Application of radioactive isotopes 14C, 137Cs and 210Pb in investigation of lake sediments

摘要

Jezerski sedimenti, posebno u krškim područjima gdje je sedimentacija karbonata relativno brza, mogu biti koristan izvor informacija o promjenama u okolišu na lokalnoj i globalnoj razini. Radioaktivni izotop cezija, 137Cs, antropogenog je porijekla te se može koristiti za praćenje globalnog zagađenja koje dolazi putem atmosfere. Značajna kontaminacija atmosfere sa 137Cs uzrokovana je nesrećom u nuklearnoj elektrani Černobil u Ukrajini (1986), te šezdesetih godina prošlog stoljeća intenzivnim eksperimentalnim termonuklearnim eksplozijama kada je došlo i do značajnog porasta 14C u atmosferi. Raspodjela 137Cs i 210Pb u sedimentnom profilu koristi se za procjenu brzine sedimentacije u jezerima. Raspodjela izotopa 14C u karbonatnoj i organskoj frakciji sedimentnog profila ukazuje na određena globalna zagađenja, dok omjeri stabilnih izotopa 13C/12C upućuju na određene procese u jezerima. U ovom radu prikazani su rezultati mjerenja spomenutih izotopa u recentnim jezerskim sedimentima na području Plitvičkih jezera. Jezerski sedimenti vađeni su gravitacjskim korerom 2011. i 2012. godine. Radioaktivni izotopi 14C, 137Cs i 210Pb te omjer stabilnih izotopa 13C/12C mjereni su u slojevima površinskog sedimenta, prvih ~40 cm, svaki centimetar, iz 4 jezera na Plitvičkim jezerima: 2 velika jezera, jezero Kozjak i Prošćansko jezero (skraćeno Prošće), te 2 mala, Gradinsko jezero i jezero Kaluđerovac. Izotopi ugljika mjereni su posebno u organskoj i karbonatnoj frakciji. Izotopni sastav jezerskog sedimenta iz jezera Prošće, Kozjak, Gradinsko jezero i Kaluđerovac pokazao je da su u zadnjih ~50 godina registrirane određene promjene u izotopnom sastavu sedimenta. Porast aktivnosti radioaktivnih izotopa 137Cs i 14C u površinskom dijelu sedimenta (prvih 10 – 20 cm) u sva 4 jezera posljedica je globalne kontaminacije atmosfere uzrokovane nesrećom u Černobilu, te termonuklearnim pokusima šezdesetih godina prošlog stoljeća. Odraz te globalne kontaminacije atmosfere u jezerskim sedimentima brži je u malim/plićim jezerima (Gradinsko, Kaluđerovac) nego u velikim i dubljim jezerima (Prošće, Kozjak). Te kontaminacije nisu značajne i one ne utječu na sam proces taloženja karbonata u vodama, no ukazuju na to da je područje Plitvičkih jezera, odnosno ukupni eko-sustav Plitvičkih jezera vrlo osjetljiv kako na globalne promjene (zagađenja koja mogu doći putem atmosfere), tako i na promjene na lokalnoj razini (vrlo brza cirkulacija/miješanje površinskih i podzemnih voda). Izotopne analize karbonatne frakcije sedimenata, δ13Ckarb, pokazale su da su istaloženi karbonati uglavnom autigenog porijekla, tj. da karbonat nastaje direktnim taloženjem iz vode, a samo kod nekih slučajeva ima primjesa terigenog materijala. Povećanje δ13Ckarb u gornjim slojevima sedimenata iz manjih jezera (Gradinsko i Kaluđerovac) dobar su pokazatelj jačanja intenziteta bioinduciranog taloženja kalcita u posljednja tri desetljeća. Pojačano bioinducirano taloženje ukazuje na povećanje primarne produkcije u jezerima, ali ovaj proces nije posljedica antropogenog utjecaja, već se pripisuje intenzivnijem rastu i razvoju cijanobakterija čemu pogoduje uočeni porast temperature posljednjih desetljeća.