Brug af isotoper til at forstå saltvandsindtrængen af ​​Rottnest Islands grundvand

ANSTOs miljøforskere har bidraget til forskning på Rottnest Island, der har givet uvurderlig information om dets grundvandssystem, som kan være relevant for bæredygtigheden af ​​mange andre øer rundt om i verden.

Rottnest Island, en nationalpark og populær turistdestination, har en ferskvandslinse under sig, der sidder oven på havvand.

De beskrives som linser på grund af deres ovale form og er dannet af regnvand, der siver ned gennem jorden. Havvandet bliver under ferskvandet, fordi det er tættere.

Grundvandskilden fra linsen på Rottnest Island blev tidligere brugt som vandforsyning, men samfundet har nu et afsaltningsanlæg.

Rottnest Island Authority ønskede mere information om grundvandssystemet for at forstå det og planlægge for fremtiden.

"Vi var der for at give den rådgivning, " sagde grundvandsforsker, Dr Karina Meredith, en medforfatter til et af artiklerne udgivet i Videnskab om det samlede miljø .

Meredith og professor Andy Baker og Dr. Martin Andersen fra UNSW overvågede forskningen udført af ph.d.-kandidat Eliza Bryan.

"Ved brug af isotopiske teknikker og andre metoder, vi var i stand til at vise, at der ikke kun er moderne havvand under ferskvandslinsen, men at der er ældre havvand i nogle dele af grundvandsmagasinet, " sagde Meredith.

"Vi var i stand til at fastslå, at der var tre typer grundvand - frisk, brak og saltvand."

Enhver ændring i ligevægt i systemet vil også ændre miljøet for de mikroorganismer, der lever i jordzonen." Ferskvandet var moderne, som det første lag af havvand, men det nederste lag af salt grundvand var 2000 år gammelt, hvilket ikke er, hvad vi forventede at finde. "

Vi forventede, at grundvandet var ungt, og at tritium, hvilket er meget nyttigt til at bestemme alderen af ​​yngre grundvand, ville være vores vigtigste alderssporer.

Men noget af grundvandet indeholdt intet tritium, og derfor kiggede forskningen på det organiske og uorganiske kulstofkredsløb, som er vigtigt at definere i carbonatsystemer, såsom Rottnest Island.

Faktisk ved hjælp af acceleratormassespektrometri, vi var i stand til at måle 14C fra opløst organisk kulstof for at få en alder på det tritiumfrie havvand, hvorimod traditionelle uorganiske kulstofdateringsmetoder ikke var i stand til at give os pålidelige alder".

Medforfatterne fandt ud af, at det gamle havvand ikke udviklede sig ad samme vej som det moderne grundvand. Det kan være opstået fra enten den langsomme cirkulation af vand i havvandskilen eller fra gammelt tilbageværende havvand (på et tidspunkt, hvor havniveauet var omkring fire meter højere)

Undersøgelsen omfattede feltarbejde over tre år, prøveudtagning og overvågning af grundvand fra 30 steder på tværs af øen, samt opsamling af regnvand og havvand.

Fænomenet med, at en ferskvandslinse bliver salt, forventes at blive et verdensomspændende problem, da klimaændringer påvirker øernes omgivelser. Dette er især vigtigt, når grundvandet overvejende opstår ved nedbør.

Tidligere arbejde fra den samme gruppe forskere havde tidligere fastslået, at der ikke var nogen sammenhæng mellem øens hypersalte søer og ferskvandslinsen og reduktion af grundvandsvolumen var forbundet med niveauer af nedbør og ikke pumpning.

"Regn er den primære drivkraft for genopladning i systemet, " sagde Meredith.

Kun 2 procent af volumenreduktionen kunne tilskrives pumpning, mens 30 procent blev forklaret med et fald i nedbør.

Øen har en gennemsnitlig nedbør på 691 mm om året, men en gennemsnitlig fordampningshastighed på 1694 mm om året.

Der har været et fald i nedbør i det sydvestlige Australien siden 1970'erne, hvilket forårsager en ændring i linsens ligevægt og reducerer mængden af ​​ferskvand.

Ferskvandslinsen føder også naturlige kilder på øen, som bruges af øens fauna såsom quokkaer og krybdyr.

"Der er en trussel om ikke kun at miste en vigtig ressource, men også potentiel skade på økosystemet, der er afhængig af grundvandet, " sagde Meredith.

Meredith og medarbejdere er involveret i en lignende undersøgelse på Milingimbi Island i NT, som også har en ferskvandslinse.