Experimental investigation of hydrogeochemical consequences of gas leakages into shallow aquifers

The fluctuating energy production of renewable sources implies the necessity of energy storage. For the implementation of gas storage, a knowledge gap regarding gas-specific reactions to be expected in shallow aquifers following a leakage of compressed air, methane, or hydrogen existed. These reactions can change the composition of the groundwater, which potentially leads to conflicts between different ways of utilizing the subsurface. Experiments representing reactive hydrogeological environments characteristic to a shallow aquifer influenced by a gas plume were carried out. The applied experimental approach included flow-through column experiments using a sediment from a shallow aquifer percolated by the groundwater from the same aquifer. The water used to percolate the experimental sediment columns was saturated by the respective gas at partial pressures representing the conditions taking place within a dissolved gas plume in a shallow aquifer after a leakage of compressed air, methane, or hydrogen. Experiments on leakage of compressed air showed pyrite oxidation. The transfer function on reaction kinetics based on the experimental reaction rates for upscaling the results includes a new surface passivation term describing the inhibition of more than 90% of the pyrite reactivity compared to the reactivity expected based on previously published models. Fugitive methane was not oxidized and did not cause detectable changes in the groundwater within one year in the presented flow-through column experiments. This finding acknowledges earlier studies describing no methane oxidation if methane or its electron acceptors are newly introduced into an aquifer. In contrast to methane, elevated concentration of hydrogen immediately triggers a series of redox reactions, which have major effects on groundwater composition. Based on these observations, a descriptive reaction model was developed for further modeling applications

Szén-dioxid felszín alatti elhelyezése szempontjából döntő geokémiai folyamatok tanulmányozása

A XXI. század egyik legnagyobb problémája a globális klímaváltozás lehet. A felmelegedés egyik fő okozójának, ahogyan az 1. ábrán is látható, a légköri CO2 koncentrációjának növekedését tartják. A klímaváltozás következtében egyre gyakoribbak az extrém időjárások, fokozottan gyorsul az élőlények életterének változása, így például a különféle állatok által hordozott betegségek elterjedése is, stb. (IPCC, 2007; WHO, 1990)

Szén-dioxid hosszútávú elhelyezésére potenciálisan alkalmas alföldi üledékes kőzetsorozatok fúrásadatainak elemzése

Mára elfogadottá és közismertté vált, hogy a klímaváltozás jelenségének fő oka az üvegházgázok légköri koncentrációjának megnövekedése. Ezek közül elsősorban a CO2 arányának növekedése jelentős. Az ipari forradalom óta levegőbeli koncentrációja 280 ppm-ről (ppm - milliomodnyi térfogatrész) 380 ppm-re ugrott (1. ábra). Ez a Föld átlaghőmérséklet növekedését vonta maga után, az ipari forradalom óta, globális átlagban 0,6°C-ot (hazánkban ez várhatóan 1,5-1,8 °C lesz 2025-ig) (VAHAVA, 2008). A CO2 részarányának növekedése további lokális és globális problémák forrása. Ezek a szélsőséges éghajlati események (hurrikánok, árvizek, viharok, hőhullámok) gyakoriságának és intenzitásának növekedése, amelynek eredményképpen fokozódik a talajerózió (sárlavinák), növekszik a felszín alatti vizek mennyisége és megváltoznak áramlási viszonyai. Emellett nő a földcsuszamlások, jégesők valószínűsége, amelyek a korábban említett hatásokkal együtt a mezőgazdasági termelést és az ivóvíz ellátást komolyan veszélyeztethetik (IPCC, 2007). További veszélyforrás lehet az, hogy a megemelkedett CO2 koncentráció és hőmérséklet megváltoztatja az egyes kártevők, kórokozók fejlődési sebességét, illetve a kiváltott tünetek jellegét és mértékét (Csete et al., 2007). Ez a változás a megváltozott körülmények miatt a cserélődő növény- és állatállományra különösen kockázatos lehet. Ilyen például a kullancsok számának növekedése, ezzel együtt a Lyme-kór és agyhártyagyulladás kockázatának növekedése (WHO, 1990). Mindezen emberiségre nézve közvetlen hatások mellett, a közvetetten kárósító jelenségek is megfigyelhetők. Ilyenek: felszíni és felszín alatti vizek elsavasodása, a bioszféra egyedszámának és faji diverzitásának csökkenése, a tengerszint megemelkedése. Ezen hatások csökkentésére született meg 1997-ben a Kiotói Jegyzőkönyv, amely elsőként mondta ki az antropogén eredetű CO2 emissziójának csökkentését. A megállapodás szerint 2012-ig az 1990-es szinthez képest 5,2%-kal kell csökkenteni a CO2 kibocsátást. Ennek fő eszköze kell, hogy legyen az energia szektor átalakítása, megújuló energiaforrások elterjesztése és a hatékonyság növekedése. Továbbá a már használatban levő fosszilis energiahordozókon alapuló technológiák környezetkímélőbbé tétele, ennek egy kiváló eszköze lehet a megtermelt CO2 elkülönítése és ennek felszín alatti tárolása és megkötése. A szén-dioxid föld alatti „tárolása” természetben jelenleg is megfigyelhető, például hazánkban, Répcelakon. A gázbesajtolás is mintegy 40 éves múlttal rendelkezik hazánkban, a kimerülőben levő szénhidrogén telepek kitermelésének elősegítésénél (Andacs, 2008). A fentiekben vázolt globális problémák megoldása központi kérdés Földünk jövője szempontjából. Ezek kivitelezése komoly kutatás-fejlesztési tevékenységet, számos vizsgálatot igényel, amelyek elvégzése jórészt a felnövekvő föld- illetve környezettudományi szakemberek feladata. Ennek megfelelően választottuk témánknak a potenciális magyarországi CO2 tárolók keresésének előkészítését irodalmi és adattári információk feldolgozásával. Fontos azonban tudatában lenni annak, hogy egy CCS erőmű, habár klímabarát mert karbon-semleges, de nem megújuló energiaforrás, így ezeknek nem is lehet konkurense, hiszen fosszilis energiaforrásokat használ, tehát nem fenntartható. Alkalmazásának célja a megújuló energiaforrásokra való átállás ideje alatt az amúgy is használt fosszilis energiahordozókból származó CO2-emisszió minél nagyobb mértékű csökkentése kell, hogy legyen

