Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)

2. szám - Marton Lajos: Nem-gravitációs felszín alatti vízmozgások a Pannon-medence példáján

13 zek ásványi anyag tartalma a vizet az elektrolit oldatok tulajdonságával ruházza fel. Elektrolitoknak nevezzük azokat az anyagokat, amelyek oldata az elektromos áramot vezeti. Az elektromos áram vezetésében a saját töltéssel rendelkező ionok vesznek részt, amelyek vagy eredetileg jelen vannak az elektrolit molekulájában (ionkristályok), vagy oldószer hatására keletkeznek. Elektromos erőtérben az ionok a töltésükkel ellentétes pólus felé vándorolnak. Az elektrolit-oldatok nem külső elektromos erőtér hatására jönnek létre, hanem a kristály és az oldószer kölcsönhatása következtében. Az oldott anyag teljesen vagy csak részben disszociál ionokra. Igen fontos befolyásoló tényező az oldószer relatív permittivitása, ill. dielektromos állandója. A víz dipólusmomentuma, de különösen a relatív permittivitása viszonylag igen nagy, ezért képes oldani és elektromos disszociációra bírni a legtöbb elektrolitot. Az elektromos vezetés (electrical conductivity, E.C.) mértékegysége az SI rendszerben a siemens, jele S. A siemens olyan vezető elektromos vezetése, amelynek elektromos ellenállása 1 ohm (jele Q ). A siemens és az áramerősség, illetve az ellenállás kapcsolata: 1 S=AV~

1

=fi '. A fajlagos elektromos vezetőképesség mértékegysége az 1 cm-re vonatkoztatott elektromos vezetés: mS/cm (milliszimensz/cm) vagy az ezerszer kisebb (iS/cm (mikrosiemens/centiméter). A tiszta víz vezetőképessége nagyon alacsony (0,055-1,00 ^iS/cm). Összehasonlításul, a csapból folyó ivóvíz vezetőképessége 500-800 jxS/cm (0,50-0,80 mS/cm). Az elektrokinetikai jelenségek olyan mozgásjelenségek, amelyeknél vagy az elektromos erőtér hoz létre mozgási effektust, vagy a mozgásjelenség hoz létre elektromos potenciál-különbséget. Az elektromos erő által előidézett mozgásjelenség az elektroozmózis és az elektroforézis. Az elektroforézis esetén a folyadékban diszpergált részecskék elektromos erőtér hatására mozgásba jönnek, elektromos töltésüktől függően az egyik vagy másik elektród felé vándorolnak. Ez a vándorlási sebesség függ az alkalmazott E feszültségtől, az elektródok közötti / távolságtól, a diszperziós közeg relatív permittivitásától, az rj viszkozitástól, valamint az elektro-kinetikai potenciáltól. A vándorlási sebesség annál nagyobb, minél nagyobb a vándorló részecske töltése, ugyanakkor csak kevéssé függ a részecskék méretétől (Berecz 1991, p. 625). Az elektroforézis a gyakorlatban felhasználható a stabilis diszperz rendszerekben (agyag-szuszpenziók, zagyok, víz-olaj emulziók) a nem-, vagy igen lassan ülepedő diszperz részecskék elválasztására. Elektroozmózis esetén a szilárd vázat alkotó szemcsés halmazban levő folyadék (víz) a negativ elektród irányába áramlik elektromos potenciálkülönbség hatására. Ha a porózus rendszerre potenciálkülönbséget kapcsolunk, az ún. diffúz elektromos kettős rétegen kívül levő ionok el fognak mozdulni a megfelelő sarok felé, és magukkal viszik a hozzájuk szolvatált vízmolekulákat, ill. a szolvátburkok közötti súrlódás következtében a többi vizet is. így a kapillárisban levő egész folyadéktömeg mozgásba jön. Az elektroozmózis fő alkalmazási területe a porózus rendszerek víztelenítése. A tér minden pontjához elektromos jellemző is tartozik, ennek irányát és nagyságát E adja meg. E-t elektromos térerőnek, az elektromos mező erősségének vagy egyszerűen elektromos mezőnek nevezik. A valamely ponthoz tartozó mező ismerete elegendő annak meghatározásához, mi történik majd a pont közelében a töltésekkel, annak ismerete nélkül, hogy mi hozta létre a mezőt. Az elektromos mező dimenziója: erő osztva töltéssel. A méter-kilogramm-secundum (MKS) és az Sí-rendszerben a megfelelő egység a newton per coulomb, másképp kifejezve V/m, alapegységekkel kifejezve: nvkg-s 2-A '. Elektromos erőteret a porózus közegben végbemenő vízmozgás is létrehozhat. Míg a levegő molekulái a szél hatására az egymáson való súrlódás következtében elektromos töltést kapnak, a porózus közegben hasonló módon a folyadék súrlódása elektromos erőteret gerjeszt. Általános törvény, hogy minden áramlási rendszer létrehozza a maga elektromos erőterét. Ha valamely porózus közegben vízmozgás történik, a mozgás elektromos erőteret indukál. Ezen az általános fizikai törvényen alapul a gyenge elektromos térerő változások érzékelésével történő vízkutatás. Természetesen rendkívül kis térerőkről van szó, és ezért csak rendkívül extrém esetekben kerülhet alkalmazásra. A második világháborúban egyes japán katonai alakulatoknál rendszeresítve volt egy olyan vízkutató berendezés, amely érzékelni tudta a felszín alatti víz mozgása által keltett elektromos térerőt. Az 1950-es években hazánkban is megkísérelték egy hasonló műszer hazai gyártásának előkészítését egy, a szovjet hadsereg által zsákmányolt japán mintapéldány alapján. A feladat azon bukott meg, hogy az ipar akkor még nem tudott olyan érzékenységű galvanométert gyártani, amely a rendkívül kis, 10~

