TALAJMINTÁK RADIOAKTIVITÁSÁNAK VIZSGÁLATA PEST MEGYÉBEN SZABÓ KATALIN ZSUZSANNA KÖRNYEZETTUDOMÁNY SZAKOS HALLGATÓ
Témavezetők: Szabó Csaba, ELTE TTK, Kőzettani és Geokémiai Tanszék, Litoszféra Fluidum Kutató Laboratórium Horváth Ákos, ELTE TTK, Atomfizikai Tanszék
Az előadás vázlata Bevezetés, célkitűzések A vizsgált terület és minták Alkalmazott vizsgálati módszerek Radonpotenciál meghatározás Eredmények Összefoglalás
Bevezetés
Természetes radioaktivitás
talaj/kőzet víz levegő
Beltéri radon koncentráció előrejelzése nehéz, függ:
az épület alatt fekvő geológiai képződmények az építkezés típusa a lakók életmódja az időjárás napszakos és évszakos változása
RADONPOTENCIÁL
Radonpotenciál Németország talajgáz radonkoncentráció alapján kicsi (<10 kBq/m3) közepes (10-100 kBq/m3) növekvő (100-500 kBq/m3) nagy (>500 kBq/m3) permeábilitás radonpotenciál: 6 kategória
Institute of Geology University of Bonn, 1998
Célok Pest megyei talajok természetes radioaktív elemtartalmának meghatározása – 43 talajszelvény alapján uránkoncentráció térkép tóriumkoncentráció térkép káliumkoncentráció térkép
Radioaktivitás geológiai eredetének vizsgálata
Radonpotenciál meghatározása (Pest megye) radonkockázati térkép
A vizsgált talajminták Tanulmányozott minták:
1992-es mintavételezés 43 TIM (Talaj Információs Monitoring Rendszer) pont Pest megye területéről Talajszelvények 60 vagy max. 150 cm mélységig 118 db talajminta
300000
TIM szelvény talajmintái 43 db TIM pont
280000
260000
240000
Budapest
220000
200000
180000 640000
660000
680000
700000
720000
Vizsgálati módszerek
Gamma spektroszkópia (HPGe detektor)
U (226 Ra), 232 Th, 40 K koncentráció - A (Bq/kg) 238 U (226 Ra): 186 keV (radioaktív egyensúly U-Ra) 232 Th: 911 keV és 2614 keV 40 K: 1460 keV 238
Radonexhaláció mérése RAD7 radonmonitorral és radonkamrával radonkamra levegőjének radon-aktivitáskoncentrációja fajlagos radonexhaláció - E (1/s/kg)
Exhalációs együttható (%) számítása: kijutás valószínűsége a mintából
ε=E/A
Radonpotenciál meghatározás
Talajgáz radonkoncentráció becslése
Térfogattömeg (ρV) + sűrűség (ρ) porozitás 1-ρ/ρV=porozitás
Fajlagos radonexhaláció + porozitás talajgáz radonkoncentráció
Radonpotenciál meghatározása
Talajgáz radon-aktivitáskoncentrációból Kemski et al. (2001) után kategorizálva kicsi (<10 kBq/m3) közepes (10-100 kBq/m3) növekvő (100-500 kBq/m3) nagy (>500 kBq/m3)
Eloszlás térképek Talajok Talajok232382KU Th tartalma tartalma tartalma Átlag: Átlag: Átlag: 0,82,5 m/m% 5 ppm ± 0,12m/m% 0,8 0,5 ppm
300000
280000
Tórium koncentráció 0-30 (ppm) Urán koncentráció 0-30 cm (ppm) Kálium koncentráció 0-30 cmcm (m/m%)
