Katedra Fizyki Środowiska TEMATY PRAC MAGISTERSKICH 2004/2005 Specjalność "Fizyka Środowiska" Badanie zakresu liniowego detektora płomieniowo jonizacyjnego dla metanu i dwutlenku węgla. Opiekun: A. Korus Celem pracy jest ocena zakresu liniowego detektora. Szczegółowa analiza wpływu warunków pracy detektora, sytemu dozowania próbki do kolumny chromatograficznej i komputerowej obróbki sygnału detektora na zakres liniowy. Opracowanie metody katalitycznej konwersji CO do CH 4 Opiekun: A. Korus Praca będzie obejmować: - budowę układu katalitycznego - test układu, ocenę wydajności konwersji CO do CH 4 Pomiary stężenia metanu w wodach powierzchniowych z wykorzystaniem metody head space Opiekun: A. Korus Praca dotyczy oceny możliwości wykorzystania metody head space do analiz stężenia metanu w wodach powierzchniowych. Badanie stężeń helu w powietrzu i w wodzie metodą chromatografii gazowej. Opiekun: I. Śliwka Preferowana specjalność: Fizyka Środowiska, Fizyka Jądrowa Hel jest gazem szlachetnym i występuje w powietrzu na poziomie ok.5 ppm. Gaz ten znalazł zastosowanie jako znacznik wieku wód w hydrogeologii. Oznaczanie jego stężenia przeprowadza się na świecie drogimi metodami spektrometrii masowej. Opracowanie metody chromatograficznej pomiaru stężenia helu pozwoli zmniejszyć koszty tych oznaczeń. Kontynuacja ciągłych pomiarów stężenia gazów cieplarnianych z grupy freonów w powietrzu Krakowa. Opiekun: I. Śliwka Preferowana specjalność: Fizyka Środowiska, Fizyka Jądrowa Pomiary freonów w Krakowie prowadzone są w sposób ciągły od siedmiu lat. Gazy te występują w atmosferze na poziomie ppt i biorą udział w niszczeniu warstwy ozonowej w stratosferze. Z tego powodu ich światowa emisja jest pod kontrolą zgodnie z postanowieniami Protokołu Montrealskiego. Uzyskane wyniki pozwalają wyznaczyć tendencje narostu stężeń tych związków w powietrzu dla szerokości geograficznej Krakowa. Pomiary SF 6 w powietrzu i w wodzie metodą wzbogacania próbki. Opiekun: I. Śliwka Preferowana specjalność: Fizyka Środowiska, Fizyka Jądrowa SF6 jest gazem cieplarnianym, którego stężenie w powietrzu wynosi obecnie ok. 5.8 ppt i stale rośnie z tendencją ok. 0.2 ppt/rok. Gaz ten znalazł zastosowanie w hydrogeologii jako znacznik w oznaczaniu wieku młodych wód podziemnych jako metoda uzupełniająca do obecnie stosowanej metody trytowej. 1
Pomiar neonu, argonu i azotu w wodzie metoda chromatograficzną Opiekun: P. Mochalski, I. Śliwka Preferowana Specjalność: Fizyka Medyczna, Fizyka Środowiska, Energetyka Jednoczesny pomiar wymienionych gazów ma zastosowanie w hydrogeologii i pozwala na określenie temperatury zasilania zbiorników wody podziemnej. Pozwala też na ocenę nadmiaru powietrza w wodzie podziemnej, parametru niezbędnego w technice datowania z wykorzystaniem SF6 jako znacznika antropogenicznego. Badanie stężeń wodoru w powietrzu metodą chromatografii gazowej Opiekun: P. Mochalski, I. Śliwka, Fizyka Jądrowa Wodór jest gazem występującym w atmosferze na poziomie 0.5 ppm. Gaz ten bierze aktywny udział w fizykochemii troposfery, szczególnie w procesach utleniania metanu do CO 2 poprzez rodniki OH. Ze względu na spodziewany wzrost zastosowań wodoru na świecie w np. ogniwach paliwowych, monitorowanie jego stężenia w czasie w oparciu o nowe metody analityczne będzie konieczne. Kalibracja chromatograficznych pomiarów stężenia metanu, dwutlenku węgla, podtlenku