lehetősé-gei
4.4.1. A gravitációval szemben mérhető DUNASOL-viszatartó képesség és az annak megfeleltethető kapilláris nyomás meghatározása
A gravitációs erővel szemben, a kapilláritás és adszorpciós erő által visszatartott folyadék mennnyisége, illetve az ahhoz rendelhető átlagos kapilláris nyomás a DUNASOL-visszatartó képes-ség görbék kritikus pontjaként jelölhető ki. E telítettképes-ség érték a kapillaritás által visszatartott folyadék-tartalom elvi maximumát mutatja, a gravitációs pórusok leürülését követően (4.4. táblázat).
4.4. táblázat. A mért gravitációval szemben visszatartott DUNASOL-telítettség értékek (θgrav DUNASOL , V/V%) leíró statisztikái (N = 111)
Átlag Szórás Medián Minimum Maximum Std. hiba Csúcsosság Ferdeség
22,0 5,0 21,0 8,0 31,0 0,5 -0,488 -0,419
A θgrav DUNASOL értékek eloszlása normál (4.4. táblázat) – a két hetes telítést követően tehát az egyen-súlyi nedvesség tartalom megfelelő mérési pontossággal meghatározható. A minimális DUNASOL-visszatartó képesség mért értékeinek megfelelő nyomásérték a van Genuchten függvény illesztési egyenletéből számítható. A vizsgálatomba vont talajminták (111 db) által a gravitációs erővel szemben visszatartott DUNASOL mennyisége a 2–5 kPa nyomásértéken mért olajvisszatartó-képesség érté-kekkel egyezik meg.
E
65 A gravitációs pórusok leürülése tehát átlagosan ~4,34 kPa nyomásértéken következik be (9. melléklet, 1. ábra). A θgrav DUNASOL értékekhez rendelhető nyomás értékek (Pgrav DUNASOL, kPa) átlaga, eloszlása az alapstatisztikák alapján normál (4.5. táblázat), szórása kismértékű.
4.5. táblázat. A mért gravitációval szemben visszatartott DUNASOL-telítettség értékeknek megfeleltethető számított nyomásérték (Pgrav DUNASOL, kPa) leíró statisztikái (N=111)
Átlag Szórás Medián Minimum Maximum Std. hiba Csúcsosság Ferdeség
4,34 0,77 4,37 3,25 5,30 0,46 -0,364 0,206
A talajminták víztartó képessége esetében a gravitációs pórusok leürülésének általánosan elfogadott határa 33 kPa (a szántóföldi vízkapacitás megközelítőleg: 10–33 kPa – Minasny & MacBratney, 2002), azaz a pF 2,5-nek megfeleltethető nyomásérték. A szakirodalom szerint ennek értéke kismér-tékben persze változó lehet (Stefanovits et al., 1999).
A nemparaméteres próbastatisztika eredménye szerint az θgrav dv és θgrav DUNASOL értékekhez rendelhető átlagos nyomásértékek jelentős mértékben eltérőek. A különbség elsősorban a folyadékok és a talaj-szemcsék felületén fellépő adhéziós erők különbözőségéből, illetve az ennek megfelelően eltérő ka-pilláris nyomásértékből adódhat. (A szerves folyadékok relatív nedvesítőképessége kisebb, mint a vízé, így a talajminták pórusai a telítést követően a nyomás, illetve a gravitáció hatására nagyobb mértékben és gyorsabban ürülnek le.)
Lineáris regressziós becslő eljárással (MLR/Enter method) a talajminták gravitációval szembeni olaj-visszatartása jó közelítéssel becsülhető a különböző talajtulajdonságokból (R2 = 0,780, illetve R2 = 0,770 – 9. melléklet, 1. táblázat). Az R2 értékek alapján az ISO/DIS szabvány szerint meghatározott mechanikai összetétel értékek ismeretében valamivel pontosabb a becslés. A kétféle becslő egyenlet hibatényezői alapján azonban az MSZ szabvány szerint meghatározott mechanikai összetétel értékek felhasználásával képzett regressziós modellel a nem magyarázott variancia értéke jelentősen kisebb.
