ربر ردیابی در کشور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. ن 5 ی "وری ۰ آصول و بررسی وضعیت موجود کار بود : ربر ردیابی در کشور نشریه شماره ۱۳۰ -ن خرداد ماه ۱۳۷۹ -------- صفحهٔ بعد -------- تئوری, اصول و بررسی وضعیت موحود کاربردردیابی درکشور -------- صفحهٔ بعد -------- به‌نام خدا| پیشگفتار امروزه نقش و اهمیت ضوابط. معیارها و استانداردها و آثار اقتصادی ناشی از به‌کارگیری مناسب و مستمر آنها در پیشرفت جوامع. تهیه و کاربرد آنها را ضروری و اجتناب‌ناپذیر ساخته است. نظر به وسعت دامنه علوم و فنون در حهان امروز. تهیه ضوابط معیارها و استانداردها در هر زمینه. به مجامع فنی تخصصی واگذار شده است. با درنظر گرفتن مراتب فوق و با توجه به شرایط اقلیمی و محدودیت منابع آب در ایران تهیه استاندارد در بخش آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و از این رو طرح تهیه استانداردهای مهندسی آب کشور وزارت نیرو در جهت نیل به این هدف با مشخص نمودن رسته‌های اصلی مهندسی آب اقدام به تشکیل مجامع علمی - تخصصی با عنوان کمیته‌ها و زیرکمیته‌های فنی کرده که وظیفه تهیه این استانداردها را به عهده دارند. استانداردهای مهندسی آب با در نظر داشتن موارد زیر تهیه و تدوین می‌شود: - استفاده از تخصص‌ها و تجارب کارشناسان و صاحبنظران شاغل در بخش عمومی و خصوصی - استفاده از منابع و مأخذ معتبر و استانداردهای بین‌المللی - بهره‌گیری از تجارب دستگاه‌های اجرایی. سازمانها. نهادها. واحدهای صنعتی. واحدهای مطالعه. طراحی و ساخت - ایجاد هماهنگی در مراحل تهیه. اجراء بهره‌برداری و ارزشیابی طرحها - پرهیز از دوباره کاریها و اتلاف منابع مالی و غیرمالی کشور - توجه به اصول و موازین مورد عمل موسسه استاندارد و تحفیقات صنعتی ایران و سایر موسسات معتبر تهیه کننده آگاهی از نظرات کارشناسان و صاحبنظرانی که فعالیت آنها با این رشته از مهندسی آب مرتبط می‌باشد موجب امتنان -------- صفحهٔ بعد -------- ترکیب اعضای گروه نام اعضای گروه تخصصی «مطالعات ایزوتوپی و ردیابی مصنوعی در منابع آب زیرزمینی» طرح تهیه استانداردهای مهندسی آب کشور که در تهیه این نشریه مشارکت داشته‌اند به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر است : آقای رحیم اتحاد سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور ‏ دکترای آب و خاک خانم فیروزه امامی طرح تهیه استانداردهای مهندسی فوق‌لیسانس زمین‌شناسی آب کشور آقای مرتضی پاکزاد سازمان‌مدیریت‌منابع آب‌ایران(تماب) ‏ دکترای مکانیک خاک آقای محمدحسین رشیدی کارشناس آزاد فوق‌لیسانس زمین‌شناسی آقای منوچهر سپاسی مرکز تحقیقات آب وزارت نیرو دکترای زمین‌شناسی آب خانم مهرافروز مدنژاد سازمان انرژی اتمی ایران دکترای شیمی آقای عباس هنرمند کارشناس آزاد فوق‌لیسانس فیزیک و فوق‌لیسانس آبشناسی -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان - ۲ ۱-۲ ۲-۲ ۳-۲ ۴۲ ۳ ۱-۳ ۴ ۱-۴ ۲-۴ ۳-۴ ۴۴ ۵-۴ ۵ ۶ ۱-۶ ۲۶ ۷ کلیات ایزوتوپهای محیطی پایدار پیدایش و سیر پیشرفت کاربرد ایزوتوپهای پایدار در بررسی منابع آب تئوری و اصول ایزوتوپهای محیطی پایدار بررسی اهداف ردیابی و برنامه‌ریزی روشها و سیستمهای اندازه‌گیری ایزوتوپهای پایدار در نمونه‌های آب رادیوایزوتوپهای محیطی تئوری و اصول کاربرد رادیوایزوتوپهای محیطی ردیابهای مصنوعی تاریخچه و سیر پیشرفت ردیابی مصنوعی ورود ردیابهای مصنوعی به چرخه آب تئوری و اصول ردیابی مصنوعی نمونه‌برداری روشهای اندازه‌گیری ردیابهای مصنوعی وضعیت موجود مطالعات ردیابی کشور پیشنهادها برنامه کو تاه‌مدت برنامه درازمدت منابع و ماخذ ۱۳ ۱۵ ۱۸ ۱۸ ۳۶ ۳۷ ۳۸ ۳۸ ۳۵ ۳۶ ۳۹ ۴۶ ۳۶ ۳۷ ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- مه مقغدمه افزایش حمعیت. توسعه اقتصادی و ارتقاء کیفیت زندگی از عوامل اصلی موْثر در رشد مصارف آب است. ثابت بودن حجم منابع آب قابل تجدید سالانه و روند دائمی افزایش مصارف آب. موجب کاهش میزان سرانه آب قابل تجدید است. در کشور ما ایران. افزایش جمعیت طی چند دهه گذشته میزان متوسط سرانه آب قابل تحدید را تقلیل داده است. به طوری که اگر این رقم در سال ۱۳۴۰ حدود ۰ مر مکعب بوده. این رقم در سال ۵ به حدود ۰ و در سال ۵ به ۰ متر مکعب رسیده است. صرفنظر از تاو تهای فاحش میزان سرانه آب قابل تحدید سالانه بین مناطق مختلف کشور این میزان در سال ۷ تا حدود ۰ متر مکعب رسیده است (شکل ۱( انجام مطالعات پایه و کاربردی در شناخت منابع آب در کل چرخه طبیعی آب از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه علاوه بر روشهای متداول. استفاده از فنون ایزوتوپی یا ردیابی ایزوتوپی همراه با سایر روشهای غیرهسته‌ای به عنوان روشهای مطالعاتی تکمیلی برای رفع زمینه‌های مبهم و ناشناخته مورد توجه قرار گرفته و توسعه یافته است. محیط‌های گوناگون به دست می‌دهد. این تکنیکها بخصوص در تحقیقات و بررسیهای منابع آب زیرزمینی کاربرد ویژه‌ای داشته و تصویری از سیستم هیدروژئولوژیکی و ارتباط هیدرولوژیکی ارائه می‌دهد. در روشهای ردیابی از عناصر و مواد موجود در آب (به‌صورت طبیعی و مصنوعی) به‌عنوان ردیاب در بررسی خصوصیات و جگونگی حرکت آبها استفاده می‌شود. در گذشته از مواد جامد افزودنی (مثل کاه) برای ردیابی استفاده می‌شد. پس از آن استفاده از مواد شیمیایی یا مواد رنگی به‌روش افزودنی متداول شد. در نیمه دوم قرن بیستم پس از توسعه علوم و فنون هسته‌ای شاخه جدیدی به عنوان ردیابهای ایزوتوپی در مطالعات هیدرولوژی گسترش یافت. در این روش از ایزوتوپهای طبیعی عناصر موجود در آب برای شناخت مسیر و چگونگی حرکت و تغذیه و تخلیه آب استفاده می‌شود. با توجه به سیر تکاملی فوق. امروزه روشهای ردیابی مورداستفاده در همیدرولوژی را می‌توان به‌صورت زیر تقسیم بندی کرد: الف -ردیابهای محیطی این ردیابها به طور طبیعی در آب موجود بوده و رفتاری هماهنگ با آب دارند. لذا پی‌گیری حرکت آنها معرف -------- صفحهٔ بعد -------- ردیابهای محیطی شامل دو گروه زیر است : - ردیابهای ایزوتوپی یا ایزوتوپهای محیطی (اکسیژن ۰.۱۸ دیوتریوم. کربن ۰۱۴ تریتیوم و ...) - ردیابهای غیر ایزوتوپی محیطی یا طبیعی (عناصر و مواد محلول در آب و....) ب -ردیابهای مصنوعی در این روش از موادی که به‌طور مصنوعی (تعمداً و تحت کنترل) به آب اضافه شده و وارد جرخه آب شده‌اند. برای شناخت خصوصیات و پار امترهای فیزیکی آبخوان (سرعت. حهت و ...) استفاده می‌شود که عمدتاً عبارتند از : - مواد شیمیایی و رنگی سایر مواد مثل با کتر یها. مواد حامد و ... اصول و کاربرد هر کدام از این ردیابها جداگانه توضیح داده می‌شود. ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ ا 5٩ 9 ٩6 93 6 60‏ 6 2 8 8 8 8 8 8 65 7 6 6 6 6 ۲ تسس سم ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ کلیات در چرخه طبیعی آب غلظت ایزوتوپهای پایدار اکسیژن و هیدروژن که عناصر سازنده ملکول آب هستند در اثر عوامل جوی جون تبخیر و میعان تغییرات کوچکی نشان می‌دهد. این تغییرات هر چند اندک بوسیله دستگاههای مدرن دقیقاً اندازه گیری شده. سپس با بررسی و تفسیر نتایج حاصله می‌توان در مورد جگونگی حرکت آب در قسمتهای مختلف چرخه هیدرولوژی اطلاعات جامعی بدست آورد. ایزوتوپهای ناپایدار یا رادیواکتیو موجود در جو نیز به مرور زمان تخریب می‌شوند و غلظت آنها تغییر پیدا می‌کند. مثل تریتیوم (۳11) و رادیوکربن (۱۴۲) که بطور طبیعی با مقادیر خیلی کم در اتمسفر تولید شده و درچرخه هید رولوژی وارد می‌شوند. البته ممادیر زیاد این عناصر نیز در اثر بمبهای هسته‌ای در سالهای ۱۹۶۰ به اتمسفر اضافه شده است که در محاسبات منظور می‌شود. این ایزوتوپها توسط باران به‌داخل آبهای زیرزمینی نفوذ کرده و همراه آن حرکت می‌کنند. مقدار کمی این ایزوتوپها بوسیله متخصصین و با استفاده از خاصیت رادیواکتیویته آنها توسط دستگاههای حساس اندازه‌گیری می‌شوند. با مشخصه نیمه‌عمر این رادیو ایزوتوپها. (حدول شماره ۱) و اکتیویته اندازه گیری شده می‌توان سن آب یا زمان توقف آن را در آبخوان تعیین کرد. مطالعه و بررسی ایزوتوپهای رادیواکتیو و پایدار همراه با سایر مطالعات و داده‌های شیمیایی. شمایی کلی از سیستم آب زیرزمینی را مشخص می‌کند به‌طوری‌که هیدروژئولوژیست بتواند مدلی برای مدیریت آن تهیه و راهبردهای توسعه آن را تعیین کند. حرکت آب سطحی و زیرزمینی را می‌توان بوسیله ردیابهای مصنوعی نیز پی‌گیری و بررسی کرد. در این عملیات مواد مختلفی از نمک طعام گرفته تا رنگها و مواد فلورسانس به‌عنوان ماده ردیاب افزودنی یا مصنوعی در محلی به سیستم آب سطحی یا آب زیرزمینی تزریق شده و حرکت آن در نقاط دیگر سیستم (به وسیله نمونه‌گیری و اندازه‌گیری) ردیابی می‌شود. جون در بیشتر موارد دقت زیاد در تشخیص و اندازه گیری مطرح است لذا رادیو ایزوتوپهایی مثل تریتیوم وید -۱۳۱ (11"و [۱*) به‌عنوان ردیاب مصنوعی در سیستم آب تزریق می‌شوند. تغذیه منابع آب زیرزمینی از اهمیت شایانی برخوردار است و تکنیکهای ایزوتوپی هم ناحیه و هم سرعت تغذیه آبخوان را تعیین می‌کنند. ناحیه تغذیه با اندازه‌گیری تغییرات ۲11 و ۱۸0 و رابطه آن با ارتفاع محل نفوذ و بارندگی بدست می‌آید. سرعت تغذیه نیز باردیابی مقادیر 1 در اعماق مختلف خاک حاصل می‌شود. در خیلی موارد پیک تر یتیوم (مربوط به بمبهای دهه ۱۹۶۰) در اعماقی بدست می‌آید که نشانگر مسافت حرکت رطوبت (نفوذ) از زمان انتشار پیک ۱۹۶۳ است. ۴ -------- صفحهٔ بعد -------- سه روشهای ایزوتوپی در موارد نشاء و سن آب در آبخوانهای ۰ درحه و مقدار اختلاط آبها حل و مقدار تغذیه آب برعت جریان آب زیرزمینی و انظر داشت که روشهای ایزوت لیه باید بوسیله هیدروژئولوزی وتوپی می‌توان مشخصات اولء ز موارد کاربرد روشهای ایزوتو ات آبشناسی از اهمیت ویژه‌ای آب را نیز مشخص کرد. جدول ۱-وفور طبیعی و نیمه ۶ ۱11 11 (دیو تریوم) 1 (تریتیوم) (*) 112 ۱۳ ۱۳ ۱۴ ۱۴۹ ۱۳0 ۳۳۹ 1 ۳۷1 زیر کاربرد دارند: تعیین شدت کارستی شدن وپی به تنهایی نمی‌تواند در اک ست انجام شود. پس از آن با | » جریان و منشاء آب را تعیین بی تعیین گرادیان هیدرولیکی و برخوردار است. از طریق این ر مر هریک از ایزوتوپهای محیط ۹۹/۹۸۵ ۰/۱۵ ۱.