Estimation of the share of artificial Po-210 contamination in the ambient air

• Autorzy: Długosz-Lisiecka Magdalena , Nowak Karolina

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2021.136449

Warianty tytułu

PL

Ocena udziałów zanieczyszczeń antropogenicznego izotopu Po-210 w powietrzu atmosferycznym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, source apportionment for unsupported ²¹⁰Po was conducted. The activity size distributions of both supported and unsupported ²¹⁰Po in urban aerosols were measured from February to December 2019. The results confirmed that the activity of ²¹⁰Po in the atmosphere is significantly increased by additional ²¹⁰Po content related to coal combustion by-product releases, especially in the cold winter season. The sources of this content are local emissions and long-range transport processes. Unsupported activity concentrations of ²¹⁰Po and weather parameters (temperature, humidity, and wind velocity) were used for source apportionment from three heating systems.

PL

W pracy dokonano podziału źródeł dodatkowych porcji izotopu Po-210. Rozkłady wielkości frakcji zarówno związanej, jak i niezwiązanej Po-210 w aerozolach miejskich mierzono od lutego do grudnia 2019 r. Wyniki potwierdziły, że aktywność Po-210 w atmosferze jest istotnie zwiększona przez dopływ dodatkowych porcji Po-210 związanych z uwalnianiem produktów spalania węgla, zwłaszcza w okresie zimowym. Próbki pobierano w centrum Łodzi, w Polsce. Dwie lokalne elektrownie opalane węglem kamiennym znajdują się około 7 km (205 MW) i 11 km (200 MW) od punktu poboru próbek. W odległości 70 km od punktu poboru próbek znajduje się duża elektrownia na węgiel brunatny (Elektrownia Bełchatów) o mocy 5100 MW. Aerozole zbierano na filtrach z włókna szklanego za pomocą impaktora kaskadowego (TISH). Produkty rozpadu radonu -222, tj. Pb-210, Bi-210 i Po-210 są łatwo adsorbowane na powierzchni cząstek aerozolu zawieszonych w powietrzu i chociaż aktywność 210Pb nie zmienia się znacząco ze względu na stosunkowo długi okres półtrwania wynoszący 22,3 lat, to aktywności Bi-210 i Po-210 przyrastają w czasie przebywania cząstek aerozolu w powietrzu. Temperaturę, wilgotność i prędkość wiatru analizowano wspólnie za pomocą parametru Z, który został zdefiniowany na potrzeby niniejszych badań. Obliczono związane i niezwiązane stężenia aktywności Po-210, a skorelowanie ich z parametrem Z pozwoliło określić ilościowo udział źródeł lokalnej dodatkowej porcji Po-210 i innych źródeł dodatkowej, antropogenicznej emisji Po-210, związanej z transportem dalekiego zasięgu.

Słowa kluczowe

EN

source apportionment; radioactive aerosols; unsupported 210Po

PL

podział źródeł; aerozol radioaktywny; nieobsługiwany Po-210

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 47, no. 1
• Strony: 61--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Długosz-Lisiecka Magdalena

• Lodz University of Technology, Institute of Applied Radiation Chemistry, Łódź, Poland

