekintése. A földtani környezet állapotának jellemzői, a földtani környezet változása természetes és antropogén hatásokra.

6. hét: A természeti és antropogén hatások áttekintése, a földtani környezet változásának minősítése. A földtani környezet felszínének változása.

7. hét:

Geomorfológiai alapok. A lejtő, mint dinamikus környezet. A domborzat állapotának jellemzése, a felszín lejtősségének minősítése. A lejtőalakok elemzése.

8. hét:

A reliefenergia. A lejtős felszínek kitettsége. Felszínalakulás a denudáció hatására. A szélerózió és az okozott problémák vizsgálata. A vízerózió és az okozott károk áttekintése. A potenciális felszínváltozások térképi bemutatása.

9. hét:

Felszínmozgások, omlás, csuszamlás. A kőzetanyag folyások megismerése. Felszíndeformációk vizsgálata. A felszínmozgások térképezése.

10. hét:

A kőzetek földfelszíni átalakulása a mállás. A fizikai mállás, a kémiai mállás. A kőzetalkotó ásványok mállása.

A kőzetek mállottsági állapota. Az eluviumok általános jellemzése.

11. hét:

A technogén mállás folyamata, az okozott problémák áttekintése. A mállás sebessége. Az eluviumok és az üledékes kőzetek szennyeződése. Elemkoncentráció az eluviumokban. Az eluviumok szorpciós és ioncserélő sajátsága. A pórusvíz pH - ja az eluviumokban. Az eluviumok szilárd fázisainak felületi töltései. Az eluviumok szorpciós kapacitása. Az üledékek és kőzetek szorpciós sajátságai.

12. hét:

Az eluviumok, üledékek, kőzetek szennyeződése kémiai elemekkel. Az ipari tevékenység elemszennyezése. A legfontosabb szennyező komponensek áttekintése. Az agráripar elemszennyezése és a legfontosabb károsító tényezők vizsgálata. Az urbanogén területek elemszennyeződése, a főbb károsító faktorok.

13. hét:

A felszínalatti víz szennyeződése. Az egyes szennyezési fajták vizsgálata. A földtani környezet szennyezettségének állapota, a felmérés és kárelhárítás lehetőségeinek áttekintése.

14. hét:

Környezetminősítés, ökogeológiai veszélyesség. A tájhasználati konfliktus és annak kezelése. A környezetminősítés folyamata. Ökogeológiai veszélyesség, és kockázat.

 

 

Gyakorlat:

1. hét: A féléves feladatok kiadása, az elvárt dokumentációs rendszer felépítésének ismertetése (alapadatok, dokumentációs rendszer, dokumentálás). Az arzén és a szelén környezetföldtani és környezetgeokémiaigeokémiai szempontú áttekintése. Az egyes közegek (víz, illetve szilárd anyag (talaj, egyéb kőzetek)) mintázási problémáinak áttekintése. Az arzén és a szelén különböző kémiai formákban, oxidációs állapotokban való megjelenése megoszlása a környezetben természetes és antropogén hatásokra. Az arzén és a szelén mérésének analitikai módszerei.Az arzén és a szelén mozgása kötődési sajátoságai a természeti környezetben. Gyakorlati feladat: arzén és szelén szennyezés ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

2. hét: Global mapper alapvető használatának bemutatása (rektifikálás, layerek használata) Adatbázis kezelés, Google Earth, használata. Nehézfémek a környezetben. Az Pb, Zn, Cd, Cr, Cu, Ni forrásainak és a mobilitási útvonalainak átekintése. A vizsgált nehézfémek geokémiai sasjátosságainak (oxidációs állapotok, vegyületcsoportok, megoszlási, mobilitási és felhalmozódási hajlamok) vizsgálata.

A tárgyalt nehézfémek atmoszférikus emissziójának és geokémiai ciklusának áttekintése. Üledékminták nehézfémtartalmának vizsgálata alapján rekonstruált történeti nehézfém trendek. Gyakorlati feladat: Pb, Zn, Cd, Cr, Cu, Ni történelmi léptékben értelmezhető szennyezésének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

3. hét: Geomorfológia, a geomorfológiai térképezés és térképszerkesztés, a térképezett terület geográfiai helyzete és geomorfológiai egységei, tájegységek és felszínformáik, felszíni vizek. A higany környezetföldtana és környezetgeokémiája. A globális higany ciklus. A higany alapvető geokémiájának és környezetföldtanának áttekintése: források, mobilitás, kötődés, megoszlási sajátosságok. A higany környezeti (természetes és antropogén) forrásainak áttekintése. A higany atmoszferikus ciklusának és kémiai viselkedésének vizsgálata. A higany vizes környezetben mutatot biogeokémiai sajátosságai. A higany eltávolítása a felszíni szférákból. A higany globális ciklisának modellezési lehetőségei. Gyakorlati feladat: higany szennyezés ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

