A mi Dunánk - CWH, bemutatjuk a Petrik diákjainak kutatásait

A szeptember elején megvalósított A mi Dunánk - CWH projektünk zárónapján bemutatott kutatások leiratait közöljük cikkünkben, hogy a BMSZC Petrik Lajos Két tanítási Nyelvű Technikum diákjainak kiemelkedő munkái szélesebb körben ismertté válhassanak.

‍

‍

LEBEGŐ ÚTANYAG SZEMCSÉK

Kovács Gergely Attila, Sallai Edina Angéla, Szentesi Péter

Felkészítő tanárok: Gőgh Zsolt, Kullai-Papp Andrea

‍

Az útfelületeken képződő, a gumiabroncsok kopásából származó mikro méretű gumiszemcsék jelentős környezeti terhelést jelentenek, a szakirodalom legalább 30%-ra becsüli részarányukat a teljes, problémát jelentő mikroműanyagok mennyiségében. Immár negyedik esztendeje tartó projektünk korábbi szakaszában az útfelületen termelődő aggregátumok azon szegmensét vizsgáltuk, amelyek közvetlenül az élővizekbe kerülnek. Ebben a kérdésben már az elhárítás lehetőségeit vizsgáljuk, míg jelenlegi munkánk a levegőbe kerülő részarány alapjait kívánta tisztázni.

A kopásból képződő mikro-halmazoknak tömegarányosan mindössze 2%-a kerül, legalább időlegesen lebegő állapotba, a közvetlen életterünket jelentő legalsó légköri rétegbe. Ha azonban, az aggregátumok összetételére, a gumialapon megtapadó nehézfém, dízelkorom és útanyag elemekre gondolunk, akkor érthető, hogy veszélyességi fokát a fenti tömegaránynál jóval jelentősebbnek gondoljuk. Ennek negatív jelentősége hazánkban még nem közismert, munkánknak ezért tényfeltáró szerepet szántunk és hangsúlyosan szánunk a jövőben is.

Mintavételi helyszínként három, karakteresen eltérő, pontot jelöltünk ki. Átlagos forgalmi leterheltségükben, szeles vagy éppen szélárnyékos elhelyezkedésükben, az útfelülettől mérhető távolságukban adódik lényegi, mikrokörnyezetükben megfigyelhető különbségük. Az M3-as autópálya bevezető szakaszán, a Keleti–pályaudvar előtti Baross téren, valamint iskolánk, a Petrik Technikum udvarán telepített mintavevőink segítségével vett mintasorozat, remélhetőleg sok összefüggésre fényt derít majd a közeljövőben, hiszen kutatásunkban megkerülhetetlen a több hónapos, esetleg egyéves időtartam.                                                   

Mintáinkat a német (VDI 2119:2013) szabványnak megfelelő Sigma-2 passzív pormintavevő segítségével gyűjtjük folyamatosan, két hetes periódusú ülepedési idővel. A fény- és elektronmikroszkópos vizsgálatokra külön-külön előkészített lemezekre ülepedő szemcsék, így megfelelő eső és szél elleni védettséget kapnak. A szabványos eszközzel vett minták értékelésével született eredmények nemzetközi összehasonlításra is alapot adhatnak majd.

A nagy hangsúlyt kapó mintavételezésen kívül, az egyértelműen komplex aggregátumoknak (TRWP) tekintendő szemcsék, minőségi meghatározását tűztük ki célul. Ebben, az általunk használt módszerek, a fény-, a polarizációs és a pásztázó elektronmikroszkópos felvételek használhatónak bizonyultak, de a részecske morfológia fejlesztése a jövőben még sok vizsgálatot igényel. A kémiai vizsgálatok terén, a tizedmikron méretben felvilágosítást nyújtó, EDX analitika, a korábbi vizsgálati eredményeink alapján működőképes és számunkra is hozzáférhető eljárás lesz, amelyben a BME Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszékének munkatársai lesznek segítségünkre. A lebegő szemcsék mennyiségi eloszlásának vonatkozásában, működőképes módszert kell találnunk, hogy az időjárási hatások tekintetében többletinformációt tudjunk nyújtani. 

Elindítottuk a növényesített zajvédő falak pormegkötő hatékonyságának vizsgálatát. Az előnevelt borostyánfalak tekintetében a kivitelezőkkel való kapcsolatfelvétellel a jövőben, a  gyakorlati megvalósítás irányába kívánunk lépéseket tenni.

