Search Results

You are looking at 1 - 8 of 8 items for :

  • Author or Editor: Péter Tóth x
  • Materials and Applied Sciences x
  • Refine by Access: All Content x
Clear All Modify Search

Talajmontmorilloniton végzett adszorpciós kísérleteink újabb adatokkal támasztották alá, hogy a montmorillonitok valóban nagy mennyiségben képesek fémionokat megkötni, s ezáltal rendkívül jelentős szerepük van a talajban lejátszódó kémiai folyamatokban, a nyomelemek és szennyezők talajbeli mozgásában. A különböző fémionokkal adszorbeált montmorillonit röntgendiffrakciós vizsgálata megerősítette azt a tényt, hogy a rétegközi kation természete alapjaiban befolyásolhatja a szmektitek legszembetűnőbb szerkezeti vonását, a bázistávolságot. A Cu- és Pb-adszorbeált montmorillonitok bazális rácssíktávolsága 12,5, ill. 13 Ǻ, mely a víz egyrétegű elrendeződésére utal a rétegközi térben. Ezzel szemben a Cd 2+ a kétrétegű kationoknak megfelelő két vízrétegű formában adszorbeálódott a montmorillonit rétegközi terében. Az adszorbeált kation kémiai természetén felül egyértelműen lényeges tényező ebben az is, hogy az adott fémion mekkora koncentrációban van jelen a montmorillonittal kölcsönhatásban lévő oldatban. Glicerines kezelés után a Cu- és Pb-adszorbeált montmorillonit-minták duzzadásvesztést mutatnak, míg a kadmiumadszorpció nem változtatja meg a talajmont-morillonit duzzadóképességét. Az egyébként duzzadó vermikulitok megkülönböztető sajátsága az, hogy viszonylag nagy rétegtöltésüknek köszönhetően rétegközi terükbe csak egy glicerinréteget képesek magukba fogadni, mert a 2:1 szilikát egységeket összekapcsoló erő meghaladja a szmektitekét. A vizsgált montmorillonit tehát nagyobb réz-, illetve ólomterhelésre nemcsak hogy elveszti kristályrácson belüli duzzadóképességét, de adott esetben fémmel szennyezett talajban könnyen félre is határozható vermikulitnak.

Restricted access

A mesterséges intelligencia néhány biztonsági vetülete

On some security aspects of AI systems

Scientia et Securitas
Authors:
László Vidács
,
Márk Jelasity
,
László Tóth
,
Péter Hegedűs
, and
Rudolf Ferenc

Összefoglalás. A mély mesterséges neuronhálók elterjedése az ipari alkalmazásokban évekkel azok megbízhatóságával, értelmezhetőségével, és biztonságával kapcsolatos szakterületek fejlődését megelőzően történt. Az egyik, gyakorlatban is jelentős területen, a képfelismerésben például a megvalósult megoldások szinte már emberi teljesítményre képesek, de ezzel együtt célzott zajjal ezek a rendszerek félrevezethetők, megzavarhatók. Jelen kéziratban ismertetünk néhány tipikus biztonsági problémát, valamint rámutatunk arra, hogy a hagyományos szoftverfejlesztés területén alkalmazott minőségbiztosítási módszerekkel rokon megoldásokra szükség van az MI-re épülő rendszerek fejlesztésében, akár a mesterséges neuronhálók biztonságát, akár az MI rendszerek hagyományos komponenseinek fejlesztését tartjuk szem előtt.

