| Abstract |
Environmental tracers are used qualitatively for a better formulation of conceptual models and quantitatively for assessing groundwater ages with the aid of box models or for calibrating numerical transport models. Unfortunately, tracers often yield different ages that do not represent uniquely the water ages. Difficulties result also from different definitions of age, e.g. water age, advective age, tracer age, or radiometric tracer age, that are measured differently and depend on aquifer parameters and characteristics of particular tracers. Even the movement of an ideal tracer can be delayed with respect to the advective movement of water due to diffusion exchange between mobile and immobile water zones, which for fissured rocks or thin aquifers, may lead to significant differences between advective and tracer ages, i.e. also between advective and tracer velocities. The advective velocity is of importance in water resources considerations as being related to Darcy velocity, whereas the tracer velocity is a more useful term for the prediction of pollutant transport. When a groundwater system changes from one hydrodynamic steady state to another, environmental tracers need much more time to reach a new steady state. Several tracer studies are recalled as examples of tracer-specific effects on the estimations of groundwater age.Des traceurs naturels sont utilisés qualitativement pour une meilleure formulation de modèles conceptuels, et quantitativement pour évaluer des âges de nappe avec l’aide de modèles boîte ou pour calibrer des modèles d’écoulement d’eau souterraine. Malheureusement, des traceurs fournissent souvent des âges différents qui ne représentent pas uniquement les âges de l’eau. Des difficultés proviennent aussi des différentes définitions de l’âge, par exemple âge d’advection, âge de traçage, ou âge radiométrique du traçage, qui sont mesurés différemment et dépendent des paramètres de l’aquifère et des caractéristiques particulières des traceurs. Même le déplacement d’un traceur idéal peut être retardé par le mouvement advectif de l’eau, dû à des échanges par diffusion entre les zones mobiles et immobiles de l’eau, ce qui pour les roches fissurées ou les aquifères minces, peut conduire à des différences significatives entre âges d’advection et de traçage, c’est à dire aussi entre vitesses d’advection et de traçage. La vitesse advective est d’importance quand on considère les ressources en eau car elle est liée à la vitesse de Darcy, alors que la vitesse de traçage est un paramètre plus utile pour la prévision de la migration de polluant. Quand un système aquifère passe d’un équilibre hydrodynamique à un autre, les traceurs naturels nécessitent beaucoup plus de temps pour atteindre un nouvel état d’équilibre. On rappelle diverses études par traçage, exemples de l’effet spécifique du traceur sur l’estimation de l’âge de la nappe.Los trazadores ambientales son usados cualitativamente para una mejor formulación de los modelos conceptuales y cuantitativamente para evaluar las edades de las aguas subterráneas con la ayuda de modelos de caja o para calibrar modelos numéricos de transporte. Desafortunadamente, los trazadores a menudo proporcionan edades diferentes que no representan unívocamente las edades del agua. También surgen dificultades a partir de diferentes definiciones de edad, por ejemplo, edad del agua, edad advectiva, edad del trazador, o edad radiométrica del trazador, que son medidas en forma diferente y dependen de los parámetros del acuífero y de las características particulares de los trazadores. Aún el movimiento de un trazador ideal puede verse retrasado con respecto al movimiento advectivo del agua debido a intercambio difusivo entre las zonas de aguas móviles y no móviles, las cuales para rocas fisuradas o acuíferos de escaso espesor, pueden conducir a diferencias significativas entre las edades advectivas y del trazador, esto es también entre las velocidades advectivas y las del trazador. La velocidad advectiva es importante al considerar los recursos hidricos por estar relacionada con la velocidad de Darcy, mientras que la velocidad del trazador es un término más útil para la predicción de transporte de contaminantes. Cuando un sistema de agua subterránea cambia de un estado hidrodinámico estacionario a otro, los trazadores ambientales necesitan mucho más tiempo para alcanzar un nuevo estado estacionario. Varios estudios de trazadores son mencionados como ejemplos de efectos específicos de trazadores en la estimación de la edad del agua subterránea.