Pohjavesitutkimusopas - käytännön ohjeita

den käyttö sopii silloin, kun on tutkittava vedenlikaantumista ja likaantumisen leviämistä. Useinnämä merkkiaineet liikkuvat nopeammin akviferinläpi kuin suurin osa vedestä tai vesiliukoisistamerkkiaineista. Akviferin rakenteella onsuuri merkitys näiden aineiden kulkeutumiseen.Virusten ja bakteerien kulkeutumista pohjaveteentutkittiin lysimetrikentän avulla ”Soranotonvaikutus pohjaveteen” -projektin yhteydessäTuusulassa (Kuusinen, 1993). Tutkimuksessakäytettiin Järvenpään jätevedenpuhdistamoon tulevaajätevettä, joka levitettiin lysimetreihin (50 ljätevettä neliömetriä kohti). Tutkimuksessa havaittiin,että luonnontilainen ja uudelleen rakennettumaannoskerros pidättää hyvin indikaattoribakteereja.Paljaalta sorapinnalta indikaattoribakteeritkulkeutuivat syvemmälle. Virusten indikaattorifagikulkeutui nopeasti neljän metrinsyvyydelle. Hyvin vettä läpäisevässä maaperässävirukset kulkeutuivat samalla nopeudellakuin pohjavesikin.5.3.2. Hapen ja vedyn pysyvät isotoopitmerkkiaineinaLuonnon vedet poikkeavat toisistaan hapen javedyn isotooppikoostumuksen suhteen. Erityisestipohja- ja pintavesien välillä isotooppikoostumuseroon usein niin huomattava, että tätäluonnollista merkkiaineominaisuutta voidaankäyttää hyväksi pohjavesitutkimuksissa. Pohjavesisysteemiinimeytyvää pintavettä voidaan siissuoraan käyttää merkkiaineena ja seurata sen sekoittumistapohjaveteen. Menetelmä on konservatiivinen,koska veden happi ja vety eivät reagoimaa- ja kallioperän alhaisissa lämpötiloissa. Tällöinakviferiin imeydyttyään pohjaveden ja pintavedenalkuperäinen isotooppikoostumus muuttuuvain sekoittumisen kautta.Isotooppimenetelmän teoriaaIsotoopilla tarkoitetaan saman alkuaineen eri atomeja,joiden molekyylipaino vaihtelee riippuenatomin ytimessä olevien varauksettomien hiukkastenlukumäärästä. Veden (H 2O) rakenneosasten,hapen ja vedyn, luonnossa hajoamattomieneli stabiilien isotooppien määrä on vakio, muttaniiden suhteelliset osuudet eri yhdisteissä vaihtelevat.Isotooppitutkimuksissa mitataan näytteessäesiintyvien isotooppien suhteellisia osuuksia(raskaamman isotoopin suhde kevyempään isotooppiin),ei niiden absoluuttisia määriä. Hapenkohdalla tutkittava suhde on happi-18 / happi-16(18 O/16 O) ja vedyllä vety-2 / vety-1 (δ/H). Mitattusuhdeluku on erittäin pieni, ja siksi isotooppikoostumuksetesitetään delta-arvoina (δ 18 O, δD), jotkakuvaavat mitatun näytteen isotooppisuhteenpoikkeamaa kansainvälisestä merivesistandardista(VSMOW). δ-arvon mittayksikkö on promille (‰).Alkuaineen isotooppien välisestä massaerostajohtuen luonnon erilaiset kemialliset ja fysikaalisetprosessit suosivat joko alkuaineen kevyempäätai raskaampaa isotooppia. Tätä kutsutaanisotooppien väliseksi fraktioitumiseksi. Merkittävimmätluonnon vesien hapen ja vedyn isotooppejafraktioivat tekijät ovat vesihöyryn tiivistyminensateeksi ja veden haihtuminen. Fraktioituminentuottaa veden kiertokulussa hapenja vedyn pysyvien isotooppien koostumuksiinsystemaattisia eroja. Tämä on kuin veden “sormenjälki”,jonka avulla voidaan päätellä eri vesienalkuperä. Kuvassa 5.3.2a on esitetty, kuinkaSuomen pohjavesistä, järvivesistä, Itämerestä javaltameristä mitatut hapen ja vedyn isotooppikoostumuksetpoikkeavat toisistaan. Pohjavesienδ 18 O ja δD -arvot vaihettuvat järjestelmällisestimaan eteläosan maksimiarvosta pohjoisenminimiin. Tämä jakauma on riippuvainen vallitsevastailmastosta ja kuvastaa sadeveden keskimääräistäisotooppikoostumusta. Pohjavesienhapen ja vedyn δ 18 O ja δD-arvot asettuvat nk.globaalin meteoristen vesien suoran (kuva 5.3.2a,GMWL) tuntumaan, mikä kuvaa hapen ja vedynisotooppiarvojen riippuvuutta sadannassamaailmanlaajuisesti. Suomessa vuoden keskilämpötilaon merkittävin sadeveden ja siten pohjavesienisotooppikoostumusta säätelevä tekijä.Tilanne on toinen pintavesissä, joissa tapahtuujatkuvaa haihtumista. Haihtuessaan pintavesirikastuu hapen ja vedyn raskaamman isotoopinsuhteen, mikä tuottaa pinta- ja pohjavesienvälille huomattavan isotooppikoostumuseron.Tällöin pintavesien, kuten järvi- ja meriveden(kuva 5.3.2a), isotooppisuhdetta kuvaavatdelta-arvot muuttuvat positiiviseen suuntaanverrattuna pohjavesien vastaaviin arvoihin.9797 97