4. hét: Földtan, földtani térképezés és térképszerkesztés. A savas bányavizek, csurgalékvizek környezetgeokémiája és környezetföldtana. A probléma alapjainak ismertetése, A létrehozó bányászati tevékenység és a szennyezett bányászati csurgalékvizek keletkezésének áttekintése. Az érc, szén és gyémánt depozítumok ásványtana. A szulfidoxidáció folyamatának és az oxidációs termékek sajátságainak vizsgálata. Neutralizációs folyamatok a csurgalékvizek keletkezésének helyszínén. A másodlagos ásványok és geokémiájuk. Savas elfolyó vizek generálása a bányákban és a meddőfelhalmozásokban. Az előrejelzés eszközei. Az oxidációs termékek bioakkumulációja és toxicitása. A prevenció és a remediáció eszköztára. Gyakorlati feladat: ARD, ill. AMD okozta szennyezés ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

5. hét: Földtan, a kőzetképződési periódusok és a hegységszerkezet. A radioaktív szennyezések környezetgeokémiája és környezetföldtana. A környezet radioaktív anyagokkal történő szennyezésének természete és veszélyei. A radionuklidok geokémiájának elméleti és gyakorlati háttere. A radionuklidok környezetünkben megfigyelhatő viselkedésének tanulmányozása. A környezet radionuklidokkal történő szennyezése esetén alkalmazható remediációs eljárások és a kockázatkezelés különböző modelljei. Gyakorlati feladat: radioaktivitás okozta szennyeződés ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

6. hét: Kőzetfizika, térképszerkesztés, az ábrázolt jelemzők. A talajok, porok illetve egyéb geogén eredetű komponensek környezetgeokémiai és környezetföldtani problémaköre. A geogén anyagok emberi egészségre gyakorolt hatása. Kitettségi felületek, útvonalak. Abszorpció, biodisztribúció, metabolizmus és detoxifikáció. Az emberi test kémiai sajátosságai geokémiai szempontból. A geogén anyagok és az emberi test kölcsönhatásának és ezen folyamatok kiváltotta toxikus hatások becslési módszerei. Biológiai szempontból értelmezett tekintett oldékonyság (biosolubility) és reakciókészség (bioreactivity). A biológiai szempontból inert anyagok (azbesztek, erionit, és egyéb szálas anyagok, kristályos szilicium-dioxid) biogeokémiája és környezetföldtana. A biológiai szempontból erősen reaktív és oldékony geogén anyagok biogeokémiája és környezetföldtana. Gyakorlati feladat: talajok, porok illetve agyéb geogén anyagok okozta szennyeződések ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

 

7. hét: 1. Zárthelyi dolgozat. A vízek eutrofizációjának környezetgeokémiai és környezetföldtani vetületei. A természetes eutrofizáció. Az antropogén hatások kiváltotta eutrofizáció. A pontszerű, a diffúz és a belső tápanyagforrások révén megvalósítható ellenőrzött vízminőség védelem. Az eutrofizáció kezelésének jövőbeli perspektívái. Gyakorlati feladat: egy víztest (talajvíz, felszíni víz) eutrofizáció okozta károsodásának illetve a probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

8. hét: A rétegösszletek, rétegcsoportok mérnökgeológiai jellemzése. A szalinizáció és a sós környezetek környezetgeokémiai és környezetföldtani problémaköre. A folyók a tavak a talajvíz szalinizációja. A tengervíz bekeveredés okozta problémák. A száraz sivatagos területek szalinizációja, szikesedése. Antropogén behatások, a városi és a mezőgazdasági területhasználat kiváltotta szalinizáció. A talaj sóháztartásának megváltozása. A víztelített felszíni kőzetek és talajok szalinizációja. A sóforrások meghatározása és kontrollja. A remedeiáció eszköztára a szalinizáció témakörében. Gyakorlati feladat: egy víztest (talajvíz, felszíni víz) vagy fekszíni kőzetanyag, talaj szalinizáció okozta károsodásának illetve a probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

9. hét: Hidrogeológia, hidrogeológiai egységek, talajvíz, vízföldtani jellemzés. A savasodás és a savas esők környezetgeokémiai és környezetföldtani vizsgálata. A savasodás alapfogalmainak definiálása. Rövidtávú, hosszútávú és epizodikus savasodási jelenségek. A fémek környezeti szerepének és a tápanyagok elérhetőségének, mobilitásának változása a savasodás következtében. A klíma savasodásának hatásai. A savasodás időbelisége, a természetes és az antropogén hatások kiváltotta savasodás időbeli, történeti vetületei. Az édesvizek savasodásának és neutralizációjának gyakorlati kérdései. A remediáció eszközei. A savasodás előrehaladásának modellezési lehetőségei édesvíztestek esetében. A kémiai remediáció eszközei. Gyakorlati feladat: egy víztest (talajvíz, felszíni víz) vagy fekszíni kőzetanyag, talaj savasodás okozta károsodásának illetve a probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

