Thủy văn đồng vị

Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 473<br /> <br /> <br /> <br /> Q = f(Hx,y,t) - Khi vận đ ộn g không ổn định. Tại m ái của tầng chứa nước nghiên cứu (tầng 2)<br /> Q = f(Hx,y) - Khi vận đ ộn g ổn định xảy ra quá trình thâm xu yên qua lớp thâm nước yếu.<br /> Tại đ ó tổn tại đ iểu kiện biên loại III.<br /> M ột ví dụ v ể điểu kiện biên loại III được thê hiện<br /> trên hình 6 [H.6]: K.0<br /> (40)<br /> m o<br /> <br /> <br /> Trong đó: q - L un lư ợng thấm xuyên qua lớp thấm<br /> n ư ớc y ếu v ớ i bề d à y mo và hệ s ố thấm Ko.<br /> <br /> Tài liệu tham khảo<br /> <br /> Bouwer/ H., 1978. Groundvvater H ydrology. McGrau?-Hilỉ Ko-<br /> gakusha, Ltd., 480 pgs., ISBN: 0-07-006715-5.<br /> Hình 5. Mặt thẻ hiện ranh giới tiếp xúc của tầng chứa nước<br /> với các thề địa chất khác là điều kiện biên loại II a) Điều kiện Fetter, c .w . , 2000. A pplied H ydrogeology, 4^ Edition. Prentice<br /> biên loại<br /> oại II với Q=f(t) b) Điêu<br /> Điều kiện biên loại II với cQ=0. Haỉỉ, 598 pgs. ISBN: 0130882399.<br /> — —m—*—*"■— "■— Fitts, C.R. (2002). Groundvvater Science. Elsevier Science Ltd.,<br /> 450 pgs., ISBN: 0-12-257855-4.<br /> © ...................... - - - - - - - - - - - - - - - - ........-...........<br /> Freeze/ R.A. and Cherry, J.A. (1979). Groundwater. Prentice-Hall,<br /> Inc, 604 pgs., Englevvood Cliffs, Nevv Jersey, ISBN: 0-13-365312-9<br /> ko<br /> y /M m /m m m m . Ị<br /> Kruseman, G.p. and de Ridđer, N.A. (1994). Analysis and<br /> o o o o •o ■ o Evaluation o f Pum ping Test Data, Publication 47. Interna­<br /> . H2<br /> © o’ . o o ° o ' o ., tional In stitu te for Land Reclamatiotĩ and ỉmprovement, 373 pgs.,<br /> o • 0 . 0 * 0 . 0 . 0 . o ;iMí W ageningen/ The Netherlands, ISBN: 90-70754-207.<br /> / ĩ ì ) / /7 / / / / / / ì T f ỉ / ĩ ì ì / ì ì r n TI<br /> Schwartz, F.w. and Zliang, H., 2003. Fundamentals of Groundwa-<br /> Hình 6. Mặt cắt thể hiện mối quan hệ giữa 2 tầng chứa<br /> nước tồn tại điều kiện biên loại III. ter. John W iley & Sons, Inc., 592 pgs.,ISBN: 0^71-13785-5<br /> Todd, D.K. and Mays, L.WV 2005. Groundwater Hydrology, 3rd<br /> Edition, Ịohn W ileỵ & Sons. 535 pgs. Nevv York, ISBN: 0-471-<br /> 05937-4 (cloth)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Thủy văn đồng vị<br /> Đặng Đức Nhận. Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân.<br /> (Viện Năng lượng nguyên từ Việt Nam).<br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> <br /> T hủy văn đ ổ n g vị (tiếng Anh: Isotope H ydrology; h oặc các n g u ồ n chứa nước khác như ng phải đ o quan<br /> tiếng Nga: I/l30T0nHaH ĨM4 poyiorMíỉ) là lĩnh vực khoa trắc tron g k hoản g thời gian dài.