۵ شخ 1.۹/۸۷ ۹*۸۹ ۱/۱۱ رم ۵ ه ۱/۲۹ ۹۹/۳ ۰ ۹۹/۷۶ ۰ ۹۵/۰ ۴/۳۲ ۷۹۵/۵۳ ۲۳/۷ ۵ نشاف منابع آب زیرزمینی بکا ستفاده از نقاط آبی منطمه و سرعت تغذیه منابع آبهای زیر وش می‌توان علاوه بر ناحیه تَغا ی مورداستفاده در هیدرولوژی پایدار پایدار ۴۳ سال پایدار پایدار پایدار پایدار ۰ سال پایدار پایدار پایدار پایدار پایدار پایدار پایدار ال پایدار ر رود. بلکه ی بکارگیری زمید 1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۲- ایزوتویهای محیطی پایدار در اوایل کرن اخیر پی برده شد که بعضی از عناصر شامل اتمهایی با جرمهای متفاوت هستند که ایزوتوپ خوانده می‌شوند. یک ایزوتوپ می‌تواند پایدار یا ناپایدار باشد. هسته یک ایزوتوپ پایدار در طول زمان تغییرنخواهد کرد. بلکه عوامل فیزیکی دیگری برآن اثر می‌کند. در حالیکه هسته یک ایزوتوپ ناپایدار همواره در اثر فعل و انفعال هسته‌ای پیوسته یا منفرد ضمن انتشار اشعه‌ای به نام رادیواکتیویته به ایزوتوپ‌های پایدار یا ناپایدار جدید تبدیل می‌شود. ایزوتوپ اکسیژن ۰۱۷ نخست توسط ]17120101 در حال بررسی واکنشهای هسته‌ای ۱۲0 (م و ۱۴۲/)0 تشخیص داده شد. ولی او نمی‌دانست این ایز و توپ پایدار است با نه. در سال ۱۹۳۹ ایزوتوپهای ۸ و ۱۷ اکسیژن در مواد طبیعی توسط حانسون و همکاران تشخیص داده شدند. هرجند ابیشان نتوانستند نسبت طبیعی قابل قبولی برای این ۱ ۱۸ ۱ برای 70 ول 7 ۳ ۰ ۰ ۰ 4 ۹ ۱۶ عناصر برمبنای اکسیژن طبیعی به عنوان ۱۶ واحد جرم اتمی و اشل فیزیکی جرم اتمی براساس برابر ۱۶ واحد جرم اتمی محاسبه شده بود. کشف اینکه اکسیژن طبیعی مخلوطی از ایزوتوپها است به این معنا است که مقیاس اوزان اتمی یکنواخت نیستند و تلاش زیادی شد تا نسبت ایزوتوپی آنها تعیین شود. اعداد به دست آمده توسط افراد. برای اکسیژن ۱۷ بود. تا آن زمان جرم اتمی متفاوت بود و با افزایش دقت روشهای اندازه‌گیری مشخص شد که نسبت این ایزوتوپها در منابع و مواد مختلف با دامنه ۱۰/ متغیر است. بعد از جنگ جهانی دوم. دیگر صحبت از نسبت ایزوتوپی اکسیژن بدون ذکر منبع آن بی‌معنی بود مگر اینکه منبع اندازه‌گیری دقیقاً مشخص شود. سرانجام در سال ۱۹۶۱ انجمن بین‌المللی شیمی محض و کاربردی. اکسیزن طبیعی را به عنوان استاندارد وزن اتمی رد کرد و جدول اوزان اتمی جدیدی برمبنای ایزوتوپ دوازده کربن تهیه کرد و مقرر شد که اتم هر عنصر به وسیله تعداد پروتونهای موجود در هسته و عدد جرمی أَنْ که برابر مجموع پروتون و نوترون عنصر است. مشخص شود مانند: 11 (عدد جرمی) (عنصر) ۲ "(عدد اتمی) متفاوت طبیعی ایجاد می‌شوند. در تعریف ایزوتوپهای محیطی خوانده می‌شوند. را ‌ .۰ ۰ ‌ ‌ ۳۲ ۱۸۰ ایزوتوپهای محیطی مورداستفاده معمول در هیدرولوژی عبارتند از ایزوتوپهای پایدار دیوتریوم یا [1!. اکسیژن" و کربن - ۱۳و رادیوایزوتوپهای تریتیوم ]1 و کربن - ۱۴. -------- صفحهٔ بعد -------- در مواردی بعضی دیگر از ایزوتوپها نیز در این زمینه به کار رفته‌اند. مثل : سیلیکون ۳۲ با نیمه عمر صد سال بین نیمه عمر تریتیوم و کربن چهارده. هلیوم ۳- حاصله از تریتیوم و همچنین آرگن ۳۹و یا کریپتون ۸۵که با توجه به مسائل هریک ( مثل حجم خیلی زیاد نمونه موردنیاز اندازه‌گیری ) کاربرد چندانی تا به حال نداشته و در دست بررسی هستند. ۱-۲ پیدایش و سیر پیشرفت کاربرد ایزوتوپهای پایدار در بررسی منابع آب بعد از کشف مولکولهای ایزوتوپی آب. آزمایشگاههای سراسر دنیا به ویژه امریکا. شوروی. ژاپن. اروپای شرقی به بررسی وسیعی از آبهای طبیعی و مواد متشکله زمین پرداختند. با وجود محدودیتها و عدم قطعیت روشهای تجزیه متداول. صورت کلی الگوی توزیع ایزوتوپی در پایان دهه ۱۹۳۰ شناخته شد. از جمله تغییرات در غلظت ایزوتوپها در اثر عوامل جوی و کاهش ایزوتوپهای سنگین در چرخه جوی آب در مقایسه با آب اقیانوسها و تغلیظ انواع ایزوتوپهای سنگین در آبهای سطحی تحت تبخیر با وضوح مشاهده شد. اختلاف موجود بین خواص فیزیکی مثل فشار بخار. چگالی ابتهای تعادل و سرعت واکنش مولکولهای آب معمولی و آب سنگین 1۲0 مطالعه شد. نتایج این مطالعات با عنوان "آثار ایزوتوپی" زیربنای مطالعات بعدی و باعث درک بیشتر از تغییرات ایجاد شده در نسبت ایزوتوپی و یا وفور نسبی ایزوتوپها در طبیعت شد. در سال ۱۹۴۷ ۷10۲ وفور نسبی ایزوتوپها رادر طبیعت به وسیله طیف‌نگار جرمی اندازه‌گیری کرد. این دستگاه مخصوص اندازه‌گیری تفاوتهای اندک در نسبت ایزوتوپی بود که با استفاده از یک ورودی دوگانه برای مقایسه دقیق میان یک نمونه و یک استاندارد طرح شده‌بود. با استفاده از این سیستم ( (7۳0] و همکارانش در شیکاگو) تحقیقات گسترده و دقیقی در زمینه وفور طبیعی ایزوتوپهای کلیه عناصر سبک انجام شد و کاربرد این تحقیقات در مطالعات هیدرولوژی تحول و تکاملی ایجاد کرد. آژانس انرژی اتمی از سال ۱۹۵۹ با تأسیس بخش هیدرولوژی ایزوتوپی. فعالیت خود را در این زمینه متمرکز کرد. نمودار شماره ۱ تعداد مقالات منتشر شده در زمینه هیدرولوژی ایزوتوپهای پایدار در سالهای ۱۹۷۴۱۱۹۳۰ را نشان می‌دهد. پیشرفت چشمگیر بعد از سالهای ۱۹۶۰ مربوط به تأسیس بخش هیدرولوژی آژانس انرژی اتمی و افزایش بیشتر در سالهای ۱۹۶۳ تا ۱۹۷۰و ۱۹۷۴ مربوط به سالهای برگزاری سمپوزیوم آژانس در این زمینه است که در سالهای بعد کم و بیش با همین روند ادامه داشته است. ۷ -------- صفحهٔ بعد -------- 80 ۰ 70 6۵ 5۵ ی 3 : : 30 20 10 1 9 مسر ار 0 19/6٩ 1950 1955‏ 1940 1935 190 سال ۱- تعداد مقالات منتشر شده در زمینه هیدرولوژی ایزوتوپهای پایدار در سالهای ۱۹۳۰ تا ۱۹۷۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲-۲ تنوری و اصول ایزوتوپهای محیطی پایدار ایزوتوپهای پایدار دیوتریوم و اکسیژن -۱۸ به عنوان جزیی از عناصر هیدروژن و اکسیژن ملکول آب در طبیعت. ردیاب محیطی حقیقی هستند که در اکثر بررسیها به عنوان ردیاب ایده‌آل جوابگوی مسائل هیدرولوژی است. نسبت غلظت ایزوتوپهای این عناصر در ساخت ملکول آب در اثر فرآیند تبخیر یا میعان تغییرات اندکی پیدا می‌کند. این تغییرات مشخصه و هویت ایزوتوپی آب در محیط های متفاوت بوده و قابلیت شناسایی. پی‌گیری و ردیابی داشته و می‌تواند تاریخچه و مسیر آب در چرخه هیدرولوژی را ردیابی کند (شکل شماره ۲). این تغبیر نسبت ایزوتوپی که " اثر ایزوتوپی" نامیده می‌شود در غلظت ایزوتوپهای متشکله آب نوسانی ایجاد می‌کند. بیشترین تغییرات در زمان تشکیل بارندگی ایجاد می‌شود که ناشی از عوامل جوی در مقیاس جهانی و منطقه‌ای تفسیر می‌شود. اثر ایزوتوپی جوابگوی مسائلی در مورد زمان توقف. منشاء آب زیرزمینی. محل تغذیه. شرایط جوی زمان تغذیه. ارتباط بین آبهای سطحی و زیرزمینی و همچنین بارندگی‌های منطقه‌ای و آب زیرزمینی است. تفسیر و تعبیر ترکیب ایزوتوپی آبها نیازمند آگاهی کامل در مورد آبهای جوی ( باران و برف ) یعنی منشاء تغذیه منابع آب است. در پی این نیاز آژانس بین‌المللی انرژی اتمی 1۸۸" برای دسترسی به این اطلاعات از سال ۱۹۶۰ در سراسر جهان اقدام به تأسیس یک شبکه جهانی با بیش از صد ایستگاه نمونه‌گیری ۲/1۳ برای نمونه‌گیری از نزولات جوی کرد. کلیه نمونه‌های جمع آوری شده این شبکه در آزمایشگاههای مجهز آژانس. آنالیز ایزوتوپی شده. نتایج آنالیز و بررسی و تفسیر انجام شده مرتباً به صورت سری گزارشهای فنی از طرف آژانس منتشر شده و در اختیار (این اطلاعات به صورت دیسکت و از طریق اینترنت نیز قابل دسترسی است ). تغییرات کوچک در نسبت ایزوتوپی به وسیله دستگاههای مدرن با حساسیت بالا قابل اندازه‌گیری است. انواع ایزوتوپی ملکول آب عبارتند از : ۵۵ - ۰-110۱۶۵1۵ 0۲۱۶۵ - 1۲۱۷۵- ۱۷۵ ۰-110 0۱۳۵ - 11۱۸۵ - 110۱۵ که کلیه آنها در آبهای طبیعی موجود است ولی با توجه به وفور طبیعی ایزوتوپها. تنها ملکول‌های ,۱*0 110 - 1۲۱۸0] مهم و قابل اندازه‌گیری هستند. به همین دلیل این مباحث شامل وفور نسبی در جفت ایزوتوپهای ۸0/۱*0! از یک طرف و 1 از طرف دیگر است. به دلیل غلظت اندک ایزو توپها در آبها و سایر ترکیبات طبیعی معمولا" نسبت ایزوتوپی آنها مستقیماً اندازه گیری نمی‌شود. 0 رل ۳۳۵ رز که ما0[ ۵۶۲ ا۵ ۱ امطامان - 2 ۷( ۳۵۳۵۷ ۸۵۱۵۵ 1۵۳۵1۵۲۵ - | -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۷ به ۰ ۰ ۹ د 1 : ۹ سس 2 ۰ ۹ ِْ 2 ۱ 7 اس ن تج ۹ 1 : ِ ۴ ۰ 7 : 6 پ دح کت ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- بلکه تفاوت نسبی در نسبت ایزوتوپ سنگین به سبک (وافرتر) نمونه در مقایسه با یک نمونه مرجع یا استاندارد تعیین می‌شود. این تغییرات با حرف ۵ نمایش داده می‌شود و به وسیله دستگاه اسیکترومتر جرمی مخصوص نسبت ۱ 1 2 2 ایزوتوپی (1160/15) با دقت و حساسیت زیاد در برخی از آزمایشگاههای تخصصی جهان قابل اندازه‌گیری است. مرجع 1 خمونه ۳ خ مرجع 1۲ ها در حالت آب نسبت غلظت ایزوتوپهای اکسیژن ۲0۵/۱۶0 با هیدروژن آ]/12 هستند. در این اندازه‌گیری مقادیر مثشت نشان‌دهنده سنگین تر بودن نمونه از لحاظ ایزوتوپی در مقایسه با مرجع بوده و مقادیر منفی در مورد نمونه‌هایی است که از نظر ایزوتوپی کاهش یافته و در نتیجه ایزوتوپ سبک بیشتری دارد. جون تفاوت بین نمونه و مرجع خیلی کوجچک است. ۵ به صورت انحراف در هزار (۰/۰۰) نسبت به مرجع با استاندارد سک بیان می‌شود. دقت اندازه گیری دیو تریوم واکسیژن ۸ به ترتیب ۱ و 7/۹ است. نظر به اینکه بیشترین مقدار آب مو حود بر روی زمین (۹۸/) در اقیانوسهاست مناسبترین استاندارد مورد استفاده ۰ ۳1 / 1 ی ۰ ۲ برای اندازه گیری (آ و 0 با عنوان ۷ تهیه شده (استاندارد میانگین اب اقیانوسها )که نسبت ایزوتوپی 1 و 0 در آن مشابه آب اقیانو سها است و مرجع مشترک بین‌المللی است و به کار گرفتن آن باعث شده تا نتایج تمام آزمایشگاههای جهان قابل مقایسه باشد. غلظت 1 و اکسیژن-۱۸ موجود در آب اقیانوس حدوداً ثابت و برابر 0 ۳۱۰و 001 ۱۹۹۰ به ترتیب برای 110آو 1۲۱۹0 است و مقایسه نمونه‌ها با آن جگونگی فرآیندهای جرخه آب را قابل تفسیر می‌کند (شکل شماره ۳). وقتی که آب در اثر میعان یا تبخیر تغییر حالت می‌دهد نسبت ایزوتوپی در آن به دلیل اختلاف فشار بخار