Ez esetben a becslő változók között kiemelkedő szerepű az aggregátum összetételt egy számmal jel-lemző átlagos geometriai átmérő értéke (GMDaggr). A GMDaggr becslő változó koefficiens értéke két nagyságrenddel nagyobb, mint a többi változóé, mutatva a szerkezetesség fontos szerepét az alacso-nyabb nyomástartományban mérhető folyadékvisszatartó-képesség értékek alakulásában. A szerkeze-tesség szerepét meghatározó talajtulajdonságok fontos szerepét igazolja az is, hogy az aggregátumok teljes diszpergálását követően (ISO/DIS) meghatározott szemcseméret frakciók mellett az előbbinél jelentősebb hatást mutató koefficiens értékkel szerepelnek az aggregáltságot jelentős mértékben befo-lyásoló humusz- és karbonát tartalom.
4.4.2. monomolekuláris DUNASOL-borítottság és az annak megfeleltethető kapilláris nyomás meghatározása
A monomolekuláris DUNASOL-borítottság a talaj és ásványi őrlemény minták kapilláris folyadékvisszatartó-képességének elvi minimum értékével arányos, a minták csak adszorpciós
66 folyadékvisszatartó-képességét jellemzi. A monomolekuláris DUNASOL-borítottság tehát a DUNASOL-visszatartó képesség görbék száraz végponti nevezetes pontjaként jelölhető ki.
A monomolekuláris DUNASOL-borítottság közvetetten határozható meg, DUNASOL gőzadszorpciós izoterma felvételét követően, a nitrogéngőzzel felvett adszorpciós izotermák alapján meghatározott monomolekuláris N2 borítottság ismeretében, feltételve a hasonlóan apoláros folyadé-kok e ponthoz rendelhető relatív nyomásértékének eggyezőségét.
Ásványi keveréksorokkal végzett vizsgálatok
A 0:100, 50:50 és 100:0 arányban összeállított Dunasol/Paraffin elegyek felett mért DUNASOL gőzadszorpció értékekre a BET izoterma megfelelő pontossággal illeszthető (R2 = 0,799) (7. melléklet, 1. ábra). Az ASAP 2000 készülékkel felvett N2 adszorpciós értékekre illesztett BET izoterma alapján meghatározott monomolekuláris N2 borítottsághoz tartozó relatív nyomásértékek eredményeim sze-rint 0,3–0,4. E tartomány megfelel a szakirodalmi tapasztalatoknak, miszesze-rint az apoláris folyadékok-kal mérhető monomolekuláris rétegborítottság határa 0,2–0,4 relatív nyomásérték közötti (Voronin, 1984; Lowel & Joen, 1984).
A monomolekuláris N2 adszorpció alapján kijelölt monomolekuláris DUNASOL-borítottság átlagos értéke az agyagásvány mintákra vonatkozóan 0,71 m/m%, értéke az agyagtartalom csökkenésével egyenes arányosan csökken (4.6. táblázat). Az illesztés során számított értékek szerint a tiszta kaolinit minta DUNASOL gőzadszorpciója nem haladja meg a többi keveréksor elemét (4.5. ábra: 10–15 minta). A bentonit keveréksor esetében azonban tapasztalható eltérés (1–6 minta).
