بررسی مقدار تریتیوم (3H) در نزولات جوی و تعیین سن نسبی منابع آب‌های زیرزمینی در غرب کرمانشاه

آب و خاک

مقاله 14، دوره 32، شماره 5 - شماره پیاپی 61، آذر 1397، صفحه 1029-1041   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v32i5.71136

نویسندگان

حسین محمدزاده^* ؛ طوبی سلیمانی ولیکندی

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

تریتیوم تنها ایزوتوپ رادیواکتیو هیدروژن، با نیمه‌عمر حدود 3/12 سال، موجود در ملکول آب است که می‌توان از آن برای تعیین سن آب در چرخه هیدرولوژیکی استفاده نمود. هرچند که آزمایش بمب‌های هیدروژنی به مقدار زیادی تریتیوم وارد اتمسفر و سپس وارد چرخه هیدرولوژیکی نموده است، اما در حال حاضر متوسط غلظت تریتیوم موجود در بارندگی‌های دنیا به حدود 5TU  رسیده است. غلظت تریتیوم موجود در بارندگی به طول و عرض جغرافیایی، دما، ارتفاع و میزان رطوبت نسبی نیز بستگی دارد. هرچه میزان رطوبت نسبی بیشتر و دما کمتر و یا ارتفاع بیشتر باشد از غلظت تریتیوم کاسته می‌شود. در مقیاس جهانی مقدار غلظت تریتیوم در بارندگی در نیمکره شمالی بیشتر از نیمکره جنوبی بوده و در منطقه قطبی تقریباً 4 برابر منطقه استوایی می‌باشد. اما در بارندگی‌های کشورهای همسایه ایران، کشورهای نزدیک به دریا (در کراچی، بحرین، آنکارا و آدنا) به دلیل افزایش بخار آب در جو، مقدار تریتیوم کمتری دارند. در این مقاله، غلظت تریتیوم در بارندگی‌ها و منابع آب زیرزمینی غرب استان کرمانشاه در آزمایشگاه ایزوتوپی دانشگاه واترلو کانادا اندازه‌گیری شده و سپس با استفاده از رادیوایزوتوپ تریتیوم، سن نسبی منابع آب زیرزمینی تعیین ‌شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که مقدار غلظت تریتیوم در بارندگی‌های غرب استان کرمانشاه حدود 6 TU و در آب‌های زیرزمینی بسیار کمتر از این مقدار می‌باشد. با توجه به تقسیم‌بندی آب‌ها بر اساس غلظت تریتیوم، آب نزولات جوی غرب استان کرمانشاه جدید (مدرن) و آب منابع آب زیرزمینی در محدوده آب‌های اخیراً تغذیه ‌شده و آب‌های نسبتاً قدیمی یا ساب مدرن (آب‌های تغذیه‌ شده قبل از سال 1950) به دست آمد. نمودار ترکیبی مقدار هدایت الکتریکی(EC)  و مقدار غلظت تریتیوم در آب‌های منطقه، نشان می‌دهد که با افزایش EC در جهت جریان، مقدار تریتیوم کاهش و سن آب زیرزمینی افزایش می‌یابد. سن منابع آب زیرزمینی در منطقه پاوه به دلیل توسعه کارست و انتقال سریع آب‌های زیرزمینی، کمتر از مناطق سرپل ذهاب و روانسر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

کلیدواژه: تریتیوم؛ سن نسبی؛ باران؛ منابع آب زیرزمینی؛ ایران؛ کرمانشاه

مراجع

1- Aghamohammadi M. 2011. Determination of the concentration of tritium in heavy water, master's thesis. Arak University. (In Persian)

2- Al Charideh A.R., and Abou Zakhem B. 2010. Distribution of tritium and stable isotopes in precipitation in Syria. Hydrological Sciences Journal.

3- Bayan M. 2010. Application of environmental isotopes technique in ground water recharge within mullusa carbonate aquifer-west Iraq. Iraqi Journal of Desert Studies Special Issue of 1st Scientific Conference, ISSN: 1994-7801.

4- Blavoux B., and Dazy J., and Sarrot Reynauld J. 1982. Informmation about the origin of thermomineral waters and gas by means of environmental isotopes in Azerbaijan, Iran, and Southeast France. Journal of Hydrology, 56:23–38.

5- Clark I.D., and Fritz P. 1997. Environmental Isotopes in Hydrogeology. Lewis Publishers, Boca Raton, Florida.

6- Clark I. 2015. Groundwater Geochemistry and Isotopes. CRC Press. Taylor & Francis Group, NewYork.

7- Craig H., and Lal D. 1960. The Production rate of natural tritium. Scripps Institution of Oceanography, University of California, La Joua.

8- Geyh M. 2000. Environmental isotopes in the hydrological cycle. Principles and Applications: International Hydrological Programme. Technical Documents in Hydrology, 39, Vol. IV.

9- Harms P., Visser A., and Moran J. 2016. Distribution of tritium in precipitation and surface water in California. Journal of Hydrology, 534: 63–72.

10- IAEA/WMO 2006. Global Network of Isotopes in Precipitation. The GNIP Database. http://www.iaea.org/water.

11- Kazemi G.A., Lehr J.H. and Perrochet P. 2006. Ground water Age. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey.

12- Karimirad I., Hesam M., Bahrami Samani A., and Ezadpanah A. 2013. Dating of groundwater inaquifer of Golestan Province using tritium meagermant. Water and Soil Conservation, 20(6): 199-183. (In Persian with English abstract)

13- Karimirad I., Hesam M., Bahrami Samani A., and Ezadpanah, A., and Moghadasi N. 2016. Radioisotope technique of groundwater dating using tritium enrichment. Journal of Water and Sustainable Development, 4(1): 99-106. (In Persian with English abstract)

14- Kralik M., Benischke R., Wyhlidal S., and Philippitsch R. 2017. First water-isotope-map (δ18O, δ2H, 3H) of Austria: Applications, Extremes and Trends: Procedia Earth and Planetary Science, 17: 924– 927.

15- Mazor E. 2004. Chemical and Isotopic Groundwater Hydrology Third Edition. Marcel Dekker, New York.

16- Michelsen N., Reshid M., Siebert C., Schulz S., Knoller K., Weise S.M., and Schuth C. 2015. Isotopic and chemical composition of precipitation in Riyadh, Saudi Arabia. Chemical Geology, 413: 51–62.

17- Mohammadzade H. 2016. Providing isotopic (18O and 2H) maps and the meteoric water line (18O vs. 2H) for Kermanshah Province (W of Iran) and determining the origin and residence time of Alluvial/Karstic groundwater using Geochemical/Isotopic tracers (project # KSHW-92123).

18- Morgenstern U., Daughney C. J., Leonard G., Gordon D., Donath F. M., and Reeves R. 2014. Using groundwater age to understand sources and dynamics of nutrient contamination through the catchment into Lake Rotorua, New Zealand. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 11(8): 9907-9960.

19- Sogut A., and Hawash G.H. 2011. Groundwater evaluation by using environmental isotopes in the northeast missan governorate, South of Iraq. Latest Trends in Energy, Environment and Development.

20- Sood D.D., Manohar S.B., and Reddy A.V.R. 1994. Experimentals in Radiochemistry. Eds, Iancas Publication, Mumbai.

21- Tadoros C.V., Hughes C., Carwford J., Hollins S., and Chisari R. 2014. Tritium in Australian precipitation: A 50 years record. Journal of Hydrology, 513: 262–273.