و سرعت پخش تغییر پیدا می‌کند. بخار آب در حال تعادل با فاز مایع کاهش ایزوتوپ سنگین نسبت به فاز مایع پیدا می‌کند. مقّدار این تغبیر نسبت ایزوتوپی نسبت عکس با درجه حرارت محیط دارد. در نتیجه تغییرات فصلی در ترکیب ایزوتوپی نزولات جوی نیز دیده می‌شود یعنی بارش ماههای سردتر هر ناحیه از نظر ایزوتوپهای پایدار سبکتر است. است. 67 00630 ۱6۵۵ 5104۵۳0 -2 7 ۱۵۵۶ ۹۵۵ 006ا۵0ا -۱ ۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- +50 رسوبات گازکربنیک جوک 45+ چرخه ایزوتوپی اکسیژن : کر بناتها اکسیژن محلول در 1۹0 2 و۶۵۵+3۵ آب اقیانوس 0 ووبل سر د 0 برگشت مقداری از اکسیژن هیجده به روآ یی تفکیک اکسیژن 20 30 ۹0 0 شکل ۳- توزیع اکسیژن ۱۸ در مواد طبیعی همچنین بارش قاره‌ها نسبت به بارش سواحل کاهش ایزوتوپی نشان می‌دهد. از این مسئله در تحقیقات هیدرولوژی خیلی استفاده می‌شود. برعکس موارد ذکر شده برای حالت میعان. در فرآیند تبخیر نیز ابتدا ایزوتوپهای سبکتر تبخیر می‌شوند. در نتیجه آب باقیمانده به تدریج از نظر ایزوتوپی تغلیظ می‌شود. یعنی نسبت ایزوتوپهای سنگین افزایش می‌یابد و مقدار این تغلیظ بستگی به درجه حرارت. رطوبت نسبی اتمسفر و بیلان هیدرولیکی آبهای سطحی دارد. این ترکیب ایزوتوپ پایدار آبها وابسته به زمان نبوده یعنی در اثر مرور زمان کم نمی‌شود (در مقایسه با رادیو ایزوتوپها) و می‌توان در مواردی که تغییرات فصلی تحت شرایط مساعدی بر آن اثر گذاشته باشد با بررسی این تغییرات به زمان تغذیه آب پی برده یا مدت زمان توقف آب زیرزمینی درون آبخوان را به دست آورد. تغلیظ اکسیژن ۸ حدود سل تفلیظ در دیوتریوم است. تبادل ملکولی بین آبهای سطحی و بخار آب موجود در اتمسفر نقش مهمی در فرآیند تغلیظ ایزوتوپی دارد. مقادیر دیوتریوم واکسیژن هجده در آبهای طبیعی از رابطه عمومی زیر پیروی می‌کنند: )۱( ۵ + 2۵۶0 <۵0 نمایش این معادله به صورت خط مستقیم خواهد بود. 2 شیب این خط و عرض از مبداً خط که اصطلاحاً دیوتریوم ۱۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ اس ۹ 7 2 7 ۹ ۹ .۰ 4 معا عدد هشت و مقدار ل بین اعداد ۱۰ تا ۲۲ بدست آمده است. در نمودار شماره ۲ خط ۸17 نمایش تغییرات ۵۱۶0و (آ0 در آبهای جوی و بارندگی است و آبهایی که تبخیر جندانی نداشته‌اند نیز روی این خط قرار خواهند گرفت. نمودار ۲- میانگین ۱*0 و 1 نزولات جوی جهانی آبهای تحت تأثیر تبخیر خارج از خط ۸13 و روی خط (۲1 واقع خواهند شد که شیبی بین ۴ تا ۶ دارد. محل تقاطع این دو خط یعنی ا) ترکیب ایزوتوپی آب سطحی را قبل از تبخیر نشان می‌دهد. آبهای گرم سیستم ژئوترمال روی خط ۳-۲ بررسی اهداف ردیابی و برنامه‌ریزی در مرحله برنامه‌ریزی برای انجام موفق عملیات ردیابی در مسیر اهداف منظور شده یک طرح. ابتدا لازم است کلیه مطالعات انجام گرفته توسط یک تیم متشکل از متخصصین مختلف از جمله هیدرولوژیست. هیدروژئولوژیست. هیدروشیمیست و متخصصین ایزوتوپی و در خیلی موارد مهندسین فیزیک خاک. مینرالوژیست و متخصص ریاضی مورد بررسی قرار گیرد. در صورتی که نیاز به عملیات ردیابی تایید شد. باید حدود منطقه موردبررسی. منابع آب قابل دسترسی منطقه. روش ردیابی مناسب. عناصر و مواد ردیاب قابل استفاده نیز تعیین شود. ۳۳۵۵۵۵ ما1 -| ۱۳ -------- صفحهٔ بعد -------- امروزه تعداد زیادی از ردیابهای محیطی در بررسیهای هیدرولوژیکی آبهای زیرزمینی به کار می‌روند مثل: یونهای مختلف محلول در آب. ایزوتوپهای پایدار هیدروژن -۲ و اکسیژن -۰۱۸ تریتیوم و کربن چهارده طبیعی (یا محصول فعالیتهای بشری) . رادیوم. هلیوم و آرگون و گازهای بی‌اثر حل شده در آتمسفر که هر کدام از این ردیابها اطلاعات ویژه‌ای در اختیار می‌گذارند. مجموعه آنها می‌تواند جوابگوی سئوالاتی در مورد کمیت آب. جگونگی اختلاط آبها در یک سیستم. قابلیت تغذ یه ناحیه تغذیه. سن آب. منشاء املاح حل شده. تاریخچه حرارتی. حدود. وسعت آبخوان و چون یک سیستم در شکل سه بعدی آن در طی زمان خیلی متغیر است در نتیجه با نمونه‌برداری از کلیه منابع آب موجود در منطقّه موردبررسی. همچنین تکرار نمونه‌برداری از هر منبع در فصول مختلف. و نمونه‌برداری در ضمن آزمایشهای پمپاژ و نمونه‌برداری از عمقهای مختلف در حفاری می‌توان اطلاعات فراوان و جامعی به دست آورد. با وجود تحقیقات گسترده در چند دهه اخیر. استفاده از ردیابهای مصنوعی به دلیل وسعت سیستمهای طبیعی تحت بررسی و زمان طولانی برای طی مسیر آبها جوابگوی مسائل نبوده و محدودیت دارد. در حالی که این نکات محدودیتی برای ردیابهای محیطی مثل یونهای محلول. گازها و غلظت (] و ۱۸- 0. 1 ۳-۱۴ هلیوم. آرگون. رادیوم. گازهای بی‌اثر و پارامترهای فیزیکی مثل دبی و درجه حرارت ایجاد نمی‌کند. البته تعداد آنالیزها و تکرار نمونه‌برداریها بستگی به زمان. هدف و بودجه هر پروژه خواهد داشت. ۱-۳-۲ نمونه‌برداری فصلی - تکرار نمونه‌برداری یک چشمه یا چاه اطلاعات باارزشی در مورد رفتار و ساختار یک منبع به ما می‌دهد از جمله تغذیه مجدد. وجود یک یا ترکیب چندآب چنانچه تکرار نمونه‌برداری تغییر غلظت در طول زمان را نشان دهد. می‌تواند به دلیل تغذیه سریع در فصل بارندگی باشد. - تکرار نمونه‌برداری ضمن آزمایش پمپاژ و آنالیز آن توصیه می‌شود تا از اختلاط آبهای نامطلوب ( آب دریای محاور با رودخانه ) ممانعت شود. نمونه‌گیری در زمان پمپاژ می‌تواند نشان‌دهنده هموژن بودن کمی آب. درجه اختلاط آبهای جدید یا قدیمی باشد (مثلا" پمپ کردن زیاد در آبخوانهای ساحلی) منجر به شور شدن آب شود در حالی که با پمپ کمتر. زمانی طولانی قابل بهره‌برداری باشد). نمونه‌گیری از عمقهای مختلف مقّاطع عمودی از آبخوانهای منطقه را به دست می‌دهد که می‌تواند عمق مطلوب حفاری را تعیین کند. در مواردی وجود سفره‌های کم‌عمق و مناسب برای چاههای کم‌عمق را مشخص کرده و تصویر کامل سه‌بعدی از ساختار رزیم آبی زمان حفاری یک چاه. امکان نمونه‌برداری لایه به لایه آب را برای آنالیز ایزوتوپی و شیمیایی ایجاد می‌کند. - در نمونه‌گیری از منابع آب برای آنالیز ایزوتوپی کلیه نکات متداول در نمونه‌گیری مناسب آنالیز شیمیایی باید اعمال شود و علاوه بر آن موارد زیر را باید در نظر داشت: - نمونه تهیه شده برای آنالیز ایزوتوپی نباید با هوا در ارتباط باشد یعنی ظروف کاملا" پر شده و در آن محکم بسته ۱۴ -------- صفحهٔ بعد -------- - به علت احتمال تبادل ایزوتوپی از طریق پلی‌اتیلن ظروف شیشه‌ای ترجیح داده می‌شود و استفاده از ظروف پلی‌اتیلن فقط برای حداقل زمان کوتاه توصیه می‌شود. - نمونه بدون شناسنامه ارزش ندارد و لازم است تمام مشخصات از جمله تاریخ. محل. عمق نمونه‌برداری. آبخوان. در جه‌حرارت و 7 آن روی ظرف یادداشت شود. - نمونه‌پرداری از چشمه باید در نزدیک‌ترین فاصله ممکن از مبدا چشمه باشد و دقت شود که از آبگیر و یا محل تجمع آب در نزدیک چشمه استفاده نشود. چون به دلیل احتمال تبخیر و تبادل ایزوتوپی در نتایج خطا ایحاد خواهد شد. - در نمونه‌برداری از چاه باز و کم‌عمق چون احتمال تبخیر زیاد است نمونه‌برداری تر جیحاً باید از چاه مورد بهره‌برداری مداوم انجام گیرد و چنانکه امکان داشته باشد آب داخل چاه تخلیه شود تا از آب تازه آن نمونه‌گیری - در چاههای باز نمونه سطحی فقط معرف لایه سطحی آب است.بخصوص در منابع قطور و عمق‌دار یا مواردی مثل مجاورت رودخانه. ترکیب ایزوتوپی لایه به لایه آب کاملا" متفاوت خواهد بود و در نظر داشتن این مسئله حائز اهمیت است. لایه‌بندی سن ! با عمق در یک آبخوان نیز می‌تواند در مرحله تفسیر مسئله‌آفرین باشد. - نمونه‌برداری از چاههای پمپ‌دار باید همراه کلیه مشخصات چاه باشد مثل : محل شبکه چاه " و آبخوانها و همچنین در صورت دسترسی اطلاعاتی در مورد درجه حرارت. شوری. برای تعیین لایه نمونه‌برداری شده مفید ۴-۲ روشها و سیستمهای اندازه‌گیری ایزوتوپهای پایدار در نمونه‌های آب در آب طبیعی تقَریباً ۲۰۰۰ مولکول ۱۳1,0۱۶ و ۳۲۰ مولکول ۱]1۱*0 ۲11 در بین ۱۰۶ (یک میلیون) مولکول آب 0 وجود دارند. این اعداد و ارقام متأثر از پدیده « اثر ایزوتوپی » ناشی از تغییر حالت و تغییر فاز مولکولهای آب ذکر شده (با فرمول ایزوتوپی متفاوت و هر کدام با فشار بخار و نقطه ذوب مشخصه خود) و تبادل ایزوتوپی ضمن برخورد با سنگها است. دقت اندازه گیری لازم برای تشخیص این تغییر نسبت ایزوتوپی (۰۲[7/۱[1 ۱۸0/۱۶0 ,۱۳۲/۱۲۲) فقط با« دستگاه اسپکترومتر جرمی مخصوص «وفورنسبی ایزوتوپها» دارای سیسستم ورودی دوگانه و سیستم کلکتور دوگانه یا سه‌گانه قابل دسترسی است (شکل شماره ۴). 2 ع6ع8ه -| ۱۵ -------- صفحهٔ بعد -------- تهیه نمونه سر لوق تبادل ایزوتوپی ۹ 01 << ۳ 5۵۱ 2 200- 500 ۱ گاز استاندارد -مد 0 ۱ ٍ سم یم -2) و سیستم ورودی دوگانه شکل ۴- روش اندازه گیری ایزوتوپهای محیطی پایدار 7 ,۱۸۵0 و ۱۳۵ - نمونه موردنظر باید به صورت گاز هیدروژن یا ۲0۲ وارد دستگاه شود. - در تهیه هیدروژن حدود ۰/۱ میلی لیتر از نمونه آب در حرارت ۰ توسط فلز روی یا اورانیوم احیا شده وگاز هیدروژن تولید می‌شود که بعد از تخلیص وارد دستگاه می‌شود. - برای سنجش ۱۸0/۱۶0 نمونه آب موردنظر در مجاورت گاز ۲0۲ به حالت تعادل ایزوتوپی رسیده و سپس گاز 7۲به تعادل رسیده بعد از مراحل تخلیص و رطوبت‌گیری برای اندازه‌گیری نسبت ایزوتوپی ( در مقایسه با استاندارد /10(0؟