Summary. Research on the trustworthiness, interpretability and security of deep neural networks lags behind the widespread application of the technology in industrial applications. For example, in image recognition, modern solutions are capable of nearly human performance. However, with targeted adversarial noise, these systems can be arbitrarily manipulated. Here, we discuss some of the security problems and point out that quality assurance methods used in traditional software development should also be adapted when developing AI-based systems, whether in the security of artificial neural networks or traditional components of AI systems. One of the main concerns about neural networks today that – to the best of our knowledge – affects all deep neural networks is the existence of adversarial examples. These examples are relatively easy to find and according to a recent experiment, a well-chosen input can attack more networks at the same time. In this paper we also present a wider perspective of security of neural architectures borrowed from the traditional software engineering discipline. While in traditional development several methods are widely applied for software testing and fault localization, there is a lack of similar well-established methods in the neural network context. In case of deep neural networks, systematic testing tools and methods are in the early stage, and a methodology to test and verify the proper behavior of the neural networks is highly desirable. Robustness testing of machine learning algorithms is a further issue. This requires the generation of large random input data using fuzz testing methods. The adaptation of automatic fault localization techniques has already started by defining notions like code coverage to neural networks. Lastly, we argue that the effective development of high quality AI-based systems need well suited frameworks that can facilitate the daily work of scientists and software developers – like the Deep-Water framework, presented in the closing part of the paper.

Open access
Agrokémia és Talajtan
Authors:
Péter Csathó
,
Tamás Árendás
,
Anita Szabó
,
Renáta Sándor
,
Péter Ragályi
,
Klára Pokovai
,
Zoltán Tóth
, and
Rita Kremper

Abstract

A long-term fertilizer experiment was set up on a calcareous chernozem soil with a wheat-maize-maize-wheat crop rotation, as part of the National Long-Term Fertilization Experiments (NLTFE) Network, set up with the same experimental pattern under different soil and agro-climatic conditions in Hungary. The effect of P fertilization on the soil, on maize yields, and on leaf P and Zn contents in the flowering stage were examined in the trials. In certain years, foliar zinc fertilizer was applied, in order to prove that yield losses due to P-induced Zn deficiency can be compensated by Zn application. Calcium-ammonium nitrate, superphosphate and 60% potassium chloride were used as NPK, and Zn-hexamine (in 1991) and Zn-sulphate (in 2006) as foliar Zn fertilizers.

In the years since 1970, averaged over 36 maize harvests, treatments N3P1K1 and N4P1K1, involving annual rates of 150 to 200 kg ha−1 N, 100 kg ha−1 K2O and 50 kg ha−1 P2O5, gave the highest yields (8.3 t ha−1 grain on average). As the years progressed, treatments exceeding 50 kg ha−1 P2O5 a year were found to have an increasingly unfavourable effect. Based on the yields of ten cycles (36 maize years), variants P2, P3 and P4 resulted in 16–30–45 t ha−1 grain yield losses in comparison to variant P1.

Investigations carried out in 1987, 1991 and 2006 showed that the leaf Zn content on plots with more than 150 to 200 mg kg−1 AL (ammonium lactate)-soluble P2O5 (over 30 mg kg−1 Olsen-P) dropped below 15 mg kg−1 and the P/Zn ratio rose to above 150 or even 250 in the flowering stage in two years. As a consequence of P-induced Zn deficiency, maize grain yields fell by 2 t ha−1 in two of the years investigated and by almost 5 t ha−1 in one year at the P4 level (200 kg ha−1 P2O5 year−1), in comparison to the P1 variant (50 kg ha−1 P2O5 year−1).

When 1.2 kg ha−1 foliar Zn was applied in the form of zinc hexamine, 1.7 to 1.8 t ha−1 maize grain yield surpluses were obtained on plots with higher P levels in 1991. In 2006 the P-induced Zn deficiency caused unexpectedly high (almost 5 t ha−1) grain yield losses on plots with higher P levels, so the maize grain yield surpluses obtained in response to 1.2 kg ha−1 foliar Zn application, in the form of zinc sulphate, were as high as 1.6 to 3.8 t ha−1.

The data clearly indicate that maize yields are impeded by both poor and excessive P status. Soil and plant analysis may be useful tools for monitoring the nutritional status of plants.

