Identyfikacja źródeł emisji pyłu przy pomocy radioaktywnego izotopu ołowiu 210 Pb

Transkrypt

1 Identyfikacja źródeł emisji pyłu przy pomocy radioaktywnego izotopu ołowiu 210 Pb

2 Grant KBN nr 3 T09D Metoda oceny udziału dużych źródeł energetycznych w poziomie stężeń pyłu z wykorzystaniem naturalnych znaczników promieniotwórczych dr hab. inż. Jan Skowronek, dr Czesław Kliś, dr Bogusław Michalik, dr inż. Mieczysław Żeglin, mgr Bronisława Dyduch

3 Metoda Identyfikacji Napływu Zanieczyszczeń Powietrza (INZAP) Metoda polega na statystycznej analizie pomiarów 1-godz. stężeń zanieczyszczeń powietrza i jednoczesnych pomiarach 1-godz. wektora wiatru, w celu określenia napływu zanieczyszczeń (wielkość i kierunek).

4 Wykres kołowy percentyli stężeń zanieczyszczenia powietrza

5 Modyfikacja metody INZAP Na podstawie pomiarów 24-godz. stężeń zanieczyszczeń wygenerowano 1-godz. stężenia zanieczyszczeń, wykorzystując wzorzec 1-godz. stężeń pyłu PM10 modelowanych dla stacji w Tarnowskich Górach w systemie SINZAP

6 3 0N300 µg/m µg/m µg/m µg/m 3 60 µg/m 3 0N 300 µg/m µg/m µg/m µg/m 3 60 µg/m 270N 90N 270N 90N 180N 180N Porównanie dystrybuanty stężeń kierunkowych pyłu zawieszonego, otrzymanej na podstawie rzeczywistych stężeń chwilowych (a) i dystrybuanty modelowanej przy pomocy stężeń średniodobowych (b)

7 Izotop ołowiu 210 Pb jako znacznik pyłu emitowanego ze źródeł spalających węgiel

8 Szeregi promieniotwórcze izotopów ulegających sukcesywnym rozpadom - szereg torowy: 232 Th, stabilny 208 Pb - szereg neptunowy: 237 Np, stabilny 209 Bi - szereg uranowy: 238 U, stabilny 206 Pb - szereg aktynowy: 235 U, stabilny 207 Pb W sumie powstaje 28 izotopów promieniotwórczych (Ra, Rn, Bi, Po, Tl, Pb)

9 Hg ,15 m β Szereg uranowy: A = 4n Tl 1,3 m β 1, % Tl 4,199 m Pb 26,8 m β 0,02% Pb 99,9% Bi 19,9 m α, β ~100 22,3 l α, β - % % Bi 5,013 d Po 3,1 m α, β 99,9% % Po 164,3 µ s ~100 % 0.1% At 1,5 s α, β Rn 3,8235 d 0.1% Rn ms α Ra 1600 a Th 24,1 d β Th 7, l 1, 2 m β 6, 7 h 99,84 % U 4, l IT : 0,16% U 2, l Pb stabil ny Po ,3 76 d Schemat przemian promieniotwórczych w szeregu uranowym

10 Promieniotwórczość naturalna - okres połowicznego rozpadu - aktywność promieniotwórcza izotopu Bq (jedna przemiana w ciągu jednej sekundy) - aktywność właściwa masowa (Bq/kg) - stężenie izotopu promieniotwórczego (Bq/m 3 ) - natężenie strumieni aktywności izotopu (Bq/s/m 2 )

11 Źródła pochodzenia 210 Pb w powietrzu - ekshalacja radonu 222 Rn z powierzchni ziemi (> 4.7 mbq/m 3 ) - rozpad radu 226 Ra w pyle zawieszonym (< 5 µbq/m 3 ) - emisja z wysokotemperaturowych źródeł przemysłowych i domowych (lokalnie ~ 2 Bq/m 3 )

12 2000 stężenie [mikro Bq/m3] miesiąc/rok średnie tygodniowe steżenie ołowiu 210Pb w powietrzu 4 okr. śr. ruch. (średnie tygodniowe steżenie ołowiu 210Pb w powietrzu ) Stężenie izotopu ołowiu 210 Pb w powietrzu, stacja GIG Katowice, lata

13 Cykle pomiarowe na stacji w Tarnowskich Górach (oczyszczalnia ścieków ZChem) - cykl zimowy (II III. 2006) 16 próbek - cykl letni (VI VIII. 2006) 12 próbek - cykl jesienno-zimowy (X I. 2007) 44 próbki dobowe