<br /> học thủy văn sử d ụn g đ ổn g vị của các n gu yên tố<br /> trong phân tử nước và trong m ột s ố k hoáng chất tan Khái niệm về đồng vị, các đại lượng và đơn vị đo<br /> trong nước đ ể ước tính thời gian lưu trung bình (thòi<br /> Đ ổ n g vị là các hạt nhân khác nhau của cùng m ột<br /> gian vận động) của tầng chứa nước cũng như đ ể<br /> n g u y ê n tố hóa học, tức là cùng đứ ng chung m ột ô<br /> n ghiên cứu bản chât của nước dưới đất và sự vận<br /> trong b ản g H ệ th ốn g tuần hoàn các n g u y ên tố của<br /> đ ộ n g của nước trong chu trình thủy văn. Kỹ thuật<br /> M en d eleev n h ư n g khác nhau v ể s ố khối. Theo mẫu<br /> đ ổ n g vị trong thủy văn được áp d ụ n g có hiệu quả<br /> phục vụ chiến lược sử d ụ n g hợp lý n gu ồn tài m ô h ìn h g iọ t của N iels Bohr thì s ố khối A của hạt<br /> n g u y ên nước, lập bản đ ổ các tầng chứa nước dưới nhân m ột n g u y ê n tố là tống s ố proton và neutron. Số<br /> đất, bảo tổn n gu ồn cấp nước và kiếm soát ô nhiễm . p roton là s ố thứ tự của n g u y ên tố trong Bảng hệ<br /> Kỹ thuật thủy văn đ ồn g vị thay th ế m ột phẩn hoặc thốn g tuần hoàn, s ố neutron là hiệu s ố của s ố khối và<br /> b ổ su n g thêm cho các kỹ thuật truyền thống trong SỐ p roton. N h ư vậy, đ ổn g vị là hạt nhân của cùng<br /> các n gh iên cứu địa chất thủy văn, trong đ ó cẩn có s ố m ột n g u y ê n tố n h ư n g có s ố neutron khác nhau. Ví<br /> liệu v ể lượng m ưa, c h ế độ thủy văn của sông, hổ dụ, n g u y ê n tố h y d ro trong ô thứ nhất của bảng Hệ<br /> 474 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHAT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> thống tuân hoàn Mendeleev, tức là s ố proton trong hạt rã Ằ,, trong H ệ đơn vị đ o lường quốc tế (SI) có đơn vị<br /> nhân hydro: p = l, có ba loại hạt nhân gọi là ba đ ổng là "giây*1".<br /> vị là Proti, D euteri và Tri ti có s ố khối tương ứ ng là 1,<br /> Tốc độ phân rã còn được gọi là hoạt đ ộ p hón g xạ<br /> 2 và 3 và được ký hiệu là ỊH, "ịH và 1 H. Đ ể đơn A, có đơn vị là Becquerel, ký hiệu là Bq trong hệ đ o n vị<br /> giản, trong các ký hiệu đ ổn g vị thường không thể đo lường SI.<br /> hiện SỐ proton phía dưới mà chỉ giữ số khôi ở trên và IBq = 01 (một) phân rã trong m ột giây ( g iâ y 1)<br /> như vậy, đ ổn g vị Proti, Deutri và Triti đ ư ợc viết gọn Trong hệ đo lường ngoài SI, hoạt đ ộ p h ó n g xạ A<br /> là 1H / 2H và 3H, hoặc H -l, H-2 và H-3. Các đ ổn g vị có đơn vị là Curie, ký hiệu là Ci.