Környezetfizikai Laboratórium

Környezetfizikai Laboratórium feladata a különböző energiaciklusok környezeti hatásainak mérése és elemzése, másrészt a jövőbeli energiaszcenáriók többszempontú rangsorolása.

A fosszilis és nukleáris üzemanyagciklusok legnagyobb környezeti járulékot adó szakaszainak vizsgálata:

• szilárd légszennyezők mérése a tüzelésalapú energiciklusok környezeti hatásainak értékeléséhez az akkumulációs módusban,
• kationok szorpciójának mérése radioaktív hulladékok végleges elhelyezésére kijelölt tárolókőzetekben,
• a kis és nagy dózistartományban történő környezeti expozíció modellezése,
• a megújuló energia termelés és tárolás új, innovatív eszközeinek szerkezeti és kémiai elemzése röntgenspektroszkopiai módszerekkel.

A laboratórium további feladata az ionizáló sugárzás kis dózisai egészségre gyakorolt hatásának vizsgálata numerikus modellezéssel, együttműködésben a kísérleti munkákat végző intézményekkel.

A csoport fő tématerületete a kis dózisú ionizáló sugárzások biológiai hatásainak numerikus modellezése. Az itt kidolgozott eljárások részben alkalmazhatók a belélegzett nem radioaktív aeroszolok légzőrendszeri transzportjának tanulmányozására is. A kutatásokat Balásházy Imre vezetésével Farkas Árpád és Madas Balázs Gergely, valamint külső PhD hallgatók végzik.

A kis dózisú ionizáló sugárzás biológiai hatásának vizsgálata mind Intézetünkben mind az Európai Unióban kiemelt kutatási téma. A radioaktív sugárzás emberre vonatkozóan legnagyobb dózist jelentő komponensét a belélegzett radon-leányelemek adják és egyben itt található a kis dózisokra vonatkozó legtöbb kísérleti adat is. A terheléseloszlást és a dózis – biológiai hatás összefüggéseket elemezzük numerikus modellek fejlesztése és irodalmi (epidemiológiai, in vitro, in vivo) adatok segítségével. Kis dózis csoportunk már tíz év óta folytat kutatásokat a tématerületen, amelyek öt tudományos díjat, több mint száz publikációt és sok száz független hivatkozást eredményeztek.

Kutatási módszerünk a numerikus modellezés, mivel emberen kísérletezni etikai okok miatt nem igazán lehet, állaton is csak erősen indokolt esetben, e területen az extrapoláció az állat- és az in vitro kísérletekből is komoly nehézségekkel jár, valamint mert a rák, mint legfontosabb késői biológiai hatás, kialakulása meglehetősen bonyolult folyamatok eredménye. Így a sugárzás következményeként létrejött rák kifejlődését, leginkább a különböző területeken nyert kísérleti eredményeknek egy meglehetősen komplex numerikus modellbe történő integrálásával lehet majd megérteni, leírni és kvantifikálni.

Jelenleg kitűzött feladataink:

• a mukociliáris tisztulás lokális légúti eloszlásának kvantitatív jellemzése numerikus áramlástani (CFD) módszerekkel,
• a centrális légutakban kiülepedő, majd onnan tisztuló és a mélyről feltisztuló radon leányelem komponensek együttes, egyensúlyi terheléseloszlásának meghatározása a nagy bronchiális légutakban,
• a lineáris küszöbnélküli dózis–hatás (LNT) hipotézis elemzése az eddigi eredményeink alapján,
• háromdimenziós numerikus bronchiális hámszövetmodell fejlesztése és az alfa-sugárzás terhelésének szövetszintű modellezése, majd a sejthalál és a mutációk gyakoriságának elemzése a terhelés függvényében.

Várható eredmények: A centrális légúti mukociliáris tisztulás CFD technikával meghatározott lokális nyák és részecske sebességeloszlása. A dózis és a dózisintenzitás függvényében leírt centrális légúti terheléseloszlások, amelyben a primer depozíció, a primer tisztulás és a mély tüdőrégiókból származó terhelésjárulékok súlya összehasonlításra került. Az LNT hipotézis érvényességének kvantifikálása. A közvetlen DNS károsodásból és a sejthalál következtében bekövetkezett sejtciklus rövidülésből eredő mutációk gyakoriságának összehasonlítása.

A konkrét feladatokat hazai és nemzetközi projektekben valósítjuk meg. Eredményeinket nemzetközi és hazai folyóiratokban, konferencia anyagokban és könyvfejezetekben tesszük közzé.