Podzemne vode in geokemija

V programu »Podzemne vode in geokemija« so združene različne veje geologije s ciljem poglobljenega razumevanja geoloških pojavov ter njihovega vpliva na posledice človekove dejavnosti v okolju. Geološko okolje in procesi, ki nastopajo v njem so zelo kompleksni in obsežni. Zaradi tega njihovo razumevanje in preučevanje terja sinergetsko delovanje strokovnjakov različnih geoloških vej, združenih v enem programu. Osnovni cilj programa je analizirati in spoznavati naravno geološko stanje okolja in vplive antropogenih dejavnosti v odvisnosti od geoloških naravnih danosti. Delujemo torej na področju hidrogeologije in geokemije potencialno škodljivih snovi (ang. potentially harmful elements - PHE), ki je pomembno in hitro razvijajoče se področje povsod po svetu. Namen raziskovalnega programa je preučiti vire, transportne poti ter usodo potencialno škodljivih snovi v neobremenjenih in onesnaženih okoljih. Posebej pomembno je razumevanje procesov, ki vplivajo na sproščanje, prenos in sprejem onesnaževal ter ustvarjanje povezave med prisotnostjo teh snovi v različnih okoljih in njihovo strupenostjo oz. škodljivostjo. Povezali bomo poznavanje geoloških razmer in razumevanje hidrogeoloških procesov glede na naravno variabilnost kakovosti podzemne vode s tveganjem prenosa antropogenih snovi v podzemno vodo. V zvezi s kakovostjo podzemne vode bo to vključevalo ovrednotenje prostorske spremenljivosti koncentracij kemijskih elementov v naravnih, termalnih in mineralnih vodah. Preučevali bomo prisotnost sodobnih organskih onesnaževal v podzemni vodi. V ta namen bomo razvijali nova orodja za izvajanje monitoringa. Predlog dela programske skupine predstavlja nadaljevanje uspešnega sodelovanja zainteresiranih institucij iz Slovenije, EU in držav Zahodnega Balkana. Nadaljnje delo vključuje več institucionalni pristop hidrogeoloških in geokemičnih raziskav geološkega okolja in drugotnih materialov (tal, prahov, sedimentov, trdnih delcev v snegu, bioloških materialov) z raznovrstnimi analitskimi metodami ter uporabo naprednih statističnih in matematičnih metod kot so: multipla polinomska regresija (MPR) in nevronske mreže – večslojni perceptron (ANN-MP) ter metod daljinske detekcije za napoved koncentracij PHE in njihovega transporta v realnem okolju. Izdelavo celovitih konceptualnih modelov vodonosnikov bomo podprli z analizami radioaktivnih ter stabilnih izotopov v podzemni vodi. Pri delu bomo še najprej uporabljali geofizikalne metode kot so georadar in različne karotažne meritve v vrtinah.

S programom nadaljujemo s študijem naravnih in antropogenih procesov v okolju s poudarkom na procesih, ki se dogajajo v medijih kot posledica interakcij tla-kamnina-voda-onesnaževalo-zrak in faktorjih, ki na njih vplivajo. Raziskave bodo prispevale k temeljnemu znanju poznavanja geološkega okolja, obenem pa bomo reševali metodološke probleme raziskav in praktičnega dela na področju varovanja okolja. Z raziskavami bomo pridobili pomembna znanstvena spoznanja na področju hidrogeologije in geokemije, ki bodo pomembna za raziskovalce tako v Sloveniji kot v svetu.   Z rezultati predlaganega programa bomo odgovorili na mnoga nerešena vprašanja o regionalnih geokemičnih in hidrogeoloških značilnostih Slovenije. S postavitvijo novih konceptualnih modelov vodonosnih sistemov bomo postavili temelje za izvedbo raziskav po najnovejših metodologijah. Posebno pozornost bomo posvetili razširitvi in izpopolnitvi matematičnega geotermičnega modela regionalnega toka podzemne vode v SV Sloveniji. Pri tem bomo uporabili najsodobnejše merilne tehnike in modele za proučevanje prenosa termičnega toka. Z raziskavami bomo prispevali k novim znanstvenim spoznanjem o geokemičnih procesih tako v tleh in sedimentih kot tudi v podzemni vodi. Rezultati programa bodo pomembni za dopolnitev poznavanja kompleksnosti kemične sestave drugotnih materialov ter za določitev njihove kemične soodvisnosti. Poznavanje odnosov med parametri zaledja vodnih virov in hidrokemijsko sestavo podzemnih vod je kljub velikemu napredku v zadnjih desetletjih še vedno dokaj pomanjkljivo, posebej za določene kemijske spojine in izotope, ki se manj uporabljajo v redni hidrogeološki praksi. Produkt analize sistematičnih hidrogeokemijskih raziskav bo hidrokemijska karta Slovenije, ki bo velikega pomena za nadaljnje hidrogeološke raziskave v Sloveniji, metodološki pristop pa bo po inovativnosti odmeval tudi v svetu. Pričakujemo velik napredek pri poznavanju zakonitosti procesov transporta in razgradnje različnih onesnaževal v okolju. Z raziskavami bomo pridobili pomembne podatke o vsebnostih potencialno škodljivih snovi (PHE) in vsebnosti drugih snovi antropogenega izvora v okolju, še posebno v podzemni vodi. Ti podatki so temelj za študij transportnih procesov in za oceno obremenjenosti vodonosnikov. Rezultati bodo pripomogli k boljšemu razumevanju vloge nezasičene cone in fizikalno-kemijskih procesov v njej pri transportu onesnaževal. Z raziskavami bomo izpopolnili metodologijo za postavitev hidrogeoloških konceptualnih modelov v tistem delu, ki se navezuje na opis lastnosti gibanja onesnaževal v vodonosniku, s tem pa bomo prispevali k razlagi vplivov le-teh na okolje. Pričakujemo nova znanstvena spoznanja o povezavah med možnimi viri onesnaženja, dinamiko vode, rabe prostora in pojavnostjo spojin antropogenega izvora v podzemni vodi. Rezultati programske skupine izkazujejo visoko stopnjo znanstvene relevantnosti, saj smo z raziskavami poskušali odgovoriti na ključna vprašanja s področja dinamike in kakovosti podzemnih vod, na katere še ne poznamo odgovora. Z raziskavami se programska skupina vključuje v svetovne trende s tega področja. Narejen je bil izreden napredek k razumevanju nastanka, izvora in dinamike termalnih in mineralnih voda ter mofet. Na mofetah smo z uporabo georadarja prepoznali cone koncentriranega iztoka hladnega plina, z žlahtnimi plini pa določili njihov izvor in procese razplinjanja. Raziskave s področja geotermije so prispevale k boljši razlagi mehanizmov toka vode in toplote med regionalnimi in čezmejnimi geotermalnimi vodonosniki celotne vzhodne Slovenije in pospešenemu razvoju metodologij za oceno vodne bilance in določitev obnovljivih količin termalne vode. Uvedli smo nove metode (žlahtni plini, izotopi stroncija in bora) za določevanje temperature paleoinfiltrirane vode, natančnejšo datacijo voda in opredelitev njenega izvora. Velik dosežek je izdelava novega 3D litostratigrafskega modela SV Slovenije z razlago procesov, ki so vplivali na kinematiko šir

S programom »Podzemne vode in geokemija« pomembno prispevamo k uresničevanju enega glavnih strateških ciljev Slovenije, to je izboljšanje kakovosti življenja ter zdravja. Podzemne vode so v Sloveniji skoraj edini vir zdrave pitne vode, pomembna tehnološka surovina in temelj številnih turističnih dejavnosti (npr. terme, zdravilišča). Tudi tla so bistvenega pomena za človekov obstoj, ker so nenadomestljiv vir hranilnih snovi in vode, življenjski prostor mnogih organizmov in nosilec življenja na zemeljski površini. Vse države članice EU se soočajo s pojavom obširnih in skrb vzbujajočih degradacijskih procesov, ki vplivajo na kakovost vseh obravnavanih komponent okolja. Predlagani program bo imel dolgoročne učinke za družbo v obliki boljšega varovanja tal in podzemne vode kot naravnega vira. Rezultati raziskav bodo pomembni za državo kot skrbnika vodnih virov in za druge porabnike pitne, termalne, mineralne in izvirske vode. Rezultati bodo pripomogli k dolgoročnemu ekonomskemu in investicijskemu razvoju podjetij. Delovanje programske skupine je pomembno za družbeno-ekonomski in kulturni razvoj Slovenije ker učinkuje na: ohranjanje in varovanje tal ter vodnih virov kot dela naravne dediščine in pripravo smernic za varovanje okolja, oceno stanja kakovosti in razpoložljivosti virov pitne vode, pripravo zakonodaje in strokovnih podlag na področju varovanja virov pitne vode, monitoringa podzemne vode in tal, odvajanja padavinskih voda, itd., optimizacijo ukrepov za učinkovit vodni režim s stališča protipoplavne varnosti, oskrbe s pitno vodo, izkoriščanja energetskega potenciala in zaščite okolja, izdelavo programov ukrepov varstva okolja ter usmeritve na področju kmetijstva in rabe prostora, smernice za sonaravno izkoriščanje vodonosnih sistemov s termalno, mineralno ali pitno vodo ter za izvajanje monitoringov, celovito in dolgoročno oskrbo s pitno vodo, prispeva h kreiranju evropske politike na področju pitne vode, vodooskrbe in varstva okolja, osnove za posege v prostor (npr. podzemne gradnje, gradnja avtocest, železnic, projektiranje odlagališč …), razvoj merilne opreme tako, da proizvajalcem svetujemo izboljšave izdelkov. V programsko skupino vključujemo tudi študente, katerih magistrske in doktorske naloge se vsebinsko vključujejo v vsebine našega raziskovalnega programa. Nekateri diplomanti se po uspešnem zaključku študija vključujejo v programsko skupino kot mladi raziskovalci in po opravljenem doktoratu kot raziskovalci. Starejši raziskovalci pa sodelujejo pri vzgoji kadrov v vlogi predavateljev in mentorjev. Pomembno je tudi sodelovanje raziskovalcev programske skupine v pedagoškem procesu na Naravoslovnotehniški fakulteti Univerze v Ljubljani in popularizacija našega znanstveno-raziskovalnega dela s prispevki v poljudno-znanstvenih medijih ter sodelovanje s šolami. Med pomembno dejavnostjo članov programske skupine velja omeniti intenzivno sodelovanje članov v uredniških odborih znanstvenih in strokovnih revij.