4.6. táblázat. A monomolekuláris DUNASOL-borítottág (θmon DUNASOL) (N = 12) Mitajel Átlag
θmon DUNASOL Std. hiba Szórás 95% Konfidencia intervallum
Alsó határ Felső határ
1 2,46 0,21 0,23 2,00 2,92
2 1,38 0,21 0,23 0,93 1,84
3 0,92 0,44 0,49 -0,05 1,90
4 0,39 0,11 0,13 0,15 0,63
5 0,40 0,12 0,13 0,13 0,66
6 0,36 0,09 0,11 0,15 0,57
10 0,43 0,12 0,13 0,16 0,70
11 0,56 0,11 0,12 0,31 0,80
12 0,47 0,08 0,09 0,28 0,66
13 0,47 0,20 0,23 0,02 0,92
14 0,39 0,19 0,21 -0,03 0,82
15 0,30 0,03 0,03 0,23 0,36
Átlag 0,71 0,16 0,18 0,36 1,07
Megjegyzés: 1–6 a bentonit keveréksor elemei; 10–15 a kaolinit keveréksor elemei
Vizsgálataim első szembetűnő tapasztalata az volt, hogy a keveréksorok monomolekuláris vízgőz bo-rítottsághoz tartozó nedvességtartalma minden minta estében nagyobb, mint a különböző gőztenzióval jellemezhető Dunasol/Parafin elegy felett meghatározott DUNASOL adszorpció mértéke (4.5. ábra).
E
67 4.5. ábra. Az ásványi keveréksorok desztillált vízzel és apoláros modellfolyadékokkal mért folyadékgőz
adszorpciója (Jelmagyarázat: 1-6 bentonit, 7-12 kaolinit keveréksor elem)
Ez elsősorban a folyadékok különböző fizikai és kémiai tulajdonságaival magyarázható (sűrűség, visz-kozitás, terjedési koefficiens stb). A monomolekuláris vízborítottság értékekből a monomolekuláris DUNASOL-borítottság átszámítási lehetősége ugyanakkor kétségbe vonható, mert mindkettő értéke jelentős mértékben függ az agyagásvány tartalomtól és minőségtől egyaránt.
Vizsgálati eredményeim szerint a csak montmorillonit agyagásványt tartalmazó minták (bentonit) DUNASOL gőzadszorpciója jelentősen meghaladta a keveréksor további elemeiét. Az DUNASOL gőzadszorpció mértéke az agyagtartalom csökkenésével arányosan csökken. Az 1. keveréksor (bento-nit) elemek DUNASOL adszorpciója nagyobb mértékű, mint a 2. keveréksor (kaoli(bento-nit) elemeké – amely nem tartalmaz duzzadó rétegrácsú agyagásványokat. Ez némiképpen ellentmondó eredmény-nek látszik az NAPL-ek rétegközi megkötődését jelentékteleneredmény-nek minősítő szakirodalmi és saját talaj-mintákon végzett kísérleteim tapasztalatainak is. (A szakirodalom szerint ugyan egyes NAPL típusú folyadékok az agyagásvány-rétegek közé is bejuthatnak (Murray & Quirk, 1982; Anderson et al., 1985; Izdebska-Mucha & Trzciński, 2008), a vizsgált modellfolyadékra vonatkozóan Lenhard &
Brooks (1985), Makó és munkatársai (1995), illetve Yukselen és Kaya (2006) vizsgálati eredményei alapján azonban ez nem jelentős.)
A szakirodalomban is megtalálható tapasztalatok már igazolták, hogy a monomolekuláris NAPL- és vízborítottság, illetve az ezekhez rendelhető átlagos nyomásérték – eltérőek lehetnek a folyadékok és szilárd fázis között fellépő különböző mértékű kölcsönhatások (rétegközi adszorpció, duzzadás-zsu-gorodás, dezaggregációs jelenségek stb.) következtében is (Baver, 1956; Voronin, 1980; Lowel &
Joen, 1984; Makó, 1995; Makó et al., 1995). Makó és Máté (1991, 1992) tapasztalatai alapján a fo-lyadékok kapilláris emelése jelentős mértékben eltérő lehet a szilárd fázis agyagásványösszetételétől függően.
