Természetes nyomjelzők alkalmazása vízföldtani modellekben a Szentendreisziget példáján Kármán Krisztina I. éves Ph.D hallgató Környezeti földtudomány program Témavezetők: Szabó Csaba, Ph.D Fórizs István, Ph.D
Doktori dolgozat célja • A Szentendrei-sziget egy kiválasztott területének hidrodinamikai és tömegtranszport modellezése, majd ennek stabil oxigén és hidrogén izotópokkal, illetve trícium izotóppal való pontosítása • Hőtranszport modell építése ugyanazon a területen → jobb megértése azoknak a folyamatoknak, amelyek a Duna-víz termelő kutakig történő eljutása során zajlanak
Vázlat
Kisoroszi-3 Tahi I/16 Kisoroszi-1
• Földtani felépítés ~900 fúrás alapján • Mintavételi helyek bemutatása – napi mintavétel (Duna, Tahi I/16)
Pócsmegyer I/1
– Oxigén, hidrogén izotóp 2 évig (össz. 1000) → 98 db O és 54 db H – Trícium 2 évig (össz. 170)
– heti mintavétel (Duna 2x, K-1, (K-3), Pó I/1) 10 hónapig (össz. 110 db) → 69 db O és D, vízkémia
• Eddigi eredmények Budapest
A Szentendrei-sziget Földtani Vízbázis felépítés
TORZÍTOTT szelvény Góczán, 1955 után módosítva
FEKÜ – az agyag felszíne
FEDŐ – az folyami kavics felszíne
TEREP – a fedőrétegek felszíne
Földtani felépítés – Szentendrei-sziget
Földtani felépítés
Földtani felépítés
Földtani felépítés
Földtani felépítés
Földtani felépítés
TORZÍTOTT szelvény Góczán, 1955 után módosítva
Tahi I/16
Kisoroszi-1 váci Duna-ág
szentendrei Duna-ág
Földtani felépítés
2009 .08.1 0. 2009 .08.2 4. 2009 .08.3 1. 2009 .09.1 4. 2009 .09.2 1. 2009 .10.0 5. 2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3. 2009 .11.3 0. 2009 .12.0 7. 2009 .12.1 4. 2010 .01.1 1. 2010 .01.1 8. 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9 2010 .04.2 6 2010 .05.0 3 2010 .05.1 0 2010 .05.1 7 2010 .05.2 5 2010 .05.3 1
Hőmérséklet (°C)
Heti vízmintavétel Hőmérséklet
25
20
Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 Pócsmegyer I/1 Szentendrei-Duna Váci-Duna
15
10
5
0
Dátum
2009 .08.1 0. 2009 .08.2 4. 2009 .08.3 1. 2009 .09.1 4. 2009 .09.2 1. 2009 .10.0 5. 2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3. 2009 .11.3 0. 2009 .12.0 7. 2009 .12.1 4. 2010 .01.1 1. 2010 .01.1 8. 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9 2010 .04.2 6 2010 .05.0 3 2010 .05.1 0 2010 .05.1 7 2010 .05.2 5 2010 .05.3 1
Vezetőképesség (uS/cm) 700
650
600
550
Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 PócsmegyerI/1 Váci-Duna Szentendrei-Duna vízállás
500 200
450 100
400 0
350 -100
300 -200
Vízállás (mBf)
Heti vízmintavétel Vezetőképesség 600
500
400
300
Dátum
2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2. 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3 2009 .11.3 0 2009 .12.0 7 2009 .12.1 4 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9
Oxigén izotóp (‰ VSMOW)
Heti vízmintavétel Oxigén izotóp
-10,0 -10,1 -10,2 -10,3 -10,4 -10,5 -10,6 -10,7 -10,8 -10,9 -11,0
Szentendrei-Duna Váci-Duna Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 Pócsmegyer I/1
Dátum
2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2. 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3 2009 .11.3 0 2009 .12.0 7 2009 .12.1 4 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9
Oxigén izotóp (‰ VSMOW)
Heti vízmintavétel Oxigén izotóp
-10,0 -10,1 -10,2 -10,3 -10,4 -10,5 -10,6 -10,7 -10,8 -10,9 -11,0
Szentendrei-Duna Váci-Duna Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 Pócsmegyer I/1
Dátum
2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2. 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3 2009 .11.3 0 2009 .12.0 7 2009 .12.1 4 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9
Hidrogén izotóp (‰ VSMOW)
Heti vízmintavétel Hidrogén izotóp
