ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

Σπανάκου, Αρετή

dc.contributor.author	Σπανάκου, Αρετή	el
dc.date.accessioned	2017-11-09T11:50:04Z
dc.date.available	2017-11-09T11:50:04Z
dc.date.issued	2017-11-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45904
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7679
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	ραδιενέργεια περιβάλλοντος	el
dc.subject	ραδιενεργά ισότοπα ιχνηλάτες	el
dc.subject	ατμοσφαιρικές διεργασίες	el
dc.subject	διάβρωση εδάφους	el
dc.subject	Be-7, Be-10, Na-22, Pb-210, Cs-137	el
dc.subject	environmental radioactivity	en
dc.subject	radioactive tracers	en
dc.subject	atmospheric processes	en
dc.subject	soil erosion	en
dc.subject	Be-7, Be-10, Na-22, Pb-210, Cs-137, FRNs	en
dc.title	ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ	el
dc.title	USE OF NATURAL AND ARTIFICIAL RADIONUCLIDES IN ENVIRONMENTAL PROCESSES	en
dc.contributor.department	Φυσική και Τεχνολογικές Εφαρμογές	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06
heal.abstract	Η ραδιενέργεια στο περιβάλλον έχει μελετηθεί εκτενώς σε ολόκληρο τον κόσμο με αποτέλεσμα την ανάπτυξη του κλάδου της ραδιοοικολογίας. Πέρα από αυτή την οπτική γωνία, τις τελευταίες λίγες δεκαετίες, πολλά ραδιενεργά ισότοπα έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ως ιχνηλάτες περιβαλλοντικών διεργασιών. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία (ΔΕ) αποτελεί μια εκτενή βιβλιογραφική ανασκόπηση της έρευνας, που έχει πραγματοποιηθεί παγκοσμίως, σχετικά με τη χρήση φυσικών και τεχνητών ραδιενεργών ισοτόπων στη μελέτη περιβαλλοντικών διεργασιών στην ατμόσφαιρα και στο έδαφος. Τα ραδιενεργά ισότοπα που έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη τέτοιων διεργασιών είναι τα κοσμικής προέλευσης 7Be (Τ1/2= 53,3 ημέρες), 10Be (Τ1/2=1,5x106 έτη), 22Na (Τ1/2=2,6 έτη), ο γεωγενής 210Pbex (Τ1/2=22,3 έτη) και το τεχνολογικά επαγώμενο 137Cs (Τ1/2=30,2 έτη). Τα παραπάνω ραδιενεργά ισότοπα, αμέσως μετά την παραγωγή τους, προσκολλώνται στα σωματίδια του ατμοσφαιρικού αεροζόλ, με αποτέλεσμα να παίρνουν μέρος σε ατμοσφαιρικές διεργασίες και να αποτελούν ιχνηλάτες τους. Το κοσμογενές 7Be, λόγω του κατάλληλου χρόνου υποδιπλασιασμού του και της σχετικά εύκολης ανίχνευσής του μέσω της γφασματοσκοπικής ανάλυσης, έχει ευρέως χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της μετακίνησης αερίων μαζών, όπως είναι η ανταλλαγή στρατοσφαιρικού - τροποσφαιρικού αέρα, η κατακόρυφη ανάμιξη μέσα στην τροπόσφαιρα, η οριζόντια μεταφορά αερίων μαζών από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη προς τους πόλους καθώς και η μεταφορά αερίων μαζών που οφείλεται σε τοπικές μετεωρολογικές παραμέτρους. Έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε έρευνες μεταφοράς και απόθεσης σωματιδίων του ατμοσφαιρικού αεροζόλ καθώς και ρύπανσης οφειλόμενης σε ρυπαντές αεροζόλ. Επιπλέον, έχει χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό μοντέλων διάχυσης και γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Τα κοσμογενή ραδιενεργά ισότοπα, 10Be και 22Na, έχουν χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με το 7Be κι έχουν αποδειχτεί σημαντικοί ιχνηλάτες στρατοσφαιρικών εισβολών. Εντούτοις, οι δυσκολίες στην ανίχνευσή τους αποτελούν τον κυριότερο περιορισμό που εμποδίζει την ευρύτερη χρήση τους. Από την άλλη, o γεωγενής 210Pbex αποτελεί κατάλληλο ιχνηλάτη της ηπειρωτικής ή θαλάσσιας προέλευσης αερίων μαζών. Η συνδυαστική χρήση του με το 7Be, καθιστά το λόγο τους ιχνηλάτη της μεταφοράς που σχετίζεται με τη δυναμική των αερίων μαζών στη χαμηλότερη τροπόσφαιρα. Τέλος, παρόλο που η παραγωγή του 137Cs έχει πλέον σταματήσει, ωστόσο η επαναιώρησή του από το έδαφος μπορεί να χρησιμεύσει ως ιχνηλάτης μεταφοράς σκόνης. Πάντως, η καλύτερη κατανόηση της ατμοσφαιρικής κατανομής τέτοιων ραδιενεργών ισοτόπων - ιχνηλατών, που αποκτάται από λεπτομερείς και αξιόπιστες μετρήσεις, θα διευκολύνει και θα τελειοποιήσει τα μοντέλα γενικής ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας. Τα φυσικά και τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα, που απομακρύνονται από την ατμόσφαιρα και εναποτίθενται στο