Σταθερά ισότοπα αποκαλύπτουν πηγές κινεζικού νερού βρύσης
Πόσα γνωρίζετε για το νερό της βρύσης σας; Το νερό της βρύσης σας προέρχεται από υπόγεια ή επιφανειακά ύδατα; Στην πραγματικότητα, δεν είναι εύκολο να προσδιοριστούν οι πηγές νερού χρησιμοποιώντας κοινές χημικές και βιολογικές μεθόδους.
Την τελευταία δεκαετία, οι σταθερές αναλογίες ισοτόπων υδρογόνου και οξυγόνου στο νερό της βρύσης έχουν προκαλέσει την προσοχή σε μελέτες υδάτινων πόρων, όπως η τοπική χρήση νερού και η διάγνωση πηγών, κάτι που δεν είναι πάντα προφανές από τα παραδοσιακά δεδομένα διαχείρισης του νερού. Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές πληροφορίες που διατηρούνται στα ισότοπα του νερού της βρύσης είναι επίσης σημαντικές στην οικολογία, τα τρόφιμα και τις ιατροδικαστικές επιστήμες.
Ο Δρ Shengjie Wang, αναπληρωτής καθηγητής υδρολογίας από το College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Κίνα, και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ένα δίκτυο σε εθνικό επίπεδο για τη συλλογή μηνιαίου νερού βρύσης σε ολόκληρη την Κίνα. Περισσότερα από 2000 δείγματα συλλέχθηκαν σε ολόκληρη την Κίνα κατά την περίοδο 2014-2016. Οι εθελοντές που συμμετείχαν σε αυτό το δίκτυο έλαβαν οδηγίες να συλλέγουν κρύο νερό βρύσης σε μηνιαία βάση.
Όλα τα δείγματα παραδόθηκαν στο εργαστήριο του Δρ. Wang και στη συνέχεια αναλύθηκαν για σταθερά ισότοπα υδρογόνου και οξυγόνου. Αυτή η εθνική βάση δεδομένων ισοτόπων παρέχει μια καλή πλατφόρμα για την κατανόηση του χωρικού μοτίβου και της εποχιακής διαφοροποίησης των σταθερών ισοτόπων στο πόσιμο νερό της Κίνας και τις υπογραφές της παροχής νερού καθώς και της διαχείρισης του νερού.
Γενικά, η χωρική κατανομή των μέσων ετήσιων αναλογιών ισοτόπων του νερού της βρύσης είναι συνεπής με αυτή των τοπικών βροχοπτώσεων σε ολόκληρη την Κίνα. Ωστόσο, η εποχιακή και η μηνιαία διακύμανση στις αναλογίες ισοτόπων του νερού της βρύσης σε μεμονωμένες τοποθεσίες εμφανίζει αντίθετα μοτίβα που φαίνεται να σχετίζονται με τους τύπους των πηγών νερού που χρησιμοποιούνται.
Τα στοιχεία της επετηρίδας υποδηλώνουν ότι τα αποθέματα νερού στη Νότια Κίνα τροφοδοτούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από τοπικά επιφανειακά ύδατα και αυτά στις απομακρυσμένες δυτικές επαρχίες κυριαρχούνται επίσης από επιφανειακά ύδατα. Αντίθετα, η συμβολή των υπόγειων υδάτων σε ορισμένες επαρχίες της Βόρειας Κίνας είναι πολύ υψηλή. Η συσχέτιση μεταξύ των αναλογιών ισοτόπων στο νερό της βρύσης και της βροχόπτωσης στη Νότια Κίνα υποδηλώνει ότι η εποχιακή διακύμανση των ισοτόπων στη βροχόπτωση μπορεί να μεταφερθεί μέσω συστημάτων επιφανειακών υδάτων στο νερό της βρύσης.
Για να ελέγξουν την αληθοφάνεια αυτού του ευρήματος, οι ερευνητές αξιολόγησαν την έξοδο από ένα κλιματικό μοντέλο με δυνατότητα ισοτόπων. Τα προσομοιωμένα σταθερά ισότοπα στην απορροή παρουσιάζουν παρόμοιο χωρικό μοτίβο με αυτό της βροχόπτωσης σε όλη την Κίνα. Σε εποχιακή βάση, οι συσχετίσεις μεταξύ των αναλογιών ισοτόπων βροχόπτωσης και εκείνων της απορροής είναι ισχυρές στο μεγαλύτερο μέρος της Νότιας Κίνας. Αυτό υποδηλώνει ότι στη Νότια Κίνα, όπου το κλίμα είναι πιο υγρό και ο χρόνος παραμονής του νερού σε λεκάνες απορροής μπορεί να είναι χαμηλότερος, η μεταφορά της διακύμανσης των ισοτόπων της εποχικής βροχόπτωσης μέσω συστημάτων επιφανειακών υδάτων στο νερό της βρύσης είναι ένας εύλογος μηχανισμός για να εξηγήσει τη μεταβλητότητα των ισοτόπων του νερού της βρύσης.
Οι σχετικά αμετάβλητες αναλογίες ισοτόπων του νερού της βρύσης αλλού στην Κίνα, οι οποίες δεν συσχετίζονται με την εποχική διακύμανση των αναλογιών ισοτόπων βροχόπτωσης, μπορούν να αποδοθούν στη χρήση υπόγειων υδάτων ή νερού από λεκάνες απορροής με μεγαλύτερους χρόνους αποθήκευσης. Σε αυτές τις τοποθεσίες, οι μακροπρόθεσμοι περιορισμοί στην αναπλήρωση των βροχοπτώσεων είναι πιθανώς οι πρωταρχικοί κίνδυνοι για τη βιωσιμότητα της παροχής νερού.
Οι υπογραφές ισοτόπων του νερού της βρύσης που προσδιορίζονται σε αυτή την εργασία θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ευρέως για τον χαρακτηρισμό των αποθεμάτων νερού και των σχετικών προκλήσεων βιωσιμότητας σε διάφορες περιοχές του κόσμου. Τουλάχιστον, οι επιστήμονες στο εργαστήριο ισοτόπων μπορεί να γνωρίζουν τις πηγές νερού της βρύσης σας εάν αποκτήσουν τα νερά της βρύσης σας.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Water source signatures in the spatial and seasonal isotope variation of κινέζικα νερά βρύσης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Water Resources Research . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Shengjie Wang και Mingjun Zhang από το Northwest Normal University, τον Gabriel J. Bowen από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα και άλλους συνεργάτες.
Αναφορές:
- Wang S, Zhang M, Bowen GJ, Liu X, Du M, Chen F, Qiu X, Wang L, Che Y, Zhao G. (2018). Υπογραφές πηγής νερού στη χωρική και εποχιακή παραλλαγή ισοτόπων των κινεζικών νερών βρύσης. Έρευνα Υδατικών Πόρων , 54(11):9131–9143. https://doi.org/10.1029/2018WR023091
