ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΙ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ - Σπανάκου, Αρετή (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2017)
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