azotu i sześciofluorku siarki. Opiekun: J. Nęcki Zadaniem magistranta będzie wykonanie mieszanin odniesienia i ich kalibracja w oparciu o istniejące w laboratorium standardy, regularne sprawdzanie skali pomiarowej i jej implementacja do pomiarów wykonywanych w Krakowie i na Kasprowym Wierchu. Tematyka pracy opiera się zarówno na pomiarach chromatograficznych jak i na statystycznej analizie danych pomiarowych. Istniejąca instalacja do napełniania butli gazem o wysokim ciśnieniu pozwala na bezpieczną realizację pracy. Pomiary uśrednionych próbek powietrza na zawartość metanu przy pomocy chromatografu gazowego i tedlarowych worków o dużej objętości. Opiekun: J. Nęcki Praca będzie polegała na przetestowaniu przydatności worków tedlarowych do prowadzenia uśrednionych analiz metanu w powietrzu atmosferycznym. Następnie magistrant będzie prowadził regularne pomiary i porówna je z wynikami pomiarów ciągłych. Sprawdzi także czy inne gazy śladowe można oznaczać przy pomocy tej techniki. Porównanie wydajności metod osuszania próbek powietrza atmosferycznego do analiz zawartości gazów śladowych. Opiekun: J. Nęcki Preferowana specjalność: Fizyka Medyczna, Fizyka Środowiska Analiza zawartości gazów śladowych wymaga usunięcia z próbki powietrza pary wodnej. Stosowane do tych celów metody polegają na adsorpcji pary wodnej, reakcji chemicznej, Dyfuzji przez membrany i jej wymrożeniu. Zadaniem magistranta jest przetestowanie wszystkich metod i określenie wydajności suszenia oraz obliczenie koniecznych poprawek do analiz chromatograficznych wynikających z pozostającej ilości pary wodnej w próbce powietrza. 2
Wyznaczanie współczynnika wzbogacenia izotopowego trytu w procesie elektrolizy dla dużych redukcji masy. Opiekun: T. Kuc, Energetyka Należy doświadczalnie wyznaczyć współczynnik wzbogacenia izotopowego dla 3 H w procesie elektrolizy dla istniejącego zestawu elektrolizerów o określonej geometrii katody. Współczynnik ten jest określany dla różnych redukcji masy dla całego zestawu cel elektrolitycznych. Doświadczalnie określana jest niepewność standardowa i wykrywalność dla pojedynczego elektrolizera. Pomiar składu izotopowego tlenu w glebie Opiekun: Z. Gorczyca, Energetyka Praca o charakterze doświadczalnym. Głównym jej celem jest opracowanie metody pomiaru składu izotopowego tlenu ( 18 O/ 16 O) w glebie i wykonanie serii pomiarów dla istniejącego stanowiska badawczego na Woli Justowskiej. Opracowanie kriogenicznej metody pobierania próbek atmosferycznej pary wody do pomiarów składu izotopowego ( 18 O/ 16 O, 2 H/ 1 H) Opiekun: Z. Gorczyca, K. Różański Praca obejmuje wykonanie i przetestowanie pojemnika do kriogenicznego pobierania próbek atmosferycznej pary wodnej do pomiarów składu izotopowego (zawartość deuteru i tlenu 18 O). Przeprowadzone zostaną również pomiary w wytypowanych punktach terenowych. Opracowanie metody wydzielania N 2 O z próbek gazów glebowych Opiekun: Z. Gorczyca Praca obejmuje przygotowanie i przetestowanie stanowiska do chromatograficznego wydzielania N 2 O z próbek powietrza glebowego oraz wykonanie pomiarów izotopowych N 2 O w próbkach pobranych na stanowisku badawczym na Woli Justowskiej. Badanie składu izotopowego tlenu w glebowym CO 2. Opiekun: Z. Gorczyca Celem pracy jest określenie czynników odpowiedzialnych za kształtowanie składu izotopowego tlenu w strumieniu glebowego CO 2 uwalnianym do atmosfery. W