ک) 0 ووارد دستگاه اسپکتر ومتر حرمی می‌شود (شکل شماره ۵( کوره اورانیوم یا روی شکل ۵- نمودار تهیه نمونه برای ایزوتوپ هیدروژن در آب ۱۶ -------- صفحهٔ بعد -------- سسه به طرف پمپ از کپسول گازکرینیک --+ انگشتی با یخ خشک زا ظرف نمونه شکل ۶- نمودار خط تهیه برای ایزوتوپ اکسیژن در آب همراه با روش تعادل با 0-) 4 و (۲ ۸ 1 ۰ - نسبت ایزوتوپی (آ]/,۵ ۱۸0۵/۱۶ یا ۱۳۲/۱۲۳) در نمونه ۵۱ - نسبت ایزوتوپی در استاندارد مقدار 0 به صورت انحراف در هزار (۰/۰۰) نسبت به استاندارد است. خطای متوسط ! در اندازهگیری (۵1 کمتر از ۱/۵/* و برای ۵0۱۸0 کمتر از ۰/۱۵ است. در هر آزمایشگاه لازم است که استاندارد کاری داخلی برای کار روزانه ساخته و آن را با ۷۷ کالییره کرد. 67۲ 00620 ۱6۵۳0 4:۳0 5۱ - 2 م16۵0 - | ۱۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳- راد یو یزوتوپهای محیطی ۱-۳ تنوری و اصول کاربرد رادیوایزوتوپهای محیطی ایزوتوپهای محیطی به صورت جزیی از مولکول آب بوده و یا به صورت مواد محلول در آبها حمل می‌شوند. راد یوایزوتوپها برطبق قانون تجزیه ( فروپاشی ) مواد رادیواکتیو کاهش می‌یابند. ۳۱( 4 ۵ - < ۷ - تعداد اتمهای عنصر رادیواکتیو در زمان ] ۵ <- تعداد اتمهای عنصر رادیواکتیو در زمان 0 <] ۸" ثابت فروپاشی "که برای هر رادیوایزوتوپ ثابت و مشخص است. )۴( 1۳ اب۲۳ 1 ۱/۲ وآن زمان لازم برای اینکه تعداد هسته‌ها به نصف کاهش یابد است. ( نیمه عمر عناصر رادیواکتیو مختلف از دهم ثانیه تا چند میلیون سال متغیر است). ۲ ِ ۳ واحد ر ادیواکتیو (و13) بکرل است که معادل مقداری از هر ماده که با سرعت یک فروپاشی در تانیه 15 تحزیه قانون تجزیه رادیوایزوتوپها در طی زمان و به طور طبیعی اساس و مبنای ردیابی و سن‌یابی با رادیوایزوتوپها در هیدرولوژی است. چون برآورد بیلان آبها برای توسعه منابع آب و در نهایت بهره‌پرداری کافی از آنها با سن آب و زمان تغذیه آبخوان بستگی نزدیک دارد. بنابراین تعیین سن آبها همراه با دیگر دانسته‌های هیدروژئولوژی بررسی کاملتر و دقیقتری از منابع آب یک منطقه را عملی می‌سازد. مبنای سن آب زیرزمینی از زمانی است که آبهای جوی مانند باران و برف وارد آب زیرزمینی می‌شوند. تعیین سن منحصراً با استفاده از رادیوایزوتوپهای محیطی انجام می‌گیرد. | - (۷ 2 - 000۵1 3 - 113101627۵1100 ۳۵۳ 40 ۱۸ -------- صفحهٔ بعد -------- مهمترین رادیوایزوتوپهای محیطی مورداستفاده در هیدرولوژی عبارتند از : هیدروژن با جرم اتمی ۳ یا تریتیوم در رطوبت جو و کربن چهارده یا رادیوایزوتوپ کربن به طور طبیعی در جو وجود داشته و در چرخه هیدرولوژی وارد می‌شوند. این رادیوایزوتوپها به دو شکل طبیعی (تولید به صورت طبیعی) یا مصنوعی (تولید توسط بشر از طریق آزمایشهای هسته‌ای و ترمونوکلثر) در جو ایجاد می‌شوند. ۱-۱-۳ تریتیوم آ.(۲11) و پیدایش آن در چرخه آب تریتبوم ایزوتوپ رادیواکتیو هیدروژن با جرم اتمی ۳و نیمه عمر ۱۲/۴۳ سال است. که در اثر برخورد پروتونهای پرانرژی با نوترونهای ثانویه اشعه کیهانی با اتمهای ازت جو زمین طبق واکنشهای هسته‌ای زیر ایجاد می‌شود. بعد از تولید. اکسیده شده و به صورت آب و بخار در جو زمین وجود دارد. سرعت تولید آن در اتمسفر : ۶ .۰/۲۵ اتم بر سانتی‌متر مربع بر ثانیه است. [۱.7 + ۷80 + ]| +1[ +۱ ج ۱ + یا و + م۱۴ جِ ۱.7 + پچی۱۴ قسمت اعظم تر یتیوم ایحاد شده در فضا به سرعت اکسیده شده و به صورت 00 ] وارد سیکل هیدرولوژی ۳ ۱ می‌شود. واحد اندازه گیری تر یتیوم با علامت ]1 و با عنوان ) واحد تر یتیوم» نامیده می‌شود. یک .7.17 دارای نسبت ایزوتوپی ۱۰7-۱۸ - ۲11/۱11 است و یک لیتر آب با غلظت .۱7.17 معادل ۳۷۹ ۷/۲ - ۰ با (تجزیه در دقیقه ) و 1 ۲ اکتیویته است. تر یتیوم با پرتودهی بتا ( با انرژی ماکزیمم ْ ۸ مرو ۳۳) تحزیه شده به هلیوم ۳ ایزوتوپ پایدار هلیوم تبدیل می‌شود. 6 + 11ج ]1 منشاء دیگر تولید تریتیوم محیط. در اثر فعالیتهای بشر و نتیجه آزمایشهای هسته‌ای از سال ۱۹۵۲ تاسال ۱۹۶۳ ساخته ولی این میزان افزایش رادیواکتیویته در اثر انفجارات اگر جه ساخته بشر است جون بعد از توزیع آن. 1] 17۳۵۲۵ - | ۱۹ -------- صفحهٔ بعد -------- مقدار ریزش و ترکیب آنها با محیط در کنترل بشر نیست لذا این میزان افزوده نیز جزء رادیوایزوتوپهای محیطی محسوب می‌شود. مقدار تریتیوم موجود در منابع آب متناسب با مقدار آن در بارندگی است. تریتیوم در محاسبه میانگین سن آبهای زیرزمینی در نواحی مختلف به کار می‌رود به طوری که مقدار آن در آب زیرزمینی با مقدار آن در نزولات جوی منطمّه با یک روش ساده قابل مفایسه و تفسیر است. افزایش ترتییوم در یک منبع آب زیرزمینی بیش از .[].71 ۵۰ نمایانگر تغذیه جدید است.در منابعی که مقدار ]7 ناچیز باشد کمتر از حد سنحش (مثل بعضی از مخازن کارستی). قدمت آب بیش از ۵۰ سال برآاورد می‌شود. ۱-۱-۱-۳ بررسی و تفسیر مقادیر تریتیوم در آبهای زیرزمینی میانگین غلظت طبیعی تریتیوم در باران قبل از آزمایشهای هسته‌ای (بسته به شرایط جغرافیایی) بین .[].7 ۱۰ تا ۵ بود. در حالی که بعد از آزمایشات هسته‌ای از سال ۱۹۵۲ این مقدار افزایش پیدا کرد و در سال ۱۹۶۳ به حدود 1.1 ۰ در نیمکره شمالی و .[].] ۶۰ در نیمکره جنوبی رسید. این ارقام پس از توقف آزمایشها کاهش یافته و به حد کنونی رسیده است. وجود تریتیوم حاصل از فعالیتهای هسته‌ای و تریتیوم طبیعی در باران. امکان تشخیص سن آب زیرزمینی را به ما داده و می توانیم بگوییم تغذیه آن قبل یا بعد از سال ۳ بوده. یعنی بیش از چهار دهه یا حوانتر از ۰ سال عنوان «سن تریتیوم منفی» برای ابهای زیرزمینی با مقدار خیلی کم و غیرقابل سنجش تریتیوم یعنی قبل از بمبهای هسته‌ای و عنوان «سن تریتیوم مثبت» برای آبهای زیرزمینی با تریتیوم بالا و بعد از بمبهای هسته‌ای پیشنهاد شده است. تعیین ترتیتوم در سن‌یابی با کربن چهارده و در تایید آن حائز اهمیت است. نتایج منتشره آژانس انرژی اتمی از یکصد ایستگاه نمونه‌برداری نمایانگر اثر تغییرات فصلی با حداکثر در اواخر بهار و حداقل آن در زمستان است. غلظت تریتیوم بیشتر در عرض جغرافیایی بالاتر. مناطق مرتفع و همچنین نواحی قاره‌ای نسبت به سواحل است. ۳۲۰ -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ ۰ ۰ ۱ ۰ غیر از کاربرد در تعیین سن. از تریتیوم همچنین می‌توان به عنوان ردیاب مداوم یا ردیاب مصنوعی استفاده کرد. مثلا" در حالت اول تأثیر مخزن یک سد یا دریاچه در منابع مجاور را می‌توان به وسیله وجود مقدار بالای تریتیوم در آب منابع نزدیک و مقدار کم آن در منابع دورتر نشان داد. در حالت دوم تزریق تریتیوم به صورت 00 در یک سیستم و پی‌گیری حرکت آن همراه آب است که در بحث ردیابهای مصنوعی توضیح داده می‌شود. ۲-۱-۱-۳ روشهای اندازه‌گیری تریتیوم (1) اندازه گیری ر ادیواکتیویته تریتیوم در نمونه آب طبیعی به دلیل غلظت خیلی کم آن مستقیماً مقدور نیست و لازمست که ابتدانمونه آب تا بیش از یکصد برابر تغلیظ شود. این تغلیظ معمولا" با الکترولیز نمونه انجام می‌گیرد. در یک سیستم الکترولیز در تجزیه آب ابتدا ایزوتوپهای سبکتر به صورت گاز هیدروژن خارج می‌شود و کلیه تریتیوم موجود در نمونه در حجم کاهش یافته نهایی باقی خواهد ماند. سپس نمونه تغلیظ شده با دستگاه شمارش مایع اندازه گیری می‌شود در این روش حد قابل سنجش .[].۱7و دقت اندازه‌گیری 2/۱۰ > است. در روش دیگر از نمونه آب در سیستم ویژه‌ای بنزن ۲۶11۶ تهیه شده و سپس بنزن تهیه شده در دستگاه شمارش مایع ۲ اندازه گیری می‌شود. مقدار قابل سنجش تریتیوم در روش شمارش مستقیم با دستگاه سنتیلاسیون مایع برابر [].7 3۱۰ در دستگاه سنتیلاسیون بعد از تغلیظ .[].2۱1 و در سیستم شمارنده گازی (به صورت هیدروژن با متان) بعد از تغلیظ .[].1 ۰/۲ است. البته افزایش حساسیت در هر مرحله معادل افزایش شدید در هزینه آنالیز ۲-۱-۳ کربن چهارده و پیدایش آن در چرخه آب کرین جهارده ایزوتوپ کربن با نیمه عمر ۵۷۳۴ سال باپرتودهی 8 (۲** ۱۵۶ <بی تا) است که در فعل و نو ترونهای ثانویه اشعه کیهانی با اتمهای ازت جو زمین طبق واکنش زیر ایجاد می‌شود. ۴ 5 + م۷ +ما] ]۲ +1[ ج ۱ج ی ج ها ۴ ۴ جیو ۱ج ور" + یا بعد از تولید با اکسیژن ترکیب و به صورت بی‌اکسیدکربن در جو وجود دارد. این عنصر با تشعشع بتا تجزیه شده و +و +م. + ای چم | - 7 2 - 110010 001111010 ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- تولید و تحزیه ( فروپاشی ) این رادیوایزوتوپ در جو به حالت تعادل رسیده و تا زمانی که موجودات زنده و منابع آب با گازکرپنیک جو در ارتباط بوده و بین آنها تبادل صورت گیرد نسبت ثابتی بین اتمهای کربن -۱۳ و کرپن -۱۲ موحود است. به طوری که در آبها و املاح محلول آنها این نسبت ثابت و مستقل از زمان و مکان است. مقدار این نسبت 2-۱۲۰ حدود ۱۰۲ بوده و به نام کربن ۱۴۳ حدید خوانده می‌شود. این مقدار در آبها و اجسام محلول در آنها تا زمانی که با گازکرپنیک جو در تبادل هستند ثابت می‌ماند. به محض جدا شدن آنها و عدم امکان تبادل با جو. کربن چهارده موجود آنها شروع به تجزیه کرده و مقدار آن به مرور زمان کاهش می‌یابد. از این خاصیت می‌توان در آبشناسی برای تعیین سن آبهای زیرزمینی. رسوبگذاریهای جدید و زمان اقامت آب در آبخوان و پاره‌ای از مسائل دیگر استفاده کرد. منشاء دیگر تولید کربن جچهارده در آتمسفر آزمایشهای هسته‌ای است که در سال ۱۹۶۳ حداکثر آن دیده شده (شکل شماره ۷) مقدار کربن چهارده حوی نهایتاً از سال ۱۹۶۸ در جهان به حالت تعادلی رسیده است. 6 با ا | | لها | ّ الا بر له ل بایان امرمییا ای : ۱ ۵ ۴۷ ما | ا ا ا | ]| | هه 5 وا ماشت اس تک 0 0 0 0 0 که و ان جک 0 ۲ که ون ای مه 72 لا بر الا ایا سلهلم اد ۱99 7 ۱976 ۱975 ۱974 73و۱9 72و۱9 197۱ ۱9۸۵ ۱969 ۱966 ۱967 مها ۱965 ۱964 بهز ۱967 ۱96۱ ۱96۵ ۱956 سال: شکر ۷- نمودار توزیع کربن چهارده در گازکربنیک اتمسفر که حداکثر آن در سال ۱۹۶۳ مربوط به آزمایشهای هسته‌ای است. تعیین سن دقیق آبهای زیرزمینی توسط سنجش کربن چهارده آن به علت انحلال و تبادل کربن خیلی قدیمی خاک و سازندهای آبخوان و تغییرات ناشی از آن در کربن طبیعی باران بسیار پیچیده است . مشکل دیگر در تغییر حالت تعادل طبیعی به دلیل کاهش ۳۲) اتمسفر به وسیله بشر در اثر مصرف سوختهای فسیلی و همجنین مقدار کربن جهارده اضافه شده در اثر تخریب نباتی و آزمایشهای هسته‌ای است. در بیشتر تحقیقات کنونی تفسیر کربن چهارده پس از تصحیح آن توسط مقدار ۱۳۲ ترکیبات مربوطه انجام می‌شود. تاکنون مدل رضایت بخشی برای سن‌یابی کربن جهارده آبهای زیرزمینی توسعه پیدا نکرده است. ۲۲ -------- صفحهٔ بعد -------- به هر حال دو دوره سنی قابل تشخیص است. سن کربن مثبت " برای کلیه منابعی که ۲-۱۴ قابل تشخیص داشته باشند درواقع حداقل ۱۲0/۵ با توجه به تجزیه و فروپاشی اکتیویته و نیمه عمر کربن چهارده (۵۷۳۰ سال ) هر منبع آبی با کربن چهارده بیش از ۲170 جوانتر از ۳۰۰۰۰ سال است. «سن کربن منفی» آبهایی است که کربن آن کمتر از حد قابل‌اندازه گیری و در نتیجه سن آن بیش از ۳۰۰۰۰ سال است. این طبقه‌بندی برای تشخیص آبهای غیرفعال از نظر هیدرولوژیکی سودمند است. استفاده همزمان از نتایج آنالیز تریتیوم و ۳-۱۴ آبها را از نظر زمانی به سه گروه تقسیم می‌کند: الف - بعد از سال ۱۹۵۴ یعنی سن بین ۰-۴۵ سال با سن ]و ۲؟