지하수 분산이 추적자 연령에 미치는 영향

안정 및 방사성 희귀가스를 활용한 새로운 추적자 방법론은 수년에서 100만 년 이상에 이르는 지하수 이동 속도를 정량화할 수 있지만, 이러한 ‘추적자 연령’의 실제 의미에 대한 오해가 존재합니다. 본 연구는 삼중수소, 삼중수소-헬륨-3, 아르곤-39, 탄소-14, 크립톤-81, 염소-36, 헬륨-4 등 환경 추적자 연령이 평균 체류 시간(MRT) 및 이류 지하수 속도와 같은 다른 지하수 연령 측정치와 어떻게 다른지 조사합니다. 연구는 1차원 이류-분산 가정을 기반으로 이류와 분산 간의 다양한 비율(페클레 수)을 적용했습니다. 그 결과, 연령이 증가함에 따라 방사성 추적자의 연령은 초기에는 MRT를 따르다가 이류 지하수 속도에서 도출된 연령에 근접하는 경향을 보였습니다. 이는 낮은 페클레 수에서 ‘이류 연령’과 MRT 간의 차이가 최대 60배까지 벌어질 수 있다는 점에서 중요합니다. 이러한 발견은 지하수 용질 수송에서 가장 파악하기 어려운 매개변수 중 하나인 종방향 분산을 정량화할 수 있는 새로운 가능성을 제시합니다. 기존에는 수십~수백 미터, 드물게는 수 킬로미터의 이동 거리에서 현장 추적자 시험이나 오염물질 플룸을 통해 분산이 결정되었습니다. 다중 추적자 연구는 수세기에서 수천 년에 이르는 시간 규모에서 지하수 용질 수송의 페클레 수를 정량화할 수 있음을 시사합니다. 문헌의 두 가지 사례 연구를 통해 이를 입증하였으며, 이는 지하수 기록에 나타난 신호 보존, 특히 초기 고기후 연구에 새로운 관점을 제공합니다.