14 Stężenie 210 Pb mikro Bq/m lut 20 lut 6 mar 20 mar 3 kwi 17 kwi 1 maj 15 maj 29 maj 12 cze 26 cze 10 lip 24 lip 7 sie 21 sie 4 wrz 18 wrz 2 paź 16 paź 30 paź 13 lis 27 lis 11 gru 25 gru 8 sty 22 sty data dobowe tygodniowe 2 okr. śr. ruch. (tygodniowe ) Porównanie dobowych wartości stężeń Pb w powietrzu w Tarnowskich Górach ze średnimi tygodniowymi wartościami ze stacji GIG w Katowicach

15 Zależność średniego stężenia ołowiu 210 Pb od wielkości opadu atmosferycznego

16 Stężenie 210 Pb w porównaniu do temperatury powietrza stę że nie 210 Pb mikro Bq/m temperatura w 0 C numer tygodnia (luty styczeń 2007) -10 stężenie 210Pb µbq/m3 temperatura średnia tygodniowa 4 okr. śr. ruch. (temperatura średnia tygodniowa ) 4 okr. śr. ruch. (stężenie 210Pb µbq/m3) Zależność średniego stężenia ołowiu 210 Pb od temperatury powietrza

17 Stężenie promieniotwórcze 210 Pb w powietrzu Okres Stężenie promien. [mbq/m 3 ] minimum maksimum średnie II III 0,25 1,10 0, VI VIII 0,21 0,65 0, X ,16 1,92 0,68 - I. 2007

18 Badania emisji pyłu ze spalania węgla w rejonie Tarnowskich Gór - emisja przemysłowa (1-20 km od stacji pomiarowej, El i EC) - emisja niska (dzielnica Sowice) - emisja z podłoża (stacja pomiarowa)

19 Typ emisji Emisja przemysłowa (punktowa) Emisja niska Emisja z podłoża Aktywność właściwa izotopu ołowiu 210 Pb w poszczególnych źródłach emisji pyłu Źródło emisji pyłu EC Miechowice El. Łagisza bl.1 El. Łagisza bl.7 EC Chorzów bl.1 EC Chorzów bl.2 MPEC Tarn. Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Tarnowskie Góry Aktywność właściwa 210 Pb [Bq/kg] ,1 762,8 814,0 952,4 79,6 40,1 26,2 Średnia aktywność właściwa 210 Pb [Bq/kg] 189,3 1096,3 48,6

20 Wykres kołowy percentyli 50 i 95 stężeń pyłu całkowitego w rejonie Tarnowskich Gór na tle internetowej mapy Google Earth

21 Wykres kołowy percentyli 50 i 95 natężenia strumieni pyłu całkowitego w rejonie Tarnowskich Gór na tle internetowej mapy Google Earth

22 Wykres kołowy percentyli 50 i 95 stężeń promieniotwórczych izotopu ołowiu 210 Pb w rejonie Tarnowskich Gór na tle internetowej mapy Google Earth

23 Wykres kołowy percentyli 50 i 95 natężenia strumieni aktywności izotopu ołowiu 210 Pb w rejonie Tarnowskich Gór na tle internetowej mapy Google Earth

24 WNIOSKI - Dla rejonu Tarnowskich Gór największy udział w stężeniach pyłu ze spalania węgla mają źródła niskie (paleniska domowe). - Sektory z najwyższą aktywnością właściwą 210 Pb wskazują na rozproszoną zabudowę w dzielnicach Sowice i Lasowice w pobliżu stacji pomiarowej. - Zastosowana w projekcie metoda INZAP potwierdziła wysoką dokładność określania kierunków, na których znajdują się źródła punktowe.

25 WNIOSKI c.d. - Stwierdzono wyraźne (max. natężenie strumieni stężeń promieniotwórczych 210 Pb) oddziaływanie źródeł przemysłowych (MPEC Tarnowskie Góry, EC Miechowice, Huta Łabędy, Kopalnia Sośnica, PEC Gliwice, PEC Pyskowice: emisja pyłu znakowanego izotopem 210 Pb). - Dla większości sektorów w rejonie Tarnow. Gór stwierdzono równomierne występ. aktywności właściwej 210 Pb, co należy wiązać z przemianami radonowymi izotopu macierzystego 222 Rn, a nie z działalnością człowieka.