Проблемы гидрогеоэкологии. Том 2 - Мироненко В.А.
ISBN 5-7418-0123-4
Скачать (прямая ссылка):
—оценить составляющие скорости миграции/фильтрации подземных вод;
* Здесь не рассматриваются задачи, связанные с идентификацией источников
загрязнения.
—рассчитать те или иные гидрогеологические параметры.
Все эти оценки прямо или косвенно связаны с определением различными методами возраста подземных вод, т.е. времени, прошедшего с момента поступления (инфильтрации) атмосферной влаги в почвенные отложения. При этом, однако, понятие «возраст подземной воды» является в известном смысле условным, так как в разных частях одного и того же горизонта могут присутствовать водные массы, времена нахождения которых в нем с момента инфильтрации будут существенно различаться. Поэтому более корректно говорить о возрасте воды в отдельной пробе, отобранной в той или иной точке пласта, и то с оговоркой, что процессы дисперсии не привели к смешению исходных вод существенно различного возраста. Дополнительную неопределенность в обсуждаемоме понятие вносят процессы, обусловленные двойной пористостью фильтрующей среды; так в одном и том же макрообъеме возраст воды в трещинах и порах может существенно различаться.
В основном, речь здесь пойдет о так называемых глобальных трассерах, загрязнение атмосферы которыми произошло в последнеие десятиления вследствие человеческой дятельности. К глобальным трассерам относятся, прежде всего, тритий ( Н) и дочерний продукт его распада гелий-три (3Не), появление которых обусловлено испытанием ядерного оружия (1952-1967 годы) в атмосфере. Тесно связаны с ящерными испытаниями, а также с урановой промышленностью и атомной энергетикой такие изотопы, как углерод-14 (14С), криптон-85 (85Кг), хлор-36 ( С1). С развитием химической промышленности связаны первые появления в 1930-40-х годах в атмосфере хлорфгороуглеродных соединений — CC13F (сокращенно, CFC-11) и CC12F2 (CFC-12), для которых вообще нет природных источников.
Если говорить об атмосферных осадках как об исходном носителе упомянутых изотопов и CFC в подземных водах, то необходимо отметить, что: 1) концентрация каждого из индикаторов в инфильтрационных водах является довольно сложной временной функцией, 2) для каждого географического пункта, при сохранении общего тренда в глобальных распределениях, вид данной концентрационной функции индивидуален и может заметно варьировать, так что без детальной информации о составе атмосферных вод в многолетнем разрезе времени результаты соответствующих оценок могут оказаться заметно смещенными (исключение составляют оценки, основанные на комбинированном 3Н/3Не методе, не нуждающемся в столь детальной информации — разд. 21.1.4); 3) за исключением датирования, основанного на 3Н-данных, все расчеты требуют дополнительных геохимических построений (корректировок), так как равновесные концентрации изотопов в атмосферных и поровых водах могут быть различными (за счет изменения химического состава, температуры и давления).
Наибольшее распространение в гидрогеологии получили оценки возраста воды по тритиевыем данным. Характер изменения концентрации трития в атмосферных водах иллюстрируется рис. 21.1, откуда видно, что на 1963-1964 годы приходится пик привноса трития. Именно этот пик долгое время служил «маркером» для прослеживания миграции поздемных вод. Однако, из-за относительно небольшого периода полураспада (Т1/2Ж 12,43 года) и постепенного уменьшения глобальных содержаний, начиная с середины 60-х годов (рис. 21.1), чувствительность метода в целом падает. Погрешности метода обусловлены также неопределенностью в характере входного концентрационного сигнала для географических областей, где не проводились детальные замеры атмосферного тришя.
В отличие от Н, концентрации изотопа Кг и хлорфторуглево-дородов монотонно возрастают (см. частный пример на рис. 21.2 и 21.3), причем отношение CFC-11/CFC-12 остаетсяуючиная с 1975 г., примерно, постоянным [5 J. Основное преимущество Кг (Tj/2= 10,76
3Н,Т„Е,
Рис. 21.1. Закономерности изменения среднегодовых концентраций трития в атмосферных водах (Оттава, Канада).
года) в том, что это инертный газ, концентрации которого в природных водах незначительны [10,5 ]. Напротив, хлорфторуглеводороды подвержены микробиологической деструкции (по разным оценка
431 чХ 22
Tlj2 колеблется от 74_17 до111 _44 лет, соответственно, для CFC-14
и CFC-12 [5 ]), интенсивность которой зависит от многих природных факторов; отмечено сорбционное взаимодействие CFC с породой [7 ]. Равновесная концентрация CFC вблизи поверхности подземных вод может быть рассчитана при данной температуре по известным значениям их концентраций в атмосферных осадках.
Радиоактивный углерод (7^2 “ 5568 лет) наиболее чувствителен к карбонатным равновесиям и некоторым обменным процессам в системе «вода-порода», поэтому соответствующее датирование должно сопровождаться специальными термодинамическими расчетами.
Наконец, благодаря последним достижениям в области повышения чувствительности аналитических методов, оказалось возможным прослеживание миграции подземных вод с помощью долгоживущего изотопа С1 (7\ п около 301000 лет). Его глобальный пик,