68 Az agyagásvány-tartalom és típus a talajok porozitás-változásának mértékét is meghatározza (Lenhard
& Brooks, 1985; Chen et al., 1987; Matmon & Hayden, 2003). Matmon és Hayden (2003) tapasztalatai alapján az 1:1 típusú kaolinit agyagásványtartalmú, aggregált talajok finom pórusai és szűk csatornái a víz és NAPL telítéskor elérhetőek. A 2:1 típusú (duzzadó) agyagásványokat tartalmazó talajok pó-rustere azonban duzzadáskor jelentősen csökken, megváltoztatva, növelve már a folyadékok belépési küszöbnyomás értékét is (vízre vonatkozó Pce értéke 19,4 kPa-ról 70,4 kPa-ra emelkedett) (pl. Matmon
& Hayden, 2003). A kaolinit ásványok esetében a plaszticitási index kis értékének köszönhetően gya-kori flokkuláció vezethet a pórusszerkezet és ezáltal a hidraulikai talajtulajdonságok megváltozásához (van Olphen, 1963; Chen et al., 1987; Dragun, 1998).
Eredményeim szerint 0,5 körüli relatív nyomásértéken már a két ásványi keveréksor gőzadszorpciója közötti különbség nem jelentős. A kisebb relatív nyomásértéken tapasztalt különbségeket tehát felté-telezhetően a nagyobb külső felülettel (external surface33) jellemezhető bentonit minták (5,16–37,31 m2·g-1; 8. melléklet, 4. táblázat) pórusaiban kapillár-kondenzációval adszorbeálódó DUNASOL-tartalom jelentősebb mennyisége magyarázza. Eredményeimhez hasonlóan pl. Sawney és Gent 1990-ben végzett vizsgálati tapasztalatai is igazolták, hogy a duzzadó típusú agyagásvány minták nem tá-guló rétegrácsú mintákkal szembeni nagyobb szerves folyadékgőz adszorpcióját az agyag aggregátu-mok mikropórusaiba diffundáló szerves gőzök kapilláris kondenzációja okozhatja.
A bentonit keveréksor elemek átlagos pórusmérete az SSSA (1979) pórusosztályozása szerint az ult-ramikropórus (átlagos pórusátmérő: 0,1–5 μm), míg a kaolinit minták a mikropórusok (átlagos pórus-átmérő: 5–30μm) csoportba sorolhatóak. A tiszta bentonit minta mikropórus felülete 11,19 m2·g-1, külső felülete 37,31 m2·g-1 míg a kaolinité 1,16, illetve 18,64 m2·g-1. A fajlagos felület és a DUNASOL-visszatartó képesség között nem tapasztalható első látásra szoros összefüggés (R2 = 0,272). A független mintás Kolmogorov-Szmirnov teszt azonban a különböző agyagásvány típusokból képzett keveréksorok között jelentős eltérést mutatott (p < 0,05).
Az összes ásványi keveréksor elemet együtt bemutató diagramon két jól elkülönülő csoport látható szinte minden nyomásértéken (7. melléklet 2. és 3. ábra). A különböző agyagásvány-típusú keverék-sorok DUNASOL-visszatartó képessége közötti eltérés a nyomás növekedésével mindinkább megmu-tatkozik. Különválasztva a két ásványi keveréksor elemeit agyagásvány típusonként eltérő, de szoros összefüggés van a minták DUNASOL-visszatartó képessége és fajlagos felülete között (R2 > 0,700 – 7. melléklet 3. ábra). Hasonló tapasztalatokról már több szerző is beszámolt korábban, a talajok víz-tartó képességét becslő PTF-ek kidolgozását célzó kutatások eredményeiben. A vízvíz-tartó képesség és az ásványi összetétel összefüggéseit vizsgálva Tessier (1984), illetve Tessier és munkatársai (1992) azt tapasztalták, hogy a nyomás növekedésével nő az ásványi összetétel szerepe a folyadékvisszatartó-képesség alakulásában. Williams és munkatársai (1983) a röntgen-diffrakciós mérések alapján meg-határozott ásványi összetételt csoportosító változóként alkalmazták a víztartóképesség becslő PTF-ek
33 ld. 2.1.3. alfejezet
E
69 képzéséhez. Eredményeik szerint a nyomás növekedésével a kaolinit, illit és montmorillonit minták víztartó képessége közötti eltérés nő. Montmorillonitos és kaolinitos minták jelentősen eltérő víztartóképességéről számolt be Hodnet és Tomasella (2002) is.
