Mapy Google Earth

Identyfikacja źródeł emisji pyłu
przy pomocy radioaktywnego
izotopu ołowiu 210Pb
Grant KBN nr 3 T09D 025 29
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
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).
Wykres kołowy percentyli stężeń
zanieczyszczenia powietrza
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
300 µ g/m
0N
240 µ g/m
180 µ g/m
120 µ g/m
60 µ g/m
270N
3
300 µ g/m
0N
3
240 µ g/m
3
180 µ g/m
3
120 µ g/m
3
60 µ g/m
90N
180N
270N
3
3
3
3
3
90N
180N
Porównanie dystrybuanty stężeń kierunkowych pyłu
zawieszonego, otrzymanej na podstawie rzeczywistych stężeń
chwilowych (a) i dystrybuanty modelowanej przy pomocy
stężeń średniodobowych (b)
Izotop ołowiu 210Pb
jako znacznik pyłu
emitowanego ze źródeł
spalających węgiel
Szeregi promieniotwórcze izotopów
ulegających sukcesywnym rozpadom
- szereg torowy: 232Th, stabilny 208Pb
- szereg neptunowy: 237Np, stabilny 209Bi
- szereg uranowy: 238U, stabilny 206Pb
- szereg aktynowy: 235U, stabilny 207Pb
W sumie powstaje 28 izotopów
promieniotwórczych (Ra, Rn, Bi, Po, Tl, Pb)
Szereg uranow y:
A = 4n + 2
214
82
210
81
214
83
Tl
0 ,0 2 %
210
82
Hg
8 ,1 5
m
β
9 9 ,9 %
2 6 ,8
m
β
1 ,3 m
β
206
80
218
84
Pb
Pb
210
83
Tl
4 ,1 9 9
m
-
Bi
1 3 ⋅1 0
5 ,0 1 3
5
%
d
206
82
Pb
s ta b il
ny
222
86
0 .1 %
218
85
9 9 ,9 %
1 6 4 ,3
µs
~100
%
210
84
Rn
3 ,8 2 3 5
d
226
88
Ra
1600
a
230
90
Th
1,
2
m
β
0 .1 %
218
86
U
4 ,4 6 8 ⋅
109 l
IT :
0
,1 6 %
6,
7
h
234
92
U
9 9 ,8 4
7 ,5 3 8 ⋅ %
2 ,4 5 5 ⋅
4
10 l
105 l
At
1 ,5 s
9 9 .9 8 α , β
%214 Po
84
~100
1 ,9 ⋅1 0
2 2 ,3 l
-6
%
%
α, β 206
81
3 ,1 m
α, β
238
92
Th
2 4 ,1 d
β
Po
Bi
1 9 ,9
m
α, β
234
90
Rn
35 m s
α
Po
1 3 8 ,3
76 d
Schemat przemian promieniotwórczych
w szeregu uranowym
Promieniotwórczość naturalna
- okres połowicznego rozpadu
- aktywność promieniotwórcza izotopu
Bq (jedna przemiana w ciągu jednej
sekundy)
- aktywność właściwa masowa (Bq/kg)
- stężenie izotopu promieniotwórczego
(Bq/m3)
- natężenie strumieni aktywności izotopu
(Bq/s/m2)
Źródła pochodzenia 210Pb w powietrzu
- ekshalacja radonu 222Rn z powierzchni
ziemi (> 4.7 mBq/m3)
- rozpad radu 226Ra w pyle zawieszonym
(< 5 µBq/m3)
- emisja z wysokotemperaturowych źródeł
przemysłowych i domowych
(lokalnie ~ 2 Bq/m3)
stę że nie [mikro Bq/m3]
2000
1500
1000
500
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
miesiąc/rok
średnie tygodniowe steżenie ołowiu 210Pb w powietrzu
4 okr. śr. ruch. (średnie tygodniowe steżenie ołowiu 210Pb w powietrzu )
Stężenie izotopu ołowiu 210Pb w powietrzu,
stacja GIG Katowice, lata 2000-2006
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. 2006 – I. 2007)
– 44 próbki dobowe
S tę że nie
210
Pb
2500
mikro Bq /m3
2000
1500
1000
500
st
y
st
y
22
8
u
gr
gr
u
25
lis
11
27
li s
ź
pa
13
ź
30
pa
ź
16
rz
w
pa
2
rz
18
4
si
21
w
e
e
si
7