<br /> của hydro chỉ khác nhau v ể s ố neutron trong hạt lC i = 3,7.10ĩ0 Bq, tương đ ư ơ n g với hoạt đ ộ p h ón g<br /> nhân. Proti k hông có neutron trong hạt nhân, trong xạ của 1 gram Radi-226 p R a ) .<br /> khi đó hạt nhân của D euteri và Triti, tương ứng, có 1 Hoạt độ của Tri ti trong nước đư ợc tính bằng đ ơn<br /> và 2 neutron. vị Triti (Tritium Ưnit, TU).<br /> Vì các đ ổng vị chi khác nhau v ề s ố neutron nên 1TƯ = 01 hạt nhân 3H trong 1018 hạt nhân H ydro<br /> các tính chất hóa học của các đ ổng vị của m ột = 0,118 Bq/ L.<br /> n guyên tố là hoàn toàn giốn g nhau. Sự khác biệt rõ<br /> Giải p hư ơn g trình vi phân (2) theo thời gian, ta có<br /> rệt nhât giữa các đ ồn g vị là tính chất hạt nhân và ở<br /> số hạt nhân hoặc hoạt đ ộ của đ ổ n g vị p h ó n g xạ tại<br /> m ức đ ộ thâp hơn là tính chât vật lý và hỏa lý như<br /> thời điểm đ o t b ấ t kỳ, "Nt" và "At":<br /> nhiệt đ ộ sôi, nhiệt độ n óng chảy, áp suâ't hơi bão hòa,<br /> v.v... Sự khác biệt v ề tính chất vật lý, hóa lý và hạt N , = N íne - Ả' (3)<br /> nhân nhưng không khác v ề tính chất hóa h ọc làm<br /> và<br /> cho đ ổng vị trở thành chỉ thị như "dâu vân tay"<br /> trong các nghiên cứu liên quan đến quá trình vận A, = A lne - X' (4)<br /> đ ộn g của vật chât trong tự nhiên. Trong đó: Nin và Ain, tư ơng ứng, là s ố hạt nhân<br /> N ư ớ c có hai nhóm "dâu vân tay", đ ó là nhóm và hoạt đ ộ p h ó n g xạ tại thời đ iếm bắt đ ẩu chi có<br /> các đ ổn g vị của hydro và oxy trong phân tử nước phân rã, tức là tại thời đ iểm t = 0. Ví d ụ , tại thời<br /> và n hóm các đ ổn g vị của các n gu yên tố trong m ột đ iếm cây chết k h ôn g còn khả n ăng q u a n g hợp, tức<br /> s ố khoáng chất tan trong nước. O xy có ba đ ổ n g vị là đ ồ n g v ị 14C trong g ỗ k hôn g còn trao đ ố i với 14C<br /> là 160 , 170 và lsO. H ydro cũ n g có ba đ ổ n g vị là Pro- của CƠ 2 k hôn g khí và 14c trong g ỗ chi có con<br /> ti, D euteri và Triti như đã trình bày ở trên. Trong s ố đ ư ờ n g d u y nhât là phân rã. M ột ví dụ khác là n ư ớc<br /> 6 đ ồ n g vị của phân tử nước chi có 5 đ ổ n g v ị đư ợc mặt tại thời đ iếm xâm nhập vào tầng n ư ớ c dư ới<br /> sử d ụ n g rộng rãi ch o các n gh iên cứu Thủy văn đât, 14c trong bicarbonat tan trong n ư ớ c m ặt sẽ<br /> đ ổn g vị, đ ó là 1H / 2H, 3H, 160 và lsO. Đ ổ n g vị 170 rất k hông còn cơ hội trao đ ổi đ ồ n g vị với 14c trong C O 2<br /> ít sử d ụn g. Trong s ố 5 đ ổ n g vị đ ư ợc quan tâm của khí q u yển lấp trong các lỗ trống của hạt đâ't và 14c<br /> phân tử nước chỉ có 3H là đ ổ n g vị p h ón g xạ, bốn chi còn con đ ư ờ n g d u y nhất là phân rã.