Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)
2. szám - Marton Lajos–dr. Erdélyszky Zsigmond–Rajner Vinzenz: A környezeti izotópok vizsgálata Debrecen és a Nyírség rétegvizeiben
86 Hidrológiai Közlöny 1980. 2. sz. Marton L.—Dr. Erdélyszki Zs.—Rajner V.: A környezeti izotópok másrészt pedig éppen következménye a felülről történő beszivárgásnak. A Nyírség belsejében a folyóvízi üledékek a terület felemelkedése és a peremterületek lesüllyedése következtében elvesztették eredeti vízutánpótlásukat, a folyóvölgyek durva rétegeiben É— ÉK felől a felszín alatt áramló nagy vízhozamokat. A felemelkedett és részben feldarabolódott folyóvízi rétegek fő utánpótlódási forrása a felszínre hulló csapadék lett. 2. A környezeti izotópok vizsgálata Vizsgálataink céljára a víz természetes izotópjait, a stabil deutériumot ( 2H) és oxigén-18-at ( l sO), a radioaktív tríciumot ( 3H), valamint a vízijén oldott széndioxidból származó radioaktív szénizotópot ( 1 4C) választottuk. Amióta a nukleáris technika fejlődésével az alacsony szintű és lágy sugárzó izotópok, valamint a víz molekuláiban levő stabil ifeotópok kimutathatósága szinte korlátlan mértékben megnövekedett, lehetségessé vált ezek koncentrációjának hidrogeológiai célokat szolgáló megmérése is. A vízben levő izotóptartalom analízisének használhatósága elsősorban attól függ, mennyire reprezentálja a minta a víztartóban levő víztömegeket. Ezért gondosan ügyelni kell arra, hogy azok reprezentatívok legyenek. Ez a követelmény a kutak gondos kiválasztását teszi szükségessé. Mindenütt el kell kerülni a minták kontaminációját, amely rendszerint a felsőbb rétegekből eredhet. A mi módszerünk a mintavételezésnél az volt, hogy a kutakból először a pangó vizeket tartós szivattyúzással eltávolítottuk, hogy a rétegből a kútba frissen áramló vizet kapjunk. A mintákkal együtt olyan paramétereket is feljegyeztünk, mint a mintavétel ideje, a kút hidraulikai adatai, a víz hőmérséklete, kémiai összetétele, a tárolókőzet megnevezése, stb. A deutérium, trícium és oxigén-18 mérésekhez minden kútból 1 liternyi vízmintát vettünk. Tömegspektrometriai mérésekhez ( 2H és 1 80) elegendő néhány ml víz, a triciumkoncentráció meghatározásához dúsításos eljárással 250 ml víz szükséges. A 1 4C-méréshez annyi víz kell, amennyi 6 g szenet tartalmaz (a Bundesversuchs- und Forschungsanstalt Arsenal, Wien mintavételi előírása szerint). Ez kutanként 50—100 liter víznek felel meg, mennyisége a szabad és oldott széndioxid-tartalomtól függően változik. 2.1. Trícium A természetes trícium a kozmikus sugárzás nagy energiájú neutronjainak és a levegő nitrogénjének reakciójaként keletkezik a magaslégkörben a következő egyenlet szerint: 1 4N+n3H+ 1 2C (1) Ez keletkezése után mindjárt vízzé oxidálódik és a vízkörforgalommal lejut a földfelszínre. A nukleáris fegyverkísérletek és a magfizikai berendezések nagy mennyiségű mesterséges tríciumot is juttatnak az atmoszférába. A vízminták triciumkoncentrációját a hidrológiában triciumLégköri C0 2 Asszimiláció , 7 77777777. Növények 1 Talaj C0 Z Eso VM/MWWM/ 38% Föl dfelszín >//W?W//>WWWWMW MW!WM Ca(HC0 3) 2 CaC0 3 Talajvíz 2. ábra. A C-l-l sematikus útja a légkörből a talajvízbe (Münnich szerint) Puc. 2. CxeMamivtecKoe u3o6paMceHue mpaeKmopuu C-14 U3 eo3dyxa e noÖ3eMni>ie eodbi Abb. 2. Schematischer Weg des C—14 von der Athmosphare bis in das Grundwasser egységben (T.U.) adják meg, ahol 1 T.U.=3,24 pCi/l=0,12 Bq/1 értéknek felel meg. Kimutatásához a rendkívül csekély triciumkoncentrációk miatt 10—100-szoros bedúsítás szükséges. Dúsítási eljárásként általában az alkalikus elektrolízist alkalmazzák. A dúsított minták aktivitását vagy a kereskedelemben kapható folyadékszcintillációs spektrométerekben (vízminta-|-szcintillátor) vagy speciálisan erre a célra készített részecskeszámiálóban határoztuk meg (ahol a vízminta hidrogénjét egy organikus számlálógázba — pl. methánba építjük be). A mérési technika részletesebb ismertetése a hivatkozott szakirodalomban található: [8], [9], [10], 2.2 Carbon—14 A radioaktív szén szintén a kozmikus sugárzás neutronjainak és a levegő nitrogénjének reakciójaként keletkezik a következő egyenlet szerint: uN+n-* l lC+ 1H (2) Mérése úgy történik, mint a triciumé: vagy folyadékszcintillációs spektrométerben (benzolszintézissel) vagy propocionális számlálóban. A vízmintában levő szenet megfelelő előkészítés után a helyszínen kell (pl. BaCO s-ként) kicsapatni. Hogy nagyobb szénmennyiségeket kapjunk s ezáltal nagyobb pontosságot érjünk el, a báriumkarbonát szenét lithium hozzáadásával és katalizálással C 6H 6 vegyületté (benzol) alakítjuk át. A minta kora a következő egyenlet szerint határozható meg: t^í' i lr i 0. \ In 2 C p' (3) ahol C p a minta fajlagos aktivitását, C 0 a kezdeti fajlagos aktivitást (100% modern =95%-os NBS oxálsavas standard/; T 1/ 2 a 1 4C felezési idejét (5568 év) jelenti. A felszínalatti vizek korának megállapításánál a kezdeti C 0 koncentráció meghatározása nehezebb és függ a talajban levő mész oldódása során képződő hidrogénkarbonáttól:
