 |
Numerical modeling and spatial mapping of natural radioactivity for environmental risk assessment based on the geochemical and physical properties of the potential source rocks and soils
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
115810 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Szabó, Katalin Zsuzsanna |
| Title in Hungarian |
Természetes radioaktivitás numerikus modellezése és térképezése környezeti kockázatbecslés céljából potenciális forráskőzetek és talajok geokémiai és fizikai paraméterei alapján |
| Title in English |
Numerical modeling and spatial mapping of natural radioactivity for environmental risk assessment based on the geochemical and physical properties of the potential source rocks and soils |
| Keywords in Hungarian |
természetes radioaktivitás, kockázatbecslés, térképezés, transzfer függvény |
| Keywords in English |
natural radioactivity, risk assesment, mapping, transfer function modeling |
| Discipline |
| Geology, Tectonics, Vulcanology (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Environmental geology |
|
| Panel |
Earth sciences 1 |
| Department or equivalent |
Kémia és Biokémia Tanszék (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences) |
| Starting date |
2015-09-01 |
| Closing date |
2018-08-31 |
| Funding (in million HUF) |
22.525 |
| FTE (full time equivalent) |
2.40 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A projekt fő célja a természetes radioaktivitás (urán, rádium, radon) térképezés és numerikus modellezés módszereinek fejlesztése, tesztelése, kalibrálása és megbízhatóságának tesztelése három, korábban nagy geogén radonpotenciálúnak becsült kőzettípusra (Velencei gránit, Soproni-hegységben található gneisz és leukofillit, Pest megyei proluviális-deluviális üledék). További cél a kiválasztott kőzetek és azon kifejlődött talajok geokémiai (pl. urán-, rádium tartalom) és fizikai (pl. porozitás, szemcseméret) paramétereinek felhasználása a modellezés során, amely hazai és nemzetközi viszonylatban is új eredményeket ígér. A modellezés révén a kiválasztott kőzetek természetes radioaktivitásának kockázat elemzése és térképek készítése további cél, amely mind a hazai mind az Európai Uniós radon szabályozás során is felhasználható eredményeket ad.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az alaphipotézis szerint egy adott geológiai formáció radonpotenciálja megbecsülhető a kőzet és az azon kifejlődött talaj fizikai (pl. porozitás, szemcseméret) és geokémiai (pl. urán-, rádium tartalom) paraméterei alapján. További hipotézis, hogy a geológiai formációk radonpotenciálja mennyiségileg becsülhető ezekből a paraméterekből elméleti és tapasztalati transzfer függvények segítségével. A kutatás során e korábban felállított elméleti és tapasztalati transzfer függvények tesztelése, kalibrálása és megbízhatóságának tesztelése a cél. További hipotézis, hogy e fizikai és geokémiai paraméterek és a talajgáz radonkoncentráció részletes vizsgálata és térképezése segíti a talajgáz radonkoncentráció eloszlásának meghatározásában szerepet játszó geológiai folyamatok megértését.
A kutatás során az alábbi kérdések megválaszolása cél:
1) A modellezés során becsült paraméterek értékei hogyan függnek össze a mért értékekkel? A bemenő paraméterek hogyan befolyásolják a geogén radonpotenciál értékét? A számított radonpotenciál mennyire érzékeny a bemenő paraméterekre?
2) A vizsgált kőzet és talaj geomkémiai és fizikai paraméterei (pl. ásványos összetétel, szervesanyag-, agyagásvány-, karbonáttartalom) hogyan befolyásolják a talajgáz radonkoncentrációt?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kutatásban kitűzött várható eredmények jelentőségét az adja, hogy a természetben megtalálható urán bomlási sorban található leányelemek, úgy mint a rádium és kiváltképp a radon és leányelemei jelentős egészségkárosító kockázati tényezőt jelentenek (UNSCEAR Report 2000). Epidemiológiai tanulmányok alapján a belterekben kialakuló emelkedett radonkoncentráció a dohányzás után a második legfontosabb okozója a tüdőrák kialakulásának (WHO, 2009). Az Európai Unió 2013-as Euratom Basic Safety Standards (BSS) direktívája alapján a tagállamoknak kötelező a radontól származó dózis csökkentése érdekében nemzeti radon cselekvési tervet készíteni, meghatározni azokat a területeket ahol a radonkoncentráció potenciális veszélyforrás (Council Directive 2013/59/Euratom). A direktívában foglaltakat a tagállamoknak 2018 februárjáig végre kell hajtani.