<br /> đ ổn g v ị còn lại là đ ổn g vị bển. Đ ổn g v ị bển là loại<br /> Phương trình (3) và (4) có lòi giải theo thời gian t,<br /> đ ổn g vị mà hạt nhân của ch ú ng k hôn g bị phân rã,<br /> tức là khoảng thời gian từ khi không còn n guổn bô<br /> tức là k hông bị m ất đi theo thời gian. N g ư ợ c lại,<br /> sung đổng vị phóng xạ đến thời điểm lây mâu nghiên<br /> đ ổn g vị p h ón g xạ bị mâ't đi theo thời gian, chính<br /> cứu và được định nghĩa là tuổi cùa mẫu vật như sau.<br /> xác hơn là hạt nhân của đ ổ n g vị này sẽ ch u yên sang<br /> hạt nhân của đ ổ n g vị khác kèm theo bức xạ có năng / = /U n ^ = - ^ - l n ^ = - ^ - l n ^ - (5)<br /> lư ợn g nhâ't định. Ví dụ, đ ổ n g vị 3H phân rã beta trừ N, 0,693 N, 0,693 Aấ<br /> ((3 ), đ ó là chùm điện tử đ ể ch u yển san g đ ổ n g vị<br /> Trong đó T1/2 là chu kỳ bán hủy của đ ổ n g vị phóng<br /> H eli-3 (3H e). Đ iện tử từ phân rã P‘ của 3H có năng<br /> xạ. Chu kỳ bản hủy là khoảng thời gian đ ể s ố hạt nhân<br /> lư ợn g cực đại là 18,6keV (kilo-electron V olt =<br /> hay hoạt độ p hóng xạ chỉ còn lại một nửa so với s ố hạt<br /> 18,6.103 eV; le V = l,6 .1 0 ’19 Joule). Phân rã hạt nhân<br /> nhân hoặc hoạt độ p hóng xạ ban đẩu. Biểu thức (5) là<br /> của đ ổn g vị 3H được m ô tả n hư sau:<br /> nguyên lý của phư ơng pháp định tuổi p h ón g xạ theo<br /> 3H —> 3H e + (3 (1) quy ước (conventional radiometric dating) được áp<br /> Tôc độ phân rà hạt nhân của m ột đ ổn g vị phóng xạ dụng trong nhiều nghiên cứu, trong đó có thủy văn.<br /> được định nghĩa là: Tù biếu thức (5) nhận thây, đê có kết quà chính<br /> xác v ề tuổi của m âu vật cẩn phải đảm b ảo đ ộ chính<br /> - = -Ả .N = A (2) xác cao các sô' liệu thực n ghiệm ỉà chu k ỳ bán hủy<br /> dị<br /> (T 1/2 ), hoạt độ p hón g xạ tại thời điểm t=0 (Ao) và tại<br /> Trong đó dN_ là tổc độ phân rã cùa đ ổn g vị thời điếm đo (y4f). Thực t ế cho thây khó có thê đạt độ<br /> dt<br /> chính xác cần thiết, thòa m ãn yêu cẩu của các nghiên<br /> phóng xạ có tống s ố hạt nhân là N với hằng s ố phân<br /> cứu ứng d ụ n g nếu đ o trực tiếp hoạt độ, vì hoạt độ<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 475<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> của các đ ổn g vị phóng xạ trong tự nhiên thường là quy ước (biểu thức 5). M ột s ố phư ơng pháp hiệu<br /> rất thâp. Ví dụ, hoạt độ của 14c , trong CƠ 2 tan trong chính giá trị Ao cẩn phải được áp d ụn g đê giảm sai<br /> nước mặt, tức là bicarbonat không lớn hơn 0,25 Bq/g s ố "tuồi" nước dưới đất sẽ được trình bày trong<br /> Carbon, hoặc của 3H tự nhiên trong nước không lớn phẩn hiệu chinh hoạt độ phóng xạ trong nước.<br /> hơn 0,6 Bq/L. Với m ức hoạt độ tuyệt đối trong mâu Đ ối với đ ồn g vị bền, đại lượng hàm lượng được<br /> thâp như vậy, hiệu suâ't đếm p hóng xạ của các sừ d ụn g đê biếu diễn m ức ít hay nhiều của m ột đ ổng<br /> phương pháp đ o hoạt độ hiện hành như nhâp nháy vị trong hỗn hợp các đ ồng vị của m ột n gu yên tố. Có<br /> lòng hoặc khối phô gia tốc (Colon p. A. et a i, 1999) ba cách thể hiện hàm lượng các đ ổn g vị. Cách thứ<br /> vẫn là m ột đại lượng khó xác định chính xác ở nhiều nhât là m ức phô biến tự nhiên (natural abundance).<br /> p hòn g thí nghiệm và n hư vậy, sai s ố trong định<br /> Đ ây là phẩn hàm lượng của đ ổn g vị quan tâm so với<br /> lượng hoạt độ tuyệt đối sè rất lớn. Đ ê giảm sai số của<br /> tống SỐ hạt nhân của m ột n g u y ên tố trong điều kiện<br /> phư ơng pháp định tuổi truyền thống; p hư ơng pháp<br /> tự nhiên. Ví dụ, m ức phô biến của Deuteri (2H) và<br /> đo so sánh được sử d ụng. Trong p hư ơng pháp đo so<br /> Proti (1H) trong khí hydro tự nhiên, tương ứng, là<br /> sánh, thay vì đo hoạt độ tuyệt đối, đ o tỷ s ố hoạt độ<br /> 0,00015 và 0,99985; M ức p hố biến của 160 , 170 và lsO<br /> được sử dụng, tức là so sánh hoạt độ của mâu với<br /> trong khí oxy tự nhiên, tương ứng, là 0,9976, 0,00038<br /> hoạt độ của mẫu chuẩn, trong cùng m ột điểu kiện.<br /> và 0,00205; Mức phô biến của 12c và 13c trong carbon<br /> Mẩu chuấn là mẫu mà hoạt đ ộ của đ ổng vị quan tâm<br /> tự nhiên, tương ứng, là 0,989 và 0,011. Có nghĩa là:<br /> đã biết chính xác và do m ột cơ quan quốc t ế có uy túi<br /> [2/ / ]<br /> chuấn bị. N hư vậy, hiệu suât ghi đo phóng xạ không a=- = 0,000115<br /> cần quan tâm vì nó như nhau đối với cả hai loại mâu.<br /> T ỷ sô'hoạt độ được định nghĩa là: và '//] ( 10 )<br /> = 0,99985<br /> ]H] +[ 2H]<br /> sample E .Á sample<br /> sample<br /> 6) [>8Ơ]<br /> re f<br /> E .A r e / c .re / a= = 0,00205<br /> [16Ỡ H I7Ỡ M I8Ỡ]<br /> Trong đó £ là hiệu suất đ ếm p hón g xạ, đ ó là tỷ s ố [I6Ơ]<br /> và a = = 0,9976 (11)<br /> giữa tốc độ đếm (C) mà thiết bị ghi nhận được so với<br /> o ] + [ 17ỡ ] + [ ,8ỡ ]<br /> hoạt đ ộ p hóng xạ thực ( A ) của m ẫu, A r e f là hoạt độ<br /> của m ẫu chuẵn. [,3C]<br /> = 0,011<br /> [ l2C ]+ [l2C]<br /> Với cách đo so sánh, biếu thức (5) được viết lại<br /> n h ư sau: và a =-<br /> [12C] = 0,989 (1 2 )<br /> [ ,2C ]+ [,3C]<br /> t= - ln — (7 )<br /> 0,693 a Các ký hiệu a là chỉ m ức p hô biến (abundance), các<br /> chữ s ố bên trên phía tay trái ký hiệu a chỉ s ố khối của<br /> Trong đ ó ao và at, theo định nghĩa (biểu thức 6), là<br /> đ ổn g vị tương ứ ng và dâu ngoặc vu ô n g trong các<br /> các tý SỐ hoạt đ ộ của đ ổn g vị quan tâm tại hai thời<br /> biểu thức (10) đến (12) chi hàm lư ợng tuyệt đối của<br /> đ iểm t = 0 và thời điểm đo:<br /> các đ ổn g v ị tương ứng tính bằng đơn vị m ol. Đ ơn vị<br /> .C ọ. (8) của đại lư ợng m ức phô biến tự nhiên là phẩn trăm<br /> re/ c.re/ m ole. Ví dụ: 2a = 0,00015 hay 2a = 0,015 % m ol, v .v ...<br /> <br /> a,=A. =± L . (9 )<br /> Cách thế hiện thứ hai là tỳ sô' đổng vị, đ ó là tý số<br /> giữa hàm lư ợng đ ổn g vị nặng hơn so với đ ổng vị nhẹ<br /> 4* cC „re,<br /> hơn và ký hiệu là R, không có đơn vị. Ví dụ, trong<br /> Đ ịn h tuổi nước dưới đất bằng p hư ơng pháp 14C Thủy văn đ ổn g vị 2R, 13R và 18R là các ký hiệu biểu thị<br /> hoặc 3H còn có nhừng yếu tố bất định đặc thù làm tỷ SỐ giửa hàm lượng đ ổng vị nặng là Deuteri,<br /> tăng sai s ố của phép phân tích. Trong quá trình xâm Carbon-13 và Oxy-18 so với hàm lư ợng các đ ổn g vị<br /> n hập vào tầng nước dưới đất, nước m ặt cũng như nhẹ tương ứ ng là Proti, Carbon 12 và O xy 16. Tức là:<br /> bicarbonat tan trong nước sẽ tham gia vào hai quá<br /> trình là: 2) hòa tan khoáng chất, ví dụ calcit d o có = 1^1 = ^ ^ 0 ,0 0 0 1 5 (13)<br /> ['//] 0,99985<br /> CO 2 trong đới thoáng khí và 2) trao đổi đ ồn g vị với<br /> các h ợp châ't hữu cơ đất. Cả hai quá trình hòa tan và<br /> , 3 * ^ 0 ^ 1 1 = 0,0111 (14)<br /> trao đối đ ổng vị đ ểu làm cho hoạt đ ộ của 14C và 3H [ ,2C] 0,989<br /> trong nước trước khi vào tẩng nước ngẩm , tức là làm<br /> cho Ao (biếu thức 5) bị thay đổi. Mức độ thay đổi giá =® =^ = 0,002055 (15)<br /> trị Ao của 14c và 3H tùy thuộc vào nhiều yếu tố, trong [16ỡ ] 0,9976<br /> đ ó có kiến tạo địa tầng và điểu kiện khí hậu nhưng Mức phô biến a củng như tỳ s ố R của các đổng vị<br /> k h ôn g có quy lu ậ t . Đ ộ bất định rộng của giá trị Ao nặng đểu rất nhó (có nhiều s ố 0 sau dấu phây) nên<br /> dẫn tới sai s ố lớn v ề "tuổi" tính theo phương pháp phép phân tích định lượng tuyệt đối hàm lượng đổng<br /> 476 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> vị nặng thường có sai s ố lớn và không phải p h òn g thí Cả hai m ẫu ch u ẩn acid oxalic đ ểu có hoạt đ ộ 14C<br /> nghiệm nào cũng có khả năng phân tích. của năm 1950, tức là thời đ iếm chưa có n g u ồ n 14C<br /> Đ ê đảm bảo đ ộ chính xác chấp nhận đ ư ợ c ch o các nhân sin h và đ ư ợ c g ọ i là hoạt đ ộ Carbon cận đại<br /> nghiên cứu ứng d ụn g cũng như các kết quả phân (M odern Carbon: MC). H oạt đ ộ 14c trong các m ẫu<br /> tích giừa các p hòn g thí n ghiệm có thê so sán h đ ư ợ c n gh iên cứu đ ư ợ c đ o so sánh với hoạt đ ộ Carbon cận<br /> với nhau, tương tự như trong phân tích hoạt đ ộ đại và đ ư ợ c thê h iện bằng phẩn trăm Carbon cận đại<br /> p hón g xạ, phương pháp đo so sánh với m âu chuẩn (p M C : p ercent o f M o d e m Carbon).