Építőanyagok és ipari melléktermékek környezetgeokémiai és radiometriai vizsgálata

Átírás

1 Építőanyagok és ipari melléktermékek környezetgeokémiai és radiometriai vizsgálata Völgyesi Péter Környezettudományi Doktori Iskola, Környezeti Földtudomány program III. évf Témavezető: Szabó Csaba, Ph.D. Litoszféra Fluidum Kutató Labor Földrajz és Földtudományi Intézet, Eötvös Loránd Tudományegyetem

2 Az előadás vázlata Bevezetés Kutatási témakörök: Építőanyagok minősítése Méréstechnikai módszer fejlesztés bemutatása Hosszú távú ipari szennyezés vizsgálata Eredmények Összefoglalás

3 Bevezetés 20. század: ipari tevékenység Melléktermékek és szennyező anyagok toxikus elemek és radioaktív izotópok Mobilizáció: urbán környezet Direkt: kiporzás, ülepedés, kémény Indirekt: melléktermék (építőipar) Környezeti és egészségügyi problémák Indoor Air Quality : életünk 60-90%-át belterekben töltjük Ipari szennyezőanyagok megfelelő vizsgálata, minősítése Ipari terület (Ajka) Városi terület (Ajka)

4 Elvégzett kutatás Témakör I. Budapesten és a Közép-magyarországi régióban található erőművi salakot és pernyét tartalmazó épületek és építőanyagok vizsgálata Témakör II. Salakok részletesebb, gammaspektroszkópiás vizsgálata (szekuláris egyensúly) Témakör III. Hosszú távú ipari szennyezés vizsgálata Ajkán padlás por minták segítségével

5 I. Témakör: Radiometriai vizsgálat Közép-magyarországi Helyszíni mérések: épületekben 37 épület Építőanyagok Felhasználás: Térkitöltő-, vagy szigetelőanyag, Adalékanyag gázszilikát Képszélesség: 2 cm salakbeton Képszélesség: 2 cm Salak 2 cm Rövid távú, aktív radon mérés: Bq/m3 300 Bq/m3 ICRP, 2009 Hosszú távú, passzív radon mérés: Bq/m3 Laboratóriumi mérések: ~ nsv/h Építőanyagok minősítése: Gamma dózisteljegamma-spektroszkópia (Ra-226 (186 kev), Th-232 (911 kev), sítmény mérés: K-40 (1461 kev)) nsv/h Indexek (Ra, I, H, H )

6 Eredmények Nagy Kis vagy 6 Salakok:Kiugró érték a többi építőanyaghoz képest Megjelent Publikáció: Szabó et al., 2013 Journal of Environmental Radioactivity

7 II. Témakör: Salakok részletesebb, gamma-spektroszkópiás Számos munka használja a vizsgálata (szekuláris egyensúly) 186 kev-es csúcsot a meghatározására 226 Ra 226 Ra 235 U Figyelembe kell venni az 235U részarányát Feltételezés: urán izotóparány és a szekuláris egyensúly is fennáll 238 U-ra és 226Ra-ra Ra-226:186 kev Eltérő geokémiai viselkedés Mesterséges folyamatok Sorban található különböző halmazállapotú izotópok 1001keV 222 Radon-szökés Radon-leányelemek-számos gamma csúcs Főbb kihívások: MTA Energiakutató Intézet Radon-zárt mintatartó kifejlesztése Hatásfok meghatározás közeli, kiterjedt geometriára Az eredmények visszavezetése a 186 kev-es csúcsra 222

8 Mérőrendszer tesztelése 4.50E E-02 Standard Standard 3.50E-02 Sample Számított y ficen E Hatásfok 3.00E E E E E E-03 Eresztés tesztelése nagy aktivitású mintával 0.00E E [kev] Eredmény: radon-zártnak tekinthető Hatásfok tarnszfer Távoli pont forrás - Közeli kiterjedt geometria