Nagarajarao (1994) vízzel és xilollal meghatározott deszorpciós izotermái alapján a víz/szilárd fázis, illetve szerves folyadék/szilárd fázis rendszer 0,2 μm feletti pórusátmérővel jellemezhető alkotóele-meinek effektív porozitásbeli eltérése 0–15 kPa nyomástartományban elsősorban az aggregátumok stabilitásával összefüggésben alakul. 15 MPa nyomásérték felett az effektív porozitás eltérését főként az agyagásványok mennyisége és minősége befolyásolja.
Az ásványi őrlemény minták DUNASOL-adszorpciója a talaj alapvizsgálati tulajdonságai alapján nem határozható meg megfelelő pontossággal. Jó pontosságú becslés az alapvizsgálati talajtulajdonságok és a fajlagos felület ismeretében képzett becslő összefüggésekkel lehetséges (7. melléklet, 2. táblázat).
Talaj és ásványi őrleménymintákkal végzett kísérletek eredményei
A talaj és ásványi őrlemény mintákat is felhasználó vizsgálatom eredményei szerint a van Genuchten függvény illesztési egyenlete alapján számítható átlagos nyomásérték 50 000 kPa, ami kisebb, mint a vízre vonatkozóan meghatározott higroszkópossági kapilláris nyomás 150 000 kPa. A monomolekuláris DUNASOL-borítottság értékekek átlaga 2,81 V/V%, amit jelentősen meghalad az egyrétegű vízborítottságának megfelelő víztartalom átlagértéke (hy: 5,37 V/V%). Ez az eltérés a vár-ható értékek terjedelmében is megmutatkozik (5,5, illetve 8,99)34. A folyadékvisszatartó-képesség ér-tékek eloszlása minkét esetben eltér a normáltól (4.7. táblázat).
4.7. táblázat. A talajminták és ásványi keveréksorok számított monomolekuláris rétegborítottságát jellemző DUNASOL-visszatartó képesség (θmon DUNASOL) és a mért monomolekuláris vízborítottságának (hy) leíró sta-tisztikái
Átlag Minimum Maximum Szórás Std. hiba Ferdeség Csúcsosság N
θmon DUNASOL 2,81 0,52 6,02 1,29 0,13 0,591 -0,183 120
hy1 5,37 0,43 9,42 1,84 0,32 0,707 -0,485 105
A statisztikai elemzések második lépésében vizsgálatba vont talaj és ásványi őrlemény minták BET-felületét és porozitásviszonyait jellemző mérési eredményeket a 8. mellékletben foglaltam össze (4.
táblázat). A különböző talajok által adszorbeált N2 gáz térfogat alapján számított BET-felület eltérő (8. melléklet, 4. ábra). A feltalajból származó talajminták fajlagos felülete szélesebb tartományban változik, mint az altalajból származó mintáké – ahogyan a minták más kémiai és fizikai tulajdonsága-iban is egyaránt jelentősebb eltérések vannak a feltalajból vett talajminták között, mint az altalajmin-ták között. A Duncan-teszt eredménye alapján a különböző fajlagos felület kóddal jellemezhető cso-portok víztartó képessége szignifikánsan eltérő. A nagyobb fajlagos felületű minták víztartó képessége nagyobb (8. melléklet, 1. táblázat).
34 A víztartó képesség szórása valamivel nagyobb. Ez azonban lehetséges, hogy részben azzal magyarázható, hogy az egyrétegű DUNASOL-borítottság a VG függvény illesztését követően meghatározott, számított érték, míg a hy a minták mért higroszkópossága.
