Környezetfizikai laboratórium

Az előadások a következő témára: "Környezetfizikai laboratórium"— Előadás másolata:

1 Környezetfizikai laboratórium

2 Személyi erőforrás: a laboratórium kutatói
Név Foglalkozás Diploma éve Tudományos fokozat és éve Török Szabina fizikus, jogász 1975, 2005 egyetemi doktori: kém. tud. kand.: MTA doktora (fizika) Alföldy Bálint fizikus 1997 PhD (fizika): 2004 Breitner Dániel geológus 2006 PhD (környezettudomány): 2011 Börcsök Endre matematika-fizika tanár egyéni tantervben Óbudai Egyetemen Alkalmazott Informatika Osán János 1992 PhD (környezetfizika és környezetbiofizika): 1997 Oláhné Groma Veronika (gyesen) meteorológus 2005 Ph.D abszolutoriumot szerzett Balásházy Imre 1980 egyetemi doktori: 1983 fiz. tud. kand.: 1993 MTA doktora (fizika) 2008 Farkas Árpád 1996 PhD (biofizika): 2008 Madas Balázs Gergely mérnök-fizikus egészségügyi mérnök Doktorandusz, ELTE Szőke István (k-cs) matematikus 2000 Ph.D. (biofizika): 2008 Gergely Felicián biomérnök 2009 ? Zagyvai Péter vegyészmérnök 1976 egyetemi doktori kémiai tudomány kandidátusa 1987 Hallgatók egyetem évfolyam témavezetője Kéri Annamária BME BSc meghirdetve MSc ELTE Környezettudományi Ph.D Beleznai Péter SzIE Környezetmérnök M.Sc Zagyvai Péter (konzulens) Kókai Zsófia Kudela Gábor Ana Belchior BME TTK ELTE TTK ELTE ITK ITN, Liszabon, Portugália M.Sc. PhD

3 Néhány tudománymetriai adat a Web of Science nyomán
az elmúlt 10 évben ( ) 81 Web of Science publikáció készült ezekre 583 független hivatkozás született azaz átlagosan 7.2 hivatkozás publikációnként a laboratóriumban 3 kutató Hirsch-indexe >10 utolsó 5 évben 6 tudományos díj

4 Milyen múltban megszerzett tudásból és infrastruktúrából táplálkozik az SKL?
Kísérleti kutatások Környezetfizika, nukleáris méréstechnikai tapasztalatokból, röntgenspekroszkópia, szerkezetvizsgáló módszerek, tomográfia, aktivációs analitika Sugárvédelem 50 éves kutatási múlt ebből szolgáltató tevékenység 1996-ben levált mint környezetvédelmi szolgálat Elméleti kutatások Kis dózis Tüdő modell Rákkeletkezési modell Környezetgazdasági számítások a villamos energia szektorra

5 Legnagyobb ipari projektek
Paksi környezetellenőrző rendszer Budapest airport levegőminőség mérőhálózata ÜH környezeti értékelésben az üzemanyagciklus alternatívák értékelése MEH megújuló energiastratégia bírálata ESS Hungary telephely előzetes értékelése ESS Scandinavia leszerelés ALLEGRO telephely kiválasztási szempontrendszer

6 Erőforrások Eszközök Laboratóriumi háttér
Röntgen-, γ- és α-spektroszkópia, fluoreszcens és abszorpciós tomográfia, besugárzó hely (reaktor, másodlagos standard gamma forrás, béta forrás, Po-210 alfa forrás gyártás a reaktorban besugárzott bizmutból), speciális részecskemérők (piaci és saját fejlesztés ), optikai mikroszkópia feladatorientált képfeldolgozó rendszerekkel He-3 alapú neutron spektrométer. speciális aeroszol monitorok (CPC, aethalometer, TEOM) További lehetőségek, FEG-(E)SEM + FIB, SR (DESY, ANKA,SOLEIL, SSL)

7 Röntgenfluoreszcens spektrométer
Kamera Totálreflexiós feltét Léptető- motorok Röntgenfluoreszcens spektrométer Röntgencső Mintaváltó szekunder targetos mérésekhez Röntgen- detektor Sokoldalú készülék szekunder targetos XRF totálreflexiós XRF mikro-XRF pontanalízis, vonalmenti és területi mérések, mikrotomográfia XYZφ mintaasztal Kapilláris mikronyaláb előállításához polikapilláris minilencse (60 µm) egyszerű kapillárisok (30–100 µm)

8 Környezetfizikai vizsgálatok néhány példája
Márciusi vulkáni hamu repülési magasságban Szmog események idején BC (korom) Új projekt RH hosszú T1/2 kation megkötésének mérése és modellezése agyagásványokon, makro- és mikroszkopikus módszerekkel Kísérletek a svájci PSI-tel közösen Cs(I), Co(II) [Ni(II)], Eu(III) [An(III)], Th(IV) [An(IV)], U(VI) szorpció mechanizmusának kutatása hulladék elhelyezés biztonsági analíziséhez

9 Vizsgálati helyek (Mecsekérc, 1997)

10 Vizsgálati módszerek Kombinált μ-XRF/XRD/EXAFS vizsgálat 20 μm-es felbontással (HASYLAB L nyalábcsatorna (Hamburg), Kombinált μ-XRF/XRD vizsgálat 5 μm-es felbontással (ANKA FLUO nyalábcsatorna (Karlsruhe), μ-XRF térképezés: elemkorreláció vizsgálat mikro skálán, μ-XRD mérések kiválasztott pontokon a korrelációs vizsgálat kiegészítéséhez, μ-EXAFS a BAF minta ásvány fáziasinak megkötési mechanizmusának megismerésére

