Możliwości i ograniczenia zastosowania SF6 do oceny czasu przebywania wód w ośrodkach węglanowych na przykładzie GZWP Gliwice

• Autorzy: Jakóbczyk-Karpierz S. , Kowalczyk A.

Warianty tytułu

EN

Advantages and constraints of groundwater dating using SF6 in carbonate aquifers on the example of MGWB Gliwice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W modelowaniu przepływu wód podziemnych jednym z istotnych zadań jest weryfikacja modelu na podstawie komplementarnego rozpoznania systemu krążenia wód. Elementem tego rozpoznania może być datowanie wód podziemnych za pomocą, np. znaczników środowiskowych występujących w atmosferze. Jednym z nich jest sześciofluorek siarki SF6. W pracy przedstawiono wstępne wyniki zastosowania tego znacznika do rozpoznania systemu krążenia wód podziemnych na przykładzie węglanowego kompleksu wodonośnego serii węglanowej triasu GZWP Gliwice. Jest to złożony system hydrogeologiczny o potrójnej porowatości i skomplikowanych drogach przepływu wód. Badania wykonano na podstawie jednorazowego opróbowania wód podziemnych i powierzchniowych w 2010 r. Badania wykazały zróżnicowane, ale na ogół wysokie zawartości znacznika w wodach podziemnych, jak również w próbce wody powierzchniowej, w zakresie od 0,29 do 6,17 fmolL–1. Do określenia pozornego wieku wód wykorzystano wybrane modele matematyczne lumped parameter, z których, jako najbardziej adekwatny do zastosowania w badanym środowisku wybrano model dyspersyjny. Obliczone pozorne czasy przebywania znacznika w wodach podziemnych są niskie i w zdecydowanej większości mieszczą się w przedziale 5–30 lat, co świadczy o krótkim czasie przebywania wód w systemie wodonośnym.

EN

One of the most important issues in groundwater modelling is a validation process based on a comprehensive study of groundwater flow system. Groundwater dating, using environmental tracers like SF6, is a valuable tool for model verification. The paper describes preliminary results of SF6 application in the recognition of the MGWB Gliwice groundwater system. The aquifer represents a highly complex, triple-porosity hydrogeological system. The research, based on groundwater and surface water sampling carried out in 2010, revealed a generally high concentration of sulphur hexafluoride in water, ranging from 0.29 to 6.17 fmolL–1. In order to assess apparent groundwater age, selected lumped parameter models were applied, with a dispersion model chosen to fit best to the aquifer under investigation. The calculated residence time of tracer in the groundwater system is notably low and ranges generally from 5 to about 35 years, which suggests relatively short groundwater residence time in the aquifer.

Słowa kluczowe

PL

znaczniki środowiskowe; SF6; modele lumped parameter; GZWP Gliwice

EN

environmental tracers; SF6; lumped parameter models; MGWB Gliwice

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 451 Hydrogeologia z. 13
• Strony: 91--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Jakóbczyk-Karpierz S.

• Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Będzińska 60, Sosnowiec

autor

Kowalczyk A.

• Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Będzińska 60, Sosnowiec

Bibliografia

• [1] BENSON B.B., KRAUSE D Jr., 1976 — Empirical laws for dilute aqueous solutions of nonpolar gases. J. Chem. Phys., 64, 2: 689-709.
• [2] BUSENBERG E., PLUMMER L.N., 2000 — Dating young groundwater with sulfur hexafluoride: Natural and anthropogenic sources of sulfur hexafluoride. Water Resources Research, 36: 3011-3030.
• [3] COOK P.G., BOHLKE J.K., 2000 — Determining timescales for groundwater flow and solute transport. W: Environmental tracers in subsurface hydrology (red. P.G. Cook, A. Herczeg): 1-30, Kluwer Academic Publishers, Boston.
• [4] COOK P.G., SOLOMON D.K., 1995 — Transport of atmospheric trace gases to the water table: Implications for groundwater dating with chlorofluorocarbons and krypton 85. Water Resources Research, 31: 263-270.
• [5] ERIKSSON E., 1958 — The possible use of tritium for estimating groundwater storage. Tellus, 10: 472-478.
• [6] JAKÓBCZYK S., KOWALCZYK A., 2011—Zastosowanie modelowania geochemicznego do oceny warunków kształtowania się składu chemicznego wód podziemnych w rejonie ujęcia Gliwice Łabędy. Biul. Państw. Inst. Geol., 445: 217-225.
• [7] KANIA J., WITCZAK S., DULIŃSKI M., KAPUSTA M., RÓŻAŃSKI K., JACKOWICZ-KORCZYŃSKI M., ŚLIWKA I., ZUBER A., 2005 — Kalibracja i walidacja modelu przepływu i migracji oraz korekty modelu koncepcyjnego GZWP-451 z wykorzystaniem znaczników. Współczesne problemy hydrogeologii, 12. Toruń.
• [8] KOWALCZYK A., 2003 — Formowanie się zasobów wód podziemnych w utworach węglanowych triasu śląsko-krakowskiego w warunkach antropopresji. Pr. Nauk. UŚI, 2152.
• [9] MAISS M., BRENNINKMEIJER C.A.M., 1998 — Atmospheric SF6: Trends, sources and prospects. Environ. Sci. Technol., 32: 3077-3086.
• [10] MAŁOSZEWSKI P., RAUPERT W., STICHLER W., HERRMANN A., 1983 — Application of flow models to an Alpine catchment area using tritium and deuterium data. J. Hydrol., 66: 319-330.
• [11] MAŁOSZEWSKI P., ZUBER A., 1982 – Determining the turnover time of groundwater systems with the aid of environmental tracers, l. Models and their applicability. J. Hydrol., 57: 207-231.
• [12] MAŁOSZEWSKI P., ZUBER A., 2002 — Manual on lumped parameter models used for the interpretation of environmental tracer data in groundwaters. W: Use of isotopes for analyses of flow and transport dynamics in groundwater systems. IAEA-UTAGS, IAEA, Vienna.
• [13] MOCHALSKI P., ŚLIWKA I., 2008 — Simultaneous determination of Ne, Ar, CFC-11, CFC-12 and SF6 in groundwater samples by gas chromatography. Chem. Anal., 53.
• [14] RÓŻKOWSKI A., CHMURA A., SIEMIŃSKI A. (red.), 1997 — Użytkowe wody podziemne Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i jego obrzeżenia. Pr. Państw. Inst. Geol., 159.
• [15] SITEK S., KOWALCZYK A., 2011— Występowanie trichloroetenu i tetrachloroetenu w wodach podziemnych w rejonie Tarnowskich Gór. Biul. Państw. Inst. Geol., 445: 633-642.
• [16] ŚLIWKA I., LASA J., BIELEWSKI J., GROMBIK I., LIMANÓWKA D., ROSIEK J., 2010 — Long term measurements (1997-2008) of CFC's and SF6 concentration in the air of Kraków, Poland. Pol. J. Environ. Stud., 19: 811-815.
• [17] WILSON G.B., McNEILL G.W., 1997 —Noble gas recharge temperatures and the excess air component. Applied Geochemistry, 12:747-762.
• [18] WŁOSTOWSKI J., OFICJALSKA H., KRAWCZYŃSKI J., PIETRZAK M., RODZOCH A., MUTER K., 2005 —Dokumentacja hydrogeologiczna określająca warunki hydrogeologiczne dla ustanowienia obszaru ochronnego zbiornika wód podziemnych Gliwice GZWP nr 330.
• [19] ZUBER A., 1986 — Mathematical models for the interpretation of environmental radioisotopes in groundwater systems. W: Handbook of environmental isotope geochemistry (red. P. Fritz, J.Ch. Fontes). Terr. Envir., 2: 1-59, B Elsevier, New York.
• [20] ZUBER A., 2007 — Modele matematyczne do interpretacji znaczników środowiskowych. W: Metody znacznikowe w badaniach hydrogeologicznych (red. A. Zuber): 341-371. Oficyna Wyd. Polit. Wr., Wrocław.
• [21[ ZUBER A., MALOSZEWSKI P., 2000 — Lumped parameter models. W: Environmental isotopes in the hydrological cycle. Principles and applications. Volume VI - Modelling (red. W.G. Mook): 5-35. IAEA, Vienna.
• [22] ZUBER A., MOTYKA J., 1994 - Matrix porosity as the most important parameter of fissured rocks for solute transport at large scales. J. Hydrol., 158, 19-46.
• [23] ZUBER A., MICHALCZYK Z., MALOSZEWSKI P., 2001— Great tritium ages explain the occurrence of good-quality groundwater in a phreatic aquifer of an urban area, Lublin, Poland. Hydrogeol. J., 9: 451-460.
• [24] http://water.usgs.gov/lab
• [25] ttp://agage. eas. gatech. edu/data. htm