‍

Felhasznált irodalom:

Z.Tian, V. Dietze, F. Sommer, A. Baum, U. Kaminski, J. Sauer, Ch. Maschowski, P. Stille, K. Cen, R. Gieré (2017) Coarse-Particle Passive-Sampler Measurements and Single-Particle Analysis by Transmitted Light Microscopy at Highly Frequented Motorways. Aerosol and Air Quality Research, 17: 1939–1953

 F. Sommer, V. Dietze, A. Baum, J. Sauer, S. Gilge, Ch. Maschowski, R. Gieré (2018) - Tire Abrasion as a Major Source of Microplastics in the Environment. Aerosol and Air Quality Research, 18: 2014–2028

Urbán,B.Gy.,Kassai,Cs.M.,Mészáros, N.(2019) Blurred tire tracks, Quantitative data on microparticles from tire wear on road surface washing into surface water. International Joint Conference on Environmental and Light Industry Technologies. 21-22 November 2019 Budapest, Óbuda University, 276-285

J. Rausch, D. Jaramillo-Vogel, S. Perseguers, N. Schnidrig, B. Grobéty, P. Yajan (2022) Automated identification and quantification of tire wear particles (TWP) in airborne dust: SEM/EDX single particle analysis coupled to a machine learning classifier. Elsevier,2-16

‍

Elért eredmények:

• TUDOK Kárpát-medencei Konferenciája 2022, Kutatási terv kategória, második helyezés
• 31. Ifjúsági Innovációs Verseny 2022, második forduló
• Országos Középiskolai Földtudományi Diákkonferencia 2022, harmadik helyezés, OTDK döntőbe történő jelölés

‍

‍

RADONMENTESÍTÉS A SZELLŐZÉS AUTOMATIZÁLÁSÁVAL

Répási Bálint, Kertesi Csongor

Felkészítő tanárok: Kullai-Papp Andrea, Gőgh Zsolt

‍

A szakmai elméleti órán egy beszélgetés során merült fel a radon, mint kiemelt környezeti probléma. Mivel a radiológia világa mindig is vonzott, ezért felkeltette a téma az érdeklődésemet. Felmerült az ötlet, hogy az iskolában is van olyan helyiség, amely alkalmas lehet egy ilyen jellegű mérésre. A tanáraimmal és a csoporttársaimmal történt „brainstorming” után merült fel egy önműködő irányítású szellőztető ötlete. 

Az elgondolásunk az volt, hogy a folyamatos mérés mellett egy olyan rendszert programozzunk be, amellyel a terem használata függvényében lehet beállítani a szellőztetéseket. Egyszerűbben: ha folyamatos méréssel lekövetett módon a felhalmozódott radon szintje eléri az általunk kritikusnak beállított értéket, akkor a radonmentesítő szellőztetés automatikusan beindul. Ilyen beállítással, vagy esetleg az óraközi szünetek kihasználásával csökkenthető a radioaktív gáz jelenléte.

A kivitelezés első lépéseként megkerestük a lehetséges vizsgálati helyszíneket, majd iskolai mérőműszerrel és egy külső partner (sugárzásmérés és kölcsönzés; Oláh Gergely geofizikus) segítségével radon-mérővel is végigmertük az alagsori helyszíneket. A méréseket térképen megjelenítettük, vizualizáltuk a könnyebb átláthatóság érdekében. Összehasonlítást végeztünk a mért eredményeink és a törvényi előírások között. 

A mérésekkel párhuzamosan megfelelő hardver és szoftver eszközöket (National Instruments myDAQ adatgyűjtőt és a LabVIEW fejlesztői környezetet) igényeltünk meg kölcsönben az automata rendszer kiépítéséhez és irányításához. A rendszer beüzemeléséhez egy az iskolában található GM érzékelőt használtunk, amelynek a mérőműszere már selejtezésre került, így megbontással és átkábelezéssel használhatóvá vált. Az összeépítés után a mérési eredményeket grafikusan jelenítettük meg a könnyebb átláthatóság miatt.

