Kozmogén klór (36Cl) • A természetben a klór közel 100%-át a 35Cl és 37Cl stabil izotóp alkotja. • A kozmogén radioaktív klór (36Cl) (t1/2 = 3.08 105): 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 36Cl könnyen eltávolítható a kőzetek felszínéről ( előny), de a kőzetekben keletkezett 36Cl mállással kioldódhat ( hátrány). x
• Felszín alatti vizek 36Cl koncentrációja a radioaktív csapadék részarányra - azaz a kihullás mértékére (atom m–2 s–1) (víz esetében atom/liter - atom L–1) való konvertálásával számítható ki. Pl. 15 atom m–2 s–1 természetes 36Cl radioaktív csapadék részarányával, 750 mm évi csapadékkal, 75 mm-es évi evapotranspirációval számolva a felszíni és felszín alatti vizek 36Cl-ja kiszámolható. • Az évi radioaktív csapadék részarány: 15 atom m–2 s–1 = 473 106 atom m–2 év–1, ami osztva az évi korrigált csapadékkal: 473 106/(0.75 – 0.0075)=700 106 atom m–3 vagy 7 105 atom L–1. • Felszín alatti vizekben a 36Cl koncentrációja meghaladhatja a 107 atom L–1-t. x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
• 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 36Cl keletkezett a tengeralatti atombomba robbantások során már 1952 előtt. Globális nyomjelzés (mint a 3H). A csapadékban mérhető 36Cl csúcs 8 évvel megelőzi 1963-as trícium csúcsot; Az 1980-as évekre visszaállt az eredeti érték kihullott.
1956
36Cl
1964
3H
Thermonuclear fallout of 36Cl in the Dye-3 ice core from Greenland (70°N)), shown with tritium measured in precipitation at Ottawa, Canada (45°N) for comparison. The 36Cl peak preceded the tritium peak due to the low altitude marine setting of the early tests, which activated marine Cl– (36Cl data from Bentley et al. 1986). Sharp drop of the peak is due to washing of Cl– from troposphere by precipitation, and not decay (t½ = 300 ka).
Jó egyezés a hidraulikai modellel (435 m/év áramlási sebesség)!
Deák Horváth-Deák, 2009
Holt-tenger: nincs lecsapolás, csak párolgás egyszerű hidrológiai rendszer: folyók, tavak, források. Dél felé a Cl tartalom növekszik. A Holt-tenger 15 ezer éves (14C alapján), a só kora 20 ezer éves (36Cl alapján) átöröklés a pleisztocén “előfutár” Lisan-tóból. Változékonyság 36Cl- 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 36Cl/Cl, azonban kioldás csökkenti az arányt.
Kozmogén jód (129I) • Kozmikus sugárzás és a levegőben levő xenon kölcsönhatása radioaktív kozmogén 129I keletkezik természetes forrás. Jól mérhető: 129I/127I (stabil) = 10-9-10-15. Leginkább a mérsékelt övben lehet találni, ahol nincsenek nagy vízkeveredési rendszerek. • Urán és plutónium izotópok hasadásából származik mesterséges (nukleális szennyeződés) forrás 129I/127I (stabil) = 10-6 1950-től. • A hosszú a felezési ideje (t1/2=15,7 millió év), jól használható idős rendszerek kormeghatározására. A 36Cl-val együtt alkalmazható, mert könnyebben kiszűrhető az antropogén szennyezés. • Meghatározása: Neutron besugárzás hatására a 129I-ból könnyen mérhető γsugárzást is kibocsátó 130I keletkezik γ –spektrometria vagy röntgen spektrometria (XRS), továbbá folyadékszcintillációs számlálás (LSC), neutronaktivációs analízis (INAA).
• Erősen mobilis és illékony. • Érzékeny a 129I/127I arány változása a természeteshez képest: - A 129I a környezetbe nukleáris létesítmények víz és levegő kibocsátásából (szivárgásokból) kerül ki. 129I 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 129I aktivitáskoncentrációjából lehet következtetni. A szennyeződés utolsó jele?
36Cl
és 129I 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: - 36Cl : gyökér-növény-ember - 129I: levél/gyökér-növény-ember egyéb érintkezés az emberrel: ivóvíz, jódozott só, uszoda, fertőtlenítő szerek, műszál, PVC, szintetikus anyagok, húsfogyasztás, stb.
36Cl
és
129I
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 36Cl, ha ≥0,1 mg/nap/kg intenzitással jut be a szervezetbe. irritáló, rákkeltő hatás van. A I biológiai felezési ideje kb. 12 nap. A 129I sokkal veszélyesebb a gamma és röntgen sugárzása miatt, mint a 36Cl. Szájon át 180 kBq, inhalálva 330 kBq ártalmas dózis. Pajzsmirigyrák kialakulásának a kockázatát megnöveli!
