Kútvizsgálatok Jákfalvi Sándor Geogold Kárpátia Kft.
Bevezetés, célkitűzés • FA víz + földtan + geokémia rezsim = a vizek arculata (a komplex hidrogeokémiai rendszer jellege) • További befolyásoló tényezők: – Áramlási rendszer(ek) jellege (lokális/intermedier/regionális) – Medence geometria (depth-to-width), víztest (unduláció, relif jelenségek) – Összetétel: elemek mobilitása, hőmérséklet, nyomás, a kőzet és a víz közötti érintkezési felület nagysága, a kontaktus idejének hossza, az áramlási út hossza, az oldható sók mennyisége és eloszlása a kőzetekben, illetve a víz korábbi minősége
• A komplex rendszer elemeinek pontos megismerése, bonyolult kutatómunkát, és hosszú távú megfigyeléseket igényel!
Bevezetés, célkitűzés • A felszínalatti víztestek vízföldtani alapállapotának rögzítése – Az alapállapot rögzítése során vizsgáljuk a felszínalatti víztestek térbeli helyzetét és a víz minőségét. Ennek során tisztázzuk a víz utánpótlásának (betáplálási terület) és megcsapolásának (átáramlási és feláramlási területek) helyzetét, és megvizsgáljuk a vizek kémiai tulajdonságait
• A hidrodinamikai modellezés pontosítása – A jelenlegi ismeretek alapján a lehetséges hidrológia rendszere elemeinek pontosítása, a hiányosságok feltárása
• A klaszteranalízis vizsgálatok • Jövőbeli kutatási lehetőségek kijelölése
Vízmintavételezés • A vízföldtani kutatás megvalósításához az előzetesen lehatárolt, víztestek területén mind a magyar mind a romániai területen végeztünk vízkémiai vizsgálatokat. • Célravezető eredmények elérése: viszonylag egyidejű és hasonló protokoll szerinti vízmintavételezés a teljes projektterületen, egységes vízvizsgálatok egyetlen akkreditált laboratóriumban (Biokör Kft., Budapest)
Kútvizsgálatok • 100db kút vizsgálata a magyar és román oldalon együttesen (30-70) • Terepen mért komponensek: pH, Hőmérséklet
(ºC),
Fajlagos vezetőképesség (µS/cm), Vízszint (m), Szűrőzés (m)
• Laborban vizsgált komponensek:
pH, vezetőképesség (mS/cm), p-lúgosság (mmol/dm3), m-lúgosság, (mmol/dm3) összes keménység, (CaO mg/dm3), oxigén fogy. (mg/dm3), ammóniumion tart. (mg/dm3), vastartalom (mg/dm3), mangán tartalom (mg/dm3), nátriumion tart. (mg/dm3), káliumion tart. (mg/dm3), kalciumion tart. (mg/dm3), magnéziumion tart. (mg/dm3), kloridion tart. (mg/dm3), nitrátion tart. (mg/dm3), nitrition tart. (mg/dm3), hidrokarbonát-ion tart. (mg/dm3), szulfátion tart. (mg/dm3), foszfátion tart. (µg/dm3), Arzén tart. (µg/dm3)
Hidrogeokémia • Áramlási rdsz.-en belüli változások: • – növekszik a TDS • –SO42-/Cl- arány csökken (a szulfátredukció, ill. a Clnagyobb oldhatósága miatt) • –SO42-/HCO3- arány nő (a CO2 felhasználódása miatt) • –Ca2+/Na+ arány csökken • –Ca2+/Mg2+ arány csökken (a MgSO4 oldhatóbb, mint a CaSO4).