A következőkben a szellőző irányítását kellett összekapcsolni a már beüzemelt rendszerrel, ezt modell formában már működőképessé tettük. Célunk, hogy egy két-három hetes tesztidőszakban, valós körülmények között tegyük működőképessé a mérési és a szellőztetési folyamatot.

‍

Felhasznált irodalom:

Szabó K.(2009): Talajminták radioaktivitásának vizsgálata Pest megyében. ELTE, Diplomamunka.

Nagy H.(2009): Radonmentesítés tervezése, kivitelezése és hatékonyságának vizsgálata. ELTE, Diplomamunka

Sóki E.(2020): A radon tér- és időbeli változása okainak meghatározása magyarországi és erdélyi mofetták légterében. Debreceni Egyetem. PhD értekezés

‍

Elért eredmények:

• TUDOK Kárpát-medencei Konferenciája 2022, Kutatási terv kategória, első helyezés
• 31. Ifjúsági Innovációs Verseny 2022, második forduló
• Országos Középiskolai Földtudományi Diákkonferencia 2022, első helyezés, OTDK döntőbe történő jelölés

‍

‍

FORRÁSTÓ A BÉCSI ÚT ALATT? …avagy a hely szelleme a szabadulásra vár?

Pócsi Kata, Tóth Zsófia, Kiss Márk

Felkészítő tanárok: Gőgh Zsolt, Kullai-Papp Andrea

‍

Budapest, Óbuda, avagy miként a római időkben nevezték Aquincum…„Vizek városa”! A „hely”, ahol nemcsak a római légiók vonultak el, majd később Árpád vezér sírját is keresték, de ahol egy sok száz éves malomárokba ma is ömlik a karsztvíz. 

A hely szelleme („genius loci”) ma abszurd módon, bezártságban él, de láthatólag kitörni igyekszik a fogságából. A buszmegálló takarásában a víz tetején tündérrózsák virítanak, a gyártelepen lévő műemlék malom víztározóját télen pedig szürke gém látogatja. Mindezek mellett, de nem mellesleg egy világváros kapujában vagyunk. Abszurd és zseniális is egyben!

Munkánkkal egy nyáron tündérrózsákkal pompázó, kicsinyke óbudai forrástó és környezete vízvizsgálatának átfogó tudományos kutatását kívántuk bemutatni.  A vízkémiai adatokkal a vízföldtani kapcsolatokat, összefüggéseket kellett tisztáznunk, hiszen ennek a mikrokörnyezetnek a legnagyobb természeti és egyben kultúrateremtő értéke az itt felszínre emelkedő mélységi víz. Célkitűzésünk volt továbbá, hogy az itt lévő forrástavak ökológiai vizsgálatának, az átfogó területrendezésnek, ezen belül az esetleges védetté nyilvánításnak a szükségességét kezdeti adatfeltárásunkkal nyomatékosítsuk.

Komplex műszeres analitikai módszerekkel, köztük a nyomelemeket is kimutató ICP-MS analitika segítségével megállapítottuk, hogy az itt áramló és felszín alól forrásként kibukkanó mélységi vizek, a talajvíz és karsztos vízbázisok között ebben a szűk környezetben nincs kapcsolat. Jövőbeli terveink között szerepel Óbuda Hegyvidék tágabb környezetnek részletes vízföldtani viszonyait taglaló kutatás elindítása, az itt megtalálható, már listára vett források, a meglévő barlangok állandó, telepített szenzoros megfigyelése.

A vízkémiai vizsgálatokon túl körbejártuk a két tó ökológiai vizsgálatának kérdését, amely DNS alapú kutatás idén kezdetét veszi majd. Alapadatokat gyűjtöttünk be az esetleges földtani értékek bemutatására szolgáló védettség, valamint a településrendezési lehetőségek elindításához. De ezeket a kérdéseket megelőzően komolyan fel kell vetnünk a ma teljesen abszurd módon, érdemi hasznosítás nélkül elfolyó karsztvíz minőségi felhasználásának kérdését. 

‍

Felhasznált irodalom: 

Kurcz Regina (2014) – Radionuklidok a Budai-hegység északi részének felszín alatti vizeiben ELTE Természettudományi Kar pp. 30.

Dr. Scheuer Gyula, Tóth Imréné (1975) – Az óbudai Árpád-forrás földtani és vízföldtani viszonyai pp. 1-5.