Restricted access

Az apajpusztai és zabszéki kísérleti területen megvizsgáltuk két 1 m-es talajszelvény ásványtani összetételét. A talajminták szemcseeloszlás szempontjából kozetlisztes (vályogos) agyag, agyagos kozetliszt (vályog), agyagos és kozetlisztes (vályogos) homok jelleguek, jelentos karbonáttartalommal és magas (9-10) pH-értékkel. A minták homokfrakcióját kétféle (vulkáni és metamorf eredetu) kvarc, földpát, muszkovit, biotit és járulékos ásványok, kozettörmelék (dolomit, mészko, metamorf palák, bontott riolit és egyéb vulkáni kozet) és organoklasztok (csigahéjtörmelék) alkotja. A minták röntgendiffrakciós és termikus elemzése kimutatta, hogy az agyagásványokat montmorillonit, klorit, illit, kaolinit és szmektit-illit kevertszerkezetu ásvány alkotja. Rajtuk kívül jelentos mennyiségu kvarc, karbonát és földpát, valamint kevés amfibol, pirit, goethit, hematit, gipsz és 2-4 % amorf fázis jelenik meg. A két teljes kémiai elemzésbol számított normatív ásványok a valódi összetételtol jelentosen különbözik, amely abból fakad, hogy minden bizonnyal a montmorillonit Na-jellegu, az igen nagy mértékben diszperz és rendezetlen agyagásványok Na+-adszorbciója jelentos, és számolni kell magas SiO4 -4?AlO4 -5  kihelyettesítéssel is. Az általánosan elfogadott szikesedési modell keretén belül a közlemény a szikesedés "finomszerkezetére" kíván fényt deríteni, s ezen belül az agyagásványok szerepére a folyamat megindításában és kifejlodésében. Feltételezve, hogy az eredeti állapotban a talajszelvény fo agyagásványa a piroklasztos eredetu Na-montmorillonit volt, amikor megindult a "kapilláris szivattyú" a normális pH-értéku, foleg Ca-hidrokarbonátos talajvízbol és a törmelékbol kioldott Ca++-ionok helyettesítették a szmektit köztes Na+-ionjait; ezek a felszínen különbözo, foleg karbonátos Na-sók alakjában kivirágoztak. Mikor beállt a csapadékos idoszak, ezek a sókiválások oldatba kerültek, a magas pH-jú oldat beszivárgott a talajba, a Na+-ionok helyettesítették a rétegközi Ca++-t, amely végül kicsapódott, kérgeket képezvén karbonátos és nem-karbonátos szemcséken a talajvíz szintje közelében. A folyamat, periodikus jellegébol adódóan számtalanszor megismétlodött, minek eredményeként a talajvíz felszínén egy sóoldat-párna keletkezett és a talajban a mészlerakódások egy többé-kevésbé összefüggo réteget képeztek. Ugyanakkor a felaprózódó agyagásványok szintjén általánosult a szerkezeti rendezetlenség. Mindezek alapján meg lehet állapítani, hogy a szikesedés kezdeti, evolutív vagy érett stádiumban van. Az apajpusztai és zabszéki mintavételi területek e szempontból a kifejlodés állapotában vannak. Ásványgenetikai szempontból a szikes területek valójában új ásványok bölcsojének tekinthetok. Itt jönnek létre a vízben oldható különbözo Na-sók, a Mg-tartalmú kalcit, a gipsz és itt esnek szét az agyagásványok, kolloid méretu és tulajdonságú rácsfoszlányokká, amelyekbol az üledékgyujtoben vagy a diagenezis során újból felépülnek a rendezett szerkezetu agyagásványok.

Restricted access

A felszín alatti hidrogéntárolás kőzetalkotó ásványokra gyakorolt hatása a Pannon-medencében

Effect of subsurface hydrogen storage on rock-forming minerals in the Pannonian Basin

Scientia et Securitas
Authors:
Orsolya Gelencsér
,
Péter Tóth
,
Tibor Németh
,
Zsuzsanna Szabó-Krausz
, and
György Falus

Összefoglalás.