autor

Nowak Karolina

• Lodz University of Technology, Institute of Applied Radiation Chemistry, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Aba, A., Ismaeel, A., Al-Boloushi, O., Al-Shammari, H., Al-Boloushi, A. & Malak, M. (2020). Atmospheric residence times and excess of unsupported 210-Po in aerosol samples from the Kuwait Bay--Northern Gulf, Chemosphere, 261, pp. 127690, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127690.
• 2. Adu, J. & Vellaisamy, M.V (2020). Mathematical model development for non-point source in-stream pollutant transport, Archives of Environmental Protection , 46, 2, pp. 91-99
• 3. Baskaran, M. (2011). Po-210 and Pb-210 as atmospheric tracers and global atmospheric Pb-210 fallout: a Review, Journal of Environmental Radioactivity, 102, pp. 500-513.
• 4. Behbehani, M., Uddin, S. & Baskaran, M. ( 2020). 210-Po concentration in different size fractions of aerosol likely contribution from industrial sources, Journal of Environmental Radioactivity, 222, 106323.
• 5. Botezatu, E., Grecea, C. & Botezatu, G. (1996). Radiation exposure potential from coal-fired power plants in Romania Vienna, International Congress On Radiation Protection.
• 6. EURACOAL, (2020). European Association for Coal and Lignite, Coal Industry across the Europe 7-th edition, ISSN 2034-5682.
• 7. Filizok, I. & Gorgün, A.U. (2019). Atmospheric depositional characteristics of 210-Po, 210-Pb and some trace elements in Izmir, Turkey, Chemosphere, 220, pp. 468-475.
• 8. Hirose, K., Kikawada, Y, Doi, T. Su, C.C. & Yamamoto, M. (2011). 210-Pb deposition in the Far East Asia: controlling factors of its spatial and temporal variations, Journal of Environmental Radioactivity, 102, pp. 514-519.
• 9. Carvalho, F., Fernandes, S., Fesenko, S., Holm, E., Howard, B., Martin, P., Phaneuf, M., Porcelli, D., Pröhl, G. & Twining, J. (2017). The environmental behaviour of polonium technical reports series No. 484. International Atomic Energy Agency Vienna.
• 10. Długosz-Lisiecka, M. & Bem, H. (2020). Seasonal fluctuation of activity size distribution of 7-Be, 210-Pb, and 210-Poradionuclides in urban aerosols, Journal of Aerosol Science, 144, 105544.
• 11. Długosz-Lisiecka, M. (2016). The sources and fate of 210-Po in the urban air: a review, Environment International, 94, pp. 325-330.
• 12. Długosz-Lisiecka, M. (2019). Chemometric methods for source apportionment of 210-Pb, 210-Bi and 210-Po for 10 years of urban air radioactivity monitoring in Lodz city, Poland, Chemosphere, 220, pp. 163-168.
• 13. Długosz-Lisiecka, M. (2015). Excess of Polonium-210 activity in the surface urban atmosphere, Part 1, Fluctuation of the 210-Po excess in the air, Environ. Sci.: Processes Impacts, 17(2), pp. 458-464, a.
• 14. Długosz-Lisiecka, M. (2015). Excess of Polonium-210 activity in the surface urban atmosphere. Part 2. Origin of 210-Poexcess, Environ. Sci.: Processes Impacts, 17(2), pp. 465-470, b.
• 15. Ioannidou, A., Eleftheriadis, K., Gini, M., Gini, L., Manenti, S. & Groppi, F. (2019). Activity size distribution of radioactive nuclide 7-Be at different locations and under different meteorological conditions, Atmospheric Environment, 212, pp. 272-280.
• 16. Kaynar, S.Ç., Kaynar, U.H., Hiçsönmez, Ü. & Sevinç, O.Ü. (2018). Determination of 210-Po and 210-Pb depositions in lichen and soil samples collected from Köprübaşı-Manisa, Turkey, Nuclear Science and Techniques, 29, 10, 1007/s41365-018-0428-7.
• 17. Lozano, R.L., San Miguel, E.G. & Bolívar, J.P. (2011). Assessment of the influence of in situ 210-Bi in the calculation of in situ 210-Po in air aerosols: Implications on residence time calculations using 210-Po/210-Pb activity ratios, Journal of Geophysical Research, 116,D08206, DOI: 10,1029/2010JD014915.
• 18. Mertens, J., Lepaumier, H., Rogiers, P., Desagher, D., Goossens, L., Duterque, A., Le Cadre, E., Zarea, M. & Blondeau, J. (2020). Webber M., Fine and ultrafine particle number and size measurements from industrial combustion processes: Primary emissions field data, Atmospheric Pollution Research, 11, 4, pp. 803-814.