Tóth, 1984
Chebotarev-sorozat: HCO3- HCO3-, SO42- SO42- SO42-, Cl- Cl-, SO42- Cl-
Áramlási rendszer medencén belül betöltött szerepe: •
•
•
Utánpótlódási területeken: ~ Csapadékvíz. A legjellemzőbb ionok a HCO3-, Ca2+ és a Mg2+. Az összetételt kis mértékben módosíthatja a kőzetekkel történő kölcsönhatás. Magas CO2 tartalom és kevés oldott anyag tartalom (TDS) jellemző. Ebben a zónában lejátszódó folyamatok az oldás, hidratáció, oxidáció, ioncsere Átáramlási területeken: jellemző a magasabb oldott anyag tartalom (TDS), illetve az eddigi ionok mellett megjelenik SO42- is. Általában kevesebb oldott CO2 tartalom és magasabb vízhőmérséklet jellemző, mint a beáramlási területek esetében. Az itt lejátszódó jellemző kémiai folyamatok az oldás, kicsapódás, szulfát redukció és ioncsere Kiáramlási területeken: a TDS értéke a legmagasabb. A jellegzetes ionok a SO42-, Cl- és a Na+. A víz hőmérséklete egy ideig nő, aztán a felszín közelébe érve csökken. A fő folyamatok: kicsapódás, redukció, membrán filtráció
Áramlási rendszer rendűsége szerint: •
•
•
A lokális áramlási rendszereknél a felszín alatti tartózkodási idő relatíve rövid. Ennélfogva ezeket döntően az évszakosság befolyásolja. Az alacsony TDS mennyiség, a HCO3–, Ca2+, Mg2+ ionok túlsúlya és a viszonylag magas oldott oxigén – és széndioxid – tartalom jellemző Az intermedier rendszerek esetében nagyobb az oldott anyag mennyisége, hiszen ezek hosszabb ideig tartózkodnak a felszín alatt. A legjellemzőbb ionok a SO42– és a Mg2+, de megjelenik a Cl– és a Na+ is A regionális áramlások jellemezhetők a legmagasabb hőmérséklettel és oldott anyag tartalommal. Ionösszetételükben a Cl– és Na+ jelenik meg nagy mennyiségben
HCO3-CO3+Ca fácies
A vizsgált kutak fácieselemzése
HCO3-CO3+Na+K fácies
HCO3-CO3+Nincs uralkodó fácies SO4+Ca fácies
A vizsgált kutakban előforduló arzén
0
Alacsony (<10μg/l) Közepes (10-25μg/l) Magas (>25μ/l)
A magas arzén általában a HCO3CO3+NA+K –os rendszerhez kapcsolódik
Az arzénes előfordulások és a fő szerkezeti elemek helyzete
Alacsony (<10μg/l) Közepes (10-25μg/l) Magas (>25μ/l)
Vízkémia
Vizsgált Az összes Kimutatható Csak a 20μg/l-nél komponens kútra nézve As tart. nagyobb As tart. T
18,7
20,9
23,5
Utalhat kiáramlási zónára?
pH
7,8
8,4
8,9
Az arzén tart. növekedésével nő
TDS (μS/cm)
700
660
705
Nem egyértelmű
SO4 (mg/l)
40,7
30,3
37,8
Meglepő de kisebb, mint az átlag
Cl (mg/l)
16,4
20,2
14,7
Ahol magas az arzén ott kisebb!?
Na (mg/l)
89,5
116
144,6
Kiáramlási zóna
Szűrőközép (m)
Változó
~400
~200
A megoldás a nyomás!
Köszönöm a figyelmet!
Vízkémiai vizsgálatok A korábbi kutatások (Tóth és Almási, 2001) alapján az átáramlási és kiáramlási zóna határán! Pocsaj
Hidraulikai vizsgálatok I. Nyomás-eleváció profilok
Beáramlás
Kiáramlás
Jákfalvi, 2009
Hidraulikai vizsgálatok II.
Jákfalvi, 2009
Konklúzió • Az arzéntartalom döntően nem rétegeredetű forrásból származik •Erre bizonyíték a vízkémia •Lehetséges magyarázatok •Szerkezeti elemek miatt megváltozott lokális áramlási rendszer •Geokémiai gát két áramlási zóna határán •További kutatási prioritások •Geofizikai mérések a földtan pontosítására •Nyomás eleváció profilok, és hidraulikai keresztszelvények, az áramlási zónák mélység szerinti elkülönítésre
