Rozwój metody jednoczesnego pomiaru stężenia helu, argonu oraz neonu do datowania wód podziemnych

• Autorzy: Najman J. , Śliwka I.

Warianty tytułu

EN

The development of the simultaneous method of helium, argon and neon measurements for the groundwater dating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano chromatograficzną metodę jednoczesnego pomiaru stężenia helu, neonu oraz argonu w wodach podziemnych z pojedynczej próbki wody. Próbki wody podziemnej są pobierane do stalowych naczyń o pojemności 2900 cm3. Gazy są ekstrahowane z wody metodą fazy nadpowierzchniowej (HS). Hel, neon oraz argon są analizowane na dwóch chromatografach gazowych wyposażonych w kolumny kapilarne i pakowane oraz trzy detektory cieplno-przewodnościowe (TCD). Stężenie helu w wodzie podziemnej może być dobrym znacznikiem do datowania wód podziemnych. Poprawne stosowanie znaczników środowiskowych w hydrogeologii w celu datowania wymaga znajomości temperatury zasilania systemu i tzw. „nadmiaru powietrza”. Znajomość nadmiaru powietrza pozwala na konieczną korektę mierzonego stężenia helu w wodzie. Obydwa parametry można wyznaczyć przez pomiar stężenia argonu i neonu w wodzie podziemnej. Opracowana metoda chromatograficzna była zastosowana do datowania wód podziemnych z rejonów między innymi Niecki Podhalańskiej, Krakowa oraz Żarnowca.

EN

In this paper the authors present a chromatographic method for simultaneous analysis of helium, neon and argon in groundwater from one water sample. Water samples are taken to the stainless steel vessels with a capacity of 2,900 cm3. Gases are extracted from water by headspace method (HS). Helium, neon and argon are analyzed on two gas chromatographs equipped with capillary and packed columns and three thermo-conductive detectors (TCD). The concentration of helium in groundwater may be a good environmental tracer for groundwater dating. Proper use of environmental tracers in hydrogeology for dating purpose, requires the knowledge of recharge temperature of the system and the so-called “Excess air”. “Excess air” allows for the necessary correction of measured concentration of helium in water. Both parameters can be determined by measuring the concentration of argon and neon in groundwater. Developed chromatographic method was applied to groundwater dating from areas of Podhalańska Basin, Kraków and Żarnowiec.

Słowa kluczowe

PL

datowanie wód podziemnych; hel; neon; argon; chromatografia gazowa

EN

groundwater dating; helium; neon; argon; gas chromatography

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 456 Hydrogeologia z. 14/2
• Strony: 419--423
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Najman J.

• PAN, Instytut Fizyki Jądrowej, Zakład Fizykochemii Ekosystemów, ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków

autor

Śliwka I.

• PAN, Instytut Fizyki Jądrowej, Zakład Fizykochemii Ekosystemów, ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków

Bibliografia

• [1] BEYERLE U., AESCHBACH-HWERTIG W., IMBODEN D.M., BAUR H., GRAF T., KIPFER R., 2000 — A mass spectrometric system for the analysis of noble gases and tritium from wate samples. Environ. Sci. Technol., 34: 2042.
• [2] CHOWANIEC J., NAJMAN J., OLSZEWSKA B., ZUBER A., 2009 — Pochodzenie i wiek wody mineralnej w Dobrowódzie k. Buska Zdroju, Prz. Geol., 57, 4: 286–293.
• [3] KOTOWSKI T., 2008 — Chemizm wód podziemnych w regionalnym systemie krążenia wód podziemnych w zlewni Gwdy [Pr. doktor.]. Uniw. Mikołaja Kopernika, Toruń.
• [4] MOCHALSKI P., 2003 — Chromatograficzna metoda oznaczania Ar, Ne, i N2 [pr. doktor.]. Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków.
• [5] NAJMAN J., 2008 — Opracowanie chromatograficznej metody pomiaru stężenia helu w wódach podziemnych dla celów datowania w zagadnieniach hydrologicznych [pr. doktor.]. Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków.
• [6] NAJMAN J., MOCHALSKI P., BIELEWSKI J., ŚLIWKA I., 2011 — Chromatograficzna metoda jednoczesnego pomiaru stężenia helu, argonu i neonuwwódach podziemnych dla celów datowania w hydrogeologii. IX Konferencja Chromatograficzna, Poznań (poster).
• [7] ŚLIWKA I., LASA J., 2000 — Optimisation of the head-space method in measurements of SF6 concentration in water. Chem. Anal., 45, 59–72.
• [8] ZUBER A., WEISE S.M., MOTYKA J., OSENBRÜCK K., RÓŻAŃSKI K., 2004 — Age and flow pattern of groundwater in a Jurassic limestone aquifer and related Tertiary sands derived from isotope, noble gas and chemical data. J. Hydrol., 286, 1–4: 87–112.
• [9] ZUBER A., CIĘŻKOWSKI W., RÓŻAŃSKI K. (red.), 2007 — Metody znacznikowe w hydrogeologii – poradnik metodyczny. Oficyna Wyd. PWroc., Wrocław.
• [10] ŻUREK A., MOCHALSKI P., 2010 — Wykorzystanie metody chromatografii gazowej do oceny procesu denitryfikacji w wódach triasowego zbiornika wód podziemnych rejonu Opola. Geologia, Kwart. AGH, 36, 1: 135–148.