Improving the Use of Radium Isotopes and Radon as Tracers of Submarine Groundwater Discharge

Resumen

Los trazadores naturales son sustancias que se encuentran presentes en el medio y que representan una herramienta central en diferentes disciplinas científicas, proporcionando información sobre procesos y sistemas. En hidrología y oceanografía, estos objetos científicos han sido fundamentales para entender procesos invisibles o con escalas temporales que difieren de la humana. La descarga submarina de aguas subterráneas (SGD, por sus siglas en inglés) es un proceso que ha estado estrechamente relacionado con el uso de trazadores naturales. El proceso, que consiste en la descarga de agua de origen terrestre o marino desde los acuíferos costeros al océano, ha sido reconocido como un proceso crucial modulando los ciclos biogeoquímicos costeros, controlando los ecosistemas marinos y proporcionando multitud de servicios ecosistémicos a la sociedad. Los trazadores radioactivos de los isótopos de radio y radón representan la técnica más usada para evaluar la magnitud y las implicaciones de este proceso en una gran variedad de sistemas costeros, des de pequeñas calas a océanos enteros. Sin embargo, la utilización de estos radionúclidos como a trazadores de la SGD es complejo i requiere un conocimiento profundo en todos los pasos necesarios para la cuantificación de la SGD mediante esta técnica. Esta tesis doctoral explora la utilización de los isótopos de radio y radón como trazadores de la SGD analizando algunas de las carencias que presenta la aplicación de esta técnica, como las relacionadas con (1) las técnicas analíticas para medir y cuantificar estos radionúclidos, (2) su comportamiento geoquímico en sistemas hidrológicos y (3) sus aplicaciones hidrológicas y oceanográficas. En relación con las técnicas analíticas, esta tesis incluye una evaluación de la sistemática de cuantificación del sistema RaDeCC, el detector para cuantificar isótopos de radio de vida corta más usado, aportando límites y pautas de cuantificación. Esta tesis también presenta un análisis detallado del comportamiento de los isótopos de radio y radón en aguas subterráneas mediante el desarrollo de un nuevo modelo de transporte de radionúclidos. El modelo permite la utilización de estos trazadores para identificar diferentes componentes de la SGD, delimitar la concentración de los trazadores en agua que descarga al mar, i evaluar las características del agua subterránea (por ej., velocidad, tiempo de tránsito). Finalmente, esta disertación presenta uno de los primeros trabajos evaluando las variaciones de la SGD inducidas por eventos de precipitación extrema empleando los isótopos de radio como trazadores. Este trabajo enfatiza la importancia que estos eventos episódicos pueden tener para los ecosistemas costeros, su relevancia relativa para las estimas anuales de la SGD y sus implicaciones en escenarios futuros de cambio climático. En general, los trabajos presentados en esta tesis contribuyen a mejorar el conocimiento actual tanto sobre el uso de isótopos de radio y radón como trazadores de procesos ambientales, como sobre la magnitud e implicaciones de las descargas submarinas de aguas subterráneas.

Fecha de lectura	19 may 2022
Idioma original	Inglés
Supervisor	Garcia Orellana, Jordi (Director/a) & Valenti Rodellas Vila (Director/a)