A vízkörforgás (folytatás)

Az előadások a következő témára: "A vízkörforgás (folytatás)"— Előadás másolata:

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. Takard ki a copyright-ot, tegyél bele több nevet, miért éppen ezt a három igen különböző helyet mutatod? Eszkimó-jegesbarlang 1100 m tszf.

8 CGWL: Groundwater Line of the Carpathian Basin
GMWL: Global Meteoric Water Line GMWL CGWL Meg kell magyarázni a jeleket, új vonalat

9 Magassági hatás: d-többlet növekszik
Meg kellene mutatnod az átlagos évi hőmérsékletet, csapadékot, magasságot is a 3 helyhez. Mi a szaggatott vonal?

10 Helyi (csapadék)víz vonalak
Abádszalók, Deák József dD = 7,2*d18O + 0,1 ‰ Debrecen: Palcsu László dD = 8,5*d18O + 2,9 ‰ Debrecen: Palcsu László (2003: rendkívül száraz év) dD = 7,5*d18O – 7,4 ‰ Oradea: Ţenu 1981 dD = 6,7*d18O – 3,1 ‰ Rétegvíz vonal – Kárpát-medence, Deák József dD = 7,6*d18O + 6 ‰ Ez mit jelent? Lehet-e elvi lehetősége annak, hogy azok a vizek amik betöményedtek és most már sósak (ez lejátszódhatott 30 e éve) akkor másként engedjék el a nehéz O-t, tehát más egyensúlyi, itt bemutatott egyenletük legyen az akkori sótartalom miatt? Mi ezeknek az egyenleteknek a jelentősége? Hány megfigyelés alapján szabad számolni, az érvényességük milyen?

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 Kútvíz izotópos adatai (Magyarország)
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)

24

25

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 At a mért, A0 a kezdeti trícium aktivitás, λ bomlási együttható, t eltelt idő. Feltételek: nem volt vízkeveredés, A0 ismert vagy becsülhető

29

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)

32

33

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

35 Vizek radiokarbon (14C) kormeghatározása
At=A0e-λt ⇓ t=-8267•ln(At/A0) [év] Ahol At a mért, A0 a 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 A beszivárgás utáni események
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 Széndioxid gáz öblíti át a víztestet
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 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe
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 14C-mentes karbonát oldódik be a vízbe
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) 2:1 szerkezetű Víz agyagásvány
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 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?