3.Ulusal Hidrolojide İzotop Teknikleri Sempozyumu - DSİ Genel ...

anlamında “ölü karbon” olarak adlandırılır. Benzer biçimde, jeojenik CO2 ve termojenik CH4’dan
yeraltısuyuna geçen C elementi de “ölü karbon” niteliğindedir. Yakın jeolojik geçmişte akifer
ortamına gömülen organik maddenin indirgenmesi ile oluşan biyojenik CH4 ise gömülme
zamanından itibaren geçen sürenin uzunluğuna bağlı olarak yeraltısuyuna 14 C sağlar ya da
sağlamaz. Tüm bu kaynaklardan sağlanan C elementi yeraltısuyunda ortamın kimyasal denge
koşullarına bağlı olarak çözünmüş karbon dioksit (CO2), karbonik asit (H2CO3), bikarbonat (HCO3 - )
ya da karbonat (CO3 = ) türlerine dağılmış olarak bulunur. Bu kimyasal türlerce içerilen C
elementinin toplamı Toplam Çözünmüş İnorganik Karbon (TÇİK) olarak adlandırılır.
Basit bir yaklaşımla, doygun zonun üst bölümlerindeki “güncel” yeraltısuyunun radyokarbon
aktivitesi 50 pmc dolayına iner. Bu durumun nedeni, beslenim suyunun içerdiği 100 pmc
dolayındaki 14 C içerikli CO2 gazınca oluşturulan karbonik asitin “ölü karbon” içeren mineralleri
çözmesidir. Sonuçta yeraltısuyunca içerilen C elementinin kabaca yarısı yüzeysel (atmosfer ve kök
zonu) diğer yarısı ise “ölü karbon” içeren mineral kökenli olmaktadır. Bu durum ilksel olarak 100
pmc dolayındaki ilksel radyokarbon aktivitesinin 50 pmc düzeyine inmesine neden olur. Söz
konusu jeokimyasal sürecin dikkate alınmaması durumunda, bir kaç yıl/on yıl içinde akifere katılan
suyun radyokarbon yaşı Eşitlik 4’ün kullanımı ile 5730 yıl olarak belirlenecektir.
Diğer yandan, akım yolu boyunca yeraltısuyuna beslenme zonu dışındaki kaynaklardan katılan (örğ.
jeojenik, biyojenik ya da termojenik) CO2 ve CH4 girdisi de 14 C içermediğinden bu gibi katkılar
TÇİK’in 14 C içeriğinde ayrıca seyrelmeye neden olurlar. Yukarıdaki örnekte olduğu gibi bu gibi
“seyreltici” kaynak ve batak (source and sink) süreçlerinin dikkate alınmaması, hesaplanan
radyokarbon yaşlarının gerçektekinden daha büyük olmasına neden olurlar.
Seyrelme yoluyla yeraltısuyu radyokarbon aktivitesinin azalmasına neden olan bir diğer süreç de
yeraltısuyu ile karbonatlı akifer mineralleri arasındaki izotopik değişimdir (isotopic exchange).
Radyokarbon yaşları üzerinde bu etkinin düzeltilmesi oldukça güçtür. Termodinamiğin ikinci yasası
uyarınca tüm sistemler kendi içlerindeki enerji düzeyi farklılıklarını ortadan kaldıracak biçimde
davranırlar. Örneğin, yeraltısuyu yüksek potansiyel enerji düzeyinden alçak potansiyel enerji
düzeyine doğru hareket eder; amaç enerji düzeyi farklılığının ortadan kaldırılmasıdır. Benzer
biçimde, farklı C izotop içeriklerine sahip TÇİK ile C içeren akifer mineralleri de bu farklılığı
ortadan kaldırmak üzere aralarında C izotoplarını değiştirme (takas etme) eğilimindedirler (isotope
exchange). İzotopik takas işlemi oldukça yavaş bir süreç olmakla birlikte radyokarbon yaş tayinine
konu olan uzun zaman ölçeğinde dikkate değer boyutlara ulaşabilir. TÇİK ve karbonatlı mineral
arasındaki izotopik takas, TÇİK 14 C içeriğinde seyrelmeye neden olacağından yeraltısuyu
radyokarbon yaşı gerçektekinden daha büyük olacaktır. Günümüzdeki bilimsel bilgi birikimi
izotopik takas etkisinin güvenilir biçimde dikkate alınmasını sağlayacak düzeyde değildir.
Yukarıda belirtilen süreçlerin hemen tamamı radyokarbon yaş tayinine konu akifer sistemlerinde az
ya da çok etkilidir. Tüm bu etkilerin dikkate alınması ve radyokarbon içeriğinde bu süreçlere bağlı
düzeltmelerin yapılması oldukça karmaşık ve yoğun hesaplamalar gerektirir. Bu hesaplamaların elle
gerçekleştirilmesindeki zorluktan dolayı genellikle NETPATH (Plummer et al., 1991) ve
PHREEQC (Parkhurst and Appelo, 1999) gibi jeokimyasal modelleme araçlarından yararlanılır. Bu
yazılımlardan NETPATH “geriye doğru”, PHREEQC ise “ileriye doğru” modelleme tekniklerini
kullanmaktadır. Bu kapsamda, NETPATH akım yolu üzerindeki akışyukarı ve akışaşağı konumlu
iki ayrı su noktasına ait fiziksel, kimyasal ve izotopik verileri kullanarak, bu noktalar arasında
kimyasal ve izotopik evrime ait olası reaksiyon senaryolarını oluşturur. Uygulayıcı, bu senaryolar
arasından “en uygun” olanını akifer mineralojisi ve kavramsal hidrojeolojik model yapısını da
dikkate alarak, kuramsal bilgi birikimi temelinde seçer. Seçilen senaryo tarafından üretilmiş olan
yeraltısuyu radyokarbon yaşı, yaş değerine etkiyen tüm süreçlerin etkilerinin dikkate alındığı
bilimsel olarak savunulabilir bir değer oluşturur. Bu aşamada seçilen model senaryosu
girdilerindeki belirsizlikler dikkate alınmalı; girdi değerlerindeki olası değişimlerin hesaplanan yaş
180