环境示踪剂被定性地用来更好的制定概念模型, 与黑箱模型结合, 可用来定量地计算地下水年龄、校准运移数值模型。不幸的是, 示踪剂针对同一水体往往得出不同的年龄。其困难之处也在于地下水年龄定义的不同, 如水的年龄、平流年龄、示踪剂年龄以及放射性示踪剂年龄等, 它们的测量方式不同, 并且取决于含水层参数以及个别示踪剂的特征。对于平流运动来说, 在裂隙岩层或者较薄的含水层中, 即使是理想示踪剂的运移, 也会因动水区与静水区的扩散交换而滞后。而这会导致平流年龄与示踪剂年龄的显著差异, 即平流速度与示踪剂运移速度的差异。平流速度在做水资源评价时, 因与达西速度相关而非常重要, 而示踪剂速度在做污染物运移预测时则非常重要。当地下水系统从一种稳态到达另一种稳态时, 环境示踪剂却需要更多的时间才能达到稳态。本文回顾了几种示踪剂的研究, 以作为计算地下水年龄时, 针对特定示踪剂效应的实例.Znaczniki środowiskowe s stosowane jakościowo dla lepszego formułowania modeli koncepcyjnych oraz ilościowo dla określania wieku wód przy pomocy modeli komorowych lub dla kalibracji numerycznych modeli migracji. Niestety, znaczniki często daj różne wieki, które nie reprezentuj jednoznacznie wieku wody. Trudności wynikaj także z różnych definicji wieku, np. wiek wody, wiek adwekcyjny, wiek znacznikowy, lub wiek radioizotopowy, które s różnie mierzone oraz zależ od parametrów systemu wodonośnego i własności poszczególnych znaczników. Nawet przepływ idealnego znacznika może by opóźniony względem przepływu adwekcyjnego wody z powodu wymiany dyfuzyjnej między strefami stagnacyjnymi i przepływowymi. To opóźnienie prowadzi do znacznych różnic między wiekiem adwekcyjnym i znacznikowym, czyli między prędkości adwekcyjn i znacznikow. Prędkoś adwekcyjna jako zwizana z prawem Darcy jest istotna w rozważaniach zasobów wodnych, a prędkoś znacznika jest bardziej przydatna w prognozowaniu migracji zanieczyszczeń. Gdy system wodonośny zmienia się z jednego stanu ustalonego do innego, znaczniki środowiskowe osigaj nowy stan ustalony po znacznie dłuższym czasie. Badania znacznikowe kilku systemów wodonośnych przytoczono jako przykłady specyficznych efektów znacznikowych w określaniu wieku wód.Traçadores ambientais são usados, do ponto de vista qualitativo, para uma melhor formulação de modelos conceptuais, e, do ponto de vista quantitativo, para avaliação das idades da água subterrânea, com a ajuda de modelos de caixa, ou para a calibração numérica de modelos de transporte. Infelizmente, com os traçadores obtêm-se muitas vezes idades diferentes que não representam unicamente as idades da água. As dificuldades resultam também de diferentes definições de idade, por exemplo, idade da água, idade advectiva, idade do traçador ou idade radiométrica do traçador, as quais são medidas de forma diferente e dependem dos parâmetros do aquífero e das características particulares dos traçadores. Até o movimento de um traçador ideal pode ser atrasado com respeito ao movimento advectivo da água devido à alteração da difusão entre águas mais móveis e mais imóveis, as quais, para rochas fissuradas ou para aquíferos de pequena espessura, podem levar a diferenças significativas entre as idades advectivas e do traçador, ou seja, também a diferenças entre as velocidades advectivas e do traçador. A velocidade advectiva é muito importante nas considerações sobre recursos hídricos quando relacionadas com a velocidade de Darcy, onde a velocidade do traçador é um termo mais útil para a predição do transporte de poluentes. Quando um sistema de águas subterrâneas muda de um estado hidrodinâmico estacionário para outro, os traçadores ambientais necessitam de muito mais tempo para atingirem um novo estado estacionário. Vários estudos com traçadores são reapreciados, como exemplos dos efeitos específicos de traçadores nas estimações da idade das águas subterrâneas.Umwelttracer werden in Kombination mit Boxmodellen zur quantitativen Grundwasserdatierung, zur Kalibrierung von numerischen Transportmodellen oder zur Entwicklung von qualitativen Konzeptmodellen herangezogen. Allerdings können die Altersangaben für verschiedene Tracer und das Grundwasseralter voneinander abweichen und hängen von den spezifischen Eigenschaften des Grundwasserleiters und des verwendeten Tracers ab. Kritisch sind auch unterschiedliche Definitionen von Grundwasseralter wie zum Beispiel advektives Wasseralter, mittleres Alter, Modellalter, Traceralter, radioaktives Zerfallsalter usw. Selbst Tracer mit „idealen” Eigenschaften werden gegenüber der advektiven Wasserströmung verzögert, falls ein diffusiver Austausch mit dem umgebenden Matrixvolumen besteht. Dadurch können insbesondere in klüftigen Medien advektives Wasseralter und Traceralter beträchtlich differieren. Für die Grundwasserbewirtschaftung ist vor allen die advektive Bewegung des mobilen Porenwassers von Bedeutung, während die Tracermigrationsgeschwindigkeit im Hinblick auf die Ausbreitung von Schadstoffen von Interesse ist. Anhand von Fallstudien werden einige für die Grundwasserdatierung relevante tracerspezifische Effekte diskutiert. |
