radionuklidokkal és többváltozós adatelemzési módszerekkel

Átírás

1 XXII. Konferencia a felszín alatti vizekről április 8-9. Siófok 1 A Bükk-térség karsztrendszerének vizsgálata radionuklidokkal és többváltozós adatelemzési módszerekkel Csondor Katalin, Geológia MSc hallgató, ELTE TTK Erőss Anita, PhD, ELTE TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, Borbás Edit, Tanársegéd, SZIE GÉK Matematikai és Informatikai Intézet Kovács József, PhD, ELTE TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, Lénárt László, PhD, Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai Tanszék, Mádlné Szőnyi Judit, PhD, ELTE TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék, Horváth Ákos, PhD, ELTE TTK Atomfizikai Tanszék,

2 Általánosságban a radionuklidokról A radionuklidok, mint a 238 U, 234 U, 226 Ra hosszú felezési idejű radioaktív anyagok, melyek jelen vannak a felszín alatti vizekben, így természetes nyomjelzőkként használhatók Rövid felezési idejű a 222 Rn, mely szintén a 238 U bomlási sorában található. (forrás: után módosítva) 2

3 Radionuklidok a felszín alatti vizekben Az áramlási pálya mentén frakciónáció alakul ki a redox viszonyoktól függően, így: Regionális áramlási rendszereknél: magas T és TDS reduktív közeg 226 Ra tartalom van, 238 U+ 234 U és 222 Rn nincs (kivéve ha FEOOH van magas 222 Rn) (Gainon 2008 után módosította, Erőss 2013) Lokális áramlási rendszereknél: alacsony T és TDS oxidatív közeg 238 U+ 234 U és 222 Rn (Rn forrás: talajzóna) tartalom van, 226 Ra nincs 3

4 Mintavételi pontok, mérési és adatfeldolgozási módszerek 52 mintavételi helyszín (hideg, langyos, termál kutak/források) terepi paraméterek rögzítése (T, Vezetőképesség, ph, Oldott oxigén, Redox potenciál) vízminta: általános vízkémiára, CO 2 - ra és radionuklidokra (Rn, Ra, U) Általános kémiai mérések (ELTE, Általános és Alkalmazott Tanszék) Folyadék szcintillációs mérések (radon) (ELTE, Atomfizika Tanszék) α- spektrometriás mérések (rádium és urán) (ELTE, Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék) Általános vízkémiai adatfeldolgozás Piper-diagram, leíró statisztika Többváltozós adatelemző módszerek Klaszteranalízis, diszkriminancia analízis, Box-Whiskers -plot 4

5 Elektromos vezetőképesség [μs/cm] Eredmények TDS [μs/cm] Hőmérséklet [ C] Átlag Szórás Minimum Maximum Mezőkövesd Köröm Hőmérséklet [C ] Általános statisztika: a hőmérséklet növekedésétől független elektromos vezetőképesség értékek Kivétel:Mezőkövesd és Köröm 5

6 6 Piper diagram Piper-diagram: Hasonló vízkémiai fácies a mintáknál: dominánsan HCO 3,Cl+SO 4 anionfácies és Ca+Mg,Na+K kationfácies

7 Klaszteranalízis a fő kémiai paraméterek + hőmérséklet + radionuklidok alapján 12 csoport kialakítása, melyek egyeznek a hidrogeológiai egységekkel 7

8 8 Diszkriminancia analízis Box-Whiskers plotok Elkülönül a többi csoporttól: Sály, Köröm, Mezőkövesd

9 Rádium/urán koncentráció [mbq/l] Radon koncentráció [Bq/l] Fajlagos elektromos vezetőképesség [μs/cm] Egri régió alegység (3 egység Egernél, Egerszalók/Demjén, Bogács) Növekvő oldott anyag tartalom a hőmérséklet függvényében Egernél magas radon és urán tartalom, Demjénnél és Egerszalóknál magas rádium tartalom Egyszerű áramlási viszonyok, keveredés nélkül Eger Hőmérséklet [ C] Demjén/ Egerszalók Urán Rádium Radon Hőmérséklet [ C] Egyszerűsített áramlási modell (módosítva Sárváry és Izápy 1991, Scheuer alapján) 9

