Igor Karlović, mag. ing. geol.
Tijekom posljednjih desetljeća visoke koncentracije nitrata u varaždinskom aluvijalnom vodonosniku izazvale su zabrinutost javnosti u pogledu kakvoće podzemnih voda. Vodonosnik je glavni izvor pitke vode za lokalno stanovništvo u Varaždinskoj županiji u sjeverozapadnoj Hrvatskoj. Štoviše, po svojim hidrogeološkim značajkama spada u strateške zalihe podzemnih voda u Hrvatskoj. Radi boljeg razumijevanja raspodjele nitrata u podzemnoj vodi i formuliranja odgovarajućih strategija upravljanja za zaštitu kakvoće podzemne vode, neophodno je istražiti podrijetlo, ponašanje i transport nitrata unutar varaždinskog vodonosnika. Pojednostavljeno, nitrati nastaju procesom nitrifikacije i nestaju procesom denitrifikacije. Postoje i drugi procesi transformacije dušika, ali spomenuta dva su glavna i najbolje istražena. U istraživanju provedenom u okviru projekta TRANITAL (Podrijetlo, ponašanje i modeliranje transporta nitrata u varaždinskom aluvijalnom vodonosniku) korištena je kombinacija hidrauličkih, geokemijskih, izotopnih, mikrobioloških i statističkih metoda te modeliranja, što je rezultiralo brojnim saznanjima o aluvijalnom vodonosniku, njegovoj interakciji s površinskim vodama i oborinama te ponašanju nitrata unutar vodonosnika. Aluvijalni vodonosnik je sastavljen od šljunka i pijeska sa promjenjivim udjelima praha i gline. Sastoji se od tri sloja: gornji vodonosnik, polupropusni proslojak, i donji vodonosnik (Slika 1).
Slika 1 Trodimenzionalni model varaždinskog vodonosnika (Karlović i dr., 2022a)
Uzorci podzemne i površinske vode te oborine (Figure 2) su prikupljani su na mjesečnoj bazi tijekom četverogodišnjeg razdoblja (od lipnja 2017. do lipnja 2021. godine) za hidrokemijske analize i analize stabilnih izotopa kisika i vodika iz vode. Hidrokemijske analize uzoraka podzemne vode ukazale su na glavne procese koji utječu na kemizam podzemnih voda: otapanje i taloženje karbonatnih minerala, trošenje silikata, kationska izmjena, transformacija organske tvari te antropogeni utjecaj. Hidrokemijski podaci upućuju da bi nitrati u podzemnim vodama mogli biti povezani s korištenjem prirodnog organskog i umjetnog anorganskog gnojiva u poljoprivrednoj proizvodnji te s otpadnim vodama. Rezultati stabilnih izotopa vode upućuju da oborine obnavljaju podzemne i površinske vode (Slika 3).
Slika 2 Opažačka mreža s točkama uzorkovanja podzemnih i površinskih voda te oborine
Slika 3 Odnos između δ2H i δ18O u podzemnim i površinskim vodama (izmijenjeno prema Karlović i dr., 2022b)
Slika 4 Karta ekvipotencijala (izmijenjeno prema Karlović i dr., 2021)
Podrijetlo nitrata istraživano je kombinacijom analiza dvostrukog izotopa nitrata (δ15N i δ18O u nitratu), kemijskih i bakterijskih podataka te modela miješanja izotopa. Rezultati su pokazali da su organska gnojiva glavni izvor nitrata u poljoprivrednim, otpadne vode u urbanim te organski dušik iz tla u prirodnim područjima. Nitrifikacija je identificirana kao glavni proces transformacije dušika, dok se denitrifikacija može dogoditi lokalno, ali nema značajan utjecaj u regionalnom mjerilu. Kalibrirani model tečenja podzemne voda i transporta nitrata korišten je za simulaciju koncentracija nitrata u podzemnoj vodi u sljedećih 20 godina (Slika 5). Simulacije modela predviđaju nastavak silaznog trenda koncentracija nitrata u središnjem dijelu i stabilno niske koncentracije nitrata u sjevernom dijelu istraživanog područja. Rezultati modeliranja pokazali su da je upravljanje poljoprivrednim aktivnostima najučinkovitiji pristup postupnom smanjenju onečišćenja nitratima u varaždinskom vodonosniku, ali su potrebna desetljeća da koncentracije nitrata u podzemnim vodama reagiraju na promjene u unosu dušika s površine.
Slika 5 Raspodjela nitrata u 2020. godini i simulirana raspodjela nitrata u 2040. godini
Reference:
Karlović, I., Marković, T., Vujnović, T., Larva, O. (2021): Development of a Hydrogeological Conceptual Model of the Varaždin Alluvial Aquifer. Hydrology, 8, 19, 13. doi:10.3390/hydrology8010019
Karlović, I., Posavec, K., Larva, O., Marković, T. (2022a): Numerical groundwater flow and nitrate transport assessment in alluvial aquifer of Varaždin region, NW Croatia. Journal of Hydrology: Regional Studies, 41(3):101084. doi: 10.1016/j.ejrh.2022.101084
Karlović, I., Marković, T., Vujnović, T. (2022b): The groundwater recharge estimation using multi component analysis: case study at the NW edge of the Varaždin alluvial aquifer, Croatia. Water. 14, 42. doi: 10.3390/w14010042
Marković, T., Karlović, I., Perčec Tadić, M., Larva, O. (2020): Application of Stable Water Isotopes to Improve Conceptual Model of Alluvial Aquifer in the Varaždin Area. Water, 12, 2; 1-13. doi:10.3390/w12020379
Igor Karlović, mag. ing. geol. je asistent na Zavodu za hidrogeologiju i inženjersku geologiju na Hrvatskom geološkom institutu. Doktorski studij Primijenjenih geoznanosti, rudarskog i naftnog inženjerstva na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu upisao je 2018. godine s temom pod naslovom Origin, fate and transport modelling of nitrate in the Varaždin aquifer.
E-portfolio https://moodle.srce.hr/eportfolio/view/view.php?id=82007
ResearchGate https://www.researchgate.net/profile/Igor-Karlovic
Google Scholar https://scholar.google.com/citations?user=UZkeHzcAAAAJ&hl=hr
CROSBI https://www.bib.irb.hr/pretraga?operators=and|Karlovi%C4%87,%20Igor%20%28508%29|text|profile