Kozmogén klór ( 36 Cl)

Átírás

1 Kozmogén klór ( 36 Cl) A természetben a klór közel 100%-át a 35 Cl és 37 Cl stabil izotóp alkotja. A kozmogén radioaktív klór ( 36 Cl) (t 1/2 = 3.08 x 10 5 ): atmoszférában az Ar, litoszférában a Ca, K, Cl atommagok széthasadásával, hidroszérában Cl - -ből keletkezik. Atmoszférából (ahol max. 1 hetet tartózkodik) a felszínre kerül csapadékkal vagy száraz hulló részecskeként. Idős (60 ezer és 1 millió éves) vizek és glaciális jég korolására alkalmas (vízben könnyen oldódik!). Litoszférában (kalcitban és földpátban) keletkezik, ezért az atmoszférikus 36 Cl könnyen eltávolítható a kőzetek felszínéről ( előny), de a kőzetekben keletkezett 36 Cl mállással kioldódhat ( hátrány).

2 Felszín alatti vizek 36 Cl koncentrációja a radioaktív csapadék részarányra - azaz a kihullás mértékére - (atom x m 2 xs 1 ) (víz esetében atom/liter - atom x L 1 ) való konvertálásával számítható ki. Pl. 15 atom x m 2 xs 1 természetes 36 Cl radioaktív csapadék részarányával, 750 mm évi csapadékkal, 75 mm-es évi evapotranspirációval számolva a felszíni és felszín alatti vizek 36 Cl-ja kiszámolható. Az évi radioaktív csapadék részarány: 15 atom x m 2 xs 1 = 473 x 10 6 atom x m 2 xév 1, ami osztva az évi korrigált csapadékkal: 473 x 10 6 /( )=700 x 10 6 atom x m 3 vagy 7 x 10 5 atom x L 1. Felszín alatti vizekben a 36 Cl koncentrációja meghaladhatja a 10 7 atom x L 1 -t.

3 Technikai-analitikai fejlődés 1970-től mérhető. Meghatározása: Gyorsító tömegspektrométerrel (Accelerator Mass Spectrometry AMS; $125-$500/minta) További alkalmazása: - Kormeghatározás: vízkörforgás ideje; fiatal üledékek és mészanyagok lepusztulásának és fejlődésének ideje. - A jelenleg is fejlődő korallzátonyok (Barbados és Puerto Rico) lepusztulási sebességének meghatározása. - Vasérctelepek üledék-felhalmozódási sebességének meghatározása (Brazília és Ny-Ausztrália). Nagymennyiségű 36 Cl keletkezett a tengeralatti atombomba robbantások során már 1952 előtt. Globális nyomjelzés (mint a 3 H). A csapadékban mérhető 36 Cl csúcs 8 évvel megelőzi 1963-as trícium csúcsot; Az 1980-as évekre visszaállt az eredeti érték kihullott.

4 Cl 3 H Thermonuclear fallout of 36 Cl in the Dye-3 ice core from Greenland (70 N)), shown with tritium measured in precipitation at Ottawa, Canada (45 N) for comparison. The 36 Cl peak preceded the tritium peak due to the low altitude marine setting of the early tests, which activated marine Cl ( 36 Cl data from Bentley et al. 1986). Sharp drop of the peak is due to washing of Cl from troposphere by precipitation, and not decay (t ½ = 300 ka).

5 Jó egyezés a hidraulikai modellel (435 m/év áramlási sebesség)! Deák Horváth-Deák, 2009

6 Holt-tenger: nincs lecsapolás, csak párolgás egyszerű hidrológiai rendszer: folyók, tavak, források. Dél felé a Cl tartalom növekszik. A Holt-tenger 15 ezer éves ( 14 C alapján), a só kora 20 ezer éves ( 36 Cl alapján) átöröklés a pleisztocén előfutár Lisan-tóból. Változékonyság 36 Cl- és Cl-ban a folyók és a meder kőzeteinek kölcsönhatásával (kioldásával) és a bepárlódással magyarázható mindkét folyamat Cl növekedést okoz a rendszerben. A bepárlódás nem változtatja a 36 Cl/Cl, azonban kioldás csökkenti az arányt.

7

8 Kozmogén jód ( 129 I) Kozmikus sugárzás és a levegőben levő xenon kölcsönhatása radioaktív kozmogén 129 I keletkezik természetes forrás. Jól mérhető: 129 I/ 127 I (stabil) = Leginkább a mérsékelt övben lehet találni, ahol nincsenek nagy vízkeveredési rendszerek. Urán és plutónium izotópok hasadásából származik mesterséges (nukleális szennyeződés) forrás 129 I/ 127 I (stabil) = től. A hosszú a felezési ideje (t 1/2 =15,7 millió év), jól használható idős rendszerek kormeghatározására. A 36 Cl-val együtt alkalmazható, mert könnyebben kiszűrhető az antropogén szennyezés. Meghatározása: Neutron besugárzás hatására a 129 I-ból könnyen mérhető γ- sugárzást is kibocsátó 130 I keletkezik γ spektrometria vagy röntgen spektrometria (XRS), továbbá folyadékszcintillációs számlálás (LSC), neutronaktivációs analízis (INAA).

9 Erősen mobilis és illékony. Érzékeny a 129 I/ 127 I arány változása a természeteshez képest: - A 129 I a környezetbe nukleáris létesítmények víz és levegő kibocsátásából (szivárgásokból) kerül ki. 129 I emisszió kíséri a nukleáris robbantásokat is. A szennyeződés első jele hulladéktárolók ellenőrzésére alkalmas. - A kibocsátást követően a radioaktív izotópok többsége viszonylag gyorsan lebomlik, így a szennyeződésre sokszor csak a 129 I aktivitáskoncentrációjából lehet következtetni. A szennyeződés utolsó jele?

10 36 Cl és 129 I bejutása a elő szervezetbe - A felszín alatti vizek kiáramlási területein a Cl és a I is bekerül a talajvízbe és a légkörbe elérhetővé válik a növények számára is. A klór növényekbe 470-szer könnyebben fel tud szívódni, mint a jód. - Elérési útvonalak az emberig: - 36 Cl : gyökér-növény-ember I: levél/gyökér-növény-ember egyéb érintkezés az emberrel: ivóvíz, jódozott só, uszoda, fertőtlenítő szerek, műszál, PVC, szintetikus anyagok, húsfogyasztás, stb.

11 36 Cl és 129 I élettani hatásai A stabil Cl és I nélkülözhetelen az emberi szervezet számára. A szervezetbe kerülhet: étellel, itallal, de inhalálva bejut a sejtekbe is! A Cl biológiai felezési ideje kb. 10 nap. Veszélyes a 36 Cl, ha 0,1 mg/nap/kg intenzitással jut be a szervezetbe. irritáló, rákkeltő hatás van. A I biológiai felezési ideje kb. 12 nap. A 129 I sokkal veszélyesebb a gamma és röntgen sugárzása miatt, mint a 36 Cl. Szájon át 180 kbq, inhalálva 330 kbq ártalmas dózis. Pajzsmirigyrák kialakulásának a kockázatát megnöveli!