Transcript HIDROGEOKEMIJA VRANSKOG JEZERA NA OTOKU CRESU

HIDROGEOKEMIJA VRANSKOG
JEZERA NA OTOKU CRESU
KLIMA NA OTOKU CRESU
• Sredozemna klima;
• Srednja godišnja temperatura zraka je 14,5 oC (makimum
32oC, minimum 5oC);
• Srednja godišnja količina oborina - 1,063 m.
OSNOVNA GEOGRAFSKA OBILJEŽJA
•
Kriptodepresija;
•
Maksimalna apsolutna dubina
je -61 m.n.m., ili relativna
dubina 74,13 m;
•
Pri srednje visokim
vodostajima razina vode je na
+13,13 m n.m., srednja
površina jezera je 5,75 km2 i
jezero sadrži približno 220
mil. m3 of vode;
•
Minimalna razina jezerske
vode iznosila je +9,11 m.n.m.
(1991.godine).
Interdisciplinarna istraživanja Vranskog jezera 1992-1998.
Voditelj projekta: prof.dr.sc. Božidar Biondić
 Geološka, geomorfološka, tektonska i strukturna istraživanja (HGI);
 Geofizička mjerenja;
 Hidrogeološka istraživanja (HGI)
- hidrogeološko kartiranje, analiza i interpretacija,
- trasiranje podzemnih tokova,
- hidrogeokemijska istraživanja,
- izotopna istražovanja (voditelj istraživanja Dr. Ede Hertelendy s
Instituta za nuklearna istraživanja iz Debrecenu - Mađarska),
- geokemijska istraživanja recentnog jezerskog sedimenta (HGI),
- istraživanje morfologije područja povodne depresije u JZ dijelu
jezera (1993/1994 – mađarski ronioci; 1995-1998 – hrvatski ronioci);
 Hidrološko modeliranje (Hrvatske vode – OVP Rijeka, prof.dr.sc. Nevenka
Ožanić i suradnici);
HIDROGEOLOGIJA
Hidrogeokemijska istraživanja
 Određivanja hidrodinamičkih uvjeta, odnosno uvjeta izmjene vode u
jezeru;
 Određivanje mjesta moguće komunikacije jezera s okršenim dubokim
podzemljem, odnosno s morem;
 Testiranje hipoteza o porijeklu vode Vranskog jezera:
- pretežito porijeklo vezano za napajanje oborinama,
- porijeklo iz šireg priljevnog otočnog ili kopnenog područja.
Cilj istraživanja: zaštita količine i kakvoće vode Vranskog jezera.
Mjesta uzimanja uzoraka
Najdublje dno jezera
o
T ( C)
Depth
1m
epilimnion
10m
thermocline
20m
30m
hypolimnion
40m
50m
0
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
MAY
JULY
NOVEMBER
FEBRUARY
• Jednom godišnje dolazi do obrata jezerske vode zbog razlike u
temperaturi, odnosno gustoći jezerske vode po dubini (kraj zime, veljača)
– monomiktično jezero;
• Pri tome dolazi do miješanja vodene mase i homogenizacije temperature,
kemijskog i izotopnog sastava vode.
Temperatura jezerske vode
i podzemne vode neposrednog sliva
 Temperatura podzemne vode je
nešto niža i vrlo ujednačena po
dubini bušotina.
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60
-65
-70
-75
SUMMER, 14. August 1996.
Depth (m-a.s.l.)
Depth (m - a.s.l.)
WINTER, 29. February 1996.
VRANA LAKE
PV-1
PV-2
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
o
Temperature ( C)
PV-3
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60
-65
-70
-75
VRANA LAKE
PV-1
PV-2
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
o
Temperature ( C)
PV-3
O2 (mg/l)
Depth
1m
OLIGOTROFNO JEZERO
10m
20m
30m
• Dobro aerirana vodena masa s
povremenom anoksijom pri dnu
središnjeg dijela jezera;
40m
50m
60m
16
MAY
JULY
NOVEMBER
FEBRUARY
9 10 11 12 13 14 15 16
MAY
JULY
NOVEMBER
FEBRUARY
70m
• Niska koncentracija otopljene
organske materije (< 1mg/l
KPK);
• Niska koncnetracija hranjivih soli
fosfora i dušika
2
4
6
8
10
12
14
O2 (mg/l)
Depth
1m
10m
20m
P ukupni < 0.01mg/l
N ukupni < 0.4 mg/l)
30m
40m
50m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
• CaNaHCO3Cl - NaCaHCO3Cl
geokemijski tip vode;
p re c i p i ta ti o n
• Termalna uslojenost uzrokuje
samo varijacije sezonski
ovisnih hidrokemijskih
pokazatelja (O2, pH, HCO3-,
CO2, SiO2 );
• Svi ostali hidrokemijski
pokazatelji (sulfati, kloridi,
makro i mikro elementi ) osim
duž vodenog stupca kroz
vrtačasto udubljenje u JZ
dijelu jezera.
g r o u n d w a te r
s e a w a te r
Vra n a L a k e
NAJDUBLJI DIO JEZERA
SREDIŠNJI DIO JEZERA
Cl (mg/l)
Cl (mg/l)
Depth
Depth
1m
1m
20m
20m
40m
40m
60m
MAY
70m
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75
50m
MAY
JULY
JULY
NOVEMBER
NOVEMBER
FEBRUARY
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75
FEBRUARY
• Sadržaj sulfata je podjednak u
jezeru i u podzemnoj vodi;
• Podzemna voda ima sličan
kemijski sastav kao i
hipolimnijska voda s obzirom
na stanje zasićenost
karbonatnih minerala (slabo
nezasićena), ali i nešto niži
pCO2.