E1413 E1313
S8113 E1213 I1913E1113 E1513I1513 I2213 I2113 I1413
260000
E0813
I2313 I2013 E0213
240000
I2513 I2513
I0813 E0713
I2613 S7613
I4313
220000
I4213 I4113 E1613
I2413
I4913
200000
I3513 I3513 I3413 I3413 I6013 I6013 I3313 I3313 I4613 I3113 I3213 I3213 I3613 I5913 I5913I3613 I6113 I6113 I5713 I5713 S7913 I5813 I5813 E0413 I6313 I6313 E0513
14 7 2.1 213 6.5 1.9 612 1.8 5.5 1.7 11 1.6 510 1.5 4.5 9 1.4 1.3 4 8 1.2 3.5 7 1.1 3 1 6 0.9 2.5 5 0.8 2 0.7 4 0.6 1.5 3 0.5 1 0.4 2 0.5 0.3 1 0.2 0
300000 300000
280000 280000
Urán koncentráció 30-60 cm(ppm) (ppm) Kálium koncentráció 30-6030-60 cm (m/m%) Tórium koncentráció cm
E1413 E1413 E14 E1313 E1313 E13
S8113 S8113 S81 E1213 E1213 E12 E11 I1913 I1913 I19 E1113 E1513 E15 I1513 I15 I2213 I22 I2113 I21 I1413 I14
260000 260000
E0813 E0813 E08
I2313 I23 I2013 I20 E0213 E02
240000 240000
I2513 I25
I0813 I0813 I08 E0713 E0713 E07
I2613 I26 S7613 S76
I4313 I43
220000 220000
I4213 I42 I4113 I4113 I41 E1613 E1613 E16
I2413 I24
I4913 I4913 I49
200000 200000
I35 I3413 I34I3513 I6013 I60 I3313 I33 I4613 I46 I3113 I31I3213 I32 I36 I5913 I59 I3613 I6113 I61 I5713 I57 S7913 S79 I5813 I58 E0413 E04 I6313 I63 E0513 E05
I6713 I6713
I6713 I67
180000
620000
2.1 7 14 2 6.5 13 1.9 6 1.8 12 1.7 5.5 11 1.6 5 1.5 10 4.5 1.4 9 1.3 4 8 1.2 3.5 1.1 7 3 1 6 0.9 2.5 0.8 25 0.7 4 1.5 0.6 3 1 0.5 0.4 2 0.5 0.3 01 0.2
180000 180000
640000
660000
680000
700000 700000
720000 720000
740000 740000 620000 620000
640000 640000
660000 660000
680000
700000
720000
740000
Uránkoncentráció-földtani formáció függés Keleti rész: negyedidőszaki lösz, agyag és homok - 37 db TIM pont Nyugati rész: mezozoós dolomit, mészkő, kainozoós homokkő, és vulkáni kőzetek 6 db TIM pont 16 14 12 10 8 6 4 2 0
homok n=18
Urán koncentráció (ppm)
Turczi et al, 2005
9
7, 8
6, 6
5, 4
4, 2
3
lösz n=16
1, 8
0, 6
Budapest
Minták száma
Urán koncentráció földtani formáció függése
Uránkoncentráció-talajtípus függés TIM pontok száma a talajtípusokon: barna erdőtalajok: 22 csernozjom talajok: 14 homok: 3 egyéb: 4
15 12
BET n=22
9
csernozjom n=14
6 3
7, 5
6, 5
5, 5
4, 5
3, 5
2, 5
1, 5
0 0, 5
Budapest
Minták száma
Uránkoncentráció talajtípus függése
Urán koncentráció (ppm)
AGROTOPO
Exhalációs együttható Exhalációs együttható talajtípus függése
Exhalaciós együttható földtani formáció függése 14
homok n=18
20
lösz n=16
12
Minták száma
25
15 10 5
csernozjom n=14
8 6 4 2
E0513
Exhalációs együttható mélységfüggése
E0713 E1613
1
I4113 I5913 I4313
0,1
I4913 I5813
0,01
I6313 I6713 S7913
0,001 0
20
40
60
80
100
Mélység (cm)
120
140
160
átlag teljes szelvény átlag össz