tym celu zmierzyć wartość 18 O w seriach pobieranych równolegle prób glebowego CO 2 i wilgoci glebowej na stanowisku badawczym na Woli Justowskiej. Opracowanie metod przygotowania deuteru z próbek wody w oparciu o reakcje z magnezem, chromem i manganem. Opiekun: Z. Gorczyca, M. Duliński Preferowana specjalność: Fizyka Medyczna, Fizyka Środowiska, Energetyka Praca polega na przetestowaniu metodyki wytwarzania deuteru z próbek wody dla celów pomiaru metodą spektrometrii mas. Celem pracy jest dobranie optymalnych warunków reakcji chromu z wodą (czasu, temperatury, mas substratów) pod kątem uzyskania jak najlepszej powtarzalności wyników ( 2 H). 3
Optymalizacja procedury oznaczania aktywności 210 Pb w materiałach środowiskowych. Preferowana specjalność: Fizyka Środowiska, Fizyka Jądrowa Zadaniem magistranta będzie zbadanie wpływu krytycznych elementów procedury oznaczania aktywności 210 Pb na jakość, pracochłonność i czasochłonność oznaczeń. Praca dotyczy procedury przygotowania prób, chemicznej ekstrakcji 210 Pb i pomiaru aktywności. Testowanie procedury ekstrakcji dwutlenku węgla z prób wody dla potrzeb analizy składu izotopowego węgla. Celem pracy jest określenie powtarzalności i dokładności procedury ekstrakcji CO 2 otrzymywanego z rozpuszczonego węgla nieorganicznego poprzez zakwaszanie prób wody. Rezultatem pracy powinna być optymalizacja procedury. Określenie szybkości wymiany gazowej pomiędzy ciekiem wodnym i atmosferą za pomocą znacznika gazowego., Energetyka Istotą pracy jest przeprowadzenie testów znacznikowych w niewielkim cieku wodnym z jednoczesnym użyciem dwóch niereaktywnych znaczników: jonowego - dla określenia parametrów hydraulicznych obiektu i gazowego - dla określenia szybkości wymiany gazowej pomiędzy ciekiem i atmosferą. Obieg węgla nieorganicznego w jeziorze Bled (Słowenia)., Energetyka Celem pracy jest wykorzystanie istniejących danych doświadczalnych oraz modelu matematycznego do opisu obiegu węgla nieorganicznego w jeziorze Bled (Słowenia) Zmienność składu izotopowego rozpuszczonego węgla nieorganicznego w wodach Wisły w Krakowie Opiekun pracy: P. Wachniew Celem pracy jest przeprowadzenie obserwacji (w cyklu sezonowym i dobowym) składu izotopowego rozpuszczonego węgla nieorganicznego oraz innych parametrów fizykochemicznych wód Wisły na terenie Krakowa, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu warunków hydrologicznych o dopływów. Opracowanie metody oznaczania składu izotopowego węgla w cząsteczkowej materii organicznej w wodach powierzchniowych. Opiekun pracy: P. Wachniew Celem pracy jest wypracowanie metodyki obejmującej pobór prób wody, oddzielanie cząsteczkowej materii organicznej poprzez filtrację, utlenianie odseparowanych substancji organicznych do CO 2 i przygotowanie prób CO 2 do pomiaru składu izotopowego węgla za pomocą spektrometrii mas. 4
Oznaczanie wieku kopalnych szczątków mamuta i nosorożca włochatego ze Staruni (Ukraina) przy pomocy metody radiowęglowej. Opiekun: K. Różański, T. Kuc Praca ma na celu wydatowanie dostępnych szczątków mamuta oraz nosorożca włochatego pochodzących ze słynnego stanowiska archeologicznego w Staruni na Ukrainie. Praca polegać będzie na przygotowaniu próbek kolagenu i wykonaniu pomiarów 14 C przy pomocy syntezy benzenu i spektrometrii scyntylacyjnej. Przewidziane są również porównawcze pomiary przy pomocy metody AMS. Skład izotopowy