10. hét: Szintetizáló (rayon) térképek, laza kőzetekből álló sík, dombvidéki területek, szilárd kőzetek területei, jellemzésük. A troposzférikus ózon és a fotokémiai szmog környezetgeokémiai és környezetföldtani vizsgálata. A fotokémiai szmog jelenségének általános áttekintése, alapfogalmak. Elsődleges és másodlagos szennyezők, ózon, a légszennyezők részecske típusú összetevői. Urbanogén hatások. Hosszú távú előrejelzések. Az ózon és a részecske típusú komponensek fotokémiája. A fotokémiai szmog meteorológiai problémái: dinamika és hőmérsékleti vetületek. A jövőbeli trendek vizsgálata. Gyakorlati feladat: a fotokémiai szmog okozta károsodás illetve a probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

11. hét: Alapozási térkép, kedvező alapozási sík mélysége, határfeszültség alapértéke, a kedvező alapozási sík feletti kőzetek kitermelési osztálya. Illékony, üzemanyagokban megjelenő szénhidrogének és MTBE komponensek okozta szennyeződések környezetgeokémiai és környezetföldtani vizsgálata. A kőolaj és főbb származékainak, illetve az egyéb hozzáadott komponensek kémiai összetétele. Ökológiai, környezeti problémák, emberiegészség-károsító hatások. A kőolajipar technológiai folyamatainak, és a keletkező melléktermékek áttekintése. A kőolajszármazékok környezetbeli transzport- és transzformációs folyamatainak áttekintése (biotikus és abiotikus, aerob és anaerob folyamatok). A már létrejött környezetkárosítás remediációs lehetőségei (természetes és mesterséges kárelhárítás, környezeti tönkremenetel mérséklése). Gyakorlati feladat: a kőolajlepárlási termékek (elsődlegesen üzemanyagok) illékony szénhidrogénösszetevőinek, illetve MTBE komponenseinek következtében kialakult környezetkárosodás, illetve probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

12. hét: 2. Zárthelyi dolgozat A nagy molekulasúlyú petrogén és pirogén szénhidrogének vizes környezetben kiváltott környezetgeokémiai és környezetföldtani problémái. A petrogén és pirogén források és ezek működése, a szolgáltatott anyag sajátságai. A környezetbe jutás és a környezetben való mozgás útvonalai, migrációs és transzport folyamatok. Szorpció vízoldékonyság és oldhatóság apoláros fluidumokban, biodegradáció, fotokémiai reakciók. A szénizotópok környezetgeokémiája és ezek földtani vetülete. Az izotóp-összetétel sajátosságai a PAH források kapcsán. A szénhidrogének szétesési sajátosságai és az izotóp-összetétel kapcsolatai. Gyakorlati feladat: nagy molekulasúlyú petrogén és pirogén szénhidrogének által vizes környezetben kiváltott környezetkárosodás, illetve probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

 

13. hét: Talajmechanikai paraméterek területi, ábrázolása. A halogénezett szénhidrogének és a peszticidek környezetgeokémiája és környezetföldtana. A globális transzportfolyamatok és a környezetben tapasztalt megoszlás. Források és mobilitási útvonalak, illetve azok fluxusa. A kémiai reakcióképességet meghatározó tényezők és azok felhasználása a környezeti károk felszámolására, csökkentésére. Mikrobiális biogeokémia és biológiai elérhetőség. Környezeti reakcióképesség (mikrobiális-, felszín vezérelt-, szerves komponensek mediálta-) a környezeti folyamatok ciklusaiban betöltött szerep. A remediáció lehetőségei. Gyakorlati feladat: A halogénezett szénhidrogének és a peszticidek által kiváltott környezetkárosodás, illetve probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

14. hét: Pótlólagos zárthelyi dolgozat. Feladatbeadás. A hulladéklerakók által érintett tajvíz és víztartó rétegek környezetgeokémiai és környezetföldtani áttekintése. Források és átszivárgó vizek összetétele. A talajvíztestben való elkeveredés mikéntje. Az így keletkezett szennyezett víztestrészletek, csóvák biogeokémiai sajátosságai (mikrobiális sajátosságok és redox-viszonyok). A már létrejött szennyezés sorsát meghatározó folyamatok áttekintése. Oldott szervesanyag, szervetlen makrokomponensek és nehézfémek szerepe. A hulladéklerakók által elszennyezett talajvíztestek környezeti kárelhárításának módszerei. Gyakorlati feladat: A hulladéklerakók elszennyezte talajvizek által kiváltott környezetkárosodás, illetve probléma környezetföldtani vetületének ismertetése. A kárelhárítás módszereinek áttekintése egy esettanulmány bemutatása révén.