Benda Judit – Malmok, pékek és kenyérszékek a késő-középkori Budán pp. 10.

Diplomaterv plakátja (2020) – A Rádl-malom fejlesztése SZIE

‍

Elért eredmények:

• 31. Ifjúsági Innovációs Verseny 2022, kiemelt dicséret
• Országos Középiskolai Földtudományi Diákkonferencia 2022, OTDK döntőbe történő jelölés

‍

‍

AZ ARANYHEGYI-PATAK RÉSZVÍZGYŰJTŐJÉNEK VIZSGÁLATA

Blumelhuber Flóra, Galló Csilla, Stefán Ábel

Felkészítő tanárok: Gőgh Zsolt, Kullai-Papp Andrea

‍

Az Aranyhegyi-patak a Pilisvörösvári-medence felszíni és felszínközeli vizeit összegyűjtő vízfolyás, amely Óbuda területén éri el a Dunát, lévén annak leghosszabb budai oldalon lévő kisvíz befolyása. Munkánkban a három fő irányból összeáramló patak északi részvízgyűjtőjét vettük alaposabb vizsgálat alá, döntően térinformatikai módszerekkel.

A terület felszínborítási elemzését a QGIS 3.4. térinformatikai szoftver segítségével végeztük el szakszerű módon, amellyel két patakág környezete területhasználatának arányairól kaphattunk részletes képet. Alaptérképként a hazai 1:10000-es felbontású EOTR bázis megfelelő szelvényeit alkalmaztuk. A vízgyűjtő részterület lehatárolásához az EU-HYDRO térképi adatbázist használtuk, a 3D-s képi megjelenítéshez az Európai Unió, ún. EU-DEM (Digitális Magassági Modell) 25m-es élhosszúságú raszteres állományát építettük be. A felszínborítási kategóriák kijelölésénél a Copernicus Landsat tematikáját vettük alapul. Az elemzés valódi célja az volt, hogy esetlegesen magyarázatot tudjunk adni a patakmederben több ponton elvégzett kémiai vízvizsgálataink eredményeivel kapcsolatban.

Területünk jelentős állóvize a Háziréti-tó, Budapest környékének egyik legkedveltebb horgász paradicsoma. A mesterséges állóvizet a Határréti- és Háziréti-patakágakból duzzasztották fel, a zsilip után a felszíni vízfolyás már egy közös mederben halad tovább. A folyásirány szerint tó „előtti” és „utáni” kémiai vízelemzéseinkkel egyrészt a patakszakaszok szűkebb környezetének hatásáról, másrészt a tó ökológiai állapotáról, a vízminőséget befolyásoló hatásáról kívántunk képet kapni.

‍

Felhasznált irodalom:

Egységes Országos Térképrendszer - EOTR szelvények: 65-121, 65-122, 65-123, 65-124, 75-343, 75-344

https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/eu-dem, E40N20 és E50N20 magyarországi szelvények

https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover CLC 2018

https://land.copernicus.eu/imagery-in-situ/eu-hydro/eu-hydro-river-network-database

‍

Elért eredmények:

• Országos Középiskolai Földtudományi Diákkonferencia 2022, harmadik helyezés, OTDK döntőbe történő jelölés

‍

‍

+1, amelyet a Petrik volt diákjai egyetemi képzésükön is tovább kutatnak

ELMOSÓDÓ GUMINYOMOK (Mennyiségi adatok az útfelületekről a felszíni élővizekbe kerülő autógumi szemcsékkel kapcsolatban)

Urbán Balázs (környezetmérnök hallgató, BME), Mészáros Nándor (környezetmérnök hallgató, BME), Kassai Csaba (vegyészmérnök hallgató, BME)

felkészítő tanár: Gőgh Zsolt

Tudományos kutatásunk Elmosódó guminyomok (Mennyiségi adatok az útfelületekről a felszíni élővizekbe kerülő autógumi szemcsékkel kapcsolatban) címmel immáron 4 éve fut, amelyet még középiskolai diákokként kezdtünk mentoraink vezetésével. Jelenleg is, immár egyetemi hallgatókként együtt, csapatban dolgozunk a folyamatosan bővülő kutatásunkon.

