A vízkörforgás (folytatás)

1. A vízkörforgás (folytatás) Dr. Fórizs István

2. Szárazföldi hozzájárulás Tengervíz 70% 50% 85% Globális CsVV

3. Párolgás: párolgási vonal 20% 100% 40% 60% 80% 40% 80% 60% 20% Kezdeti víz (jég), pl. tó (hó) GCsVV

4. Magyarországi csapadék

5. Téli-nyári csapadékvíz-vonal

6. Csapadékvíz-vonal meredeksége

7. Nyírőlapos (Hortobágy), 100 m tszf. Üveghuta, 300 m tszf. Eszkimó-jegesbarlang 1100 m tszf.

8. CGWL: Groundwater Line of the Carpathian Basin GMWL: Global Meteoric Water Line GMWL CGWL

9. Magassági hatás: d-többlet növekszik

10. Helyi (csapadék)víz vonalak • 1979-1985 Abádszalók, Deák József dD = 7,2*d18O + 0,1 ‰ • 2001-2002 Debrecen: Palcsu László dD = 8,5*d18O + 2,9 ‰ • 2001-2003 Debrecen: Palcsu László (2003: rendkívül száraz év) dD = 7,5*d18O – 7,4 ‰ • 1974-1975Oradea: Ţenu 1981 dD = 6,7*d18O – 3,1 ‰ • Rétegvíz vonal – Kárpát-medence, Deák József dD = 7,6*d18O + 6 ‰

11. Alkalmazási példa Klímaváltozás

12. Klímaváltozás Levantéban Északnyugati trajektóriájú mai csapadék Jelenlegi beszivárgású víz (Sinai, Izrael) Délnyugati trajektóriájú mai csapadék Jégkorszaki beszivárgású víz (Sinai, Negev)

13. Klíma- és történelmi változások

14. Cellulózban C-O izotópok

15. Szakértés Kútvíz izotópos adatai (Magyarország) • Trícium: 3 TE • d18O -10,7 [‰]VSMOW • 14C-tartalom: 30 [%]modern

16. Jég fúrómagok, GISP2 fúráshely 13

17. Jég fúrómagok, GISP2 fúráshely 13 és 15

18. Jég fúró-ma-gok, GISP2

19. Jég fúró-magok, GISP2

20. Jég-fúrómagok

21. Kormeghatározás • Trícium • CFC • Radiokarbon

22. Trícium • Keletkezése: 147N + 10n  126C + 31H • Bomlása: 3H  3He + β- • Felezési idő: 12,36 év • Természetes szint csapadékban 1950 előtt Magyarországon: kb. 5 TE (éves átlag).

23. 1977 előtti becsült adat (Bécs és Ottawa alapján)

26. A tríciummal való kormeghatározás módjai • 1963-as csúcs mozgási sebessége • Radioaktív bomlás időfüggése: - Csak tríciummal. - 3H-3He együtt.

27. Az 1963-as 3H csúcs kimutatása

28. A trícium radioaktív bomlása At=A0e-λt ⇓ t=-17,93•ln(At/A0) [év] • Ahol Ata mért,A0a kezdeti trícium aktivitás, λ bomlási együttható, t eltelt idő. • Feltételek: nem volt vízkeveredés, A0 ismert vagy becsülhető

30. 3H-3He módszer • Bomlás: 3H  3He + β- • At=A0e-λt • A0 At + 3He • t=-17,93•ln {At / (At + 3He)} [év] • Feltételek: 1) A trícium bomlásából keletkezett 3He nem távozik a rendszerből. 2) Nincs jelentős hélium föláramlás. 3) A mért 3He-ból levonom a levegőből beoldódott 3He-at (a mért 4He segítségével).

31. Kormeghatározás CFC-ékkel • C, F és Cl atomokból fölépülő, kizárólag mesterséges eredetű vegyületek (pl. a freon). • Nem bomlanak el! • Kormehatározásra használt CFC vegyületek: CFC-11 (CCl3F) CFC-12 (CCl2F2) CFC-113 (C2Cl3F3)

34. Radiokarbon (14C) • Keletkezése: 147N + 10n  146C + 11p • Bomlása: 146C  147N + β- • Felezési idő: 5730 év. • Alkalmazás: 0-40 000 (60 000) év.