Félévközi számonkérés módja: Félévközi számonkérés módja: 2db zárthelyi dolgozat megírása valamint önálló kutatómunka alapján egy személyreszabott környezetföldtani probléma és kárelhárítási forgatókönyv ismertetése, és a kész anyag beadása. Sikertelen dolgozat esetén pótlási lehetőség a 14 héten. Féléves személyre szabott beadandó feladat elkészítése az alábbi feladatkiírás alapján:

 

Féléves beadandó feladat környezetföldtan tárgykörében

 

Elkészítendő Miskolc város 6 km2-es részterületének környezetföldtani reambulációs térképsorozata, 1:10 000-es méretarányban, elektronikus formában.

A topográfiai alaptérkép elektronikus formában, az észlelési adatok papír alapú dokumentációban állnak rendelkezésre.

Készítsen digitális három dimenziós felület modellt a kiadott területről a topográfiai térkép alapján. A szintvonalak digitalizálását a terület jellegének megfelelő sűrűséggel készítse el.

 

A felület ismeretében:

1, kategorizálja a lejtőhajlásokat,

2, vizsgálja a lejtőalakokat,

3, a kitettséget,

 

Próbáljon kapcsolatot keresni a lejtők litológiai felépítése, strukturáltsága, a morfológia és a tektonikai struktúra között.

Jelölje az antropogén morfológiai elemeket (exkavációs formák, anyagfelhalmozódások, geotechnikai tevékenység formái: beépítettség, történelmi építmények stb.)

 

Az észlelési adatok megfelelő paraméter értékei alapján készítse el:

1, a terület litosztratigráfiai térképét (a kvarter és az idősebb képződmények informácionális térképét),

2, a terület idealizált jellemző szelvényét (rétegoszlop),

3, a kőzettestek szennyezhetőségét ábrázoló térképet (porozitás, permeabilitás, szorpciós kapacitás értékei és a koncentrált szennyezési helyek térbeli elhelyezkedése alapján,

4, a kőzettestek fagyérzékenységét bemutató térképet, (a fagyemelés, szoliflukció veszélye, műemlékek, épületborítások, támfalak fagyérzékenysége)

5, a lehetséges kőzettömeg mozgások térképét, (erózió, defláció veszélye, lejtőmenti mozgások, illetve lehetséges lejtőmenti mozgások, vibrációval kiváltott mozgások (ill azok lehetősége), a tektonikai struktúra elemei,)

6, a hidrográfiai elemek térképe

 

Készítsen területértékelő térképet:

                A résztérképek együttese alapján pont értékekkel jellemezve próbálja minőségi kategóriákra osztani a vizsgálandó terület részterületeit abból a szempontból, hogy mely területrészek alkalmasak 0,2 km2  -es, parkosított, kétszintes (pont) házakból álló lakótelep, ill. kertgazdaságok kialakítására.

 

Értékelési határok:

> 80 %: jeles

70 – 80 %: jó

60 – 70 %: közepes

50 – 60 %: elégséges

< 50 %: elégtelen

 

Kötelező és javasolt irodalom jegyzéke:

Edgar, Spencer;Reichard, J S;Reichard, J: Environmental Geology, McGraw-Hill, 2009,

Erickson, J.: Environmental Geology: Facing the Challenges of Our Changing Earth (Living Earth) Amazon com,2002

Foley,Duncan: Investigations in environmental geology, Prentice Hall, Upper Saddle River N.J, 2009,

Holland, H D.: Treatise on geochemistry, Elsevier, New York NY, 2003

Keith,S..: Environmental hazards, Routledge,, Abingdon, Oxon ;;New York :, 2008,

Keller, E A: Introduction to Environmental Geology, Prentice Hall, 2011,

Knödel,Klaus: Environmental geology : handbook of field methods and case studies, Springer, Berlin ;;New York, 2007,

Montgomery, C W: Environmental Geology, McGraw-Hill, 2010,

Patnaik, P.: Handbook of environmental analysis: chemical pollutants in air, water, soil, and solid wastes, Taylor and Francis, 2009,

Wallacher, L :Környezetföldtan, kézirat, 1996

 

Joomla 1.6 Templates designed by Joomla Hosting Reviews