Apsorpcijski spektrometar za određivanje izotopnog sastava vode (LWIA, LGR), Fakultet za fiziku Sveučilišta u Rijeci, Foto: FAKLUTET ZA FIZIKU
Djelatnici Fakulteta za fiziku Sveučilišta u Rijeci sudjelovali su u istraživanjima koja su uključivala kišomjerne postaje u zaleđu Rijeke i na slovenskom području prihranjivanja riječkih izvora, u NP-u Sjeverni Velebit i na zapadnim obroncima Učke, a za prikupljanje uzoraka vode ponekad se bilo potrebno spuštati i u podzemlje
Iznimna važnost planina, između ostalog, proizlazi iz toga što su staništa za brojne endemske vrste, utječu na mikroklimu te imaju ključnu ulogu u osiguravanju pitke vode za velik broj ljudi.
Naime, planine u svom podzemlju čuvaju neprocjenjivo vodno blago. Tako, najveći dio sliva Rječine, Zvira i Martinšćice u kojem se prikuplja i zadržava voda, obuhvaća krško područje među planinarima omiljenih Grobničkih Alpi, hrvatskog Snježnika, ali i masiv slovenskog Snežnika (najviši vrh 1796 m), a planina Učka predstavlja spremnik koji osigurava vodu za područje Liburnije.
Izvorišta vode za piće, osobito ona koja se nalaze u kršu, izložena su rizicima u pogledu očuvanja količine i kvalitete vode. Zato je, uz odgovarajuće mjere zaštite prirodnih vodnih resursa od negativnih antropogenih utjecaja, potrebno uspostaviti i kontinuirano praćenje količine oborina, temperature zraka, izdašnosti izvora te kvalitete izvorske vode prema odabranim parametrima.
Dugoročno i kontinuirano praćenje količine i kvalitete vode ključno je za karakterizaciju hidrološkog sustava te omogućuje uvid u trendove mogućih promjena, a implementacija rezultata monitoringa u upravljanje vodnim resursima je nužna za njihovo optimalno korištenje i odgovarajuću zaštitu.
Priprema uzoraka vode za analizu izotopnog sastava, Foto: FAKLUTET ZA FIZIKU
Stabilni izotopi vodika i kisika
Svjedočimo izmjenama izrazito kišnih i sušnih razdoblja, smanjenju raspoloživih vodnih resursa, pojavi bujičnih poplava i zamućenja vode na izvorima.
Takve, sve složenije hidrološke prilike, zahtijevaju uvođenje praćenja dosad manje zastupljenih parametara dinamike podzemnih voda, poput stabilnih izotopa. Izotopi su atomi istog elementa koji sadrže različit broj neutrona u jezgri. Kod stabilnih izotopa ne dolazi do spontanog radioaktivnog raspada te nema emisije ionizirajućeg zračenja.
Stabilni izotopi vodika i kisika idealni su prirodni obilježivači vode: u hidrološki sustav ulaze putem prirodnih procesa, kako su dio molekule vode »ponašaju« se na isti način kao i ona, ali posjeduju i specifične osobitosti koje nam omogućuju da ih »pratimo« kroz različite dijelove hidrološkog ciklusa.
Lakši izotopi (1H i 16O) su zastupljeniji od težih izotopa: možemo očekivati da će se teški kisik-18 (18O) pojaviti u približno jednom od petsto stabilnih atoma kisika, a deuterij (2H) u jednom od pet tisuća stabilnih atoma vodika.
Omjer zastupljenosti stabilnih izotopa u vodi (18O/16O, 2H/1H) ovisi o »prošlosti« vode, jer svaka promjena koju je voda »doživjela« unosi promjene u njezin sastav, odnosno uzrok je izotopne frakcionacije.
Ako promatramo isparavanje, »lakša« voda koja sadrži 16O će prije prijeći iz tekućeg u plinovito stanje pa će u tekućoj fazi ostati više molekula vode s izotopom 18O.
Zato morska voda i oceani sadrže više 18O u odnosu na kišu i snijeg. Određivanjem stabilnog izotopnog sastava vode mogu se dobiti saznanja o porijeklu podzemnih voda, području prihranjivanja vodonosnika, srednjem vremenu zadržavanja vode u podzemlju, hidrauličkoj povezanosti među vodonosnicima i kvantitativnoj ocjeni miješanja različitih komponenata vode.
Da bi se dobile pouzdane informacije o izotopnom sastavu vode, potrebno je organizirati redovito uzorkovanje na izvorima i uspostaviti mrežu kišomjera.
Pri određivanju položaja kišomjera treba se što bolje prostorno i visinski pokriti pretpostavljeno područje prihranjivanja izvora. Uzorci u kišomjerima za stabilne izotope prikupljaju se na mjesečnoj bazi, a češća uzorkovanja se provode u slučaju velikih oborina kada postoji mogućnost prelijevanja kišnice iz spremnika.
U ovakvim istraživanjima često je potrebna suradnja s pravnim osobama za upravljanje vodama i komunalnim društvima odgovornim za distribuciju pitke vode.
Kišomjer na Vojaku (1.396 m), Foto: FAKULTET ZA FIZIKU
Sezonalne karakteristike
Djelatnici Fakulteta za fiziku Sveučilišta u Rijeci sudjelovali su u istraživanjima koja su uključivala kišomjerne postaje u zaleđu Rijeke i na slovenskom području prihranjivanja riječkih izvora, u NP Sjeverni Velebit i na zapadnim obroncima Učke, a za prikupljanje uzoraka vode ponekad se bilo potrebno spuštati i u podzemlje.
Pokazalo se da izotopni sastav oborine ima sezonalne karakteristike s višim vrijednostima u toplom i nižim vrijednostima u hladnom dijelu godine. Oborina iz hladnog dijela godine dominantno prihranjuje promatrane izvore, pri čemu ključnu ulogu ima snijeg, odnosno proljetno topljenje snijega.
Pojedini izvori se prihranjuju s različitih nadmorskih visina, a srednje vrijeme zadržavanja vode u podzemlju je kratko: od svega nekoliko mjeseci do jedne godine. Kratko prosječno vrijeme zadržavanja vode u podzemlju ukazuje na veliku osjetljivost izvora na potencijalna onečišćenja, što još jednom poziva na zaštitu i očuvanje naših planina.
“Dugoročno i kontinuirano praćenje količine i kvalitete vode ključno je za karakterizaciju hidrološkog sustava te omogućuje uvid u trendove mogućih promjena, a implementacija rezultata monitoringa u upravljanje vodnim resursima je nužna za njihovo optimalno korištenje i odgovarajuću zaštitu”, istaknula je voditeljica Katedre za znanosti o okolišu, izv. prof. dr. sc. Diana Mance.