Az energiaigény és a megújuló energiaforrásokból származó kínálat között fennálló szezonális eltérés áthidalható a hidrogéngáz bevezetésével az energiaellátásba. A nagy léptékű energiatárolás hidrogén formájában a felszín alatti térben lehetséges. Azonban a kőzet pórusterében az injektált hidrogén hatására végbemenő reakciók nemcsak a kitermelendő hidrogén mennyiségét és minőségét csökkentik, de a kőzet hosszabb távú állékonyságát is ronthatják. A Kárpát-Pannon régióban jelentős mennyiségben találhatók porózus kőzetek, amelyek hidrogéntárolásra is alkalmasak lehetnek. Ugyanakkor, ezek a kőzetek változatos ásványos összetételük miatt reakcióba léphetnek a hidrogénnel. Vizsgálatunk célja, hogy megismerjük a kőzetalkotó ásványok viselkedését pórusvíz és hidrogén jelenlétében, amely elengedhetetlen a rezervoár tárolási potenciáljának felméréséhez.

Summary.

One of the key substances in the modern-day energy transition is hydrogen, which can be utilized as an energy storage chemical substance. To store hydrogen on the scales required for global hydrogen economy, porous geological formations should be considered. However, geochemical challenges associated with hydrogen storage in sedimentary formations are still not well understood. Mineral dissolution and precipitation, as a result of hydrogen injection into the rocks not only can decrease the quality and the quantity of the stored hydrogen but may have an impact on the rock integrity as well. The Carpathian Pannonian region is rich in porous rocks, which could serve as hydrogen storage sites. However, many of them show various mineralogical compositions, which could behave differently under high hydrogen partial pressure. The main objective of our study is to predict geochemical reactions among rock-forming minerals, pore water and hydrogen. For this purpose, we apply analytical techniques and geochemical modeling.

The subject of this research is the Late Miocene Szolnok Sandstone Formation located in the Pannonian Basin, Carpathian-Pannonian Region. In the future this Formation can play a significant role in hydrogen storage, due to its favorable reservoir geological and petrophysical characteristics.

X-ray diffraction analyses were carried out, polished and thin sections were prepared for petrographic and geochemical analyses. The collected data were used in the PHREEQC modeling environment. In the first stage, equilibrium batch models were made to assess the potential long-term impacts of hydrogen on the reservoir rock and the effect of the geological environment. The modeling results of the project showed that hydrogen almost does not react with silicates (e.g., quartz). Possible hydrogen loss can occur due to redox reactions. Pyrite (FeS2) can react with hydrogen producing hydrogen sulfide (H2S) and since petrography has revealed that the studied sandstones have pyrite as accessory mineral.

Open access

Abstract

The anaerobic digestion is a well-known method in waste management of biodegradable wastes to transform waste to energy. Proper digestion requires optimal fermentation conditions to improve the quality and yield of biogas.

The objective of this study was to characterize the biodegradation process of synthetic and organic wastewater. Microalgae (Chlorella vulgaris) were utilized as a bioindicator for anaerobic digestion and monitoring of the fermentation process. Besides bioindication, the viability of the microalgae and the chlorophyll concentration were also assessed in such fermentation processes, since microalgae can be a potential source for biofuel production and a plant nutrient.

The biodegradation process was studied for a month in an anaerobic tank reactor. The fermentation processes and lengths of the fermentation stages were successfully monitored and separately identified based on the pH and gas development. Furthermore, the amount and dynamics of the biogas yield also revealed that the fermentation process was about 510 hours in both cases. In contrast, increased temperature in thermophilic range (45°C) accelerates the degradation processes and resulted in shorter hydrolysis (60 hours), acetogenesis (24 hours) and longer methanogenesis (81 hours) stages, where higher biogas yield was also achieved (59.3%). During the process, the concentration of nutrients showed logarithmical tendencies and COD showed power tendency in time. The extent and the direction of the changes were in correspondence with microalgae activity. In thermophilic circumstances, living microalgae biomass dropped significantly without recovery therefore such an environment is not a viable option for microalgae growth. Moreover, dead microalgae biomass seems to act as a substrate for fermentation slightly increasing the concentration of some nutrients in the wastewater.

Open access

Parti szűrésű vízbázisok vízföldtani vizsgálata a Duna magyarországi szakaszán

Hydrodynamic modeling of riverbank filtrated systems along the Danube River in Hungary

Scientia et Securitas
Authors:
Gábor Nyiri
,
Zsombor Fekete
,
Andrea Kolencsikné Tóth
,
Tamás Madarász
,
Balázs Zákányi
,
Endre Turai
,
Endre_Kázmér Nádasi
, and
Péter Szűcs

Összefoglalás.

