hrvatski

Primjena hidrokemijskih pokazatelja i stabilnih izotopa kisika i vodika u hidrogeološkim istraživanjima krških sustava:pokusno područje - izvori rijeke Gacke

U svijetu je, tijekom hidrogeoloških istraživanja nekog područja, praksa uz klasične hidrogeološke metode istraživanja prostora koristiti hidrokemijske metode, odnosno mjerenja fizikalnih, fizikalno-kemijskih, kemijskih i izotopnih pokazatelja u podzemnim vodama. Slijev izvorišta rijeke Gacke nalazi se na području dinaridskog krša koji je u svjetskim razmjerima poznat kao locus typicus, odnosno klasični krš. Gacka je tipična krška rijeka, ponornica. Ističe se vrlo povoljnim hidrološkim uvjetima. Tijekom godine ne dolazi do znatnih kolebanja količina protoka kroz korito te joj je, za kršku ponornicu, režim ujednačen. S obzirom na to da se u Hrvatskoj 90% vode za potrebe vodoopskrbe dobiva iz zahvata podzemne vode na crpilištima i kaptiranim izvorištima, podzemna voda u kršu je od posebnog značenja jer se gotovo 50% teritorija države nalazi upravo na takvim terenima. Sustav izvora rijeke Gacke po količini i kakvoći može zadovoljiti potrebe vodoopskrbe regije i osigurati značajan ekonomski i socijalni razvoj tog prostora. Zbog očuvanja ovako značajnog prirodnog resursa tijekom 2008. godine, u sklopu međunarodnog projekta, načinjena su hidrokemijska i izotopna istraživanja na sljedećim izvorima rijeke Gacke: Majerovom vrilu, Klancu, Tonkovića vrilu, Knjapovcu, Pećini, Marusinom vrilu, Grabi i Jazu. Na terenu prilikom uzimanja uzoraka izvorskih voda mjereni su ''in situ'' sljedeći fizikalni, fizikalno-kemijski parametri: elektrolitička vodljivost (EC), ukupno otopljene krute tvari (TDS), temperatura vode (T), zasićenost kisikom vode (O2), pH-vrijednost vode i mutnoća vode. Koncentracije fluorida, klorida, nitrata, bromida i sulfata su mjerene metodom ionske kromatografije. Prilikom mjerenja aniona korišten je ionski kromatograf tvrtke LabAlliance, a mjerenja su učinjena u Hidrokemijskom laboratoriju Zavoda za hidrogeologiju i inženjersku geologiju, Hrvatskog geološkog instituta. U istom laboratoriju su izmjerene koncentracije natrija, kalija, magnezija i kalcija metodom atomske adsorbcije pomoću adsorbera tvrtke Perkin Elmer. Sadržaj hidrogenkarbonatnih iona mjeren je titrimetrijskom metodom. Korišteni postupci pripreme i mjerenja uzoraka uobičajeni su u hidrokemiji, a kemikalije korištene za pripremu uzoraka i standardne otopine proizvodi su tvrtke HACH i AccuStandard. Omjeri stabilnih izotopa kisika (18O) i vodika (D) mjereni su u Laboratoriju Zavoda za fiziku, Medicinskog fakulteta u Rijeci. D mjeren je metodom Cr u kontinuiranom toku He u GasBench II koji je spojen s DELTA plus XP masenim spektrometrom tvrtke Finnigan. 18O mjeren je metodom ravnoteže u modu dualnog inleta na masenom spektrometru DELTA plus XP tvrtke Finnigan. Omjeri stabilnih izotopa kisika (18O) i vodika (D) u istraživanju podzemnih voda koriste se za određivanje podrijetla podzemnih voda, područja prihranjivanja, hidrodinamičkih uvjeta, odnosno brzine izmjene voda u pojedinim dijelovima vodonosnika i hidrauličke povezanosti među pojedinim slojevima/vodonosnicima. U prirodi se razlike u omjerima javljaju u vodenom mediju pri faznim prijelazima. Odjeljivanje (frakcioniranje) kod stabilnih izotopa kisika i vodika najviše ovisi o temperaturi faznog prijelaza, tlaku i izotopnom sastavu vode (IAEA/UNESCO, 2001). Tako se, na primjer, prilikom isparavanja iz vodene otopine više izdvajaju lakši izotopi, a sama voda ostaje obogaćena težim izotopima. Također, što je temperatura faznog prijelaza niža, veći je efekt frakcionacije između tekuće i plinovite faze. Rezultat ovisnosti stupnja frakcionacije o temperaturi i tlaku razlika je u omjerima tih izotopa u oborinama (IAEA, 1981.). Tako utvrđene varijacije omjera izotopa u podzemnoj vodi odraz su promjene godišnjih doba, nadmorskih visina područja prihranjivanja, blizine mora, jakih kišnih pljuskova i izotopnih izmjena sa stijenskom masom. Linearnu zavisnost između sadržaja stabilnih izotopa kisika i vodika u većini oborina utvrdio je FRIEDMAN (1953.), a CRAIG (1961.) definirao tu zavisnost formulom: D = 8 18O + 10 i nazvao je GMWL (global meteoric water line). GMWL je izračunata za srednje omjere izotopa vodika i kisika u oborinama cijelog svijeta. Međutim, omjeri stabilnih izotopa vodika i kisika neke regije mogu biti drugačiji od globalnih zbog različitih meteoroloških uvjeta u regiji pa se tada može izračunati LMWL (local meteoric water line). Rezultati mjerenja fizikalnih, fizikalno-kemijskih i kemijskih pokazatelja upućuju da su izvorske vode rijeke Gacke izvrsne kakvoće. Prema svom osnovnom ionskom sastavu izvorske pripadaju CaMg-HCO3 tipu voda što je posljedica otapanja karbonatnih minerala u području prihranjivanja izvora. Izmjereni omjeri stabilnih izotopa kisika (18O) i vodika (D) ukazuju na prihranjivanje izvora padalinama. Isto tako, svi izmjereni hidrokemijski pokazatelja upućuju na grupiranje pojedinih izvorišta (slika 1).

krš; hidrokemija; stabilni izotopi; hidrogeologija

nije evidentirano