۱ مثبت که تفسیر آن تغذیه محلی با حرکت کارستی است. ب- قبل از سال ۱۹۵۴و جوانتر از ۳۰۰۰۰ سال که مشخصه آن سن ] منفی و ۲ مثبت است و شامل تمام آبهای اکتیو فعال است. 3 آبهای با سن بیش از ۳۰۰۰۰ سال با سن ۲-۱۴ منفی که مشخصه آبهای راکد و غیرفعال است. غیر از استفاده در تعیین سن. ۲-۱۴ را می‌توان به عنوان ردیاب معمولی به کار برد. مثلا" تغذیه از منابع آب باز محاور با 2-۴ بالا تا حدود 11۱۵ ۱۲۰ کاملا" قابل تشخیص است. ۲-۲-۱-۳ روشهای اندازه‌گیری کربن چهارده غلظت بسیار کم رادیوایزوتوپها در چرخه آب لزوم استفاده از دستگاههای اندازه‌گیری بسیار دقیق را ایجاب می‌کند. کلیه تشعشعات حاصل از رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در هیدرولوژی سبب یونیزاسیون درگازها می‌شوند. این ویژگی برای اندازه‌گیری و سنجش آنها به کار می‌رود چون تعداد یونهای مثبت و الکترونهای تشکیل شده در اثر یونیزاسیون در یک حجم ثابت از گاز بستگی مستقیم به مقدار اشعه عبور کرده از آن دارد. یونیزاسیون گاز یک جریان ضعیف بین الکترونهاست که قابل اندازه‌گیری به وسیله دستگاه حساس اندازه‌گیری حریان است. ساده‌ترین دستگاه کنتور شمارنده /0۸ است. کنتورهای نسبی " از نظر ساختمان مشابه کنتورهای گایگر - مولر است با این مزیت که قابلیت تشخیص و حساسیت بالایی دارند. در بیشتر آزمایشگاههای ایزوتوپی از کنتور گازی بتالوژیک " برای اندازه‌گیری کربن چهارده و تریتیوم استفاده می‌کنند که قابلیت تشخیص و حساسیت خیلی زیادی دارد. در این سیستم تریتیوم به شکل ۲]1۲) و کربن جهارده به صورت 0۲ اندازهگیری می‌شود. 7 ت- 67ع 061 - 2 0 ۵۵۵۲ ۳۵۲۵۵۲۲ - | 6 - زا 4 ۲ |[۵ ۳۳۵۵۲11۵۲ - 3 ۳ -------- صفحهٔ بعد -------- سیستم دیگر. شمارنده مایع " است که در آن کربن چهارده به صورت11۶ء۲ و نتایج با درصد نسبت به کرین چهارده مدرن به دست می‌آید. کربن -۱۴ مدرن که نشان دهنده اکتیویته ویژه اتمسفر قبل از تغییرات بشری ( رقت در اثر سوختهای فسیلی) است. این مقدار معادل اکتیویته چوب رشد کرده در اواخر قُرن نوزدهم است و به همین دلیل مدرن گفته می‌شود. استاندارد مورد استفاده در این مورد اسیداکزالیک ساخته شده که اکتیویته آن تارمن ۰/۰۷ ۱۳/۵۶ کرپن آلی است. حداکثر دقت به دست آمده با روش شمارنده مایع ۹ >-<- تا ۳۲ درصد کربن -۱۴ مدرن است در حالی که با کنتور گازی می‌توان به دقت ۳۷۳۴ 2۰/۰۵ رسید. ۳-۱-۳ رادیوم ۲۲۶ و سایر رادیوایزوتوپهای موجود در آب ۱-۳-۱-۳ پیدایش, مقدار موجودء روشهای اندازه گیری و کاربرد آنها رادیوم ۲۲۶ محصول تخریب اورانیوم ۲۳۸ است و در اثر تخریب مجدد آن رادون ۲۲۲ تولید می‌شود که غیرپایدار است. رادیوم نیمه عمر ۱۶۲۰ سال دارد ولی رادون دارای نیمه عمر خیلی کوتاهی ( روز ۳/ ۸) است. رادیوم مشابه 2۵ و ۲۵ دو ظرفیتی بوده و خصوصیات شیمیایی مشابهی دارند. در حالی که رادون گاز بی‌اثر است. هر دو آنها به وسیله اشعه 0 منتشره آنها یا توسط اشعه گامای حاصل از دخترانشان " با نیمه عمر کوتاه اندازه گیری می‌شوند. مقدار آن در آبها با پیکوکوری بر لیتر " نشان داده می‌شود. آبهای معمولی شیرین " حدوداً حاوی کمتر از ۵۳21/11 رادیوم و کمتر از ۲۳۱/].1 ۵۰ رادون هستند. حضور اورانیوم ۲۳۸ رادیوم ۲۲۶و رادون ۲۲۲ در مسیر ژئوشیمی آب به صورت زیر است: سنگهای آذرین و رسوبی معمولی حاوی چند /3۳8 اورانیوم هستند که به طور جزیی در آبهای زیرزمینی حل می‌شود. اتمهای رادیوم حاصل از تخریب ر ادیواکتیویته بخصوص در آبهای کلردار آسانتر حل می‌شود. رادون ایجاد شده از رادیوم حل نشده. حتی با سهولت بیشتر حل می‌شود. در نتیجه غلظت آنها در آبهای زیرزمینی از نظر ر ادیواکتیویته به ترتیب زیر خواهد بود. - اسن آب : زمان تماس آب با سنگهای آبخوان - درجه حرارت : بیشتر آبهای حرارتی از نظر رادیوم غلیظ تر هستند. 3 م1000 -| ۲- عناصر حاصل از فروپاشی هسته یک رادیو عنصر, دختران آن رادیو عنصر گفته می‌شوند. / 3- ۳/1 4 - ۳۳۵ ۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- - وجود کلر : آبهای دارای کلر رادیوم بیشتر حل می‌کنند چون رادیوم کلراید " شدیداً قابل‌حل است. رادیوم ۲۲۶ به دو طریق به عنوان ردیاب هیدرولوژیکی به کار می‌رود: - حضور آن در غلظت معمول ۳/1 ۵۰-۱۰۰ نشانگر سن زیاد آب و غلظت بالای آن دلیل آب عمیق ساکن یا با - غالباً رادیوم به عنوان ردیاب معمولی و در تشخیص اختلاط آب ساکن و آبهای کم عمق " مورد استفاده قرار هم در آبهای سرد تریتیوم‌دار یا متغیر فصلی دیده می‌شود. این حالت عدم ارتباط یا ارتباط ضعیف با سایر ایزوتوپهای رادیوژنیک 0[]* ,۰۸۲ ,۲۲*8۵ را نشان می‌دهد. رادون در موارد قلیلی در تفسیر هیدرولوژیکی به کار رفته است. هلیوم-۴ از تخریب اورانیوم -۲۳۸. اورانیوم -۲۳۵ و توریوم -۲۳۲ تولید شده و به سهولت به وسیله اسپکترومتر جرمی اندازه گیری می‌شود. آرگون -۴۰ نیز از پتاسیم -۴۰ حاصل می‌شود و اندازه‌گیری آن به‌علت تداخل با آرگون -۴۰ اتمسفر مشکل است. |- 2 2 - 50110۷ ۰ ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳- ردیابهای مصنوعی ردیاب مصنوعی به موادی گفته می‌شود که به طور مصنوعی و به منظور شناخت سیستم هیدرولوژیکی به چرخه آب تزریق یا وارد می‌شوند. موادی که به عنوان ردیاب مصنوعی به کار می‌روند باید دارای ویژگیهای خاصی باشند از جمله: - ثابت بودن رفتار فیزیکی و شیمیایی آن در آب زیرزمینی - حلالیت خوب در آب - عدم جذب توسط محیط - عدم ایجاد هرگونه واکنش با محیط جامد اطراف یا تغییر شرایط هیدرولیکی و سایر پارامترهای محیط - سهولت دسترسی و هزینه مناسب - قابلیت تشخیص و سهولت اندازه‌گیری با حساسیت زیاد و تر جیحاً در محل - عدم ایجاد آلودگی بیش از حد مجاز در آب و محیط ردیاب یا تریسر تزریق شده درچرخه آب توسط جریان آب حمل شده و با پیگیری حضور آن اطلاعاتی در مورد محل تغذیه. جهت. سرعت و نوع جریان آب به دست می‌آید. عمده‌ترین ردیابهای مصنوعی مورداستفاده در هیدرولوژی عبارتند از : - مواد رادیواکتیو نظیر : کرم ۱ (۵۱ - +)). ید ۱۳۱ کبالت ۶۰ (0-۶۰-))و هیدروژن ۲1-۳(۳]) - مواد قابل اکتیو شدن از قبیل ایندیوم (110) برم (131)» منگنز (۱/10) و لانتان (2]) - مواد رنگی فلورسانس نظیر رودامین‌بی. اورانین. سولفورودامین - نمکها وترکیبات یونی مانند: نمک طعام. کلرید و برمیدهای پتاسیم. منیزیوم و لیتیوم - سایر مواد مثل هاگها. باکتریها. شناورها. مواد کف کننده و یا امواج صوتی در شرایط متفاوت از ردیابهای مختلف می‌توان استفاده کرد. نظر به احتمال پرتودهی و مسائل ایمنی در مناطقی که از نظر امکانات حفاظت در برابر مواد پرتوزا محدودیت وجود داشته باشد. معمولا" از ردیابهای رادیواکتیو استفاده نمی‌شود مگر در حالتهای خیلی خاص. ردیابهای رنگی و فلورسانس به علت سهولت کاربرد. حساسیت اندازه‌گیری. غلظت خیلی کم موردنیاز و عدم ایجاد آلودگی محیط و آب کاربرد روزافزونی پیدا کرده است. روشهای مختلف اندازه گیری در طی سالیان. توسعه زیادی پیدا کرده است. ۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۳ تاریخچه و سیر پیشرفت ردیابی مصنوعی اولین آزمایش ردیابی آب زیرزمینی تقریباً دو هزار سال قبل توسط فیلیپ " گزارش شده است.وی با ریختن مقداری کاه به داخل یک دریاجه و دریافت آن در چشمه پایین‌دست واقع در سراب رودخانه‌ای آزمایش خود را موفقیت آمیز کرد. لیکن مازور ۲ در سال ۶ با استفاده از اندازه گیری شیمیایی و ایزوتوپی ار تباط آب زیرزمینی بیان شده تو سط فیلیپ را تا حد زیادی غیرممکن دانست. در همان زمان اشترابو " آزمایشهای ردیابی در نواحی کارستی را تشریح کرد. فورد " و براون 7 در سال ۱ به راههای ارتباطی غارهای مختلف نواحی کارستی در اروپا اشاره کرده‌اند که در گذشته از طریق اردکهای وحشی و سگها تعیین شده‌اند. از سال ۱۸۶۹ میلادی به بعد مواد رنگی و انواع نمکها برای تعیین ارتباط هیدرولیکی در نواحی شمالی اروپا به کار رفته است ". اولین آزمایش ردیابی از طریق کاربرد مواد رنگی در سال ۱۸۸۲ توسط یک دکتر طب به نام کارپرز " به منظور تعیین منشاً آب آلوده به ویروس حصبه در منطقه‌ای نزدیک شهر پاریس انجام شد که این آزمایشها بعدها توسط پل" در سال ۱۹۶۰ پی‌گیری شد. در سال ۱۹۰۱ دستگاه فلوئورسکوپ ؟ جهت اندازه‌گیری فلئورسانس مواد رنگی توسط تری‌یات 8 فرانسوی اختراع و سپس توسط ماربوتن ۱ تکمیل گردید. با کاربرد این وسیله دقت اندازه‌گیریهای فلئورسانس مواد رنگی شدیداً افزایش یافت. به طوری که ول ۱۳ کاربرد فلوئورسئین را برای ردیابی حرکت آب در کارست و خاک توصیه نمود. در همین زمان تیم "! در تحفّیقات خود برای تعیین سرعت جریان آب در منطقهُ لایپزیک آلمان از نمک کلراید سدیم استفاده کرد (اسلیشتر ۲" .وی مقدار بون کلر موجود نمونه‌های برداشت شده را در آزمایشگاه آنالیز کرد و روش تیم را با ثبت تغییرات هدایت الکتریکی آب در محل تصحیح نمود. او در آزمایش خود از نمک کلراید آمونیوم نیز استفاده کرد. (۱۹۰۵) اسلیشتر زمان پیمایش و جهت جریان آب را برای محیط متخلخل "! در اولین آزمایش ردیابی خود در صحرا تعیین کرد. در سال ۱۹۵۰ کاربرد ردیابهای رادیواکتیو توسعه یافت (فوکس ۴۵ اگر جه کاربرد این مواد در خیلی از کشورها به دلیل مسایل آلودگی زیست محیطی ممنوع شده بود ولی این مواد به طور کامل شناخته شده بودند. در سال ۱۹۶۰ ایزوتوپهای رادیواکتیو طبیعی و نیز ایزوتوپهای پایدار در مطالعات ردیابی مورداستفاده قرار گرفتند. در طی دو دهه اخیر پژوهشگران کاربرد ردیابهای فوق‌العاده حساس مثل هالوکربنها و اسیدهای آلی فلوئور ۲" را توسعه دادند (دیویس و همکاران *!). 