wodoru we frakcji organicznej osadów jeziora Gościąż. Opiekun: T. Kuc Praca ma na celu pomiar składu izotopowego wodoru we frakcji organicznej osadów jeziora Gościąż. Jezioro Gościąż położone w pobliżu Torunia, jest unikatowym obiektem na skalę europejską. Posiada ono osady laminowane sięgające ostatniego glacjału. Osady tego jeziora są przedmiotem intensywnych prac multidyscyplinarnych mających na celu rekonstrukcję warunków klimatycznych i środowiskowych na terenie Polski dla ostatnich 12 tysięcy lat. Określenie czasu wymiany wody w zbiorniku Kryspinów przy pomocy bilansu izotopowego Opiekun: K. Różański, Energetyka Celem pracy jest określenie czasu wymiany wody w zbiorniku powierzchniowym Kryspinów koło Krakowa, używanym jako kąpielisko w miesiącach letnich. W ramach pracy przeprowadzone zostaną kampanie próbkowania wód zbiornika oraz studni i odwiertów znajdujących się w pobliżu. Przeprowadzone zostaną pomiaru składu izotopowego pary wodnej oraz pomiary parametrów meteorologicznych. Wykonany zostanie bilans izotopowy zbiornika. Oznaczanie izotopu 90 Sr w próbkach wody i wybranych artykułach spożywczych Opiekun: Nguyen Dinh Chau (Zakład Geofizyki Jądrowej, WFiIS) Stront 90 ( 90 Sr) jest sztucznym izotopem promieniotwórczym wytwarzanym przez wybuchy jądrowe, reaktory i elektrownie jądrowe. Celem pracy jest wykrywanie i oznaczanie tego izotopu w środowisku naturalnym. Praca składa się z następujących punktów: 1- zapoznanie się z metodyką oznaczania strontu 90; 2- badanie wydajności poszczególnych etapów w procedurze chemicznej wytrącania strontu oraz 3- metodyka pomiarów natężenia promieniowania beta emitowanego przez 90 Sr i jego produkt rozpadu 90 Y z wykorzystaniem licznika z ciekłym scyntylatorem. Oznaczanie powierzchniowego współczynnika ekshalacji radonu z wybranych materiałów budowlanych i powierzchni gruntu. Opiekun: Nguyen Dinh Chau (Zakład Geofizyki Jądrowej, WFiIS) Dawka radiologiczna pochodząca od radonu 222 Rn i jego produktów rozpadu stanowi ponad połowę sumarycznej dawki wywołanej od wszystkich źródeł radiacyjnych występujących w otoczeniu człowieka, z tego powodu problem ekshalacji radonu od podłoża i materiałów budowlanych ciągle jest tematem badawczym wielu instytucji naukowych i przemysłowych. Wykonanie wyżej wymienionej pracy składa się z następujących etapów: (i) zapoznanie się z różnymi istniejącymi metodami pomiaru radonu jak np. metodą węgla aktywnego, metodą 5
komory Lucasa i metodą pomiaru za pomocą spektrometru z ciekłym scyntylatorem; (ii) zaprojektowanie komory emanacyjnej do oznaczania powierzchniowego współczynnika ekshalacji radonu; (iii) pomiar zawartości radonu w komorze i obliczanie współczynnika ekshalacji radonu. Zastosowanie metody kalorymetrycznej do pomiaru wilgotności materiałów sypkich Opiekun: A. Kreft (Zakład Geofizyki Jądrowej, WFiIS) Preferowana specjalność: Fizyka Środowiska, Fizyka Jądrowa, Energetyka Woda charakteryzuje się wyjątkowo wysokimi wartościami ciepła krzepnięcia i ciepła właściwego. Można więc oczekiwać, że ciepło schładzania próbki zawilgoconego materiału o zadanej masie będzie silnie skorelowane z zawartością wody. Celem pracy dyplomowej będzie doświadczalne sprawdzenie tej koncepcji pomiaru wilgotności oraz porównanie jej ze standardowymi metodami. Proponowany sposób pomiaru może okazać się przydatny zwłaszcza do oznaczanie wilgotności węgli brunatnych. 6