Hidrologia isotópica - Isotope hydrology
A hidrologia isotópica é um campo da geoquímica e hidrologia que usa técnicas isotópicas estáveis e radioativas de ocorrência natural para avaliar a idade e as origens das águas superficiais e subterrâneas e os processos dentro do ciclo hidrológico atmosférico . As aplicações de hidrologia isotópica são altamente diversas e usadas para informar a política de uso da água , mapear aquíferos , conservar o abastecimento de água, avaliar fontes de poluição da água e, cada vez mais, são usadas em eco-hidrologia para estudar os impactos humanos em todas as dimensões do ciclo hidrológico e do ecossistema serviços .
Detalhes
As moléculas de água carregam "impressões digitais" isotópicas únicas, baseadas em parte nas diferentes proporções dos isótopos de oxigênio e hidrogênio que constituem a molécula de água. Isótopos são átomos do mesmo elemento que possuem um número diferente de nêutrons em seus núcleos.
O ar , a água doce e a água do mar contêm principalmente oxigênio-16 ( 16 O). O oxigênio-18 ( 18 O) ocorre em aproximadamente um átomo de oxigênio a cada quinhentos e tem uma massa ligeiramente maior do que o oxigênio-16, pois tem dois nêutrons extras. Do ponto de vista de energia simples e quebra de ligação, isso resulta em uma preferência por evaporar o 16 O mais leve que contém água e deixar mais da água 18 O para trás no estado líquido (chamado de fracionamento isotópico ). Portanto, a água do mar tende a conter mais 18 O do que a chuva e a neve.
Os íons dissolvidos nas águas superficiais e subterrâneas também contêm isótopos úteis para investigações hidrológicas. Espécies dissolvidas como sulfato e nitrato contêm diferentes proporções de 34-S a 32-S ou 15-N a 14-N, e são freqüentemente diagnósticas de fontes poluentes. Radioisótopos naturais como trítio (3-H) e radiocarbono ( 14-C ) também são usados como relógios naturais para determinar os tempos de residência da água em aquíferos, rios e oceanos.
Formulários
A aplicação de isótopos mais comumente usados em hidrologia usa isótopos de hidrogênio e oxigênio para avaliar fontes ou idade da água, gelo ou neve. Isótopos em núcleos de gelo ajudam a revelar as condições do clima anterior. Uma temperatura global média mais alta forneceria mais energia e, portanto, um aumento no teor de 18 O atmosférico da chuva ou neve, de modo que quantidades menores do que as modernas de 18 O nas águas subterrâneas ou camada de gelo implicam que a água ou o gelo representam um período de eras climáticas mais frias ou mesmo eras do gelo .
Outra aplicação envolve a separação do fluxo de água subterrânea e fluxo de base do fluxo de corrente no campo da hidrologia de captação (ou seja, um método de separação por hidrograma ). Uma vez que a precipitação em cada evento de chuva ou neve tem uma assinatura isotópica específica e a água subterrânea pode ser identificada por amostragem de poço, a assinatura composta no riacho é um indicador de que a proporção do fluxo vem do fluxo superficial e que porção vem do fluxo subsuperficial .
Isótopos estáveis na molécula de água também são úteis para rastrear as fontes (ou proporção de fontes) de água que as plantas usam.
Uso atual
O programa de hidrologia isotópica da Agência Internacional de Energia Atômica trabalha para ajudar os países em desenvolvimento a criar um retrato detalhado dos recursos hídricos da Terra.
Na Etiópia , Líbia , Chade , Egito e Sudão , a Agência Internacional de Energia Atômica usou técnicas de radioisótopos para ajudar a política hídrica local a identificar e conservar água fóssil .
A Agência Internacional de Energia Atômica mantém uma rede global acessível ao público e um banco de dados isotópico para chuvas e rios da Terra.