Medida de 210Pb y 210Po en aerosoles atmosféricos : aplicación a la medida de tiempos de residencia

Abstract

Trabajo Fin de Máster Universitario en Tecnología Ambiental (2022/23). Directores: Dr. D. Alejandro Barba Lobo ; Dr. D. Isidoro Gutiérrez Álvarez ; Supervisor: Dr. D. Juan Pedro Bolívar Raya. Este trabajo se centró en validar una metodología integral para medir las concentraciones de 210Po y 210Pb en aerosoles atmosféricos. Estos dos radionucleidos son cruciales para comprender los procesos atmosféricos y los tiempos de residencia de partículas en la atmósfera. Para lograr este objetivo, desarrollamos una metodología de cálculo basada en las ecuaciones de Bateman, considerando el equilibrio secular entre 210Pb y 210Bi. En este trabajo se diseñó una metodología que garantiza la precisión y confiabilidad de los resultados. En primer lugar, demostramos teóricamente las ecuaciones que utilizaríamos para estimar las concentraciones de 210Po. Posteriormente, realizamos un análisis de sensibilidad exhaustivo para identificar y comprender las variables que pueden influir en nuestras mediciones. Para validar el método realizamos experimentos en el laboratorio que verificaron su precisión y robustez. Esta validación incluyó la comprobación de la compatibilidad entre la espectrometría gamma y alfa, así como la validación de la metodología para medir 210Po en aerosoles atmosféricos. Los resultados experimentales coincidieron estrechamente con los valores esperados, lo que demostró la fiabilidad del método propuesto. Una vez que confirmamos la precisión de nuestra metodología, la aplicamos en situaciones reales. Se hicieron muestreos de aerosoles atmosféricos en el Campus El Carmen (provincia de Huelva) durante 5 meses. Luego, calculamos las concentraciones de 210Po y 210Pb. Un hallazgo importante fue la determinación de tiempos de residencia de aerosoles que oscilaron entre 2 y 55 días. Los resultados de este trabajo permiten concluir que se ha logrado diseñar una metodología robusta y precisa para la medición de concentraciones de actividad de 210Pb y 210Po en el aire. La validación experimental respaldó su aplicabilidad en condiciones reales, y el análisis detallado de las relaciones entre las variables proporcionó información valiosa sobre la precisión del método de cálculo. Este estudio no solo contribuye al entendimiento de la distribución de radionucleidos en el ambiente, sino que también proporciona un marco metodológico valioso para futuras investigaciones en el campo de la radiactividad ambiental.

This work aimed to validate a comprehensive methodology for measuring the concentrations of 210Po and 210Pb in atmospheric aerosols. These two radionuclides are crucial for understanding atmospheric processes and particle residence times in the atmosphere. To achieve this goal, we developed a calculation methodology based on Bateman's equations, taking into account the secular equilibrium between 210Pb and 210Bi. In this work, a methodology was designed to ensure the precision and reliability of the results. First, we theoretically demonstrated the equations we would use to estimate the concentrations of 210Po. Subsequently, we conducted a thorough sensitivity analysis to identify and understand the variables that could influence our measurements. To validate the method, we conducted laboratory experiments that verified its accuracy and robustness. This validation included checking the compatibility between gamma and alpha spectrometry, as well as validating the methodology for measuring 210Po in atmospheric aerosols. The experimental results closely matched the expected values, demonstrating the reliability of the proposed method. Once we confirmed the accuracy of our methodology, we applied it in real-world situations. Aerosol sampling was carried out on the El Carmen Campus (Huelva province) for 5 months. We then calculated the concentrations of 210Po and 210Pb. An important finding was the determination of aerosol residence times ranging from 2 to 55 days. The results of this work lead to the conclusion that we have successfully designed a robust and accurate methodology for measuring activity concentrations of 210Pb and 210Po in the air. Experimental validation supported its applicability in real conditions, and the detailed analysis of relationships between variables provided valuable information about the accuracy of the calculation method. This study not only contributes to understanding the distribution of radionuclides in the environment but also provides a valuable methodological framework for future research in the field of environmental radioactivity.