70 A korrelációs analízis eredményei szerint a fajlagos felület és a folyadékvisszatartó-képesség közötti összefüggés szorossága a nyomás növekedésével nő (8. melléklet, 3. táblázat). A Duncan teszt ered-ményei alapján a talaj fajlagos felületének és a különböző nyomástartományban mérhető olajvissza-tartó-képesség értékek összefüggései is szignifikánsak. Tapasztalatom némiképpen ellentmond a szak-irodalmi tapasztalatoknak szerint a szerves folyadékok nem képesek az agyagásványok rétegei közé behatolni, így a fajlagos felület szerepe a szerves folyadékvisszatartó-képesség alakulásában kevésbé jelentős, mint a víztartó képességében (pl. Di Gléria et al., 1957; Makó, 1995; Santamarina et al., 2002). Az eredmények azonban hasonlóak, mint a csak agyagásványokkal végzett vizsgálatok eseté-ben (ld. fejezet elején). A talajminták szignifikánsan eltérő szerves folyadékvisszatartó-képessége ez esetben is valószínűleg a minták fajlagos felületével arányosan eltérő mértékű kapilláris kondenzáció eredményeképpen alakul ki.
A fajlagos felület értéke a szakirodalmi tapasztalatok alapján is egyértelműen meghatározza a szerves folyadékgőzök adszorpciójának mértékét (pl. Makó, 1995; Makó et al., 2019). Makó és munkatársai (2017) szerint a talaj szerves szennyező anyag, illetve NAPL tároló és szűrő funkciója is becsülhető a mechanikai összetétel és fajlagos felület ismeretében. A folyadékvisszatartó-képességet tapasztala-taim szerint ugyanakkor befolyásolja a agyagfrakció fő agyagásvány típusa is. A minták fajlagos fe-lületét a FAO szabvány szerint meghatározott agyagtartalom mellett a talajminták humusz- és karbo-nát tartalma is meghatározza (4.8. táblázat). Érdekes tapasztalat, hogy a MSZ szabvány szerint meg-határozott agyagtartalom szorosabb összefüggést mutat a fajlagos felületttel, mint az FAO szabvány szerint meghatározott (8. melléklet, 1. ábra). A FAO agyagtartalommal ugyanakkor minden nyomás-értéken negatív korrelációs kapcsolatot mutat a talajminták szerves folyadék visszatartó képessége, míg az MSZ szabvány szerint mért agyagtartalommal nem. Az előbbi szerepe továbbá a nyomás nö-vekedésével csökken, míg az utóbbié nem (8. melléklet, 2. táblázat).
4.8. táblázat. A talajminták fajlagos felületét leíró regressziós egyenlet (N = 40)
x1 = agyag tartalom (MSZ), %, x2 = humusztartalom, %, x3 = karbonát tartalom,
% R2
BET-felület 10,483 + 0,859x1 – 5,749x2 – 0,445x3 0,840
A humusz- és karbonát tartalom az egyenletben negatív koefficiens értékkel szerepel, míg az agyag-tartalom növelésével a fajlagos felület egyértelműen nagyobb. A szervesanyag-agyag-tartalom hatása a faj-lagos felületetre összetett. A nagyobb humusztartalom közvetlen hatása, hogy a nagyobb fajfaj-lagos fe-lületű alkotóelemek arányát növeli a talajmintában és csökkenti a térfogattömeg értékét (Rawls et al., 2003). Közvetett hatása megnyilvánulhat pl. az aggregátumok képzésében játszott szerepe által (fő-ként a makro- és mezoporozitás növelésén keresztül – pl. Kay, 1998).
A nagyobb aggregáció ugyanakkor a mikropórustérfogat relatív csökkenését eredményezheti (pl.
Theng, 1974; MacRae & Mehuys, 1985), illetve a humuszanyagok egyes pórusokat és az agyagásvá-nyok felületét elérhetetlenné tehetik a folyadékok számára (pl. Wagai et al., 2009; Minasny &
E
71 McBratney, 2018). Több szerző is beszámolt arról, hogy a humuszanyagok eltávolítása nagyobb faj-lagos felületet eredményezhet, mely részben a kezelés hatására bekövetkező nagyobb diszperzióval, részben pedig azzal magyarázható, hogy az addig „fedett” pórusok elérhetővé válnak (Pennel et al., 1995; Tombácz et al., 1996; Mikkuta et al., 2005). A karbonát tartalom szerkezetalakító hatása mel-lett, a fajlagos felületet fordított arányosság szerint meghatározó szerepét is leírja a szakirodalom (pl.