9 Ra-226 Pb214 v. Bi214 (Bq/kg) Ra-226 Pb-214 vagy Bi-214 (Bq/kg) Salak mérések eredményei Pb Bi214 1: Pb214 Bi214 1: Pa-234m (Bq/kg) U kev A kapott érékek hibahatáron belül megegyeznek Az 238U és a 226Ra egyensúlyban vannak Urán és Rádium geokémia Ra-226 (Bq/kg) kev Publikáció: beküldés előtt Völgyesi et al., Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry

10 III. Témakör: Hosszú távú ipari szennyezés vizsgálata Miért pont padlás por? hosszú ideig zavartalan közeg Passzív mintavevő Ajka Külön mintavételi protokol szükséges Számos adat Négyzethálós mintavétel 10% duplikátum Mintavételi hely kiválasztása Kérdőív Idős, zavartalan padlások 30 padlás por minta 27 elem meghatározás: ICP-OES, atomabszorpció

11 Eredmények: Hg ppm ppm Szlovénia (Gosar et al.,2006): ppm (erősen szennyezett ipari terület) Geokémiai háttér 1.8 ppm Térbeli kapcsolat Dúsulási faktor: Pb,Hg,Zn Publikáció: Javított verzió visszaküldés előtt Jordán et al. Applied Geochemistry

12 Röntgen Pordiffrakció (XRD) és Pásztázó Elektronmikroszkóp (SEM) eredmények

13 Összefoglalás - Témakör I Épületek radiometriai mérése: Radon koncentráció értéke a 300 Bq/m3-es határértéknél kisebb (aktív és passzív mérések) Gamma dózisteljesítmény mérések: Salak: nagyobb értékek 3 esetben a magyarországi átlag értéket kissé meghaladják 1 esetben a magyarországi értéket jelentősen meghaladja Az indexekben (Raeq, I) foglalt ajánlott értékeket a kis mennyiségben használt salakok haladták meg Radiometriailag a salak nagyobb kockázatot jelent, mint a pernyetartalmú gázszilikát

14 Összefoglalás - Témakör II. Mintatartó: radon-szökés minimális Alacsony hátterű kamra, nagy pontosságú mérések Megbízható módszer: Segítségével lehetséges a bomlási soron belüli izotópok mérése, és a szekuláris egyensúly tanulmányozása 186 kev: jól használható a rádium meghatározására

15 Összefoglalás - Témakör III. Környezetgeokémiai felmérés Ajkán: 30 padlás por minta 27 mintavételi helyről Toxikus elem meghatározás Sikeres mintavételezés A potenciális szennyező források és a padlásporban lévő toxikus fémek közötti kapcsolat: Antropogén (Pb, Hg, Zn) és természetes (Pl. Ni) hatások azonosítása Anyagvizsgálati kiegészítés Toxikus elemek fő antropogén forrásai: szénbányászat, széntüzelésű erőmű, közlekedés Hasznos módszer az elemek geokémiai viselkedésének és térbeli eloszlásának vizsgálatára

16 Szakmai tevékenység Elfogadott publikáció: Szabó, Zs., Völgyesi, P., Nagy, H. É., Szabó, Cs., Kis, Z., Csorba, O. Radioactivity of natural and artificial building materials A comparative study of Hungarian samples, Journal of Environmental Radioactivity (IF: 1.339) Publikáció beküldés előtt: Völgyesi, P., Kis, Z., Szabó, Zs., Szabó, Cs. A gamma-ray spectrometry study of secular equilibrium state between 226Ra and 238U in Hungarian coal slag samples. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry (IF: 1.520) Publikáció a javított verzió visszaküldése előtt: Jordan, G, Völgyesi, P., Szabó, Cs., Zacháry, D., Bartha, A. Long-term airborne contamination studied by attic dust investigation in an industrial area: a case study for Ajka, Hungary, Applied Geochemistry (IF: 2.176)

