Környezeti mágnesség — mágneses részecskék szerepe az antropogén porszennyezés detektálásában

Absztrakt

A viszonylag új diszciplínának számító környezeti mágnesség magában foglalja azokat az egyébként a kőzetmágnesség
körébe tartozó módszereket, amelyek alkalmasak pl. paleoklimatológiai problémák megoldására, a paleokörnyezet
rekonstruálására vagy a jelen környezet antropogén szennyezettségének vizsgálatára. Ebben a munkában csak az
utóbbiakkal foglalkozunk.
Az antropogén szennyező források (széntüzelésű erőművek, vas- és cementgyártás, gépjárműforgalom) apró
mágneses részecskéket juttatnak a levegőbe, amelyek bizonyos távolságon túl leülepednek a növényzeten, épületeken vagy
közvetlenül a talaj felszínén. Modern mérőeszközökkel ezen részecskéktől származó mágneses jel még rendkívül kis
koncentrációk mellett is kimérhető. Ilymódon a mágnesség a környezeti állapot nyomjelzőjeként hasznosítható. Például a
talaj nehézfém szennyezése mágneses szuszceptibilitás méréssel nyomozható, ui. az a tapasztalat, hogy a talajban mérhető
nagyobb szuszceptibilitás értékekhez általában megnövekedett nehézfém-koncentrációk tartoznak (STRZYSZCZ 1993,
STRZYSZCZ et al. 1996, HAY et al. 1997, HANESCH & Scholger 2002, MÁRTON & MÁRTON 2006). A szuszceptibilitás fizikai
alapjait a Bevezetésben tekintjük át, majd a továbbiakban e módszer alkalmazásával kapott eredményeket tárgyaljuk a
porszennyezéssel kapcsolatban.
A nagy forgalmú M1–M7 autópálya Budaörsi úti kivezető szakaszának egy mellékutcájában (XI. Homonna utca)
fakéreg minták szuszceptibilitását határoztuk meg a főúttól mért távolság függvényében. A fatörzseken kiülepedett
mágneses szennyezés mintegy 90 m távolságig volt nyomonkövethető (I. táblázat). A SEM felvételek (2. ábra) szerint a
szennyező mágneses részecskék apró vas-, vas-oxid- és vas-szulfid-szferulák, valamint szögletes vas-oxid-törmelékek.
Vizsgáltuk továbbá az Észak-magyarországi Környezetvédelmi Felügyelőség által Miskolcon és környékén
működtetett megfigyelő állomásokon (3. ábra) havi rendszerességgel begyűjtött, leülepedett porminták szuszceptibilitását
a 2005. februártól 2006. áprilisig terjedő időszakra. Minden adatot felhasználva és csak a por vízben oldhatatlan frakcióját
tekintve, úgy tűnik, mintha a mintatömeg növekedésével a tömegspecifikus szuszceptibilitás csökkenne (4. ábra). Ez
annak a jele, hogy a mágneses szennyezés kistömegű ülepedett por esetében is lehet jelentős. Itt a helyi fő szennyező forrás
a DAM Rt. vasgyárai, amelyek hatása időnként nagyobb távolságokon (pl. Szent Ferenc Kórház és Csanyik
Tüdőszanatórium) is komolyan terheli a környezetet. Megnyugtató viszont, hogy lakótelepeken (pl. Martintelep) és
üdülőkörzetekben (pl. Tapolca) a mágneses szennyezés általában kicsiny (vö. 3. és 5. ábrák).
A miskolciakhoz hasonló méréseket végeztünk kilenc Kolozs megyei leülepedett pormintán, amelyek részét képezik
annak a kollekciónak, amelynek ásványtani vizsgálati eredményeit a közelmúltban tették közzé (FARKAS & WEISZBURG
2006). E szerzők a mintákat hét szemnagysági osztályba sorolták >400 µm és <1 µm között és meghatározták az egyes
szemcsefrakciók tömegeit is. Az említett kilenc mintára vonatkozó tömegadatok eloszlásában a 32–1 µm frakció általában
nagy, vagy kiugróan nagy értékkel van képviselve (7. ábra). Nagyon valószínű, hogy ezekben a mintákban annak a
frakciónak a tömege sem elhanyagolható, amely a tüdőbe bejut (<10 µm). Noha a szuszceptibilitásmérések az ásványtani
meghatározásokhoz felhasznált anyag tömegével csökkentett tömegeken történtek, minden mintára, ill. frakcióra
eredményesek voltak. A kiszámított tömegspecifikus szuszceptibilitások (II. táblázat) azonban egyedül a 32–1 µm
frakcióban szignifikánsak majdnem minden mintára. Ez a mérettartomány az, amelyben a szferulák a mágneses
tulajdonságok hordozói (vö. 2. ábra).
Végül néhány kiválasztott miskolci és Kolozs megyei pormintán Curie-hőmérséklet-méréseket hajtottunk végre a
mágneses jel forrását képező részecskék meghatározása céljából (8. ábra), amelyek magnetitnek mutatkoztak. A magnetit
koncentrációja a miskolci mintákban eléri a 13 tömegszázalékot szemben a kolozsiakkal, ahol csak 3%-ig megy fel. Az
utóbbi adatok jelentős környezetterhelési különbségre utalnak.