Vízminőség-védelem tárgy gyakorlati oktatási metodika fejlesztése a Környezetmérnök BSc. képzésben

BODÁNÉ KENDROVICS RITA

Budapesti Műszaki Főiskola Rejtő Sándor Könnyűipari és Környezetmérnöki Kar

Környezetmérnöki Intézet

bodane.rita@rkk.bmf.hu

Kivonat: Jelen tanulmány egy olyan komplex, főleg kisvízfolyásokon végzett terepi vizsgálati módszert mutat be, melyben az élettelen és az élő természet elemei egyaránt szerepelnek, általánosan alkalmazható bármely vizes területre és hangsúlyt kap benne az élőlények segítségével megállapítható vízminőségi állapot. A terepi gyakorlat módszertanának alkalmazása lehetőséget ad a műszaki képzési területen 2004-ben indított Környezetmérnök BSc képzéssel szemben támasztott követelmények megvalósítására, a komplex, globális gondolkodásmód és rendszerszemlélet kialakítására. A terepgyakorlaton elvégzendő vizsgálatok a Víz Keretirányelv ajánlásait is figyelembe véve hidrológiai (vízhozam meghatározása, a vízhozam és a vízminőség közötti összefüggések meghatározása), vízkémiai (a minősítés néhány alapvető paraméterének pl. nitrát, nitrit, foszfát, oldott oxigén, fajlagos vezetőképesség, keménység, stb. meghatározása), valamint a makrogerinctelenek vizsgálata alapján végzett biológiai vízminősítés gyakorlatának alkalmazására terjednek ki.

Kulcsszavak: Környezetmérnök BSc képzés, vízminőség-védelem, rendszerszemlélet, vízgyűjtő-területi szemlélet, Víz Keretirányelv, vízminőség-védelmi terepi gyakorlat

1    Bevezetés

A hazai felsőoktatásban 2004-ben, a Bolognai rendszer bevezetésével  indult a graduális Környezetmérnök képzés, mellyel párhuzamosan a  tradicionális mérnök szakok (építő-, vegyész-, építész-, villamos –stb.) szakirányú és posztgraduális képzési formában is folytatnak környezetvédelmi szakképzést, így egyidejűleg mindkét modell – amerikai és német – jelen van az oktatásban.

A Budapesti Műszaki Főiskola Rejtő Sándor Könnyűipari és Környezetmérnöki Karán 1999-ben indult a Könnyűipari Környezetvédelmi Szakirány, mely 2004-től önálló szakként illeszkedett be a főiskola képzési rendszerébe, majd 2006-tól Környezetmérnök BSc képzésként folytatódott tovább. E képzési területen az egyik legkiemelkedőbb a probléma, hogy a viszonylag rövid (7 félév) képzési idő alatt rendkívül széles területet kell lefedni az ökológiától kezdve, a technológián, közgazdaságtanon és jogon keresztül a mérnöki ismeretekig. A környezetmérnökkel szembeni elvárás ugyanis, hogy legyen ökológus és mérnök egyszemélyben, legyen egy jól kommunikáló generalista és specialista, elméletileg és gyakorlatilag egyaránt képzett, ezáltal a környezetvédelmi problémát összefüggéseiben lássa és oldja meg.

A szakmai képzés mellett a fenntarthatóság fogalmának megjelenésével ma már egy olyan cél is megjelenik a felsőoktatásban, melyben a jövő, a jövő kihívásai és érdekei kerülnek előtérbe, melyek formálják, alakítják a mai ember szokásait, mentalitását, érzelmi viszonyulásait és kapcsolatait. Mindezek a szakmai és a fenntarthatóságra nevelés oldaláról komplex szemléletmódot, átfogó ismereteket feltételeznek a környezet, a gazdaság és a társadalomtudományok területéről. Ennek megvalósításához tartalmában és óraszámában jól átgondolt tantervek, valamint olyan oktatási módszerek alkalmazása szükséges, melyek a speciális ismereteken túl a hallgatók komplex, globális látásmódját, a rendszerszemléletüket kialakítják, fejlesztik. Ilyen pedagógiai módszer a terepi gyakorlati oktatás, mely az iskolán kívüli környezeti képzés egyik leghatékonyabb formája, az élőhelyek, élőlényközösségek és a köztük érvényesülő kapcsolatok, az élettelen környezeti tényezők vizsgálatának és megismertetésének módszere. Lehetővé teszi a környezet rendszer-szemléletű megközelítését az élményszerű, tevékenységközpontú, komplex ismeretszerzést úgy, hogy közben a résztvevők értékrendjét, viselkedéskultúráját, együttműködési készségét és társas kommunikációját is fejleszti, így hozzájárulva a környezeti és a fenntarthatóságra nevelés megvalósulásához.