11 μ-XRF eredmények szorbeált A vizsgált elemek karakterisztikus röntgen intenzitásainak eloszlás diagramjai (HASYLAB, L nyalábcsatorna)

12 Pozitív mátrix faktorizáció
Faktor profilok Faktorok eloszlástérképe

13 Pozitív mátrix faktorizáció
ib4_540c ib4cr1 K Ca Mn Fe Ni Rb Sr Rtg-elemtérképek (HASYLAB, L nyaláb,1x1 mm2, 20 µm lépésköz F1 F2 F3 F4 PMF faktorok eloszlástérképei

14 μ-XRF eredmények Ni-Ka intensity (cps) Illite (%) 100 200 300 400 500
100 200 300 400 500 5 10 15 20 25 30 35 40 Illite (%) Ni-Ka intensity (cps)

15 TEM eredmények A vizsgálatokat Pekker Péter és Dódony István végezték a Bay Zoltán Nanotechnológiai Kutatóintézetben. Delta-11 Ib-4 (510 m)

16 Sugárvédelmi kutatások
ESS target kiválasztásának környezeti szempontjai Target hulladékosztályának meghatározása, target opciók Jelenlegi opció szilárd target (W) He hűtéssel (5-8 évig) Fallback PbBi Biológiai vedelem optimálásához talajvizsgálat

17 SUGÁRBIOLÓGIA ÉS SUGÁRVÉD. ALAPKÉRDÉSE:
az ionizáló sugárzás kis dózisainak biológiai hatása érvényes-e az LNT hipotézis? Miért numerikus modellezés? • emberen kísérletezni → etikai gondok • extrapoláció állatkísérletekből → nehézségekkel jár • extrapoláció in vitro tanulmányokból → nehézségekkel jár • a biológiai rendszer & a rák kialakulása meglehetősen bonyolult Miért radon? • legnagyobb adatbázis • népesség sugárterhelésének több mint fele a Rn-tól származik • dohányzás után a 2. tüdőrák ok. tény. (EPA), népesség ~1%-a † • Magyarország a tüdőrák statisztika élén jár • Rn → alfa-bomló, lokális erős hatás → „könnyű” modellezni

18 A biológiai hatás valószínűsége
Biztos (100%) epidemiológia patológia ? Dózis (mSv) 100 1000 ? Kollektív tulajdonság Egyéni tulajdonság 18

19 A radonterhelés modellezése LNT hipotézis analízise
Sugárterhelés A fizikai modell Biokinetikai és mikrodozimetriai modell:  légúti geometria,  levegőáramlás,  részecske depozíció,  tisztulás,  α-nyomok,  hámszövet: sejtmagok és sejtek,  α -találatok,  dóziseloszlások Sejtszintű terhelés B biofizikai modell Mechanisztikus biofizikai és tüdőrákkockázati modell:  egység-úthossz modell, (sejthalál, transzformáció)  jelzés-válasz modell (bystander), (sejthalál, transzformáció)  inicializáció-promóció modell, (sejthalál, transzformáció, rákkockázat)  szövet szintű modellezés …. Rákfejlődés elemzése Cél: Kockázat LNT hipotézis analízise

20 SZÁMÍTÓGÉPES LÉGÚTI DEPOZÍCIÓS MODELLEK
Numerikus módszer Tracheobronchiális kiülepedés Alkalmazás h = 17,9 % h = 0.8 % h = 13 % h = 0.9 % h = 12.2 % h = 1.9 % 1 nm 1 mm

21 Sejttranszformáció valószínűség közvetlen hatás
közvetlen és bystander hatás 12,3 óra 12,3 óra átlagos sejttranszf. valószínűség idő (h) közvetlen és bystander hatás idő (h) átlagos sejttranszf. valószínűség közvetlen hatás közvetlen és bysander hatás idő (h)

22 Az ionizáló sugárzás mutagén hatásának szövetszintű modellezése
 az ionizáló sugárzás sejtszintű hatásai - sok ismeret a válaszokról (DNS, fehérjék, sejten belüli kölcsönhatások) - nem természetes környezetben is megfigyelhetőek kölcsönhatások a sejtek között  a szövetben a kölcsönhatások még fontosabbak  közelebb vagyunk a szervezetszinthez is  fontos kérdés: hogyan manifesztálódnak a sejtszintű hatások szövetszinten?

23 A sejtpusztulás szerepe a mutációk kialakulásában
 a szövetszintű modellezés szükséges  sejtciklus-rövidülés hatása: a nem érzékeny sejtek dozimetriája is lényeges  egyfajta szomszédhatás: nagy dózisoknál is jelentős

24 Tervek A környezeti radonterhelés sejtszintű eloszlásának modellezése:
 a centrális légúti nyák tisztulás lokális sebességeloszlásának leírása (CFD modell)  a kiülepedésből és a tisztulásból származó egyensúlyi terheléseloszlás meghatározása a nagy bronchiális légutakban A biológiai hatás szövetszintű modellezés:  a mutáció kialakulását leíró modell alkalmazása a vérképző rendszerre  a radon leányelemek mutáns sejtpopulációra gyakorolt hatásának vizsgálata a bronchiális légutak esetén  az LNT hipotézis elemzése az eredményeink fényében 24

25 Tervek II Nagyvárosi légszennyezés forrásmegoszlásának pontosítása, szmog epizódok hatásának csökkentése Alternatív energia szcenáriók komplex értékelése MCDA módszerrel Radioaktív hulladék elhelyezés környezeti értékelésére alkalmas hazai referencia laboratórium megalapozása, mikro és makro kísérleti feltételek biztosítása CFD alkalmazhatósága a megújuló energia technológiákban