10 Urán/rádium koncentráció [mbq/l] Radon koncentráció [Bq/l] Fajlagos elektromos vezetőképesség [μs/cm] Miskolci régió alegység (Miskolc, Bélapátfalva, Mályi, Köröm) Hőmérséklettől függetlenül, hasonló oldott anyag tartalom, kivétel a mályi és körömi kút Alacsony rádium, urán, radon tartalom Egyszerű áramlási viszonyok, keveredés nélkül Hőmérséklet [ C] Hőmérséklet [ C] Urán Rádium Radon Miskolc koncepcionális modellje (módosítva Lénárt 2011, Szlabóczky 1974 alapján) 10

11 11 Kács-Sályi régió 3 alegység (Kács, Sály, Mezőkövesd) Egyszerű áramlási rendszer keveredés nélkül Magnéziumos kation fácies a dolomitos tároló kőzeteknek köszönhetően Kis területen belül sok forrás, melyek hőmérséklete a hegytől távolodva nő, így jól tükrözi a gravitációsan vezérelt, különböző rendű áramlási rendszerek megcsapolódását A mezőkövesdi kút extrémen kiugró értékei a szénhidrogén rezervoár fluidumok hatását feltételezi

12 12 Konklúzió A radionuklidok alkalmazása eredményes, új módszert képviselnek a termálvizes karsztrezervoárok kutatásában Általános vízkémiai módszerekkel az általunk vizsgált skálán megtörtént a terület hidrogeológiai feltérképezése (általános statisztika, Piper-diagram) Többváltozós adatelemző módszerek eredményei a területen új megközelítést tettek lehetővé, és segítették a áramlási rendszerek megértését (klaszteranalízis, diszkriminancia analízis, Box-Whiskers plotok) Eredményeink összhangban állnak a korábban megállapított hidrogeológiai egységekkel és koncepcionális modellekkel, de Egerszalók, Demjén: szénhidrogén rezervoár fluidumok hatása (erősen reduktív környezet miatt magas rádium tartalom) Mezőkövesd teljes mértékben elkülönül, nem tartozik a Kács-Sály-i egységhez, rezervoár fluidumok hatása (magas TDS, magas rádium) Köröm elkülönülése a miskolci régiótól (szűrőzött rétegeknél vulkanikus kőzet is található) További célok: részletesebb hidraulikai és adatelemzési feldolgozás (pl.: PCA) és vízszint idősorok sztochasztikus vizsgálata

13 Köszönetnyilvánítás Heinz Surbeck (Svájc) Deák József, Rehák András, Sűrű Péter, Szabó Pál PannErgy NyRt. (Pelczéder Ágnes) Miskolci Vízmű Kft. (Tóth Bence) Északmagyarországi Regionális Vízművek Rt. Gyógyforrást Üzemeltető és Szolgáltató Kft. (Egerszalók) Heves Megyei Vízmű Zrt. Eger Termál Kft. (Lőrincz József) Demjén Termál Fürdő Kft. (Tóth Péter) Egri Korona Borház Bogácsi Thermálfürdő Kft. (Csiri Ferenc) Bénó Kertészet (Bénó Gábor) Zsóry Gyógy- és Strandfürdő (Vámos Zoltán) Borbás Edit, Mádlné Szőnyi Judit, Horváth Ákos (ELTE) A bükki kutatás Erőss Anita Magyary Zoltán posztdoktori ösztöndíja keretében, a TÁMOP A/2-11/ azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Továbbá, a bükki kutatás a KÚTFŐ - a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának felszín alatti vizekhez kapcsolódó nemzetközi kutatási potenciáljának fejlesztése célzott alapkutatási feladatok támogatása által című, TÁMOP A-11/1/KONV számú projekthez, annak 2. moduljához (Hideg és meleg karsztvíztestek kapcsolatrendszerének jobb megismerését és védelmét célzó kutatások (felelős: Lénárt László)) is szervesen kapcsolódik. 13

14 Köszönöm a figyelmet! 14