2    A terepi gyakorlat jelentősége a Vízminőség-védelem tárgy oktatásában

                A vízminőség-védelem tárgy oktatásának jövőbeni tervezésénél nagy hangsúlyt kell fektetni a Víz Keretirányelv (VKI) által meghatározott követelmények, előírások betartására, valamint arra, hogy már az oktatási időtartam alatt kialakítsuk a hallgatók vízgyűjtő-területi szemléletét. Tudatosítani kell, hogy a vízi környezet egy összetett rendszer, biotikus és abiotikus elemekből tevődik össze, nem korlátozódik a vízfolyásokra és állóvizekre, hanem kiterjed a víz felszíni és felszínalatti áramlásának útvonalaira és így az egész vízgyűjtőre. Ennek értelmében a Vízminőség-védelmi terepi gyakorlat célkitűzései a következők:

Ø       A vízgyűjtő-területi szemléletet kialakítása.  

Ø       A hallgatók felkészítése a VKI alkalmazására. 

Ø       Bekapcsolódás az országos szintű állapotfelmérésekbe, ezáltal hozzájárulva a célkitűzések megvalósításához.

Ø       Mérési elvek alkalmazása, mérőeszközök használata. Hiteles mérési eredmények szolgáltatása és a mérési eredmények kiértékelése.

Ø       Mérési eredmények alapján a modellezési folyamatok végrehajtása - ezáltal a beavatkozási lehetőségek megismerése.

2.1       A terepi gyakorlaton megvalósítandó feladatok

2.1.1       A vízgyűjtő terület bemutatása

A kisvízfolyásokon végzett vizsgálatok tervezésénél az első és legfontosabb lépés a vizsgált terület jellemző pontjainak – oldalágak-, források vízutánpótlása, szennyvízbevezetés, stb. – meghatározása, az alapos, minden részletre kiterjedő terepbejárás, a vízgyűjtő terület feltárása. Ez azért lényeges, hogy egy átfogó képet kapjunk a vízgyűjtő területről, továbbá egy alapállapotot tudjunk rögzíteni a későbbi rendszeres mérés-sorozat elindításához. A terepbejárás alkalmával kijelölhetjük azokat a mintavételi és mérési pontokat, melyek meghatározóak a vízfolyás minősége szempontjából.  

2.1.2       Vízvizsgálatok a VKI ajánlásait figyelembe véve

               A VKI (2000/60/EK) célkitűzése szerint 2015-re kell elérni a felszíni vizek „jó” kémiai és ökológiai állapotát és a felszín alatti vizek „jó” mennyiségi és kémiai állapotát. Hazánkban a 1189/2002. (XI. 7.) számú Kormányhatározat életbe lépése előtti vízminősítéseknél, melynek alapját a felszíni vizek esetében az MSZ 12 749-es szabvány jelentette, nem került sor a vizek ökológiai minősítésére. Fizikai, kémiai állapotjellemzés zajlott, melyben biológiai tulajdonságok is szerepeltek, de csak kis mértékben. Ezen a területen tehát lényeges változás következett be, melyekre fel kell készülni és a megfelelő mérési, állapotfelmérési eljárásokat ki kell választani. 

A terepi gyakorlat a VKI által az ökológiai állapotot meghatározó minősítési csoportokon belül található paraméterek vizsgálatára építi fel a kisvízfolyások minősítését (1. táblázat), mintegy hangsúlyt helyezve az ökológiai vízminősítésre. A korábban hazánkban végzett vizsgálatok eredményei ugyanis azt támasztják alá, hogy a hazai vizek állapotára az ökológiai és a hidromorfológiai állapot nagyobb befolyást gyakorolnak, mint a vízkémiai paraméterek. A hazánkban található több mint 900 felszíni vízfolyásból 600 kisvízfolyásnak minősül és ezek állapotjellemzéséhez, így a célkitűzés megvalósításához meglehetősen kevés adat áll rendelkezésre nemcsak hidrológiai, morfológiai, hanem ökológiai vonatkozásban is. A környezetmérnöki terepi gyakorlatok e hiányosságok pótlásában fontos szerepet tölthetnek be, egy-egy kisvízfolyásra kidolgozva a mintavételezési és mérési eljárásokat adatokkal szolgálhatnak az intézkedési tervekhez.