Lucke & Schmidt, 2015). Wagai és munkatársai (2009) tapasztalata alapján a karbonát tartalom jelen-tősége az elemi szemcsékből kialakuló aggregátumok képződésén keresztül, illetve az agyagásvány felületek „takarása” révén is érvényesül.
A fajlagos felület tehát több talajtulajdonság összetett függénye. A komponensek szerepe nem össze-adódik (pl. Pennel et al., 1995; Wagai et al., 2009; Molnár et al., 2019), hatásuk összetett módon befolyásolja a fajlagos felület értékét, és közvetve a porozitásviszonyokat, a pórusokban visszatartott folyadék mennyiségét, illetve a szilárd fázis és a folyadék közt lezajló kölcsönhatásokat. Egyes szak-irodalomban található tapasztalatok alapján csak a nagyobb nyomástartományban meghatározható folyadékvisszatartó-képességet befolyásolja, míg mások szerint a folyadékvisszatartó-képesség görbe teljes nyomástartományának folyadéktelítettségét is meghatározza. Szerepének jelentősége az egyéb talajtulajdonságoktól is függő (Pennel et al., 1995; Molnár et al., 2019). Eredményeim értékelésénél ugyanakkor azt is figyelembe kell venni, hogy a pedotranszfer függvények képzésének feltétele olyan talajtulajdonságok felhasználása becslő változóként, melyek mérése gyors, kis költségigényű. További vizsgálatok szükségesek a fajlagos felület és az alapvizsgálati jellemzők közötti összefüggések pon-tosabb megismerésére, számszerűsítésére és az agyagásványtípus mint csoportosító változó lehetséges figyelembevételére a becslé során a száraz végponti értékek meghatározásakor.
4.4.3. A van Genuchten hidraulikai függény-illesztés pontosítási lehetőségeinek vizsgá-lata
4.4.4.1. A monomolekuláris rétegborítottság ismeretében végzett hidraulikai függ-vényillesztés tapasztalatai
Vizsgálati eredményeim szerint a 0–150 kPa nyomástartományban meghatározott DUNASOL-visszatartó képesség értékek ismeretében paremetrizált (MLR/Levenberg-Marquardt iteráció) VG függvény (0–150 kPa – I. iteráció) illesztési pontossága valamivel kisebb, mint a monomolekuláris DUNASOL-borítottság ismeretében végzett illesztés pontossága (0–50 000 kPa – II. iteráció), a de-terminációs koefficiens értékek 0,810 illetve 0,940 (8. melléklet, 2. ábra). A maradvány telítettség értékek figyelembevételének fontosságát a víztartó-képesség görbék illesztésénél is számos szerző ta-pasztalatai is bizonyítják (Parker & Lenhard, 1987; Lenhard 1992; van Geel & Roy, 2002; Leij et al., 2005).
Eredményeim szerint legnagyobb eltérés az iterált α paraméterek között mutatkozott, amelynek vár-ható értéke, standard hibája és szórása a II. iterációt követően kisebb (4.9. táblázat).
72 A kétféleképpen parametrizált VG függvény α paramétereinek eltérése a nemparaméteres próba ered-ménye alapján szignifikáns (Kolmogorov-Szmirnov teszt; p < 0,05). A további két paraméter (Vm és n) statisztikai mutatói azonosnak tekinthetőek. 4.9. táblázatban azonban az is jól látható, hogy a két iteráció α paramétereinek medián értéke kevésbé különböző, mint a paraméter maximum értékei – a maximum érték az I. iteráció esetében jelentősen eltér az átlagtól.