Mean values of conductivity of the Vrana Lake and local groundwater
Depth (m-a.s.l.)
• Sadržaj klorida u podzemnoj
vodi je niža za približno 10
mg/l);
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60
-65
-70
-75
300
VRANA LAKE
PV-1
PV-2
340
380
420
460
us/cm
500
540
580
620
PV-3
Odnos stabilnih izotopa kisika i vodika
Odnos stabilnog izotopa ugljika
ODREĐIVANJE HIDROGEOKEMIJSKOG FACIJESA
POMOĆU MULTIVARIJATNIH ANALIZA
• R mode klaster analiza;
• R mode faktorska analiza;
Rezultat klaster analize
Tree Diag ram for 20 Variables and 120 Cases
Ward`s method
1-Pearson r
Temp eratu re
pH
O
SO24
Ca
Mg
Na
Co n d u ctiv ity
ClSr
Ba
COD
Si
NO 3-N
HCO 3NH 3-N
NO 2-N
PO 4-P
P-to t
P-o rg an ic
0 ,0
temperature klaster
litological klaster
salinity or marine klaster
biological klaster
anthrophogenic klaster
0 ,5
1 ,0
1 ,5
Linkag e Distance
2 ,0
2 ,5
3 ,0
Rezultat faktorske analize
Factor 1
biologic
Temperature
Conductivity
pH
O2
COD
HCO3
SO4
Cl
NH3-N
NO3-N
NO2-N
PO4-P
P-tot
P-org
Ca
Mg
Na
Si
Sr
Ba
Expl.Var
Prp.Totl
-0,67
0,59
0,50
Factor 2
anthropogenic
Factor 3
temperature
0,84
-0,51
0,86
Factor 4
marine
Factor 5
evaporation
0,62
0,54
-0,62
0,73
0,83
0,87
0,69
0,84
0,76
0,97
0,88
-0,64
0,64
0,59
0,76
4,03
0,20
2,97
0,15
2,94
0,15
0,79
0,62
2,67
0,13
1,83
0,09
ODREĐIVANJE PORIJEKLA JEZERSKE VODE
GEOKEMIJSKIM MODELIRANJEM
• Model ravnoteže masa NETPATH (USGS - Plummer et al., 1994);
• Model reakcijskih puteva PHREEQE (USGS - Parkhurst et al., 1990);
• Ulazni podaci za pojedine izračune su odabrani i postavljeni pri
testiranju uzimajući u obzir događaje i reakcije u jezeru i u priljevnom
području jezera koji postoje ili se očekuju jer su mogući (otapanje
karbonatnih minerala, evaporacija, miješanje s morskom vodom
(utjecaj marinskih oborina), miješanje s podzemnom vodom);
• Faktor evaporacije je simuliran metodom koncentriranja oborina ili
tzv. metodom negatvne titracije (Parkhurst, et al., 1990) i izračunat
pomoću sadržaja klorida;
• Odabrani rezultati simulacija uspoređeni su s izmjerenim
vrijednostima u Vranskom jezeru i pronosom mase dobivenim
modelom ravnoteže masa NETPATH (*) u mmol/kg H2O;
Rezultati geokemijskog modeliranja
A
B
C
D
Vrana
Lake
*
SIMULAT *
SIMULA
SIMULA
ION
TION
TION
*
SIMULA
*
SIMULA
TION
TION
precipitation
0
0.99
0.99
0.99
1
0.93
groundwater
1
0.006
0.006
0.006
/
0.07
% seawater
/
0.002
0.002
0.003
/
/
Evaporation
1.189
1
1
1
3.938
3.383
factor
(16%)
(75%)
(70%)
OBSERVED
VALUES
Mass transfer
mmol/kg H2O
Calcite
-0.507
-0.315
0.422
0.497
0.559
0.055
0.393
0.084
1.267
Dolomite
-0.013
-0.110
0.195
0.196
0.161
0.033
-0.081
-0.009
-0.813
FixpCO2
-0.279
-0.614
0.177
-0.875
-0.881
-0.624
-2.977
-0.641
-0.278
Ca
0.851
0.795
0.833
0.852
0.892
0.898
Mg
0.296
0.346
0.363
0.422
0.388
0.391
C
1.821
2.084
2.066
1.949
1.905
2.017
S
0.272
0.058
0.089
0.225
0.179
0.229
Na
2.069
0.976
1.464
1.507
1.214
1.523
Cl
1.778
1.116
1.674
1.777
1.562
1.777
pH
7.885
7.917
7.917
7.884
7.920
7.9
ZAKLJUČAK
 Vransko jezero je monomiktično, a
godišnji obrat vode u potpunosti
homogenizira vodenu masu u
temperaturnom, kemijskom i izotopnom
smislu;
 Moguće mjesto komunikacije s okršenim
dubokim podzemljem je vrtačasto
udubljenje u najdubljem dijelu jezera
(dobra aeriranost tijekom cijele godine,
ujednačen kemijski i izotopni sastav);
 Ne postojanje komunikacije, odnosno
hidrauličke veze s podzemljem
impliciralo bi izniman rast saliniteta
jezerske vode zbog evaporacije (70%).
 Jezerska voda je pretežito oborinskog
porijekla, a udio podzemne vode dugog
vremena zadržavanja u podzemlju može
biti do 7%.
Hvala!