7 -2 ۳۳: ۳۵ - | ۹۵ - 4 0 -د3 (۵۵۵)۱964ا - 6 - 5 ۳۵۵ -۵ 7-6۵ 6 -1[0 6 - 9 106 -12 0 ۱۱ 7 -4[ 0 -3| -6[ 4 ۳۵۲۵۵۰ -5 | ۵1 1۵015 -18 40 ۵۳822010 - ۳1۵۲1۵1۵0 -۱7 ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲-۴ ورود ردیابهای مصنوعی به چرخه آب ورود ردیابهای مصنئوعی به جرخه آب به طور مصنوعی از طریق جاه. گمانه و غیره انجام می‌شود. در مناطق کارستی همچنین از شکافها و فروچاله‌ها نیز استفاده می‌شود. نوع تزریق ردیاب بستگی به نوع آزمایش و نوع ماده ردیاب دارد. روشهای ردیابی با مواد رادیواکتیو به وسیله ظروف محافظ انجام می‌شود که از راه دور قابل کنترل بوده و به وسیلهٌ کابل به داخل چاه هدایت می‌شود. همچنین می‌توان ماده ردیاب را به وسیله پمپ در آب زیرزمینی تزریق کرد. ۳۲-۴ تئوری و اصول ردیابی مصنوعی ۱ ۰ ردیاب ماده یا امواحی (انرژی) است که توسط اب حمل شده و اطلاعاتی راجع به محل تغذیه. حهت و سرعت و نوع حریان آب و همجنین منشاء آلاینده‌های آب به ما می‌دهد. اگر اطلاعات کافی جمع آوری شود. مطالعات ردیابی می‌تواند برای تعیین خصوصیات هیدرودینامیکی لایه آیدار. حجم ذخیرهٌ دینامیکی آبخوان. زمان تخیر نواحی تغذیه و مرزهای حوضه آبگیر چشمه‌ها در دو فصل ترو خشک به کار رود. ردیابی مصنوعی با مواد رادیواکتیو و غیر رادیواکتیو در چارچوب مطالعات آبهای زیرزمینی به روشهای تک چاهی و چندچاهی انجام می‌شود. در روش تک چاهی. معمولا" جهت و سرعت حرکت آب در آبخوانهای آبرفتی تعیین آبرفتی و همچنین سرعت ظاهری (خطی) آب زیرزمینی در آبخوانهای ذکر شده مشخص می‌شود. ۱-۳-۴ روش تک‌چاهی در روش تک جاهی سطح مقطع جاه مورد مطالعه باید دایره‌ای شکل بوده و تا سنگ کف آبخوان ادامه یاید. حرکت 8 : ۰ ۲ 8 آاب زیرزمینی در قسمت فیلتر چاه باید ورقه‌ای بوده و در اثر برداشت و تزریق به هم نخورده باشد. در سطح مقطع افقی فیلتر چاه خطوط اطراف فیلتر. خطوط هم‌پتانسیل است که باعث جمع‌شدگی خطوط جریان آب زیرزمینی می‌شود. همانگونه که گفته شد این خطوط قبلا" مستقیم و موازی یکدیگر بوده‌اند. جریان آب زیرزمینی در فیلتر چاه (شکل شماره ۸( دارای دو مرز خطو ط جریان است که فاصله آن دو (37۱) در فاصله‌ای کافی از جاه تابع تخلخل فیلتر شنی و آبخوان و همچنین فرم هندسی حفاری چاه است. در این ارتباط می‌توان مقدار پارامتر ۵ را از طریق فرمول زیر به‌دست آورد : س-2 ]1 ۳۲۸ -------- صفحهٔ بعد -------- پسی ج2 : 3 ۴ کت شکل ۸- مدل جریان آب زیرزمینی در شبکه لوله چاه در سطح مقطع افقی ۵ 0 ۹ 7 ۳۹ | آ(0) ۱ لد )۱۸ ۲۱ - هدایت هیدرولیکی فیلتر چاه ۲۶ - هدایت هیدرولیکی آبخوان ۱ <* شعاع داخلی فیلتر چاه ۲ - شعاع خارجی فیلتر چاه ۱ در جاههایی که از فیلتر شنی هم استفاده می‌شود برای محاسبه ضریب 2 از رابطه زیر استفاده می‌شود: ۸ ۲ ۱ ۲ 1 ۲ 1 ۲ 1 > هر | هر اقرار مه |) چرا )جرادج | )ج(- ۲ - هدایت هیدرولیکی فیلتر شنی ۳ - شعاع حفاری برعکس در سطح مقطع عمودی فیلتر چاه مثلاآدر مواردی چون شکل شماره ۹ که در قسمت بالایی آبخوان. ورودی به شبکه چاه از خروجی بزرگتر است و در قسمت پایین. خروجی بزرگتر از ورودی است. این پدیده موجب جمع‌شدگی خطوط جریان و خطوط پتانسیل آب زیرزمینی می‌شود. به این ترتیب در داخل فیلتر چاه. جریانهای 8 ما6 00۳8۷ -| ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- شکل ‎-٩‏ سطح مقطع عمودی شبکه لوله چاه در جهت حرکت آب زیرزمینی بین حداکثر جریان عمودی آب در داخل شبکه چاه و سرعت حقیقی آب در آبخوان رابطه زیر برقرار است: ۵ رد ۹۷ ۷ مشست ‏ - ۹7 )0 0 ً که در آن : تض - ۵ ۶ - سرعت حقمیقی آب در آبخوان ۷۵۰ - حداکثر سرعت جریان عمودی آب در داخل شبکه چاه - زاویه بین شبکه چاه و میدان خطوط موازی جریان آب زیرزمینی برای ۰/۱۱ - ۵ مقدار (0)] معادل ۰/۵ خواهد بود. ]] - طول شبکه چاه که به وسیله جریان عمودی پیموده می‌شود. در طبیعت میدان حریان در اکثر موارد از خطوط موازی منحنی تشکیل شده و متناسب با شیب خطوط جریان نسبت به شبکه چاه. جریانهای عمودی ظاهر می‌شوند که جهت آنها هم به طرف بالا و هم به طرف پایین است. هنگامی که آب زیرزمینی از طریق برداشت و یا تزریق آب تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد. شبکه چاه یک مخروط افت و یا عکس آن در داخل میدان حریان آب زیرزمینی ایجاد می‌کند. حالت مشابهی همچنین زمانی ایجاد می‌شود که آب تحت فشار از طریق حفر چاه از یک لایه به لایه دیگری وارد می‌شود. عمق این مخروط افت و یا برامدگی آن تابعی از تراکم خطوط جریان در آبخوان و در نتیجه متناسب با سرعت حقیقی آب زیرزمینی (۷۶) است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ ۸0 ۸ سر - ی 0 ۸11 که در آن : 0 - تغییرات جریان عمودی :0 در داخل شبکه چاه در اثر ورود یا خروج جریان در ارتفاع (فاصله) ۸11 از 0 - عرض مخروط افت یا عکس آن در میدان جریان آبخوان در حالی که در سطح مقطع عرضی. جمع‌شدگی خطوط جریان آب زیرزمینی براساس روابط ۷و ۸ به وسیله ۳۲ و نفوذپذیری و شعاعهای شبکه چاه و فیلتر شنی مشخص می‌شود. در سطح مقطع طولی . زاویه 1 در فرمول ۷و عرض «ادر فرمول ۸ به طورکلی نامشخص ( ناشناخته) است. لذا اکثراً سعی می‌شود در فیلتر شنی آبخوان یک جهت شبکه جاه برضد جریان عمودی انتخاب شود که در این قسمت از شبکه جاه امتداد خطوط جریان آب زیرزمینی با متوسط روابط ۷و ۸ بیان می‌شود. برای کاربرد روش تک چاهی بهتر است که محل (چاه) اندازه‌گیری آب زیرزمینی تا حدامکان به شبکه جاه و فیلتر شنی مجهز باشد. بسیار مهم است که آب داخل جاه فاقد ماسه و ذرات معلق باشد. لذا باید دانه‌بندی فیلتر شنی طوری انتخاب شود که با توجه به دانه‌بندی لایه‌های آبدار. ذرات معلق وارد چاه نشود. شبکه لوله جدار باید طوری انتخاب شود که قطر شکافهای آن از قطر ریزترین دانه‌های فیلتر شنی کوچکتر باشد. نفوذپذیری شبکه چاه و فیلتر شنی باید بزرگتر از عدد ۳۶ آبخوان باشد. خصوصیات هیدرولیکی فیلتر چاه که توسط 7 آزمایش شد. مشخص کرد که برای آزمایش تک‌چاهی فیلترهای جای شده در کنار فیلترهای دیگر بسیار مناست است. در اصل عملیات ردیابی از طریق روش تک‌چاهی برمبنای قانون اصلی دارسی که جریان حرکت آب زیرزمینی در آبخوانهای آبرفتی را تعریف می‌کند و از طریق آغشته کردن آب زیرزمینی در جهت مشخصی از جاه با ماده ردیاب زیرزمینی در طول زمان اندازه‌گیری. رقیق‌تر می‌شود. در این آزمایش باید برای تحلیل نتایج. جهت جریان آب زیرزمینی در چاه مشخص شود. محاسبات براساس قانون کلی دارسی و طبق فرمول زیر انجام می‌شود: )۹( زک ۱۵ ۶۲ <سرعت خطی آب زیرزمینی در ابخوانهای ابرفتی ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ < ضریب نفوذپذیری آبخوان [ - شیب آب زیرزمینی (گرادیان هیدرولیک) سرعت حقیقی آب زیرزمینی براساس رابطهٌ پیوستگی جریان در هیدرولوژی (۱۰) ۳ م0 ۳ - سطح مقطع جریان - دبی جریان ۲ - سطح مقطع جریان ۲ - سرعت حقیقی جریان آب زیرزمینی ۹ )۱۱( سک <م/۱ ۲۳ سرعت حقیقی آب زیرزمینی که متناسب با سرعت ظاهری جریان است : ۷ <* سرعت ظاهری آب زیرزمینی شدت رقیق شدن ردیاب در حجم مشخصی از چاه متناسب با دبی جریان در چاه است و می‌توان آن را به صورت زیر نوشت : ۲۷ ۱۳۱( 0/۳ تس - 0 که در آن : <* مقدار آبی است که در واحد زمان از مقطع مشخصی از چاه عبور می‌کند. 1 < واحد زمان 0 < اکتیویته ردیاب در شروع آزمایش ۳۲ -------- صفحهٔ بعد -------- با توجه به فرمول اصلی هیدرولوژی ۷۶۳ > ( برای دبی که از سطح مقطع ۲ (سطح مقطع طولی ستون آب آغشته شده به ردیاب) عبور می‌کند می‌توان سرعت رقیق شدن ردیاب را در داخل چاه براساس رابطه‌های فوق به صورت زیر نوشت : ۹ ۱۴ ۷۵7 (۱۵) که 0 سک و۷ و یا ۲۲7۲ ۶ چم و کل و۷ (۱۶) س ۳1 5 17 ۷ مه ما کل و۷ / ات به این ترتیب می‌توان از طریق سرعت رقیق شدن ردیاب. سرعت حقیقی جریان آب زیرزمینی را با توجه به فرمول <- ۷۲ به صورت زیر حساب کرد: سرعت جریان آب در داخل جاه (۱۸) < ۷۶ (۱۹) ۲۲.8 . 0 -م ۳.۷ +0 ۲ > پهنای جبهه جریان در چاه سرعت جریان آب در خارج از جاه (۲۰) ۹ ۱/۲ از آنحا که 0 هم در چاه و هم در خارج از چاه. ثابت است بنابراین می‌توان هر دو رابطه را مساوی قرار داد: ۲۱۱( ۲ .0 .0 ۲۲.۷62 با خم ۳۷۷ و۳۷ .۲۳/0 < ۷۷ - پهنای جبهه جریان خارج از چاه -------- صفحهٔ بعد -------- در صورتی که در رابطه فوق ۲۲/0 را برابر قرار دهیم در آن صورت خواهیم داشت: )۲۲( ۷۳8 - ۷۷ ام -۷۶ 0 9 اوه رد ۰ 17 رابطه فوق را می‌توان با توجه به فرمول )/۵) ۰۱۵ < ۷۵ به صورت زیر نوشت : (۲۳) ۳) 01.1 ۲.77/۲ -< ۷۷ در این رابطه 7 ضریب است و مقدار آن بیانگر آن است که میدان جریان مستقیم تا چه اندازه توسط حفاری بهم ۲-۳-۴ روش چندچاهی 1 ۰ . ۰ ۰ ۱ ۰ حرکت اب زیرزمینی در سازندهای سخت به طورکلی ناهمگن و غیریکنواخت بوده و از این رو حرکت ان براساس قانون کلی دارسی صورت نگرفته و برمبنای تئوری کانالهای باز انجام می‌شود. این روش براساس واردکردن ماده ردیاب در محلی به نام محل تزریق ( دهنده یا چاه دهنده) به آب زیرزمینی و شناسایی آن در آب زیرزمینی در محلی به نام برداشت کننده و یا چاه برداشت در جهت حرکت آب زیرزمینی است. پار امتری که در این آزمایش اندازه گیری می‌شود مدت زمانی است که توده (حجم) آغشته شده به ماده ردیاب نیاز دارد تا از محل تزریق به محل برداشت برسد (1). به این ترتیب می‌توان با کمک زمان اندازه‌گیری شده و فاصله بین دو (۲۴) تنس ۷ - سرعت ظاهری 3 - فاصله دو نقطه تزریق و برداشت 1 - زمان لازم | - ۸۱۵0۵۵0 ۳۴ -------- صفحهٔ بعد -------- در اصل کاربرد این روش برای اندازه‌گیری سرعت ظاهری آب زیرزمینی بسیار ساده بوده و می‌تواند از طریق کاربرد رنگها. نمکها و غیره برای مطالعه آبهای زیرزمینی در آبخوانهای آبرفتی و سازندهای سخت و کارستی مورداستفاده قرار گیرد. با وجود سهولت کاربرد این روش. مسائل و مشکلات خاص. به هنگام انجام آزمایشها دیده می‌شود. به طوری که در برخی از موارد نمی‌توان از این روش برای تعیین سرعت ظاهری آب زیرزمینی استفاده کرد. به هنگام تعیین نوع ماده ردیاب دراین روش باید توجه داشت که ردیاب مزبور نباید شرایط هیدرولیکی طبیعی آب زیرزمینی را به هم بزند. ماده انتخاب شده باید با همان سرعت حرکت کند که آب زیرزمینی حرکت می‌کند و جذب آبخوان نیز نشود. ردیابهایی که دارای چنین خصوصیاتی باشند محدود