7 V/m nagyságrendű elektromos térerőket érzékelni és mérni tudta volna. Irodalom Báldi T (1979): A történeti földtan alapjai. Tankönyvkiadó, Budapest Berecz Endre (1991): Fizikai kémia. Tankönyvkiadó, Budapest Boggs, S JR. (1987): Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Merrill Publishing Company Brown RH ed., Konoplyantsev AA, Ineson I, Kovalevsky VS (1972): Groundwater Studies. Principal features of the ground-water régié. UNESCO, Paris Burst JF (1969): Diagenesis of Gulf Coast clayey sediments and its possible relation to petroleum migration. Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 53(l):73-93 Carman PC (1949): Flow of adsorbed moleculas. Nature 163, 684-685 (30 April 1949) Craig H (1961): Standard for reporting concentrations of deuterium and oxygen-18 in natural waters. Science, 133, 1833-1834 Dansgaard, W (1964): Stable isotopes in precipitation. Tellus, 16:436468. Deák J, Stute M, Rudolph J, Sonntag C. (1987): „Determination of the flow regime of Quaternary and Pliocene layers in the Great Hungarian Plain Hungary), by D, 180, 14C and noble gas measurements" Isotope Techniques in Water Resources Development, IAEA, Vienna, 335-350 Deutsch, C V and Journel, A G (1992): GSLIB: Geostatistical Software Library and User's Guide. Oxford University Press, Oxford, New York, 340 pp. Erdélyi M., Liebe P. (1977): Magyarország törmelékes hévíztároló medenceüledékeinek vízföldtana. (In: Magyarország Hévízkútjai III. 1970-1976, Budapest, 29-43) Harmon RS, Schwarcz HP (1981): Changes of 2H and l

sO enrichment of meteoric water and Pleistocene glaciation. Nature. 290 Holzbecher E O (1998): Modeling density-driven flow in porous media: principles, numerics, software. Berlin ; New York

: Springer Hsu KC, Tung CC (2005): On estimating the earthquake-induced changes in hydrogeological properties of the Choshuishi Alluvial Fan, Taiwan. Hydrogeology Journal, 13 (3):467^480 Hutter Erika - Karácsonyi Sándor (1982): A rétegvizek gázossága. Hidrológiai Közlöny 62 (3): 104-116 Karácsonyi Sándor (1983): A rétegvizek gázosságának vízföldtani kérdései. Hidrológiai Közlöny 63 (5):208-216 Karnidiakis G, Beskok A & Aluru N (2005): Microflows and Nanoflows: Fundamentals and Simulation, Springer, New York Kazmann, R G (1972): Modem Hydrology 2nd ed. Harper & Row Publ., New York. Korim Kálmán (1981): Üledékes medencékben előforduló termálvizek kutatásának módszerei és eszközei. M. Áll. Földtani Int. t, Bpest