Jelen tanulmányunkban két Duna menti parti szűrésű vízbázis vizsgálatát tűztük ki célul. A Tiszta Ivóvíz: a biztonságos ellátás multidiszciplináris értékelése a forrástól a fogyasztóig című Nemzeti Kiválósági Program keretében két olyan kiemelt fontosságú parti szűrésű vízbázist vizsgáltunk, amelyek meghatározó szerepet játszanak a Fővárosi Vízművek ellátási területén, Budapesten. Választásunk a Szentendrei-szigeten található surányi vízbázisra, valamint a Csepel-szigeten található ráckevei vízbázisra esett. A két vízbázis vizsgálatának célja az volt, hogy a területen végzett terepi mérések és mintavételezések, valamint a modellezési szimulációk segítségével átfogó képet kapjunk ezen két terület hidrogeológiai viszonyairól, hidraulikai viselkedéséről. Ennek érdekében számos terepi mérést végeztünk, amelyek fontos adatokat szolgáltattak a két vízbázis hidrodinamikai modelljének felépítéséhez és kalibrációjához.

Summary.

In this study, we dealt with two significant riverbank filtration systems along the Danube: the Surány water base located on Szentendre Island and the Ráckeve water base located on Csepel Island. These are two important drinking water bases of the Budapest Water Works, which provide a significant proportion of the capital’s water needs and are of great importance from the point of view of water security. At these riverbank filtered water bases, water is produced with horizontal collector wells, which, thanks to their design, are capable of extracting large amounts of raw water. The aim of our work was to get to know the geological and hydrogeological conditions of the area using the tools of field measurements and geophysical measurements. To this end, we measured the following parameters in different temporal resolutions: water level, temperature, specific electrical conductivity, pH. In this study, we present the results that have more significant information. Geophysical tests were also carried out at the two water bases, which provided important information regarding the geological inhomogeneity. Using the field measurements, two hydrodynamic model was also built for each study area. Our field measurements were also a great help for the calibration of our model. In this study the calibration of these models was shown. The hydrodynamic models were performed in the modeling environment of the Groundwater Modeling System, using the MODFLOW code. The characteristic of the model is that the tentacle wells were defined using MODFLOW’s Revised Multi-Node Well package. With the help of these models we would like to determine the arrival times in the future, as well as examine different scenarios that can be linked to extreme weather conditions. Based on the field measurements, we can make the following main conclusions regarding the examined water bases:

  • During the entire period of the year, the hydraulic gradient from the Danube side is greater than from the background direction. Based on this, we can say that the Danube is the dominant supply water source in both cases.

  • The hydraulic gradient changes over time, which is constantly influenced by changes in the water level of the Danube and changes in the produced yields.

  • As the hydraulic gradient changes, the speed of the water flow also changes, so the access time changes from time to time, even from day to day.

  • The specific electrical conductivity measurements showed that the Danube’s flood causes a large decrease in the value of the specific conductivity in the northern area. In addition to the decrease in conductivity, the measurement results also show a time shift, which, does not necessarily show the value of the access time.

  • Based on geophysical measurements, it can be said that the Ráckeve water base has greater inhomogeneity than the Surány water base. As a result, the zonal calibration of the hydrodynamic model of the Ráckeve water base became necessary.

Open access

As a means of assisting the selection of promising soil classification systems, a set of criteria were presented and tested. Inside the studied slightly saline plot World Reference Base (WRB) and Hungarian soil classification (HU) were compared at all four levels in terms of class separability, correlation to biomass, parsimony and homogeneity of classes. WRB surpassed HU in terms of the very important homogeneity of classes only, but HU performed better in terms of class separability, correlation to biomass and parsimony of classes. With many possible classification units WRB categorized the soil into a large number of classes, but 67% and 78% of them were single-profile classes at levels 3 and 4, respectively inside the ca 0.9 km2 area.

Open access