1. táblázat. Az ökológiai vízminősítés VKI szerint ajánlott paraméter csoportjai

A hidromorfológiai jellemzők közül kiemelkedő szerepe van a vízhozamnak, mivel egyértelmű meghatározója a vízminőségnek, valamint ismerete elsősorban a vízgazdálkodás részére ad értékes információt a pillanatnyi vízkészletről, vagy adott idő alatt rendelkezésre álló vízkészletről. A vízhozam mérések fő csoportjai:

Ø       Köbözés

Ø       Mérés mérőbukóval

Ø       Jelzőanyagos mérés, vagy kémiai vízhozam mérés pl. sózással

Ø       Szelvényterület – sebesség mérésen alapuló vízhozam mérés pl. sebességmérő szárnnyal

A terepi gyakorlatok során azokat a vízhozam mérési módszereket kell előnyben részesíteni, melyeket a hallgatók csoportmunkában tudnak elvégezni. Célszerű a kémiai hígulásos vízhozam mérés alkalmazása, mely többféle feladat egyidejű elvégzését igényli, így elősegítve az együttműködést a hallgatók között, valamint a legtöbb kis vízhozamú vízfolyás esetében célravezető eljárás.

A vízhozam mérések alapján meghatározható a pillanatnyi vízhozam hidrológiai hossz-szelvénye, amely a vízgyűjtőfeltárás egyik alapvető feladata.

A kémiai vízvizsgálatok célja a vízben lévő oldott anyagok mennyiségi és minőségi meghatározása. A mintavételezéssel és a vizsgálattal kapcsolatos előírásokat különböző rendeletek, szabványok tartalmazzák, melyek alkalmazása ajánlott a terepi gyakorlatok során is. Elsősorban azoknak a vízkémiai paramétereknek a vizsgálatára kerül sor, melyek meghatározzák, befolyásolják a vízi ökoszisztéma működését, egyben általános vízminősítési paraméterek (1. táblázat): hőmérséklet, oldott oxigén, BOI₅, KOI, fajlagos vezetőképesség, ammónia, nitrit, nitrát, foszfát.

A víztestekben élő szervezetek (mikroorganizmusok, növények és állatok) vizsgálata alapján a víz biológiai jellemzése végezhető el. Ismerve az egyes fajok biológiáját (pl. tápanyag-, oxigén-, és egyéb igényét) következtetéseket lehet levonni a víz minőségére vonatkozóan. Az élő szervezetek ugyanis különbözőképpen reagálnak a környezeti tényezők megváltozására, általában az életfeltételek megváltozására.  Az indikáció lehet számbeli gyarapodás, csökkenés vagy éppen valamely igényesebb faj teljes eltűnése. A környezeti tényezőket az ember nagymértékben átalakítja, pl. a szennyezőanyagokat vagy termálvizet bocsát a vízfolyásba, vízgazdálkodási célból „rendezi” a vízfolyásokat. A vízi élővilág védelméhez azonban nem elegendő a megfelelő vízminőség biztosítása, hanem a különböző egyéb faktorok, mint pl. vízmélység-, vízsebesség-, mederanyag-igényére is figyelni kell. Ezeknek többek között geológiai, geomorfológiai, sőt tájtörténeti vonatkozásai is vannak.

A vízi makrogerinctelen állatok (álkérészek, tegzesek, sapkacsigák, bolharákok, piócák, gömbkagylók, árvaszúnyogok, stb.) segítségével történő biomonitorozás a gyakorlati környezet-, és természetvédelmi munkában a vízfolyások terepen történő általános jellemzésére használható, részletesebb vizsgálatok alapjául szolgálhat. A vízfolyásba került szerves anyag lebomlása következtében csökken a víz oxigén tartalma, s ezzel együtt a makrogerinctelen fauna bizonyos fajainak egyedszáma is, illetve a fajok teljesen eltűnnek a vízből. Legérzékenyebb nemzetségek: a Plecoptera (Álkérészek), Trichoptera (Tegzesek) és Ephemeroptera (Kérészek), a legnagyobb tűrőképességűek a Tubificidae (Csővájóférgek), Chironomidae (Árvaszúnyogfélék) és Syrphidae (Zengőlégyfélék) csoportok. A mintavételezés során beazonosítva és érzékenységük szerint csoportosítva ezeket az élőlényeket minősíthetjük a vizet, fizikai-kémiai vizsgálatokkal kiegészítve a szennyezés okára is visszakövetkeztethetünk.