<br /> trong củng đ iều kiện thí n ghiệm được sử d ụ n g . Trên cơ sở các đ ịn h nghĩa nêu trên, hoạt đ ộ tuyệt<br /> Trong trường hợp này, các sai s ố phân tích sẽ đ ư ợ c đ ôi của 14C trong m ẫu chuẩn tính theo ox-2 sẽ là: (20)<br /> loại bỏ vì chúng như nhau đôi với cả hai loại m âu.<br /> Trong kỹ thuật đ o so sánh, tỷ s ố đ ổn g v ị đ ư ợ c thê ' aA° , = 0 ,7 4 5 9 h A°ox 2 = 0 ,2 1 4 7 Bq/gC<br /> e' 1,2736<br /> hiện bằng ký hiệu delta (ô). Đ ây là cách thứ ba th ể<br /> hiện hàm lượng đ ồn g vị và được gọi là thành phần Mẩu ch u ấn ox-2 có giá trị â 3C= -25%0<br /> đ ổn g vị. Ký hiệu delta đối với đ ổn g vị 2H, lsO và 13C Mau ch u ẩn trong phân tích 3H cũng d o NIST<br /> đ ược định nghĩa là: cung cấp, đ ó là m ẫu NBS-SRM 4361 có hoạt đ ộ 3H là<br /> 2R sample 2n/? r e / ( 2n<br /> f<br /> sample 11.100 TƯ tại thòi đ iếm ngày 3 tháng 9 năm 1978 và<br /> ổ 2H-. -1 1 0 0 0 (% o ) (16)<br /> {<br /> mẫu NBS-SRM 4926E có hoạt độ 5.1ữ3 Bq/g nước, hay<br /> { R " f<br /> <br /> 1« n __ »8 D \ f 18 n<br /> 42.373 TU tại thời đ iểm ngày 3 tháng 9 năm 1998.<br /> sample re/ sample<br /> ổ'*o = 18 r> 18 M<br /> 1 0 0 0 (% o ) (17) Chất ch u ẩn tron g phân tích tỷ s ố đ ổn g vị bền 13C,<br /> K e / J R ref<br /> 2H và lsO, tư ơ n g ứ n g là loại calcit v ỏ sò đã hóa thạch<br /> ,3/? _ 13r ^ ( 13 n<br /> sample re/ sample<br /> 1000(%0 ( 18 )<br /> ở hệ tầng P ee d e e tuổi Creta ở bang Bắc Carolina<br /> £ 't =<br /> 'X / J K<br /> 13KR re f (Mỹ) và m ẫu n ư ớ c đại d ư ư ng trung bình do Phòng<br /> Trong đó 2R sample, 18Rsample, 13Rsample là tỷ s ố đ ổ n g vị thí n g h iệm T h ủy văn đ ổ n g vị, Cơ quan N ăng lư ợng<br /> deuteri, oxy 18 và carbon 13 trong mẫu phân tích; n g u y ên tử q u ố c t ế ở Vierina, Á o chuấn bị v à cung<br /> 2Rref, 18Rrcf, u R ref là tý s ố đ ổn g vị của các đ ổn g v ị tư ơng cấp. Các m ẫu chuẩn n ày đ ư ợc viết tắt, tương ứ n g là<br /> ứng, trong mẫu chuẩn. VPDB và VSMOYV. T h eo định nghĩa thì thành phần<br /> đ ổn g v ị 13c , tứ c là giá trị £ 13c trong VPDB, Ổ2H và<br /> Giá trị £củ a m ẫu trong các biểu thức (16), (17),<br /> £ lsO trong VSMOVV đ ều bằng 0. Đ iểu đ ó có n ghĩa là<br /> (18) có thê là d ư ơ n g và có thê là âm. Khi s > 0: m âu<br /> giá trị ổ cùa tâ't cả các m ẫu phân tích carbon 13 trong<br /> có thành phẩn đ ồn g vị nặng giàu hơn so v ớ i m ẫu<br /> chuấn, ngược lại khi ổ< 0: thành phẩn đ ồ n g vị n ặn g bicarbonat h ay bâ't kỳ khoáng vật nào chứa carbon<br /> trong mẫu nghèo hơn so với trong m ẫu chuấn. và giá trị £ c ủ a d eu teri và oxy 18 trong các m ẫu nước<br /> đều phải đ ư ợ c chuẩn hóa so với VPDB và VSMOVV.