Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)
3. szám - Marton Lajos: Idős felszín alatti vizek 14C tartalmának hidrogeológiai értelmezése
59 Idős felszín alatti vizek 1 4C-tartalmának hidrogeológiai értelmezése Marton Lajos H-4031. Debrecen, Derék u. 108. Kivonat: Az elmúlt ötven évben folyamatosan fejlesztett, nemzetközileg elfogadott eljárások megbízható technológiai alapot adnak a vizek 1 4C-tartalmának meghatározásához, és elméleti munkák egész sora áll rendelkezésre a mérési eredmények interpretálásához. Annak ellenére, hogy a radiokarbonos vízkor-meghatározás rutin technológiává fejlődött, a gyakorlati alkalmazás során nem ritkán a koncentrációk értelmezési problémáival találkozunk a technikát alkalmazó hidrológusoknál. A radiokarbon-óra mérési tartományánál (kb. 30-35 ezer évnél) idősebb vizek korát nem lehet a radiokarbon koncentráció alapján értelmezni, mert azokban az eredeti l 4C -tartalom a lebomlás miatt már nem mérhető. Termálvizeink tényleges kora, amely újabban már a hélium-technikával jó közelítéssel meghatározható, legtöbbször százezer vagy millió években fejezhető ki. Ugyanakkor idős termálvizek esetében is rendszeresen jelentenek radiokarbon korokat, amelyeket az izotóphidrológiában kevésbé járatos feldolgozó néha hajlamos a víz valódi korának tekinteni. Az a tény, hogy a bizonyítottan idős termálvizekben is mérnek l 4C-koncentrációt, azt jelenti, hogy az idős vizekhez hozzászivárgás folytán olyan víz érkezett, amely mérhető l 4C tartalommal rendelkezik. Ennek a dolgozatnak a célja az, hogy útmutatást adjon az alkalmazó részére az idős víz karbon-14 tartalmának értelmezéséhez, hidrogeológía, termálvíz, a víz kora, radiokarbon-kor, hélium-kor. Kulcsszavak: 1. Bevezetés A NC-tartalomhól számított vízkorok értelmezése Mintegy fél évszázada a víz kora új hidrológiai paraméterként jelent meg a földtudományokban. Azóta a folyamatos fejlesztő munka eredményeként az izotóphídrológiában számos modell látott napvilágot, és a mérési technológia is rendkívül sokat fejlődött. Jelenleg a nemzetközileg elfogadott eljárások megbízható technológiai alapot adnak a vizek 1 4C-tartalmának meghatározásához, és elméleti munkák egész sora áll rendelkezésre, modellek formájában, a mérési eredmények interpretálásához. Annak ellenére, hogy a radiokarbonos vízkor-meghatározás rutin technológiává fejlődött, a gyakorlati alkalmazás során több olyan kérdéssel találkozunk, amelyek elsősorban a technikát alkalmazó hidrológusok körében jelentenek értelmezési problémákat. Tudjuk, hogy a radiokarbon-óra mérési tartományánál (30-35 ezer évnél) idősebb vizek korát nem lehet a radiokarbon koncentráció alapján értelmezni, mert azokban a valamikori l 4C-tartalom a lebomlás miatt már nem mérhető. Ez a helyzet különösen a Magyarországon elég gyakorinak számító százezer és néhány millió éves termálvizekre jellemző. Az idős vagy nagyon idős vizek korát más módszerekkel, többek között a hélium-koncentráció mérésen alapuló technológiával is meghatározhatjuk, vagy nagyságrendileg becsülhetjük. Jelenleg már nem a laboratóriumi technika, hanem a mért adatok hidrológiai interpretációja jelenti a feladat nehézségét. Az a tény, hogy a bizonyítottan idős termálvizekben is jelentenek l 4C-korokat, csak úgy értelmezhető, hogy az idős vizekhez hozzászivárgás