• 19. Marley, N.A., Gaffney, J.S., Drayton, P.J., Mary, M. Cunningham, K. Orlandini, A. & Paode, R. (2000). Measurement of 210-Pb, 210-Po and 210-Bi in Size-Fractionated Atmospheric Aerosols: An Estimate of Fine-Aerosol Residence Times, Aerosol Science and Technology 32, pp. 569-583.
• 20. Nowina-Konopka, M. (1993). Radiological hazard from coal-fired power plants in Poland.Radiat. Prot. Dosim. 46 (3), pp. 171-180.
• 21. Nelson A.W., Eitrheim, E.S., Knight, A.W., May, D. & Schultz, M.K. (2017). Polonium-210 accumulates in a lake receiving coal mine discharges - anthropogenic or natural? Journal of Environmental Radioactivity, 167, 211-221.
• 22. Ozden, B., Guler, E., Vaasma, T., Horvath, M., Kiisk, M. & Kovacs, T. (2017). Enrichment of naturally occurring radionuclides and trace elements in Yatagan and Yenikoy coal-fired thermal power plants. Turkey, Journal of Environmental Radioactivity, 188, pp. 100-107.
• 23. Ozden, B., Vaasma, T., Kiisk, M. & Tkaczyk, A.H. (2016). A modified method for the sequential determination of 210-Po and 210-Pb in Ca-rich material using liquid scintillation counting, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 311 (1), pp. 365-373.
• 24. Ouyang, J., Song, L.-J., Ma, L.-L, Luo, M. & Xu, D.-D. (2018) Temporal variations, sources and tracer significance of Polonium-210 in the metropolitan atmosphere of Beijing, China, Atmospheric Environment, 193, 2018, pp. 214-223.
• 25. Pham, M.K., Betti, M., Nies, H. & Povinec, P. (2011). Temporal changes of 7-Be, 137-Cs and 210-Pb activity concentrations in surface air at Monaco and their correlation with meteorological parameters, Journal of Environmental Radioactivity, 102, 11, pp. 1045-1054.
• 26. Poluszyńska J. (2020). The content of heavy metal ions in ash from waste incinerated in domestic furnaces, Archives of Environmental Protection, 46, 2, pp. 68-73.
• 27. Sabuti, A.A. & Mohamed, C.A.R. (2011). Natural Radioisotopes of Pb, Bi and Po in the Atmosphere of Coal Burning Area, Environment Asia, 4, pp. 49-62, 10,14456/ea,2011,18.
• 28. Sabuti, A.A. & Mohamed, C.A.R. (2013). Residence time of Pb-210, Bi-210 and Po-210 in the atmosphere around a coal-fired power plant, Kapar, Selangor, Malaysia, Pollution Research, 32, pp. 907-915.
• 29. Sówka I., Badura M., Pawnuk M., Szymański P. & Batog P. (2020). The use of the GIS tools in the analysis of air quality on the selected University campus in Poland. Archives of Environmental Protection, 46, 1, pp. 100-106
• 30. Sykora, I. & Povinec, P.P. (2020). Natural and anthropogenic radionuclides on aerosols in Bratislava air, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 325, pp. 245-252, https://doi.org/10.1007/s10967-020-07219-0.
• 31. Szaciłowski, G., Ośko, J. & Pliszczyński, T. (2019). Determination of 210-Po in air filters from metallurgic industry, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 322, pp. 1351-1356, https://doi.org/10.1007/s10967-019-06858-2.
• 32. Vaasma, T., Loosaar, J., Gyakwaa, F., Kiisk, M., Özden, B. & Tkaczyk, A.H. (2017). Pb-210 and Po-210 atmospheric releases via fly ash from oil shale-fired power plants, Environmental Pollution, 222, 210-218.
• 33. Vecchi, R., Piziali, F.A.,Valli, G., Favaron, M. & Bernardoni, V. (2019). Radon-based estimates of equivalent mixing layer heights: A long-term assessment. Atmospheric Environment, 197, pp. 150-158.
• 34. Wasielewski R., Wojtaszek M. & Plis A. (2020). Investigation of fly ash from co-combustion of alternative fuel (SRF) with hard coal in a stoker boiler. Archives of Environmental Protection. 46, 2, pp. 58-67.
• 35. Yan G., Cho H.-M., Lee, I. & Kim, G. (2012). Significant emissions of 210-Po by coal burning into the urban atmosphere of Seoul, Korea, Atmospheric Environment, 54, 80-85.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).