<br /> Lưu ý. Vì các giá trị tuyệt đối của s là n h ỏ (có<br /> Trong các th ô n g báo kết quả thành phần đ ổn g vị cẩn<br /> nhiều s ố 0 sau dâu phẩy) nên ổ được nhân với 1000<br /> phải v iết giá trị ố c ủ a m ẫu so với VPDB, cụ th ế là<br /> và ký hiệu là %0 , chứ k hông không phải đơn v ị của<br /> £ 13c (so v ớ i VPDB) và Ô2H (so với VSMOYV) và ô180<br /> £ là phần nghìn.<br /> (so vơi VSMOVV).<br /> Các mẫu chuẩn sử dụng trong Thủy văn đồng vị Bảng 1 tóm lư ợ c danh m ục các chất chuấn sử<br /> d ụ n g trong p hân tích thành phần đ ổn g vị bển ứng<br /> Mầu chuấn đầu tiên sử d ụn g đ ế đo so sán h hoạt dụn g trong các n g h iê n cứu Đ ịa chât thủy văn.<br /> đ ộ 14c do Cục các chât chuẩn quốc gia của M ỹ<br /> (N ational Bureau o f Standards, NBS) nay là V iện Các Chu trình tuần hoàn nước tự nhiên và đường<br /> chất chuẩn và C ông n ghệ quốc gia (N ational Insti- nước khí tượng toàn cầu (đường Craig)<br /> tute of Standards and T echnologies, NIST) chuẩn bị.<br /> Đ ộ ấm tro n g k h ô n g khí trên Trái Đ ất g ồ m hai<br /> Đ ó là acid oxalic m ẻ đầu tiên (ox-1). H oạt đ ộ chuẩn thành p hẩn , đ ó là từ quá trình b ốc hơi m ặt thoán g<br /> sử d ụ n g trong các phép xác định hoạt đ ộ tu y ệt đ ối và quá trình th o á t h a i n ư ớ c qua lá gọi ch u n g là quá<br /> của m ẫu được định nghĩa là có hoạt độ 14C b ằn g 95% trình b ố c th o á t hơi n ư ớ c (ET). T uy nhiên, cả hai<br /> hoạt độ I4C trong m ẫu chuẩn ox-1, điểu c h ế từ đ ư ờ n g loại ấm tro n g k h ô n g khí đ ều có n g u ồ n gốc từ nư ớc<br /> mía trổng chính xác vào năm 1950. H oạt đ ộ 14c biển. H ìn h 1 [ H .l] trình b ày m ô hình thành phẩn<br /> chuẩn có giá trị là ì4A?e/ = (0 ,2 2 6 ± 0 ,0 0 1 ) B q/g c . đ ổ n g vị tron g ch u trình n ư ớc tự n hiên do C raig và<br /> G ordon (1967) k h ở i x ư ớ n g và đ ư ợc Gat (1996) bổ<br /> H iện nay, do m ẫu ox-1 đã hết nên NIST đã ch u ẩn bị<br /> su n g th êm p h ầ n n ư ớ c trong lụ c địa bao g ồ m cả E<br /> m ẫu chuẩn mẻ 2, ox-2, có hoạt độ: và T củ a thảm th ự c vật, b ăng tan và nư ớc d òn g<br /> : (1,2736 ± 0 ,0 0 0 4 ) ./C , (19) chảy b ể m ặt.<br /> o x -2<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 477<br /> <br /> <br /> <br /> Bảng 1. Danh mục các chất chuần (reíerence) và giá trị tỷ số đồng vị<br /> được tất cả các phòng thí nghiệm trên thế giới sử dụng trong nghiên cứu Địa chất thủy văn.<br /> Chất chuẩn 13R X 102 18R X 103 2R X 106 Nhà cung cấp Mục đích s ừ dụng<br /> VPDB-calcit 1,02372000 2,0671607 IAEA Xác định s nc và ó'180<br /> N B S19-calcit 1,02591025 2,0626129 NIST Xác định