-70
-72
Szentendrei-Duna Váci-Duna Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 Pócsmegyer I/1
-74
-76
-78
-80
-82
Dátum
2009 .10.1 2. 2009 .10.2 6. 2009 .11.0 2. 2009 .11.0 9. 2009 .11.1 6. 2009 .11.2 3 2009 .11.3 0 2009 .12.0 7 2009 .12.1 4 2010 .02.0 8 2010 .02.1 5 2010 .02.2 2 2010 .03.0 1 2010 .03.0 8 2010 .03.1 6 2010 .03.2 2 2010 .04.0 6 2010 .04.1 2 2010 .04.1 9
Hidrogén izotóp (‰ VSMOW)
Heti vízmintavétel Hidrogén izotóp
-70
-72
Szentendrei-Duna Váci-Duna Kisoroszi-1 Kisoroszi-3 Pócsmegyer I/1
-74
-76
-78
-80
-82
Dátum
2010 .04.1 4
2010 .04.0 7
2010 .03.3 1
2010 .03.2 4
2010 .03.1 7
2010 .03.1 0
2010 .03.0 3
2010 .02.2 4
Dátum 2010 .06.0 2
2010 .05.2 6
Szentendrei-Duna 1000
Tahi I/16 900
vízállás 800
-10,4 700
600
-10,6 500
400
-10,8 300
-11,0 200
100
-11,2 0
Vízállás (mBf)
-10,2
2010 .05.1 9
-10,0
2010 .05.1 2
2010 .05.0 5
2010 .04.2 8
2010 .04.2 1
Oxigén izotóp (‰VSMOW )
Napi vízmintavétel Oxigén izotóp
2010 .04.1 4
2010 .04.0 7
2010 .03.3 1
2010 .03.2 4
2010 .03.1 7
2010 .03.1 0
2010 .03.0 3
2010 .02.2 4
Dátum 2010 .06.0 2
Szentendrei-Duna 1000
Tahi I/16 900
vízállás 800
-10,4 700
600
-10,6 500
400
-10,8 300
-11,0 200
100
-11,2 0
Vízállás (mBf)
-10,2
2010 .05.2 6
-10,0
2010 .05.1 9
2010 .05.1 2
2010 .05.0 5
2010 .04.2 8
2010 .04.2 1
Oxigén izotóp (‰VSMOW )
Napi vízmintavétel Oxigén izotóp
2010 .04.1 4
2010 .04.0 7
2010 .03.3 1
2010 .03.2 4
2010 .03.1 7
2010 .03.1 0
2010 .03.0 3
2010 .02.2 4
Dátum 2010 .06.0 2
2010 .05.2 6
2010 .05.1 9
2010 .05.1 2
2010 .05.0 5
2010 .04.2 8
2010 .04.2 1
Hidrogén izotóp (‰VSMOW ) -70,0
Szentendrei-Duna 1000
-72,0
Tahi I/16 900
-74,0
vízállás 800
-76,0 700
-78,0 600
-80,0 500
-82,0 400
-84,0 300
-86,0 200
-88,0 100
-90,0 0
Vízállás (mBf)
Napi vízmintavétel Hidrogén izotóp
Összefoglalás • A modellépítéshez szükséges földtani információk összegyűjtése, krígelése • 2009 októbertől heti mintavétel 5, majd 4 helyszínen • 2010 február végétől napi mintavétel 2 helyszínen • Eddigi összesen 290 mérés elvégzése (167 db O – 123 db H) • A modellpontosításhoz szükséges negatív izotópos csúcs az eddigi mérésekből úgy látszik, hogy pontosan leírható lesz
Absztraktok Megjelent absztraktok:
Kármán, K., Fórizs, I., Deák, J. & Szabó, Cs. (2009) Stable Isotopes and hydrogeochemical parameters in a riverbank filtration system (Szentendre Island, Hungary). MinPet 2009 – MSCC 2009, September 07-11, 2009, Budapest, Mitteilungen der Österreichischen Mineralogischen Gesellschaft, 155, 74. – poszter Kármán, K. (2010) What do isotopes tell us about the riverbank filtration systems? Examples from Szentendre Island, Hungary. 1st Students’ International Geological Conference, April 16-18, 2010, Krakkó, Lengyelország, Abstracts, 23-24. – szóbeli előadás Elfogadott absztraktok: Kármán, K., Fórizs, I., Tóth, M., Németh, T., Szabó, Cs. (2010) Genesis of a unique stalactite formed in a tunnel under the River Danube. 20th General Meeting of the International Mineralogical Association, 2010 augusztus 21-27, Budapest – poszter Kármán, K., Fórizs, I.., Deák, J. & Szabó, Cs. (2010) Oxygen Isotopic Composition in a Riverbank Filtration System – Case Study on Szentendre Island, Hungary. XXXVIII IAH Congress, 2010 szeptember 12-17., Krakkó, Lengyelország – szóbeli előadás
Népszerűsítő előadások Kármán, K. (2010): Egy új mérőműszer, a víz izotóparánymérő lézer analizátor ismertetése. International Assosiation of Hydrogeologists Magyar Nemzeti Bizottságának éves ülése, 2010. május 26., Magyar Állami Földtani Intézet Kármán, K. (2010): Kék arany, ami a csapból folyik. GEONAPOK – Ásványbörze és földtudományos hétvége a Millenárison, 2010. június 4-6.
