Zastosowanie technik izotopowych w ochronie środowiska
description
Transcript of Zastosowanie technik izotopowych w ochronie środowiska
Zastosowanie technik Zastosowanie technik izotopowych w ochronie izotopowych w ochronie
środowiskaśrodowiska
Badania hydrogeologiczneBadania hydrogeologiczne
Badania wykonywane w hydrogeologii
• Pomiary aktywności izotopów występujących naturalnie
: 222Rn; 235U, 238U
-: 3H, 14C, 16N, 35S, 40K
• Pomiary stosunków
masowych izotopów
D, 13C, 15N, 16N, 17O, 18O, 34S
• Pomiary aktywności izotopów wprowadzonych sztucznie jako wskaźniki
3H, 129J, 131J, 24Na, 82Br, 86Rb, 124Sb, 137Cs, 89Sr
• Analizy chemiczne (kationów i anionów)
kontaktów z atm osferą
prędkości przepływu
porowatości
filtracji
rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń
kontaktów z innym i zbiornikam i
bilansu układu wodnego
pom iary hydrauliczne
m ieszania różnych układów wodnych
stref zasilania i odbioru
pochodzenia wód
czasu wym iany wód
badania zbiorników wodnych
badania składu geologicznego
zastosowanie znaczników
Detekcja znacznika
• Znacznika izotopowego
° sondy pomiarowe,sondy pomiarowe,° liczniki scyntylacyjne,liczniki scyntylacyjne,° spektrometry masowespektrometry masowe
• Znacznika chemicznego
° kolorymetry,kolorymetry,° oznaczanie stężeniaoznaczanie stężenia
zawartości trytu w okolicach Woli Justowskiej w latach 1988-1991
0
5
10
15
20
25
30
35
stycz
eń luty
mar
zec
kwiecień m
aj
czer
wieclip
iec
sierp
ień
wrzes
ień
paździe
rnik
listo
pad
grudzie
ń
[TU
]
1988 1989 1990 1991
Procesy zachodzące w gruncie:2 Na
++ Ca
2+Ca
2+2 Na
++
jonyw wodzie
jonadsorbowany
jonw wodzie
jonyadsorbowane
CaCO3+ OH2 Ca
2+HCO3
+ + OH- -
kalcyt
2 C + 2 ++ OH2 HCO3-SO4
2- 2 SH2
+ 2 ++ OH2 NaCl2CaCl2 Na2SO4 CaSO4 * 2 OH2
gips
1. Rozpuszczanie i strącanie
2. Utlenianie i redukcja
3. Adsorpcja i desorpcja
4. Przemiany promieniotwórcze
5. Wytrącanie minerałów
Występowanie trytu w gruncieO/Szczerców, rejony leja depresji i wschodni;
stężenie trytu w funkcji głębokości otworu obserwacyjnego
PS 423
PS 136
PS 425 P XV-1PS 135
PVII-13-3 bis
PVII-13-3
PS 215PVIIbis-9
PS 136A
PS425A
PVII-9-2bis
PVIIbis-8PVII/VII-8
PVII-12
C(H-3) = -2.67 ln (h) + 16.9
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Średnia głębokość filtra - h [ m ppt ]
Stę
żen
ie a
kty
wn
ości
try
tu [
TU
]
2000/01 2002
2000/01
Występowanie 222Rn w obszarze KWB „Bełchatów” O/Szczerców
Bq/dm3
Współzależność 34S od 18O (KWB „Bełchatów” O/Szczerców)
delta S-34 = 1.52 delta O-18 + 1.55
-10,00
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
-5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
delta O-18
del
ta S
-34
2001 r. 2002 r. 2002 r.
K 9
D 10
E 24
G 13
E 12-1
A 18D 9
G 22
W 13W 20
C 1-1
C 2E 10-1bis
delta S-34 = 1.04 delta O-18 - 3,86
A 12
C 6C 10
C 18
C 26
E 3+
E 32
K 7
K 9
K 13
K 15
K 20
K 26N 10-1
N 35-1N 38
E 1 N 27-1N 33
H 1
Studnie, pompujące wody z poziomów i stref o zaawansowanej podziemnej redukcji
Studnie pompujące wody z poziomów i stref o naturalnym potencjale redoks Eh
Liczniki scyntylacyjne
Scyntylatory używane przy pomiarach aktywności trytu:
• ciekłe: (toluen; naftalen, PPO{2,5-dwufenylooksazol}; BBO
{2,5-dwu-(4-dwufenylilo) oksazol}; POPOP {1,4-dwu-2,5-fenylooksazoilo-benzen},
• gazowe: (benzen)
Licznik ciekłoscyntylacyjnyLicznik ciekłoscyntylacyjny
1. scyntylator z badaną próbką,
2. fotopowielacz,
3. zasilacz wysokiego napięcia,
4. wzmacniacz,
5. układ koincydencyjny,
6. przelicznik
Spektrometr masowySpektrometr masowy
Spektrograf Bainbridge’a
S1, S2, S3, - szczeliny,
P - płytka fotograficzna,
R1, R2 - promienie okręgów
Rozdział izotopów stabilnychRozdział izotopów stabilnych
Zagęszczanie próbek - elektrolizaZagęszczanie próbek - elektroliza
Wzorcowanie wyników
310
wzorca
wzorcaprobki
a
aa
Próbka wzorcowa (trytu) pochodzi z uśrednienia próbek wody pochodzącej z okolic o w miarę stabilnym składzie izotopowym tlenu i wodoru.
Próbka odniesienia SMOW (“średnia woda oceaniczna”) jest wzorcem pochodzącym z wody oceanicznej,
natomiast próbka NBS-1 pochodzi z destylacji prowadzonej w National Bureau of Standarts w USA.
Synteza trytu używanego jako znacznikSynteza trytu używanego jako znacznik
HCnN
HBeHB
HeHnBe
HeHnLi
31
126
10
147
31
84
21
94
42
31
10
105
76
42
31
10
63
2
tryt na aprzerabian
naczyniach kwarcowych wnastepnie miesiecy, kilka
przez neutronami powolnymi anapromieniow
ym)(metaliczn Li lub LiF z czesto Li), 92,5% Li, (7,5% tarcza
•bombardowanie ciężkich jąder deuteronami, np.: 63Cu (d, t) 62Cu,
•zderzenia cząstek pochodzących z kosmosu (91.5% protonów, 7.8% cząstek , 0.7% ciężkich jąder) z jądrami gazów atmosferycznych,
•eksperymenty jądrowe i próby z bombami termojądrowymi (rozszczepianie paliwa jądrowego oraz aktywacja elementów konstrukcyjnych).