A terepi gyakorlaton a BISEL (Biotic Index at Secundary Education Level) biológiai vízminősítés könnyen és gyorsan elvégezhető.

2.1.3       A vizsgálatok során kapott adatok feldolgozása, értékelése

A gyakorlat fontos részét képezi a helyszíni és laborvizsgálatok során kapott eredmények feldolgozása és kiértékelése, jegyzőkönyvek elkészítése, mely tantermi gyakorlat formájában valósítható meg. A mérési eredmények grafikus megjelenítésével az egyes mérési sorozatok összehasonlíthatóak, így a minőségi állapotváltozások nyomon követhetők. Több, ismételt mérési eredmény alapján a kisvízfolyás vízminőségi térképe felvehető, továbbá ok-okozati összefüggések feltárására nyílik lehetőség.

A mért és feldolgozott adatokból a folyók alapvető vízminőségi modelljének számítógéppel segített oktatási programjával (Dr. Jolánkai Géza hidrológiai modell – WQMCAL), - mely az oxigénháztartás hagyományos oxigénvonal modelljét alkalmazza - további értékes összefüggések állapíthatók meg a jövőbeni beavatkozásokra vonatkozóan.

3    Összefoglalás

                A komplex gondolkodásmód, rendszerszemlélet kialakításához maga a természet, a vízi környezet, vagy rendszer biztosítja a legmegfelelőbb színteret. Látni, érezni és tapasztalni szükséges ahhoz, hogy a rendszer nagyfokú komplexitása felismerhetővé váljon, a rendszeren belül az ok-okozati kapcsolatok feltárhatók legyenek. Ez ugyanis előfeltétele annak, hogy a rendszer védelmére, szabályozására szolgáló beavatkozások és intézkedések megtervezhetők legyenek. A tananyagnak és a hozzá kapcsolódó gyakorlati tevékenységnek tehát  úgy kell felépülnie, hogy  a hallgató elfogadja és alkalmazza az „összevont (integrált) vízgyűjtő koncepciót”  és ezáltal biztosítania tudja a vízkészletek fenntartható hasznosítását. A terepi gyakorlat e feladat megvalósításában fontos pedagógiai módszerként áll rendelkezésre, mely a Vízminőség-védelem tárgy óraszámának tömbösítésével (1., 4.,7.,10.,13. oktatási héten 5 · 45` és az utolsó oktatási héten 3 · 45` gyakorlat formájában) vagy a hét félév alatt egyszer öt napos, kreditponttal kötelezett gyakorlatként jelenhet meg a tantervben. A terepi gyakorlat a főiskolától könnyen elérhető távolságban található Aranyhegyi patak kisvízfolyás vízminősítési vizsgálatára épül.

Hivatkozások:

[1] BORIÁN GY.-BORSOS S.-HARTNER A.-VÉR A.: Bioindikáció a középiskolai oktatásban Vízbiológiai praktikum; Agrárszakoktatási Intézet Bp. (2001)

[2] DUKAY I.: Kézikönyv a kisvízfolyások komplex vizsgálatához; Göncöl Alapítvány és Szövetség, Vác     (2000)

[3] JOLÁNKAI G. : A vízminőségvédelem alapjai, különös tekintettel a rendszerszemléletű ökohidrológiai  módszerekre ELTE TTK. egyetemi jegyzet, Bp. (1999)

[4] Dr. KÁRÁSZ I.: Ökológiai és környezetelemzési komplex terepgyakorlat; Oktatási segédanyag a  Környezettan BsC szak részére Eszterházy Károly Főiskola  Környezettudományi Tanszék, Eger(2005)

[5]  KORIS K. – WINTER J.: Hidrológiai mérőgyakorlat; Műegyetem Kiadó, Bp. (1999)

      [6] KOVÁTSNÉ NÉMETH M. : Erdőpedagógia;  Apáczai Csere János Tanítóképző Főiskola, Győr.     (1998)

[7] NÉMETHNÉ KATONA J.: A környezet- és természetvédelmi oktatás terepi lehetőségeinek  alkalmazása és módszereinek továbbfejlesztése a Máriaremetei-szurdokvölgy példáján doktori (phd) értekezés Témavezető: Dr. Berki Imre egyetemi docens NYME Környezettudományi Intézet, Sopron. (2006)

[8]  ZSUFFA I.: Műszaki hidrológia II.; Műegyetem Kiadó, Bp. (1997)

[9]  Víz Keretirányelv  www. euvki.hu