lip
lip
24
10
cz
e
26
cz
e
aj
12
m
29
m
m
aj
aj
15
1
kw
i
i
17
kw
3
ar
m
ar
20
lu
m
6
20
6
lu
t
t
0
da ta
d ob owe
tyg od n iowe
2 okr. śr. ru ch . (tyg od nio we )
Porównanie dobowych wartości stężeń Pb w powietrzu
w Tarnowskich Górach ze średnimi tygodniowymi
wartościami ze stacji GIG w Katowicach
Zależność średniego stężenia ołowiu 210Pb
od wielkości opadu atmosferycznego
Stężenie
210
Pb w porównaniu do temperatury powietrza
35
1600
30
1400
25
15
800
stę ż e nie
10
600
5
400
0
200
-5
0
-10
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
49
51
numer tygo dnia (luty 2006 - styczeń 2007)
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 210Pb
od temperatury powietrza
te m pe ra tura w 0 C
20
1000
210
P b m ikro Bq/m 3
1200
Stężenie promieniotwórcze 210Pb w powietrzu
Okres
Stężenie
promien.
[mBq/m3]
minimum
maksimum
średnie
II – III
2006
0,25
1,10
0,41
VI – VIII
2006
0,21
0,65
0,35
X. 2006
- I. 2007
0,16
1,92
0,68
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)
Aktywność właściwa izotopu ołowiu 210Pb
w poszczególnych źródłach emisji pyłu
Typ emisji
Źródło emisji pyłu
Emisja przemysłowa
(punktowa)
EC Miechowice
146
El. Łagisza bl.1
271
El. Łagisza bl.7
352
EC Chorzów bl.1
103
EC Chorzów bl.2
103
MPEC Tarn. Góry
161
Tarnowskie Góry
1856,1
Tarnowskie Góry
762,8
Tarnowskie Góry
814,0
Tarnowskie Góry
952,4
Tarnowskie Góry
79,6
Tarnowskie Góry
40,1
Tarnowskie Góry
26,2
Emisja niska
Emisja z podłoża
Aktywność
właściwa 210Pb
[Bq/kg]
Średnia aktywność
właściwa 210Pb
[Bq/kg]
189,3
1096,3
48,6
Wykres kołowy percentyli 50 i 95 stężeń pyłu całkowitego
w rejonie Tarnowskich Gór
na tle internetowej mapy Google Earth
Wykres kołowy percentyli 50 i 95 natężenia strumieni pyłu
całkowitego w rejonie Tarnowskich Gór
na tle internetowej mapy Google Earth
Wykres kołowy percentyli 50 i 95 stężeń
promieniotwórczych izotopu ołowiu 210Pb w rejonie
Tarnowskich Gór na tle internetowej mapy Google Earth
Wykres kołowy percentyli 50 i 95 natężenia strumieni
aktywności izotopu ołowiu 210Pb w rejonie Tarnowskich
Gór na tle internetowej mapy Google Earth
WNIOSKI
- Dla rejonu Tarnowskich Gór największy udział w
stężeniach pyłu ze spalania węgla mają źródła
niskie (paleniska domowe).
- Sektory z najwyższą aktywnością właściwą 210Pb
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.
WNIOSKI c.d.
- Stwierdzono wyraźne (max. natężenie strumieni
stężeń promieniotwórczych 210Pb) oddziaływanie
źródeł przemysłowych (MPEC Tarnowskie Góry,
EC Miechowice, Huta Łabędy, Kopalnia Sośnica,
PEC Gliwice, PEC Pyskowice: emisja pyłu
znakowanego izotopem 210Pb).
- Dla większości sektorów w rejonie Tarnow. Gór
stwierdzono równomierne występ. aktywności
właściwej 210Pb, co należy wiązać z przemianami
radonowymi izotopu macierzystego 222Rn, a nie
z działalnością człowieka.