έδαφος, μέσω των διεργασιών της υγρής και ξηρής εναπόθεσης, αποκαλούνται “Fallout RadioNuclides” (FRNs). Ορισμένα από αυτά, όπως το 137Cs, ο 210Pbex και το 7Be, έχουν την ιδιότητα να προσροφώνται γρήγορα και ισχυρά από τα λεπτόκοκκα σωματίδια του χώματος. Λόγω της γεωχημικής συμπεριφοράς τους, τα παραπάνω ραδιενεργά ισότοπα μετακινούνται μαζί με το χώμα, μόνο μέσω φυσικών διεργασιών, με αποτέλεσμα να λειτουργούν ως ιχνηλάτες της μετακίνησης του χώματος. Έτσι, καταγράφοντας μια μεταγενέστερη ανακατανομή τους στο έδαφος, επιτυγχάνεται η ιχνηλασία των ρυθμών και των χωρικών μορφών της διάβρωσης και της απόθεσης ιζημάτων που συμβαίνει σε μια viii περιοχή. Για την εκτίμηση των ρυθμών ανακατανομής χώματος σε μια τοποθεσία εφαρμόζεται η πυρηνική αναλυτική τεχνική, η αποκαλούμενη τεχνική των FRNs, η θεμελιώδης ιδέα της οποίας βασίζεται στη σύγκριση μεταξύ της παραμένουσας απόθεσης του ραδιενεργού ισοτόπου στην υπό μελέτη τοποθεσία και της παραμένουσας απόθεσης στην τοποθεσία αναφοράς, δηλαδή σε μια τοποθεσία που δεν υφίσταται ούτε διάβρωση ούτε απόθεση ιζημάτων. Για την εφαρμογή της τεχνικής των FRNs, έχουν καθιερωθεί παγκοσμίως εναρμονισμένα πρωτόκολλα που αφορούν σε μια σειρά τυποποιημένων βημάτων που πρέπει να ακολουθηθούν. Τα βήματα αυτά περιλαμβάνουν τον σχεδιασμό της δειγματοληψίας, τη συλλογή δειγμάτων χώματος από βάθος χρησιμοποιώντας κατάλληλα εργαλεία, την προετοιμασία και προ-επεξεργασία των δειγμάτων, τη μέτρηση της ειδικής ραδιενέργειάς τους, τη χρήση μοντέλων μετατροπής της παραμένουσας απόθεσης των ραδιενεργών ισοτόπων σε ρυθμούς ανακατανομής χώματος και τέλος την απεικόνιση των εκτιμούμενων ρυθμών διάβρωσης και απόθεσης ιζημάτων σε αντίστοιχους χάρτες. Αρχικά η τεχνική περιελάμβανε μόνο το 137Cs, το οποίο είναι και το ευρύτερα χρησιμοποιούμενο, ενώ σταδιακά η χρήση της συμπεριέλαβε τον 210Pbex και το 7Be, γεγονός που οφείλεται κυρίως στη βελτίωση των ανιχνευτικών διατάξεων και τεχνικών της φασματοσκοπίας-γ. Λόγω του χρόνου υποδιπλασιασμού του, το 137Cs χρησιμοποιείται ως ιχνηλάτης μεσοπρόθεσμων, (χρονικής κλίμακας 50 ετών περίπου), ανακατανομών χώματος. Από την άλλη, η συνεχής παραγωγή του φυσικού ραδιενεργού ισοτόπου 210Pbe, σε συνδυασμό με το χρόνο υποδιπλασιασμού του, μπορεί να επεκτείνει την παραπάνω χρονική κλίμακα, παρέχοντας εκτιμήσεις για πιο μακροπρόθεσμους (100 ετών περίπου) ρυθμούς ανακατανομής χώματος. Τέλος, ο σχετικά μικρός χρόνος υποδιπλασιασμού του 7Be το καθιστά κατάλληλο ιχνηλάτη βραχυπρόθεσμων (ημερών έως μερικών μηνών) ανακατανομών χώματος, που σχετίζονται με μεμονωμένες περιόδους έντονων βροχοπτώσεων, καθώς και εποχιακές αλλαγές στη χρήση της γης, κυρίως σε μικρές χωρικές κλίμακες. Σήμερα, το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη συνδυασμένη χρήση FRNs διότι έτσι παρέχεται η δυνατότητα του καθορισμού ρυθμών διάβρωσης για διαφορετικές χρονικές κλίμακες καθώς και για διαφορετικές τοπικές συνθήκες. Απώτερος στόχος είναι η ευρύτερη χρήση της τεχνικής των FRNs σε μεγαλύτερη κλίμακα και η προώθησή της από ερευνητικό εργαλείο σε άμεσα εφαρμόσιμο εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για την αποτελεσματική διαχείριση του εδάφους και την προστασία του από τη διάβρωση, η οποία αποτελεί τον κυριότερο παράγοντα υποβάθμισής του. Πρέπει να αναφερθεί ότι η χρήση ραδιενεργών ισοτόπων εκτείνεται επίσης σε σημαντικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο υδάτινο περιβάλλον, αλλά η μελέτη τους παρέμεινε έξω από τους στόχους της παρούσας ΔΕ. Αναμφισβήτητα, πολλά φυσικά και τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα έχουν αποδειχθεί πολύτιμοι ιχνηλάτες περιβαλλοντικών διεργασιών. Μετρώντας τη ραδιενέργειά τους και παρακολουθώντας τις μεταβολές των συγκεντρώσεών της, κατανοούμε καλύτερα τους μηχανισμούς που διέπουν τις διεργασίες αυτές. Η πρόοδος της τεχνολογίας και των αναλυτικών τεχνικών θα παίξει καθοριστικό ρόλο στη μελλοντική εξέλιξη της χρήσης τους σε περιβαλλοντικές έρευνες.	el
heal.advisorName	Αναγνωστάκης, Μάριος	el
heal.committeeMemberName	Χίνης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Πετρόπουλος, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	330
heal.fullTextAvailability	true