A kutatás tudományos jelentőségét adja, a kőzetek és talajok széles körű geokémiai (pl. urántartalom, agyagásvány tartalom) és fizikai (pl. porozitás, szemcseméret) tulajdonságainak felhasználása a talaj radonkoncentrációjának és a geológiai formációk geogén radonpotenciáljának meghatározására. A tudományosan megalapozott, kalibrált modellek (transzfer függvények) lehetővé teszik a geológiai formációk radon kockázatelemzését és felhasználható eredményt nyújtanak mind az EU mind a hazai törvényhozás számára. Az eredmények társadalmi jelentőségét mutatja az, hogy az eredmények integrálhatók lesznek az Európai Bizottság, Természetes Radioaktivitás Európai Atlasza projektbe.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A belterekben kialakuló emelkedett radonkoncentráció a dohányzás után a második fő okozója a tüdőrákos megbetegedéseknek. A beltéri radontartalom fő forrása a talajgázban található radon, amely a repedéseken, réseken jut be a házakba és az alsó szinteken (pince, földszint) halmozódik fel. A talajgázban található radon forrása a kőzetekben és talajokban lévő rádium (amely az uránból keletkezik). A beltéri radonkoncentráció előrejelzésének számos módja létezik. A belterekben kialakuló radonkoncentrációt az épület sajátosságai, az életvitel befolyásolják, ezért az ugyanolyan kőzettípuson lévő házakban eltérő radonkoncentráció alakulhat ki. Ez torz képet nyújthat a potenciális radonkockázat meghatározása során. A geogén radonpotenciál meghatározása lehetősége ad arra, hogy konkrétan a radon forrását határozzuk meg, az épületek befolyásoló tényezőinek kiküszöbölésével. Jelen kutatás fő célja a geogén radonpotenciált meghatározó paraméterek (talajgáz radonkoncentráció és a talaj permeabilitás) transzfer függvényekkel való becslése egyéb kőzet, talajtípusokra jellemző paraméterekből. További cél az előzetesen (irodalom, geológiai analógia alapján) nagy geogén radonpotenciálúnak becsült 3 kiválasztott kőzettípus (Velencei gránit, Soproni gneisz és leukofillit, Pest megyei proluviális-deluviális üledék) radioaktív elemtartalmának és radon kibocsátásának jellemzése.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The general objective of this project is the development, testing, calibration and the reliability analyses of numerical modeling and spatial mapping methods of natural radioactivity (uranium, thorium, radon). A further scientific objective is the use of geochemical and physical properties of selected radioactivity source rocks and soils such as uranium content, mineralogical composition and soil porosity as independent input parameters into predictive natural radioactivity models. The use of the appropriate rock and soil parameters for modeling offers novel results of international significance. Finally, these models are used to create risk assessment of the studied rock units to provide scientifically-based support for the EU and the Hungarian regulation on radon hazard assessment, management and reduction to human health. It is expected that the unique detailed and documented test sites will act as reference areas for the European Atlas of Natural Radiation, possibly as part of follow-up EU projects.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The main hypothesis of this research is that the radon potential of a given rock formation can be assessed based on the physical and geochemical properties of the rock and the overlying soil types. It is also hypothesized that the radon potential can be quantitatively estimated from these properties using either theoretically or empirically based transfer functions. In this project the developed models are tested, calibrated and their reliability assessed. A further hypothesis is that with a detailed study and spatial mapping of these properties and the actual measured soil gas radon concentration can help to better understand the geological processes defining the distribution of natural radioactivity in the environment.
The following key questions are answered in this project:
1) How the model predicted value compares to the exact field measurement value? How the input parameters affect the output radon potential? How sensitive is the calculated radon potential to the variations in the input parameters?
2) How the geochemical composition of the studied rock and soil types such as mineralogical composition, uranium and radium speciation and mobility, or the organic matter, clay mineral and carbonate content of the soil, affect the soil gas radon concentration?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The significance of the addressed problem lies in that the daughter products of the U decay-series, include radon (Rn) and radium (Ra), and their presence and relative abundance has serious implications for human exposure-related health hazards (UNSCEAR Report 2000). Large-scale epidemiological studies gave evidence that Rn is the second-most important cause of lung cancer after smoking (WHO, 2009). The European Commission has also recognized the need for supra-national regulations and recently proposed the Euratom Basic Safety Standards (BSS). BSS requires Member States to establish national Rn action plans aimed at reducing Rn risk, and to identify areas where the radon concentration, as an annual average, in a significant number of buildings is expected to exceed the relevant national reference level (Council Directive 2013/59/Euratom) to be implemented in Hungary by February 2018.
The scientific significance of the project is offered by the novel use of a wide range of the rock and soil parameters such as uranium content, mineralogical composition and soil porosity as independent input parameters into predictive natural radioactivity models. Testing, calibration and the reliability analyses of numerical modeling and spatial mapping methods of natural radioactivity (uranium, thorium, radon) is performed. The scientifically-based tested and calibrated models are used, in turn, to create risk assessment of the studied rock units to support the EU and the Hungarian regulation on radon hazard assessment.
The social significance of the expected results is highlighted by the likely integration of the results into the Atlas of Natural Radiation Project of Radioactivity Environmental Monitoring (REM) Group, European Commission through the my personal involvement as a group member. It is expected that the unique detailed and documented test sites will act as reference areas for the European Atlas of Natural Radiation, possibly as part of follow-up EU projects.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Elevated indoor radon concentration is the second most-important cause of lung-cancer after smoking. Source of the indoor radon content is the radon in the soil gas, which can get into the house through fissures and cracks, and accumulate in the basement and ground floor. The source of the soil gas radon content is the radium, generated from uranium, in the soil and rock. There are several methods for estimating indoor radon concentration. Building structure and living habit have influence on the level of indoor radon concentration, thus the houses built on the same rock type can have different indoor radon concentration. This can lead to incorrect radon potential determination. Geogenic radon potential characterizes the source of the indoor radon concentration, eliminating the influence of building characteristics. Main aims of the present project are to (1) estimate the parameters determining the geogenic radon potential (soil gas radon concentration and soil gas permeability) through transfer functions from other rock and soil features (2) radiological characterization of three selected rock types (Velence granite, Sopron gneiss, proluvial-deluvial sediments located in Pest County) that were estimated previously as high radon potential based on the literature and geological analogy.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