17 Szakmai tevékenység Konferenciák : Völgyesi, P., Jordan, Gy. & Szabó, Cs. (2012) Study of the spatial distribution of toxic elements in an industrial area (Ajka, Hungary) based on attic dust sampling. 9th ISEG International Symposium on Environmental Geochemistry, 2012, Július 15-21, Aveiro (Portugália), Book of Abstracts, 104. Völgyesi, P., Jordan, Gy. & Szabó, Cs. Hosszú távú ipari szennyezés vizsgálata Ajkán padlás por minták segítségével. Környezettudományi Doktori Iskolák Konferenciája, 2012, Augusztus 30-31, Budapest Völgyesi, P., Jordan, G., Gosar, M., Szabó, Cs., Miler, M., Kónya, P. & Bartha, A. (2013) Mineralogical analysis of attic dust samples for contamination source identification in an industrial area, Ajka, Hungary. EGU General Assembly, 2013, Április 08-12, Bécs (Ausztria), Book and Abstract, USB Flash Drive. Völgyesi, P., Jordan, Gy., Zacháry, D. & Szabó, Cs. Complex urban geochemical analysis of attic dust samples in an industrial area, Ajka, Hungary. Goldschmidt-2013, 2013, Augusztus 25-30, Firenze (Olaszország), elfogadott előadás absztrakt Díj: Outstanding Student Poster (OSP) award, European Geosciences Union (EGU), General Assembly, Bécs (Ausztria), 2012 Ösztöndíj: DBU (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) fél éves (2013 szeptember 2014 február) ösztöndíja Németországba, Technische Universität Bergakademie Freiberg

18 Köszönöm a figyelmet! Köszönettel tartozom: Szabó Csaba, Ph.D., Jordán Győző, Ph.D. A vizsgált lakások tulajdonosai Nagy Hedvig Éva, Szabó Katalin Zsuzsanna, Szabó Zsuzsanna Kiss Zoltán, Gméling Katalin, Révay Zsolt, Szentmiklósi László Csorba Ottó Bendő Zsolt Dr. Somlai János Dr. Horváth Ákos Kocsy Gábor Breitner Dániel, Ph.D. Hidas Károly, Ph.D. ELTE TTK Környezettudományi Doktori Iskola, Támop pályázat Magyar Fejlesztési Bank Zrt. Radosys Kft. A Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium minden tagja Családom, Ildi és barátaim

19

20 Sampling Field sheet Sample site location (GPS, Altitude ) Sampling Condition (Roof type, Surface, Mass ) House Characteristics (Type, Date of construction, Renovation, Orientation) Surroundings (near-, far-site) (Garden, local history) (Wind, Landscape, Land use) Gamma radiation Notes, Sketch Photo documentation

21 Results: Cu ppm ppm ppm 1. Australia, Sydney (Davis and Gulson, 2005): ppm (non-industrial area) 2. USA, Nevada and Utah (Czidziel and Hodge, 2000): 81 ppm (mean of 5 samples, old houses) 51 ppm (mean of 3 samples, new houses) 1km

22 Eredmények: As ppm ppm 27.9; 36 ppm 1. Ausztrália, Sydney (Davis and Gulson, 2005): ppm (nem ipari terület) 2. USA, Nevada and Utah (Czidziel and Hodge, 2000): 12 ppm (5 minta átlaga) 1km

23 Results: Pb ppm ppm ppm 1. Australia, Sydney (Davis and Gulson, 2005): ppm (non-industrial area) 2. USA, Nevada and Utah (Czidziel and Hodge, 2000): 860 ppm (mean of 5 samples, old houses) 140 ppm (mean of 3 samples, new houses) 1km

24 Statistical analysis Heterogeneity Histogram-analysis Natural brake Different processes

25 Gamma radiation nsv/h nsv/h Hungarian average: 150 nsv/h Ra-226 AJK009: 1943 Bq/kg AJK010: 2140 Bq/kg AJK011: 1020 Bq/kg AJK026: 3073 Bq/kg

26 Results: Hg ppm ppm 1.8 ppm Slovenia (Gosar et al.,2006): ppm (highly contaminated industrial area)