Miért szakadt át? A kolontári baleset földtani okai

Eredeti szerző: Pásztörperc

A tározóból nagyjából 5 g/l NaOH-tartalmú (pH >13) folyadék és 700 ezer köbméter vörösiszap hiányzik. A vörösiszap egy részét a lúg ragadta magával, másik részét a későbbi esőzések mosták ki. Az áradat a gátból kiszakított, több köbméteres tömböket mintegy ötszáz méter hosszan rakta le (2. ábra).

Hat ember belefulladt az árba, négyen a kórházban vesztették életüket. A Torna, a Marcal és a Rába alsó folyásának élővilága kipusztult; de a Mosoni-Dunát már sikerült megmenteni.

A Magyar Tudományos Akadémia már a baleset másnapján szakértő bizottságot alakított, de ennek tevékenységét nehezítette a pánikhangulat, amit folyamatosan súlyosbítottak a lakosságot a nagyobb publicitás reményében dezinformáló, riogató zöld szervezetek (Greenpeace, Levegő Munkacsoport, WWF Magyarország stb.). Miközben az önjelölt szakértők egy-két archív fényképre hivatkozva naponta álltak elő a baleset újabb és újabb „magyarázataival”, a tudományos intézmények megkezdték az okok feltárását. Ez a munka máig sem ért véget, de legalább a fontosabb tényezőket már ismerjük.

A katasztrófa okainak tisztázását két részre kell bontanunk: az egyik, hogy miért tört el a gát, a másik pedig, hogy miért szakadt ki az eltört gát egy nagy darabja.  

1. Miért tört el? A tározót a Torna patak árterén, a patakot elterelve alakították ki. Az ártéri rétegsor rendkívül heterogén, nagyon változatos, egyebek között nagy szervesanyagtartalmú és gyakorlatilag nulla teherbírású „kotus” üledékeket is tartalmaz. A környezetvédelmi hatóság már a X. kazetta üzembe helyezése előtt megépíttette a nátronlúg talajvízbe szivárgását meggátoló résfalat. (5. ábra) A résfalon belül visszaduzzadt a lúg, és gyakorlatilag a felszínig (a tározó körüli övárok talpáig) átáztatta az üledékeket. A Budapesti Műszaki Egyetem kutatói tisztázták, hogy a gát azért tört el, mert az alatta átszivárgó nátronlúg elbontotta a felső talajrétegek agyagásványait, illetve káliumtartalmukat nátriumra cserélte. A nátriumos agyagásványok kevésbé duzzadékonyak, kevésbé tapasztják egymáshoz a talaj egyéb szemcséit. A meggyengült talaj nem bírta tovább a terhelést.

5. ábra. A gát és környezete (Bánvölgyi Gy., 2011)

2. Azt, hogy miért szakadt át, darabolódott fel a törés után több mint 40 m-es szakaszon a tározó északnyugati sarka, a Földtani Intézet munkatársai vizsgálták. A gát átszakadása egy földtani jellegű műszaki probléma. A gát anyaga olyan antropogén üledékes kőzet („salakbeton”), aminek származási helyét, szállítását, ülepítését és kőzetté válásának módját is többé-kevésbé ismerjük. Szükségképpen a hiányzó ismereteket is leginkább földtani — kiemelten ásványtani, geokémiai és üledékföldtani — módszerekkel szerezhettük meg.

  6. ábra. ábra Gyűrt rétegek a gát belülről tisztára mosott északi falának alján, az északnyugati sarokhoz közel (Varga R.)  

A gátban nemcsak ettringit képződik, de számos más ásvány is. Sőt, az ettringit kedvezőtlen körülmények között, például lúggal vagy széndioxiddal érintkezve el is bomlik — ez utóbbi folyamat a gát mállása. A reakciók közös jellemzője, hogy lényegesen lassabbak annál, amit a betonok kötésénél megszoktunk, félig-meddig az üledék kőzetté válásának tempójára emlékeztetnek. Ennek eredményeként a gát anyagának mintegy ötöde, rosszabb esetben harmada köztes termék, mint például a portlandit, közönséges nevén: oltott mész. A gát „életének” második fázisa a térfogatcsökkenésé: ezt jelzik a gátminták vékonycsiszolataiban jól látható „kiszáradási repedések (7. ábra).

 

7. ábra A visszabontott nyugati falból gyűjtött minta vékonycsiszolati képe kiszáradási repedésekkel (Kalmár J.)

 

A csak savanyú közegben stabil ettringitet a nátronlúg elbontja: a bomlástermékekből a gát belső falán vízzáró kéreg (8. ábra) alakult ki.

 

8. ábra Az egykori vízzáró kéreg maradványai a gát északi falán (Hermann V.)

 

A gát ásványai nemcsak lúgos közegben, de közönségesen a levegő hatására is elbomlanak. Az ettringit kémiai mállása:

(1) ha nincs mellette fölöslegben kovasav, úgy hidrogrosszulárrá és kalcium-karbonáttá esik szét:

Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂ + 3CO₂ = Ca₃Al₂(OH)₁₂ + 3CaCO₃ + 3 SO₃

(2) kovasav jelenlétében gehlenitté alakul:

Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂ + SiO₂ + 4CO₂ = Ca₂Al₂SiO₇ + 4CaCO₃ + 3 SO₃ + 6H₂O

Mindkét folyamat eredményeként felszabadul az ettringit 26 kristályvize, ami radikális térfogatcsökkenést eredményez: ettől a gát mállási kérge lemezesen összepöndörödik, és a lepotyogó lemezek „gátlábi törmelékként” halmozódnak fel (8. ábra). A vas nem vesz részt ezen új ásványok felépítésében, hanem maghemitként önálló fázist alkot:

(3) Ca₆Fe₂(SO₄)₃(OH)₁₂ + 6CO₂ = Ca₃Fe₂(OH)₁₂ + 6CaCO₃ + Fe₂O₃ + 3 SO₃ + 6H₂O

Szerencsétlen módon az átszakadt rész volt az az illeszték, amit a gát többi részénél néhány évvel később emeltek fel teljes, tervezett magasságára. Az utólagos „befoltozáshoz” használt anyag a gát egyéb részein felrakottól eltérő, azoknál homokosabb volt. A salakpernyéből kimosott homokot a víz az illeszték szélein, vékony csíkokban (rétegekben) rakta le.

Az eltérő minőség és a később kezdődött kötés, ásványosodás miatt az illeszték és a gát egyéb részeinek határfelületén mindkét oldalon meredek repedések rendszere jött létre. Emellett a salakpernye közé rétegzett homokcsíkokon nem alakult ki a vízzáró kéreg: ezekbe a tározó felől benyomult a nátronlúg, és elbontotta az ettringitet (9. ábra). A közel függőleges repedések és a vízszintes rétegek korróziójának hatására a gát olyan tömbökre darabolódott, amiket jóformán csak a gravitáció tartott össze.

 

9. ábra Lúgkorróziós zsákok az egykori illesztékben (nyugati fal; Fügedi U.)

 

Az északi fal nem darabolódott így fel, így a tározóból kiáramlani igyekvő nátronlúg csak a mintegy fél méteres elmozdulás vetőtörmelékét hordta ki, és simára oldotta a törések falait (10. ábra). Az északnyugati sarok kisebb-nagyobb tömbjeit azonban a nagy nyomással kiáramló lúg könnyedén felkapta és messze hurcolta.

 

10. ábra A szakadás az északi fal közepén, felülnézetben (Varga R.)