بوده. بهترین آنها تریتیوم است که به صورت آب تریتیوم‌دار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده می‌تواند به میزان کمتر از یک میلی لیتر در جاه دهنده. تزریق شده و در طول مسیر حرکت به طرف چاه برداشت. مشکل خاصی ایجاد نمی‌کند. این ردیاب را می‌توان به هنگام انجام آزمایشهای ردیابی با آنها مورداستفاده قرار داده و در آب چاه برداشت. در کنار ردیابهای دیگر موردشناسایی و سنجش قرار بگیرد. تحقیقاتی که تاکنون بر روی پراکندگی هیدرودینامیکی انجام شده بیانگر آن است که باید مقدار ردیاب تزریق شده در آب زیرزمینی بسیار کم باشد. محاسباتی که اسکیتسکی براساس تئوری انجام داده نشان می‌دهد که پراکندگی توده ردیاب در آب زیرزمینی نهایتاً از چند برابر قطر چاه دهنده, تجاوز نمی‌کند. این موضوع تو سط تیم دانل و دیگران نیز در عمل ثابت شده است. در آزمایشهایی که تیس در سال ۱۹۶۲ انجام داد. مشاهده شدکه زاویه پخش توده ردیاب تزریق شده در یک آبخوان همگن. سی درجه است. از اینرو اغلب مشکل است چاه یا چاههای برداشتی را طوری انتخاب کرد که بتوانند مسیر حرکت ردیاب را با اطمینان دربرگیرد. حتی اگر این انتخاب براساس نتایج حاصل از تعیین جهت حرکت آب زیرزمینی از طریق اندازه‌گیری باشد. همچنین در صورتی که فاصله بین چاههای دهنده و برداشت. کم باشد. سرعت حرکت آب زیرزمینی می‌تواند در مقایسه با مواردی که فاصله بین دو نقطه زیاد باشد. افزایش پیدا کند. این افزایش سرعت در اثر تجمع خطوط جریان در محدودهٌ شبکه چاه ایجاد می‌شود. در مواردی که تزریق در چاه دهنده به صورت متناوب در طول زمان آزمایش انجام می‌شود. پخش توده ردیاب در آبخوان براساس رابطه زیر انجام می‌شود: (۲۵) لک - بل رای 1و ۷۷ - حداکثر پخش توده ردیاب عمود بر جهت حرکت ]> ضخامت آب زیرزمینی در جاه دهنده ۶ - ضریب نفوذپذیری [ < شیب آب زیرزمینی ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۴-۴ تک چاهی نظر به اینکه در روش ردیایی آبهای زیرزمینی از طریق روش تک جاهی از مادهه ر ادیواکتیو استفاده می‌شود. لذا اندازه گیریها در صحرا و در درون چاه تزریق انجام شده و لزومی به نمونه‌برداری از منابع آبی نیست. ۲-۴-۴ جندچاهی عملیات نمونه‌برداری در آزمایشهای ردیابی منابع آبهای زیرزمینی از طریق چندچاهی. در ساعات اولیه بعد از تزریق تنظیم شده و شامل مراحل زیر است : مرحله ۱- هر دو ساعت یکبار در سه روز اول مرحله ۲- هر چهار ساعت یکبار در سه روز دوم مرحله ۳- هر شش ساعت با هشت ساعت یکبار در هفته دوم مرحله ۵- روزی یکبار در ماه دوم مرحله ۶- هر دو روز و یا سه روز یکبار در ماه سوم مرحله ۷- هر هفته یکبار در ماههای بعدی (تا زمانی که هنوز رنگ در آب محل نمونه‌برداری وجود داشته باشد). در موارد خاص برای حصول اطمینان از تشخیص ضعیف ماده ردیاب (رنگی) باید از جذب آن توسط ذغال اکتیو استفاده کرد. عملیات نمونه‌برداری براساس دستورالعملهای موجحود انجام می‌شود. ظروف نمونه‌برداری پس از کدگذاری و بسته‌بندی برای آزمایش به آزمایشگاه ارسال خواهند شد. در صورتی که از دستگاه نمونه‌بردار استفاده می‌شود باید از به کارگیری یک نمونه‌بردار برای منابع متفاوت خودداری شود و برای هر منبع یک دستگاه نمونه‌بردار جداگانه درنظر ۳۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵-۴ روشهای اندازه‌گیری ردیابهای مصنوعی ۱-۵-۴ اندازه‌گیری در روش تک‌چاهی نظر به اینکه در آزمایشهای ردیابی منابع آبهای زیرزمینی از طریق تک‌چاهی از ردیاب رادیواکتیو با نیمه عمر کم استفاده می‌شود. باید برای جلوگیری از خطای آزمایش. اندازه‌گیریها در صحراو در محل تزریق صورت پذیرد. روش اندازه‌گیری در آزمایشهای تک چاهی به امکانات موجود بستگی داشته و به دو طریق انجام می‌شود: الف- در مواردی که امکان پمپاژ آب چاه و یاگمانه تزریق به خارج از چاه میسر باشد. آب را در ظرفی پمپ کرده و میزان اکتیویته آن را از طریق سنتیلومتر تعیین می‌کنند و مجدداً آب را به داخل چاه برمی‌گردانند. ب- ‏ در مواردی که امکان پمپاژ آب به خارج از چاه و یاگمانه میسر نباشد. میزان اکتیویته آن را به وسیله یک دتکتور که در داخل چاه و یاگمانه نصب می‌شود. اندازه‌گیری می‌کنند. ۲-۵-۴ اندازه‌گیری در روش چندچاهی در آزمایشهای ردیابی منابع آب از طریق چندچاهی. روش اندازه‌گیری ماده ردیاب به نوع ردیاب بستگی داشته و به صورت زیر انجام می‌شود: الف - اندازه گیری مواد رنگی فلوئورسانس ب - اندازه گیری نمکها پ - اندازه‌گیری هاگها ت - اندازهگیری باکتریها روشهای نمونه‌برداری و سنجش ردیابهای مصنوعی در آزمایشهای چندچاهی بستگی به نوع ماده ردیاب داشته و به دو طریق آزمایشگاهی و صحرایی به صورت زیر انجام می‌شود: الف -ردیابهای رنگی رنگهای فلوئورسانس همچون اورانین. سولفورودامین ۲ اکسترا و رودامین ۷/7 به علت دارابودن خاصیت فلوئورسانس در غلظتهای بسیار کم با چشم غیرمسلح در صحرا قابل تشخیص هستند. برای اندازه‌گیری دقیق‌تر رنگهای فلوئورسانس در صحرا و در آزمایشگاه از سیستمهای مدرن فیزیکی همچون اسپکتروفتومتر و اسپکتروفلوریمتر استفاده می‌شود. در مواردی خاص نیز برای افزایش مقدار ردیاب در نمونه‌های آب از زغال اکتیو استفاده می‌شود. ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ب - ردیابهای راد بوا کتیو برای اندازه گیری ردیابهای رادیواکتیو همچون کروم- ۵۱و کبالت- ۶۰ که دارای تشعشعات 1 هستند از سیستم سنتیلو متر استفاده می‌شود. اندازه گیری مواد رادیواکتیو با تشعشعات 7] همجون تریتیوم آزمایشگاهی بوده و از طریق گازی با سنتیلاسیون مایع صورت می‌گیرد. اندازه‌گیری برخی از ردیابهای رادیواکتیو همجون ید- ۱۳۱ به دو روش شیمیایی و سنتیلومتری انجام می‌شود. پ -ردیابهای قابل اکتیوشدن برای تشخیص ردیابهای قابل اکتیوشدن ابتدا نمونه‌ها در راکتور اتمی مورد تشعشع قرار گرفته و سپس از طریق گاما اسپکتروسکوپی اندازه گیری می‌شوند. ت - نمکها اندازه گیری نمکهای سدیم و پتاسیم معمولاً به روش فلیم فتومتری انجام می‌شود. در مواردی نیز می‌توان نمک (۱1۵۳1) را از طریق تیتراسیون شناسایی و مقدار آن را معین کرد. همچنین اندازه‌گیری ردیابهای نمکی در خروجی آبهای زیرزمینی از طریق تغییرات هدایت الکتریکی آنها با دقت کمتری صورت می‌گیرد. ث -هاگها اندازه گیری این ردیابها به دو صورت کیفی در صحرا و کمی در آزمایشگاه انجام می‌گیرد. تشخیص کیفی هاگها به‌وسیله جذب آنها توسط توریهای مخصوصی که آب از آن عبور می‌کند. صورت می‌گیرد. اندازه گیری کمی هاگها از یق شمارش آنها در حجم مشخص با کمک میکروسکوپ امکان‌پذیر است. ج -باکتریها به منظور شناسایی باکتریهای ردیاب. ابتدا باکتریهای موجود در نمونه‌های برداشت شده در آزمایشگاه تکثیر می‌شوند و سپس به روش بیولوژیکی مشخص می‌شوند. ۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- چ -ردیابهای معطر شناسایی ردیابهای معطر به‌وسیله حس بویایی انجام می‌شود. شدت بوی این ردیابها در حدی است که می‌توان آنها را تا فاصله‌های ۵۰ متری است استشمام کرد. خ -ردیابهای کف‌کننده این ردیابها به هنگام ظهور در خروجیهای آب زیرزمینی ایجاد کف کرده و به وسیله چشم غیرمسلح شناسایی می‌شوند. برای تعیین میزان آنها در نمونه‌های آب. حجم مشخصی از آب درون ظروف شیشه‌ای ریخته می‌شود. سیس مدت زمان مشخصی تکان داده می‌شوند. میزان کف ایجاد شده بیانگر مقدار ماده ردیاب در نمونه آب است. ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- ۵ وضعیت موجود مطالعات ردیابی کشور در سالهای اخیر اهمیت و مزیت کاربرد روشهای ردیابی در جهت رفع خلاءها و کمبودهای مطالعاتی منابع آب زیرزمینی و استفاده از نتایج آن برای دستیابی به مدل بهینه مدیریت منابع آب زیرزمینی موردتوجه قرار گرفته و مراکزی با امکانات و تجهیزات متفاوت در این زرمینه فعالیت دارند. به منظور شناخت سوابق. امکانات و تجهیزات این مراکز و نیز فعالیت موضوعی آنها در مطالعات منابع آب زیرزمینی ( پروژه‌های مطالعاتی انجام یافته و با در دست انجام ) اطلاعات لازم از مراکز و موسسات فعال در دوره ۰ سال گذشته جمع آوری و در جدول شماره ۲ ارائه شده است. مطالعات ردیابی فعال بوده‌اند و از میان آنها فقّط مرکرز تحفیقات آب دارای تحهیزات برای احرای پروژه‌های ایزوتوپی بوده است. سایر مراکز به منظور انجام بررسیهای ایزوتوپی از امکانات مراکز ذیصلاح خارج از کشور استفاده کرده‌اند. مرکز تحقیقات آب به عنوان تنهامرجع فعال کشور در زمینه مطالعات ردیابی ایزوتوپی باتوجه به اهمیت موضوع از سال ۱۳۴۷ با همکاری آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (1۸1: ۸) و دانشگاه هایدلبرگ آلمان و در جارجوب پروژه همکاریهای مشترک ( 111۸.۸.۰۰۳) تأسیس شده است. مرکز تحقیقات آب از زمان تأسیس تا حدود سال ۱۳۵۷ ضمن بهره‌گیری از همکاری کارشناسان آژانس بین‌المللی انرژی اتمی تجهیزات و لوازم ویژه موردنیاز را در چارچوب پروژه‌های همکاری از طریق آژانس فوق تهیه می‌کرد که پس از آن به دلیل قطع این همکاری و فرسودگی تجهیزات و لوازم. امکان ترمیم و تهیه آنها عملا" مقدور نشد و بهره‌برداری از تجهیزات و ادامه فعالیت مرکز در مطالعات ردیابی با مشکلات مواجه شد. تجهیزات این مرکز با توجه به هدف اولیه آن در زمینه ردیابی و سن‌یابی توسط تریتیوم و کربن ۱۴ شامل سیستم الکترولیز برای تغلیظ تریتیوم. دستگاه شمارنده مایع " برای شمارش نمونه‌های تریتیوم. تخلیص گازکربنیک و یک دستگاه کنتور گازی ۲ برای شمارش کرین ۴ بود. بعداً ( سال ۶) نیز یک دستگاه اسپکتر ومتر جرمی " برای تعیین ایزوتوپهای پایدار کربن ۰۱۳ اکسیژن ۱۸ و دیوتریوم خریداری شد که نصب و راه‌اندازی آن عملا" در سال ۳ انجام گرفت. در سال ۱۳۶۰ نیز یک سیستم سنتز بنزن از سازمان انرژی اتمی ایران به این مرکز. منتقل شد. ]- م 2 7 5011111۵110 10000] -|۱ 67 ۱۵۵۶ ۴8۵۵ عممامدا ۲۵۰ ۱1۸۵1 -3 ۴ -------- صفحهٔ بعد -------- از ابتدای دهه سال ۱۳۶۰ با توجه به اهمیت روزافزون مطالعات منابع آب به خصوص در ارتباط با مطالعات پی و مخزن سدها. فرار آب و شناخت ارتباط این پدیده با منابع آب زیرزمینی. توسعه و تجهیز این مرکز و گسترش فعالیتهای آن و ایجاد ارتباط با مراکز مشابه جهانی موردتوجه قرار گرفت. در راستای این تفکر و درخواست همکاری و اخذ کمکهای فنی مجدد از آژانس بین‌المللی انرژی اتمی جهت بازسازی و توسعه آزمایشگاههای هیدرولوژی یک دستگاه شمارنده مایع (.5.