0, 6
0, 56
0, 52
0, 48
0, 44
0, 4
0, 36
0, 32
0, 28
0, 24
0, 2
0, 16
0, 12
0, 04
77 0,
7
63 0,
56 0,
49 0,
42 0,
35 0,
28 0,
21 0,
0,
Exhalációs együttható
Exhalációs együttható
Exhalációs együttható
14
0, 08
0
0,
07
BET n=22
10
0 0,
Minták száma
30
Pest megye radonpotenciál térképe 43 pont alapján < 10 kBq/m3 Kicsi 10-100 kBq/m3 Közepes Mintavételi pont
300000
Becsült talajgáz radonkoncentráció 0-30cm: 3-73 kBq/m3 30-60cm: 3-40 kBq/m3
280000
260000
Átlaguk (0- 60cm) kategorizálása
240000
220000
RADONPOTENCIÁL
200000
180000
620000
640000
660000
680000
700000
720000
740000
Összefoglalás
43 szelvény 118 talajminta urán-, tórium- és kálium-tartalma átlagos urán-tartalom 2,5 ppm, a tórium-tartalom 4,9 ppm, kálium-tartalom 0,8 m/m% megfelelnek a talajokra jellemző U-, Th- és Kkoncentrációknak
Talajmintáknak fajlagos radon-exhalációja átlagos értéke 3,7 1/s/kg megfelel a magyarországi talajok átlagos radon-exhalációjának
U, Th és K izovonalas eloszlástérképek 2 különböző mélységközre: 0-30 és 30-60 cm nincs különbség az átlagértékekben
Összefoglalás
Az U, Th és K eloszlásában a földtani kategóriáknak (az alapkőzetnek) nagyobb hatása van, mint a talajtípusoknak
Exhalációs együtthatók mélységfüggését 11 TIM pont esetében éles csökkenés volt tapasztalható 100 cm mélységben talajszerkezet
Becsült talajgáz radon-aktivitáskoncentráció értékek meghatározása 0-60 cm-ben kockázati kategóriákba sorolása Pest megye radonpotenciál térkép Pest megye területén kis és közepes kockázatú területek találhatók
Köszönöm a figyelmet! Köszönettel tartozom Témavezetőimnek: Horváth Ákosnak és Szabó Csabának Csorba Ottónak Bakacsi Zsófiának (TAKI) Pásztor Lászlónak (TAKI) Szabó Józsefnek (TAKI) Családomnak LRG valamennyi tagjának
Talajgáz radon-koncentrációjának becslése
p (porozitás) = Vpórus /Vösszes
ρ (térfogattömeg) = tömeg/Vösszes
ρsz (sűrűség) = tömeg/(Vösszes -Vpórus )
ρ/ρsz = m/Vösszes ×(Vösszes -Vpórus )/m = (Vösszes -Vpórus )/Vösszes
1-Vpórus /Vösszes = 1-p
p = 1-(ρ/ρsz )
ε = E/m A = E = ε×m A/Vpórus = E/Vpórus = E/m×m/Vpórus ε×m/p×Vösszes = ε×ρ/p = ctalajgáz
Radonpotenciál USA geológia radioaktivitás (légi gamma) talaj tulajdonságok (permeábilitás, nedvességtartalom) beltéri radonkoncentráció épület típus
kicsi (<74 Bq/m3) közepes (74-148 Bq/m3) nagy (>148 Bq/m3)
US Geological Survey
Légi radiometriai felmérés Tyhomirov, 1965-66
16 TIM pont esik erre a területre: • 5 található 0-2 ppm-es területen • 9 található 2-4 ppm-es területen • 2 található 4-6 ppm-es területen Budapest
Átlagos urántartalom a hazai talajokban (UNSCEAR 2000) 238
U: 1-6 ppm
Átlag: 2,3 ppm