A projekt eredeti célja az élővizekbe jutó autógumi szemcsék élővizekbe jutásának megakadályozása valamilyen innovatív technológiával. Hamar bebizonyosodott, hogy ehhez igen szerteágazó, komplex ismeretekre, egyre bővülő kutatásra volt szükségünk. 

Elsődleges feladatunk volt az útfelületeken képződő autógumi szemcsék mennyiségének becslése. Ehhez szakirodalmi mintára meg kellett alkotnunk az egyes gépjárművek gumikopási tényezőit.  Számításaink alapján a  Magyarországon 2017-ben termelődő gumiszemcsék össztömege 6680 tonna volt. Ez minden 100m-es aszfaltozott útszakaszon évente 21kg-nyi termelődést, és környezeti terhelést jelent! 

Egy modell értékű helyszínen, Óbudán (Pomázi úti felüljáró) mennyiségi értelemben feltérképeztük a gumiszemcsék szállítódásának útvonalát. A 0,1-2mm-es mérettartományban végigkövettük útjukat a keletkezési helytől a csatornán át az élővízbe jutásig. A felüljárótól az Aranyhegyi-patak mentén egészen az első nagy befogadóig, a Dunáig, üledékminták segítségével követtük nyomon a szennyezettség mértékét. Munkánk ezen része az első, terepi adatokon alapuló becslés az eddigi nemzetközi, pusztán matematikai módszereken alapuló meghatározás mellett.

Az üledékminták feldolgozásához saját szeparálási módszert dolgoztunk ki a mintáinkban található mikro-szemcsék elkülönítésére, mivel erre nem állt rendelkezésre protokoll eljárás. A szemcsék azonosítását eleinte morfológiai módszerrel végeztük, később analitikai SEM-EDX vizsgálattal kiegészítve.

Az elmúlt egy évben további kutatási témákat, irányokat fedeztünk fel.  Fő célunk a kisebb szemcsetartomány (80µm alatti) és ezek aggregátumainak vizsgálata volt. Továbbra is morfológiailag, illetve SEM-EDX analitika segítségével vizsgáltuk a szakirodalomban említett és általunk is azonosított gumialapú aggregálódott szemcséket. Jelenleg már mi is egyértelműen „útanyag” szemcsékben gondolkodunk a korábbi megközelítéssel szemben.

Vizsgálataink során mintavételi okokból használtunk és teszteltünk két Pureco Envia CRC5 típusú olajszelektív szűrőt. Ezeket a kutatási helyszínen telepítettük, illetve ennek laboratóriumi modelljét is megalkottuk. Az eredményekből megállapítottuk, hogy az olajszelektív szűrő az olajszennyeződést képes kiszűrni, de az olajfilmmel bevont gumiszemcséket is tartalmazó aggregátumok derítésében nem játszik „segítő” szerepet.

Jövőbeni célunk az analitikai vizsgálatok folytatása döntően az aggregátumok pontosabb megismerése és elkülönítése céljából, csatolva ehhez valamilyen mennyiségi elemzést is. Fontos, már a megoldás irányába mutató lépésünk lenne egy általunk alkotott adapter (Grizzly) tesztelése az útfelületekről lefolyó csapadékvízben található mikro-aggregátumok eltávolítására.

‍

A termelődő útanyag szemcséknek mintegy 15-20%-a jut el az elsődleges élővizekbe. Volt iskolánkban (Petrik Technikum) már elindult a levegőbe jutó részarány (2%) kutatása is, amely hasonló környezeti veszélyeket rejt magában.

‍

Elért eredmények:

• TDK különdíj - Óbudai Egyetem 2019
• Országos Felsőoktatási Környezetvédelmi Diákkonferencia 2020, különdíj 
• Országos Középiskolai Földtudományi Diákkonferencia 2020, első helyezés, OTDK döntőbe történő jelölés
• Stockholm Ifivízdíj 2020, második helyezés
• TUDOK Kárpát-medencei Konferenciája 2021, első helyezés
• 30. Ifjúsági Innovációs Verseny 2021., kiemelt dicséret
• OTDK Műszaki Szekció 2021 döntő, különdíj
• Stockholm Ifivízdíj 2021, második helyezés
• A csoport tagjai közül Urbán Balázs és Mészáros Nándor ma már a BME környezetmérnök hallgatóiként idén már másodízben pályáztak sikeresen ÚNKP ösztöndíjra ezzel a projekttel

‍