35. Vizek radiokarbon (14C) kormeghatározása At=A0e-λt ⇓ t=-8267•ln(At/A0) [év] • Ahol Ata mért,A0a kezdeti radiokarbon aktivitás, λ bomlási együttható, t eltelt idő. • Feltételek: nem volt vízkeveredés, A0 ismert vagy becsülhető.

36. A0 becslése • A0 a beszivárgó vízben oldott szervetlen karbonát (DIC) 14C-tartalma [%]modern-ben kifejezve. • A DIC alapvetően talajgázból származik, de mindig oldódik be valamennyi 14C-mentes karbonát is. • A0 értéke a tapasztalatok szerint 60-95% között változik, Magyarországon Deák József (VITUKI) szerint a 60% a jellemző.

37. A0 becslése (folyt. 1) A beszivárgás utáni események 1) Széndioxid gáz öblíti át a víztestet. 2) További 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe. 3) Az oldott karbonát egy része kicsapódik.

38. A0 becslése (folyt. 2) Széndioxid gáz öblíti át a víztestet 1) Szénhidrogén telepek környezetében fordul elő, pl. az Alföldön több helyen. A nagyon idős, 14C-mentes szerves anyag érésének terméke. Ilyen esetben vagy a ténylegesnél jóval nagyobb kor adódik, vagy mérhetetlenül kevés a 14C. 2) Fölismerhetőség: a DIC d13C értéke -20 és -30 [‰] közötti (a szerves anyag d13C értéke kb. -25 [‰]PDB).

39. A0 becslése (folyt. 3) 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe Korrekció statisztikai adatok alapján: T = -8267•ln [At / (q•A0)] q hígulási arány beszivárgási terület 0,65-0,75 karszt 0,75-0,90 üledék finomszemcsés karbonáttal, pl. lösz 0,90-1,00 kristályos kőzetek

40. A0 becslése (folyt. 4) 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe Korrekció kémiai összetétel segítségével: mDICbeszivárgás q = ─────────── mDICminta

41. A0 becslése (folyt. 5) 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe Korrekció kémiai összetétel segítségével: mDICminta = mDICbeszivárgás +[mCa2+ + mMg2+ -mSO42- + ½(mNa+ + mK+ - mCl-)] Koncentrációk mol/liter-ben.

42. A0 becslése (folyt. 6) Korrekció kémiai összetétel segítségével: A klorid forrása: NaCl A szulfát forrása: gipsz

43. A0 becslése (folyt. 7) • Víz-agyagásványok közti kationcsere: Na+ (+ K+) Víz 2:1 szerkezetű agyagásvány Ca++ (+ Mg++)

44. A0 becslése (folyt. 8) Korrekció d13C segítségével: d13Cminta - d13Ckarbonát q = ───────────────, d13Ctalajgáz - d13Ckarbonát ahol d13Ckarbonát = 0 ‰ közeli d13Ctalajgáz = -23─ -25 ‰

45. Egyéb korrekció • A fölső légköri természetes 14C keletkezés nem állandó erősségű. A 0-12000 éves tartományra kalibráló görbét alkalmaznak, ha valódi korokat akarnak számolni. • Egyébként a Libby-féle hibás felezési idővel számolnak, hogy a számolt korok összevethetőek legyenek a régen számoltakkal.

46. 14C szerves anyagban • Csak gyorsító-tömegspektrométerrel mér-hető a kis anyagmennyiség miatt. • Akkor alkalmazható, ha a vízben lévő szerves anyag a beszivárgó vízzel együtt került a felszín alá, később nem kevere-dett hozzá egyéb forrásból 14C-mentes szerves anyag.

47. Feladat • Számoljuk ki a víz korát, ha At = 15 [%]modern, a d13CDIC= -12‰!

48. Feladat (folyt.) • Ha ez a víz Magyarországon van és d18O = -9,6‰ vs. VSMOW, akkor mit mondhatunk a számolt korról?