Kármán, K. (2010): Globális éghajlati változások vizsgálatának lehetőségei. GEONAPOK – Ásványbörze és földtudományos hétvége a Millenárison, 2010. június 46.
Kéziratok és ösztöndíjak Elfogadott kézirat: Kármán, K., Fórizs, I., Deák J. & Szabó, Cs. (2010) Parti szűrésű rendszerek vizsgálata vízkémiai és geokémiai (18O) módszerek segítségével a Szentendrei-sziget példáján. Hidrológiai Közlöny (megjelenés alatt)
Köszönöm a figyelmet! Beküldött kézirat:
Kármán, K., Fórizs, I., Deák, J. & Szabó, Cs. (2010) Oxygen Isotopic Composition in a Riverbank Filtration System – Case Study on Szentendre Island, Hungary. 7 oldalas szerkesztett kézirat
Ösztöndíjak Regional Training Course and Conducting Fieldwork in Isotope Hydrology, Belene, Bulgária, 2010. június 28 – július 2 (1 hét) Application and Modeling of Isotope Data to Estimate Surface-Groundwater Interactions, München, Németország, várhatóan 2010. őszén 1 hónap
Oxigénizotópos vizsgálat A mérés elve
A folyó (esetünkben a Duna) vizének 18O/16O értékei kis mértékben folyamatosan változnak (-11 ‰ → alpi eredetű víz* -9,5 ‰ → lokális csapadékvíz*)
A 18O/16O arány (δ18O érték) változása valamekkora időeltolódással a kutakban is megjelenik.
Elérési idő számítható! * Deák et al., 1992; Fórizs & Deák, 1998
Oxigénizotópos vizsgálat A mérés elvei
A helyi csapadékvizet és Duna-vizet azért lehet elkülöníteni, mert a kettő izotópos összetétele a magassági, a szélességi és a kontinentális hatás, illetve a csapadékhulláskor mérhető hőmérséklet miatt eltérnek.
Csapadékvíz – Duna-víz részarány becsülhető!
Kisoroszi 2. csáposkút
Eredmények
OK 2 18
várható
Eredmények 18 0,63x O Duna 0,37 x 10,64 ‰
A váci Duna-ág és a Kisoroszi-2 csáposkút mért, illetve 32 nappal eltolva a Kisoroszi-2 csáposkút becsült 18O értékei
váci Duna-ág Kisoroszi-2 Kisoroszi-2 becsült
-10,00 -10,10 -10,20 -10,30
‰
-10,40 -10,50 -10,60 -10,70 -10,80
Dátum
.12.2 0 2008
.12.1 8 2008
.12.1 6 2008
.12.1 4 2008
.12.1 2 2008
.12.1 0 2008
.12.0 8 2008
.12.0 6 2008
.12.0 4 2008
.12.0 2 2008
.11.3 0 2008
.11.2 8 2008
.11.2 6 2008
.11.2 4 2008
.11.2 2 2008
.11.2 0 2008
.11.1 8 2008
.11.1 6 2008
.11.1 4 2008
.11.1 2 2008
.11.1 0 2008
.11.0 8 2008
.11.0 6 2008
.11.0 4 2008
.11.0 2 2008
.10.3 1 2008
2008
.10.2 9
-10,90
Dátum
2005
2005
2004
2003
2002
2002
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
F.11 F.12
K.74 T.I.55 K.73
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
dév
F.10
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
egye
30
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
. 2. n
. 3. n
. 4. n
. 1. n
°C
Hőmérséklet változása 1984-2005 között a vizsgált megfigyelőkutakban
2001
2000
1999
1999
1998
1997
1996
1996
1995
1994
1993
1993
1992
1991
1990
1990
1989
1988
1987
1987
1986
1985
1984
1984
Eredmények
25
20
15
10
5
0