۳..]) جدید. سیستمهای تقطیر تریتیوم و قطعات یدکی و لوازم تکمیلی تجهیزات قدیمی تأمین و همکاریهای کارشناسی برای تجهیز و راه‌اندازی و آموزش نیروی انسانی ذیربط انجام گرفت. در دهه گذشته این تجهیزات در انجام پروژه‌های مطالعاتی متعدد مورد استفاده قرار گرفته است. از سایر موسسات فعال در زمینه مطالعات ردیابی می‌توان به امکانات مرکز تحفیقات کارست (وابسته به سازمان مدیریت منابع آب). برخی از مهندسین مشاور. مراکز دانشگاهی و سازمان انرژی اتمی ایران اشاره کرد. این مراکز دارای تجهیزات و امکانات محدود و موردی بوده و فقّط امکان انجام ردیابی‌های مصنوعی ( رنگی ) را دارند و در مورد آزمایشات ایزوتوپی از امکانات مرکز تحقیقات آب و یا موسسات خارجی استفاده می‌کنند. ۴۱ -------- صفحهٔ بعد -------- شماره ردیف ام شده و یا در دست انجا هدف از انجام مطالعه ۷ اما ۱ ۱ بررسی‌ارتباط چاههای اهکی ۰ آْ 1 ۰ ط- منطقه کارده با منابع ات دشت / تب ا.تباط منانموا با بررسی رساط مثایعآب زیر( ۲ ر. یهت ۳ بررسی ارتباط دریاچه تار با ار 1 ا ۲ ‌ 1 ۰ بررسی از تباط چجسمه‌های منطعفه ای |" با مراب | ۱ ۰ ۰ بررسی ارتباط‌بین دریاچه سد رسویگیر مس سر حشمه و مثایع آبت / .۰ سای اس ار بت ۰ ۴۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ردیف جهت جریان آبهای زیرزمینی در دشتهای یزد و آردکان دست دره دارزیبا و جوانرود و ارتباط آن با آب داخل غار جهت جریان و تعیین ارتباط منابع آب در منطقه کازرون در منطقه و شناخت سیستم اکیفر دشت جیرفت و پتانسیل آبدهی آن برزسی آر تباط جاه آهکی شماره در شمال سمنان موجود در مخزن سد پانزده بررسی منابع آب مجتمع مس بررسی منابع آبهای زیرزمینی حوضه آبریز دریاچه مهارلو بررسی منشاء و ارتباط آبهای شور و شیرین حوضه رودخانه شاپور ۴۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۶ ۱۷ ۱۸ ۱۹ ۳۰ ۳۱ بررسی آبهای زیرزمینی ساختگاه سد میرزای شیرازی بررسی ارتباط بین تکیه‌گاههای سد میرزای شیرازی و چشمه‌های پایین‌دست محل سد و همچنین تشخیص ارتباط ساحل چپ رودخانه قره‌آغاج وجنوب‌شرفی بررسی آبهای زیرزمینی منطقه بجنورد. تشخیص ارتباط چاههای آهکی و چشمه در محل ساختگاه پتروشیمی انواع گروه‌های آب و چگونگی ارتباط میان منابع آب موجود در سازندهای آهکی با آبخوانهای ابرفتی دشت گرگان تشخیص تاثیر بهره‌برداری از تونل روستای عین ورزان دماوند بررسی ارتباط هیدرولیکی در سازندهای آهکی و تراوایی در تکیه‌گاههای سد کوثر(تنگ دوک) ردیابی مسیر فرار آب در تکیه‌گاه چپ سد مارون ۴۴ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۲ ۲۳۳ ۳۴ ۳۵ ۳۶ ۳۷ ۳۸ اه مطالعه تشخیص فرار آب در تکیه‌گاههای محل سد سلمان‌فارسی تشخیص ارتباط آبهای کارستیک با ابخوان‌های آبرفتی, تعیین جهت جریان و ارتباط آبهای کارستی در محل ساختگاه سد هینی‌مینی ایلام و احتمال وجود ارتباط میان آب رودخانه و دو تکیه‌گاه سد پاعلم بررسی اآمکان فرار آب از تکیه‌گاههای سد رودبار رستان مطائعه منابع ات و بررسی آمکان فرار آبت در محل ساختگاه سد مطائعه منابع آب و امکان فراراب در محل ساختگاه سد هواسان مطالعه منابع آب و ارتباط آب رودخانه‌ها و سازندهای آهکی در محدوده ساختگاه سد رودبار لرستان و مسیر حرکت آبهای کارستی ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ ۳۱ ۳۲ ۳۴ ۳۵ ۳۶ ۳۷ ۳۸ هدف از انجام مطالعه تب له ف ۱ ۱ 5 برر سی مستله قرار ب و نعیین مسیر حرکت آب در محا سد ار مر ۹ ب تنگاب فیروزآباد - مطالعه ایزوتویی آب دریای خزرا - امکان استفاده از آبهای شور در اس کشاورزی تعیین مسیر آبهای کارستی دردشت ارژن و منطقه کازرون وافع در کوههای زاگرس بررسی ارتباط هیدرولیکی میان مخزن سد لار و سیستم آبهای ربرر 18 مطالعه جریان ن آبهای زیرزمیلی در آهکهای تکیه‌گاه راست سد لار آرزیایی‌های فنی هرانشت موحود در مخزن‌سد و تعیین مسیر جریان و آبهای ز زیرزمینی و تعیین مقدار تشییهص ف از آن ا: سل میی.: ن قرار آب ار زک دا.۱ داراتبس ب کارستی ۴۶ -------- صفحهٔ بعد -------- انجام مطالعات ایزوتوپی و ردیابی در کشور متأسفانه توسعه و تجهیز این مراکز متناسب با نیازها و تحولات تکنولوژیک موردتوجه و اقدام لازم قرار نگرفته است. از آنجا که براساس بررسیها و برآورد کارشناسان آژانس بین‌المللی انرژی اتمی در سال ۱۹۷۸ (مرجع ۱) تجهیز یک مرکز کاربرد ایزوتوپها در هیدرولوژی با حداقل امکانات لازم برای اندازه گیری ایزوتوپهای پایدار و رادیوایزوتوپهای (۱۸- 0 11-۲ ۳-۱۴ و آ) بدون احتساب هزینه‌های مربوط به ایجاد تأسیسات. ساختمان آزمایشگاههای مخصوص و آموزش پرسنل متخصص حدود ۰ هزار دلار هزینه دارد. به همین دلیل و نیز بنا به ضرورت هماهنگی در اطلاعات و آگاهی از کاربرد فن آوری و دانش روز و ارتباط با مراکز بین‌المللی. در اغلب کشورها تعداد این مراکز محدود بوده و غالباً وابسته به دانشگاهها و موسسات تحمقیقات هسته‌ای دولتی هستند. معمولا" آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (1۸1: ۸)به لحاظ مسئولیتها و امکانات به عنوان هسته مرکزی برای سازمانها و موسسات کشورهای مختلف عمل نموده و در زمینه جمع آوری اطلاعات جهانی در موردمنایع آب. وضعیت هیدرولوژی و چگونگی نزولات جوی در سطح جهانی اقدام به تأسیس و کنترل ایستگاههای هواشناسی و نمونه‌برداری در شبکه جهانی کرده (7(۷[]1[7)) همچنین در کنترل سیستمهای اندازه‌گیری و روشهای کاری مورد عمل با عنایت به وضعیت موجود مراکز مطالعات ردیابی در کشور برای تقویت توان این مراکز دو مورد زیر پیشنهاد می‌شود: ۱-۶ برنامه کوتاه‌مدت نظر به فعالیت مرکز تحقمیقات آب که از سال ۱۳۴۷ با وجود کمبودهای فراوان و برخی دستگاههای قدیمی به عنوان تنها مرکز کاربرد ایزوتوپها در هیدرولوژی و ردیابی به کار خود ادامه داده است و باتوجه به مسائل اقتصادی فعلی 0 زا 01006[ ۲۵۲ ۲۵۵۲ [۵ 010 -ا ۳۷ -------- صفحهٔ بعد -------- کشور می‌توان مرکز تحقیقات آب را به عنوان مرکز اصلی درمطالعات ردیابی ایزوتوپی کشور تققویت کرد برای این کار باید موارد زیر مورد توجه قرار گیرد: الف - تقویت روابط و همکاریهای فنی و علمی با آژانس بین‌المللی انرژی اتمی ب - بازسازی و تکمیل تجهیزات و سیستمهای قدیمی آن با همکاری کلیه سازمانهای ذیربط پ.- جایگزینی روشهای قدیمی موجود در مرکز تحفیقات آب با روشهای نوین و استفاده از تجهیزات مدرن از ِ- سیستم سنتز بنزن و شمارش مایع کربن چهارده روش احیاء گاز ۳02 تهیه گرافیت و اندازه گیری آن توسط دستگاه 50001701۵10۲ ۱/1۵95 ۸000107210۳ -‏ ایجاد آزمایشگاه مخصوص اندازه‌گیری اکتیویته پایین با دیواره بتونی و پوشش سربی در زیرزمین به منظور حذف اثرات اشعه کیهانی بر روی سیستمها و بهبود شرایط کاری ت - همکاری متقابل و برقراری روابط علمی و تبادل اطلاعات با مراکز تحفیقاتی مشابه در کشورهای همجوار و منطقّه که در سالهای اخیر پیشرفت قابل توجهی در این زمینه داشته‌اند. ث - بررسی امکان استفاده از خدمات آزمایشگاهها و تجهیزات کشورهای منطقه حسب مورد. مدنظر قرار گیرند. ۲-۶ برنامه درازمدت در برنامه درازمدت باتوجه به حجم کاری پروژه‌های موجود و افزایش روزافزون نیاز به تحفیقات در زمینه ردیابی پیشنهاد می‌شود که برنامه‌ریزی برای ایجاد مرکز مجهز جدیدی با وسعت کافی. امکاتات. تجهیزات و کادر متخصص لازم در سالهای آینده انجام گیرد. ایجاد چنین مرکزی باید با هماهنگی و همکاری نزدیک سازمانهای ذیربط از جمله وزارت نیری سازمان انرژی اتمی ایران. مراکز دانشگاهی و ... و با همکاری مستقیم آژانس بین‌المللی انرژی اتمی برنامه‌ریزی شود. این مرکز باید توان و ظرفیت انجام کلیه مطالعات و تحقیقات موردنیاز کشور در زمینه کاربرد ایزوتوپها در هیدرولوژی و ردیابی را در سالهای آتی داشته باشد و به تدریج قابلیت ارائه این خدمات در سطح حداقل امکانات موردنیاز چنین مرکزی را می‌توان به صورت زیر بیان کرد: ۱-۲-۶ سازمان و تجهیزات لازم تجهیزات اساسی موردنیاز عبارتند از : الف- آزمایشگاه تهیه و آماده سازی نمونه و دستگاههای اندازه‌گیری ایزوتوپهای پایدار دیوتریوم. اکسیژن هیجده و کربن سیزده. ۴۸ -------- صفحهٔ بعد -------- بِ- تجهیزات و آزمایشگاه تهیه و آماده‌سازی ایزوتوپهای ر ادیواکتیو تریتیوم و کربن جهارده و دستگاههای اندازه گیری آنها. پ- آزمایشگاه شیمی دارای سیستمها و دستگاههای متداول آنالیز شیمیایی و آنالیز نمونه‌های حاوی مواد فلورسانس. ۲-۲-۶ پرسنل موردنیاز این مرکز برای مدیریت و بهره‌برداری از چنین مرکزی یک مسئول با درجه دکترای شیمی با فیزیک و آموزش کامل در اندازه گیری ایزوتوپهای محیطی لازم است. کادر متخصص موردنیاز برای مسئولیت سایر آزمایشگاههای آماده‌سازی و اندازه گیری حداقل ۲ نفر برای ایزوتوپهای پایدار . یک نفر تریتیوم. ۲ نفر رادیوکربن و یک نفر در آزمایشگاه شیمی است. کلیه این مسئولین باید غیر از تخصص و تجربه کافی. آموزش کامل در آماده‌سازی و اندازه گیری ایزوتوپهای محیطی دیده باشند. سایر کادر موردنیاز هر آزمایشگاه بستگی به حجم کار و نیاز مقطعی مرکز خواهد داشت. ۳-۲-۶ فضای لازم فضای لازم برای آزمایشگاههای این مرکز غیر از قسمتهای اداری هفت آزمایشگاه با جمع زیربنای تقریبی ۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- 1 ۲0 56۲ .100۳.0 ,1۸۳۸ 110010 هرز کعو 1 ماع ۵۵ ۵۵ط علنس ۰ ,۹/1۵۲۵ ,1۸۳۸ ,۸۳۸۵] بعلع) ۷۷/۵۵۳ ۲۵ رز 8 ای و0 لد ص۳0 11۷۵۵10 ماما عاماهاد 1 30.210 50۲ ۵۵ 60 ]1 ۰ ,1۸۳۸ 1۳011۵10 ۱ ۲۵8 عممامدا ۳۹۱۵۵۵۵۱ ام امع 1 آهناد 51۵ ۵ ۲۵۵۵11۵ 1501006 ۵۲ وه ۷/۵۶۵ 110.19 ,ش0۸7۸ ع00ا۹۵] ۳۵۷۱۳۵۵۳۵۵۱ 1956-10 1۳۵۱۵11۵10 0 ۵۲ 3۳۵۵۵۵۱۲۵۹ با 00100 عکس۵۵ ۲۹ ۷۷۵۵۳ جرا و1 عممامدا ,1۸۸ ,۷1۵۳۵ ۱۵ 0۳۹0] ا۷۳۶ 0-000۵1100 1۵ 082017200 ۵۶۴ 3۳۵۳۵ بشنتلشا] با ۱/۵0 سود ۷۷۵67 هرز ممممانها ۲۹/1011113۵, 5 ۵۰ 7-1 72 7-3 7-4 7-5 7:6