Göm menyn

Strålning i vår miljö

Fördelning av Am, Cs och Pu i sjö- och havssediment

Projektbeskrivning
Forskningen fokuserar på mekanismerna kring fördelning/omfördelning av Cs, Am och Pu i sedimentsystem. Genom fältförsök jämförs fastfas/värskefas-fördelning av elementen i vatten jämfört med i sediment. Provtagning görs från kustnära marina- och bräckvattensystem liksom från sjöar. För det senare är mark från avrinningsområden inkluderade. Både kvantitativa och kvalitativa aspekter är inkluderade. De kvalitativa resultaten används för geokemiska modeller med syfte att kvantifiera den kemiska påverkan jämfört med fysikaliska för omfördelningsprocesser (dvs. partikulärt and kolloidbärarfaser). Provtagning och analyser görs på plats eftersom flera av parametrarna är känsliga för syrepåverkan varför lagring av prover skall undvikas. Fältstudierna initieras under 2007 (sjösystem) och avslutas under 2009 (marina och bräckvattensystem).

Fastfas
I arbetet utnyttjas de fundamentala egenskaperna för fördelning av elementen i fastfas/lösning i sediment/jord. De primära kvalitativa parametrarna är pH och redoxpotential (Eh) som funktion av djupet (diagenesen). Elektrodpotentialer mäts in situ och relateras till redoxberoende speciering av kväve, mangan, järn och svavel som också analyseras. Sediment/jordproppar samlas in från varje plats för detaljerad kemisk karaktärisering. Fastfasspeciering av Cs, Am och Pu karaktäriseras med en modifierad Tessier lakningsprocedur som sekventiellt mobiliserar utbytbart, karbonatbundet, reducerat, humus och residual (mineral)-faser. Sedimentationshastigheter bestäms genom 210Pb-datering och historiska antropogena utsläpp av spårmetaller (204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb). Resultaten evalueras med geokemiska modeller.
Generella egenskaper av fastfaser inkluderas. Parametrarna är storleksfördelning, vatteninnehåll, extraherbara humusämnen, huvudelement (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn), litogena indikatorer (V, Sc, Ti, U) och spårmetaller (Cd, Cr, Cu, Pb, Sb, Tl, Zn). Kvantifiering av metaller görs efter provupplösning i syra i mikrovågsuppslutare.

Vätskefas
De generella egenskaperna av vätskefaser inkluderar pH, Eh, oorganisk kol, total organsikt kol, humus substanser, huvudsakliga anjoner (Cl-, CO32-, HCO3- SO42-) och katjoner (Al, Ca, K, Mg, Mn, Na). Närvaron av elementen i partikulär/kollodial fraktion bestäms indirekt genom filtrering av vätskefasen (1.0, 0.40, 0.15 µm) genom polykarbonatmembran vid provplatsen och sedan bestämning av elementinnehåll.
Huvudsakliga anjoner bestäms med kapillärzon elektrofores medan ICP-MS (Agilent 4500) används för katjoner. Det senare utförs i ett renrum (klass 10-100) för att minimera kontaminering. Humusämnen fångas i DEAE och kvantifieras med spektrofotometri (UV/VIS), fastfasen lakas med 1.0 M NaOH och neutraliseras innan separation. Total organiskt kol och inorganiskt kol bestäms med en Shimadzu TOC-V.

Mätmetoder
137Cs-innehåll bestäms med γ–spektrometriska mätningar (Ortec, HPGe, 661 keV gamma) och 241Am bestäms alternativt med γ–spektrometri (59.5 keV gamma) eller -spektrometri ) beroende på aktivitetsnivåer.
Pu-isotopinnehållet bestäms rutinmässigt genom α-spektrometrisk analys efter kemisk upparbetning och renhetsprocedurer (Greis, 2007), kombinerat med USN-ICP-MS analyser Greis et al. (2004, 2007) för att bestämma samtliga Pu-isotoper. α-spektrometri används också för bestämning av 210Pb i sedimentprofilerna (datering). Accelerator mass spectrometry (AMS) används för analyser av Pu i lösning i samarbete med Prof. Manuel García León (National Center for Accelerators, Seville, Spain).
QA garanteras genom konventionella metodprotokoll.

Forskargrupp
Prof Bert Allard, Doc Stefan Karlsson (Stefan.Karlsson@nat.oru.se), MTM Research Centre, Örebro Universitet
Doc Håkan Pettersson (Hakan.Pettersson@lio.se), Medicinsk Radiofysik, Avd för Radiologiska Vetenskaper, IMH, Linköpings Universitet.
Prof Elis Holm, Avd för Medicinsk Strålningsfysik, Lund University

Publikationer med anknytning till projektet
Allard, B., Karlsson, S., Greis, C., Pettersson, H. and Düker, A. 2007. Redistribution of Pu, Am, Cs and Np in a salt marsh sediment – Wigtown Merse, Irish Sea. (Submitted)
Greis, C., Düker, A., Pettersson, H., Karlsson, S. and Allard, B. 2004. rapid method for ICP-MS analysis of plutonium in sediment samples. Scientific Basis for Nuclear Waste Management XXVIII (Hanchar, J., Stroes-Gascoyne, S. and Browning, L. Eds.) Material Research Society. Vol 824.
Greis, C., Düker, A., Allard, B., Roos, P. and Holm, E. 2007. Plutonium remobilization in a humic-rich lake. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 277, No.1 (2008) 265–268
Greis, C. 2007. Rapid analysis of actinide isotopes using quadruple ICP-MS for emergency preparedness and environmental monitoring. Örebro Studies in Environmental Science, 10. Örebro University. Doctoral thesis. ISBN 91-7668-527-6.
Greis C, S. Karlsson, A. Düker, H. Pettersson, B. Allard. Determination of plutonium in environmental samples with quadrupole ICP-MS. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 275, No.1 (2008) 55–70

Namn: Håkan Pettersson
Befattning: Docent i Radiofysik, (Landstingsanställd)
Institution: IMH
Avdelning: Radiologiska vetenskaper
Forskningsområde: Radiofysik


Utbildning/akademisk examen:
 

 


Telefon: 010-10 31752
E-post: hakan.pettersson@lio.se

Besöksadress:
Radiofysik
O-huset
Ingång 34, plan 08
Campus US

Postadress:
Linköpings universitet
Håkan Pettersson
Radiofysik
Institutionen för medicin och hälsa
581 85 Linköping


Sidansvarig: sandra.malmstrom@liu.se
Senast uppdaterad: 2014-08-14