Az α paraméter 1,0 peremfeltétel közeli, illetve efeletti értéke – a szakirodalom szerint – a víztartóképesség görbék parametrizálásakor is lehetséges érték a feltétel nélküli iterációs eljárással parametrizált függvények esetében; átlaga egyes becsléseknél: 0,28–8,76 (Leij et al., 1997), 0,7–1,1 (Van Genuchten, 1980), illetve 0,08–0,9 kPa (Ghanbarian & Millán, 2009).
Az α paraméter átlagának a medián értékektől való jelentős eltérése arra utalhat, hogy kiugró értékei részben esetiek. A legnagyobb α paraméter értéke ugyanakkor a tömegszázalékos arányaiban legna-gyobb homoktartalmú mintáknak (I. keveréksor 6. elem) volt. A VG függvény fizikai féleség szerint képzett átlagos paraméterértékeit tartalmazó táblázatokban az α paraméter értéke agyagtartalommal fordított arányosság szerint változó (pl. Rawls & Brakensiek, 1982; Carsel & Parrish, 1998). Az álta-lam vizsgált mintákra vonatkozóan az α paraméter és a talajjellemzők parciális korrelációs együtthatói alapján a por és agyagtartalommal fordítottan arányosan (8. melléklet 2. ábra), míg a homoktartalom és a közvetetten a szerkezetességet is befolyásoló jellemzők (humusz- és karbonát tartalom) értékének növekedésével az α paraméter egyenes arányosság szerint változik.
4.9. táblázat. A kilenc illetve tíz ponton mért DUNASOL-visszatartó képesség ismeretében parametrizált* VG függgvény paraméterei és leíró statisztikáik (N = 120)
A mérések nyomástartománya
Illesztési
paraméter Átlag MED MIN MAX PERC95 SE ST DEV
0,1–150 kPa Vm 45,93 45,68 39,09 54,85 53,38 0,78 4,48
α 1,18 0,10 0,01 9,98 9,98 0,44 2,52
n 1,23 1,22 1,08 1,45 1,41 0,02 0,09
0,1–500 000 kPa
Vm 45,14 44,85 37,73 52,32 52,30 0,39 4,01
α 0,07 0,06 0,02 0,18 0,13 0,00 0,03
n 1,27 1,27 1,17 1,47 1,34 0,01 0,05
Megjegyzés: *NLR/Levenberg–Marquardt iterációval meghatározott illesztési paraméterek; a nem magyarázott statisztikai mutatók: PERC 95 a 95%-os percentilis; MED: a medián, MIN: a minimum; MAX a maximum, Perc95 a 95%-os percentilis érték; SE a standard hiba és ST DEV a szórás
Hasonló tapasztalatokról számolt be Rajkai (1988) a víztartó képesség görbék becslő regressziós mo-dellek kidolgozását célzó vizsgálatainak eredményeit közlő publikációjában. Eredményei szerint, a Várallyay által (1979) javasolt függvény illesztési paraméterei közül az inflexióspontnak megfeleltet-hető effektív vízkapacitás értékek – megközelítőleg a telítési nedvességtartalom fele – fizikai féleség csoportonként egyértelműen különbözőek, értékük a homok fizikai féleségű talajok esetében kisebb és az agyagtartalommal arányosan nő. (Kisebb effektív vízkapacitásez esetben gyorsabb gravitációs leürülést jelez.)
A telítési nedvességtartalom – mint paraméter – értéke a II. iterációval valamivel kisebb, mint az I.
iterációval meghatározott. E paraméter standard hibája a II. iterációnál szintén jelentősen kisebb, mint
E
73 az I. iterációval számítható hibaérték. Az n alaki paraméter kismértékű növekedése azonban lehetsé-ges, hogy az α paraméter értékek jelentős csökkenésének következménye – részben a két paraméter közötti erős, negatív előjelű összefüggés alapján35.
73 az I. iterációval számítható hibaérték. Az n alaki paraméter kismértékű növekedése azonban lehetsé-ges, hogy az α paraméter értékek jelentős csökkenésének következménye – részben a két paraméter közötti erős, negatív előjelű összefüggés alapján35.