folytán olyan víz érkezett, amely mérhető l 4C tartalommal rendelkezik. A víz kora mint hidrológiai paraméter A víz „kora" új hidrogeológiai paraméter, amelyet mintegy fél évszázada az izotóphidrológia adott a hidrológusok kezébe a felszín alatti víz mozgásának nyomozására. Az izotópkoncentrációk, következésképpen a víz korának ebből számítható ismeretében új összefüggések írhatók fel a víz szivárgási sebességének vagy tartózkodási idejének meghatározására, ezáltal minőségi változást hozott a hidrológiába. A „felszín alatti víz kora" azt az időtartamot jelenti, amely a víznek a földfelszín alá lépése óta eltelt. Az International Glossary of Hydrogeology (Unesco, Paris, 1979) így definiálja: „Age of ground water: the time at which water was last in intimate contact with the earth's atmosphere". A kormeghatározás lehetőségei a hidrológiában Három, koncepcionálisan különböző módszer lehetséges a víz korának meghatározására vagy becslésére. Az egyik módszer az „izotóp-óra" elvén alapul, amelynél a vizek korát a saját alkotórészének sugárzó izotópja vagy a vízben oldott kémiai anyag valamely radioaktív izotópja felezési idejének ismeretében számítjuk (vagy becsüljük). Az izotóp-óra elvén működnek a 1 4C, 3 2Si, 3 9Ar, 8'Kr, 3 6C1 és S kozmogén izotópok és az antropogén eredetü, jól ismert időbeli terheléssel megjelent radionuklidok, úgymint a 3H, 3H/ 3He és Kr alkalmazásai. A kozmogén izotópokkal történő kormeghatározás során a kezdeti koncentráció a légköri mérésekből ismert ( í 2Si, ,l ,Ar, 8 1 Kr és 3 5S) vagy rekonstruálható ( l 4C, 3 6C1). A másik módszer az ismert időpontban megjelenő, és a vizekbe kerülő új kémiai anyagok, mint „eseti" vagy „környezeti jelek" (signals) kimutathatóságát hasznosítja, amelyek a fiatal vizek azonosítására szolgálnak. Ezek a nukleáris vagy ipari tevékenység termékei (Glynn és Plummer 2005). A harmadik módszer az akkumulálódó jelzőanyagok, pl. 4He mennyiségének mérésén alapszik, amelyek koncentrációja az idő múlásával nő a felszín alatti környezetben (Kazeni et al. 2006). A hidrogeológiában a legsikeresebb és leggyakrabban használt „óra" a karbon-14-es módszer. A vizek kozmogén l 4C-tartalma alapján történő kormeghatározást német tudósok az 1950-es évek második felében fejlesztették ki (Münnich 1957, Brinkham et al. 1959, 1960). A felszín alatti vízben oldott inorganikus karbon (dissolved inorganic carbon, DIC) alapján történő kormeghatározás kifejlesztése fontos kapcsolatot teremtett a vízkémia és a nagy regionális vízadó rendszerek hidrológiája között, ahol az áramlási időléptékek ezer és tízezer évet tesznek ki. Kiterjedt szakirodalma van a további fejlesztéseknek, amelyek során geokémiai korrekciókat vezettek be, és számos speciális hatást vettek figyelembe. Ezeket Glynn és Plummer (2005) szemléjében találhatjuk. A vizek radiokarbonos kormeghatározása gyakorlatilag 30 ezer (kisebb pontossággal 35 ezer) évig lehetséges. A néhány ezer évnél fiatalabb vizek esetében a kezdeti aktivitás meghatározása jelent bizonytalanságot, a 30 ezer évnél idősebb vizeknél pedig a geokémiai és hidrogeológiai korrekciók bizonytalansága jelentkezik. Jelenleg már lehetséges az oldott szerves karbon (dissolved organic carbon, DOC) l 4C-koncentrációjának meghatározása is a felszín alatti vizekben, kevesebb, mint 0,5 mg/l