A fővárosi hulladékhasznosító mű kemencéjében képződött szilárd fázis geokémiai vizsgálata

A hulladék kezelésének világszerte elterjedt módja, hogy energiatartalmának egy részét égetőművekben nyerik vissza, amennyiben nem megoldható a hulladék újrahasznosítása. A hulladékégetők kemencéiben a hulladék éghető része a nagy hőmérsékleten (mintegy 1000 ˚C), és légköri nyomáson elég, a fennmaradó rész többsége salakként elkülönül és vízhűtés után a salak bunkerbe jut. Azonban a hulladék el nem égett (nem éghető, vagy nem könnyen éghető) része - mintegy 1,5 %-a - pernye formájában továbbhalad a kemencében és nem a salak bunkerbe jut. A szilárd, vagy cseppfolyós halmazállapotban lebegő részek kisebb frakciója továbbhalad a pernyeleválasztó felé, míg a kiülepedésre és áthaladásra képtelen szemcsék egy része a kemence falára tapad. Ha túl sok ilyen lerakódás halmozódik fel, az akadályozza az üzemelést, ami az égetőmű kényszerleállításához, és tisztításához vezet. A rákospalotai Fővárosi Hulladékhasznosító Mű (RHM) nyelvezete szerint az égetést felügyelő technikus ilyenkor „fogott egy mackót”, így ebben az értelemben a „mackó” maga a lerakódó szilárd fázis. Ez a megdermedt, mechanikailag koherenssé szilárdult fázis, valamint a képződött salak a TDK dolgozatunk tárgya. A mintákat egy üzemlátogatás során gyűjtöttük be, ugyanis éppen az egyik kemence leállásakor és tisztításakor jártunk ott 2009 tavaszán. Ebből következik, hogy a mintavétel nem tekinthető szorosabban véve reprezentatívnak, feltételezve a kemencén belüli anyagáram jellegéből következtethető inhomogenitásokat. Munkánk során feladatunknak tekintettük, hogy környezettudományi és geokémiai anyagvizsgálati módszereket alkalmazzunk egy mesterséges körülmények között képződő, és eddig még csak kevesek által vizsgált anyag – egy mesterséges kőzet - tanulmányozására. Ez a cél egyben akadályt is jelentett: a korlátozott mennyiségű irodalmi forrás csak néhány ponton jelentett segítséget vizsgálatainkhoz. Az eredmények a továbbiakban felhasználhatók lesznek a hulladékégetők kemencéiben zajló folyamatok jobb megértéséhez, teljesebb leírásához és sikeresebb fejlesztéséhez

A Fővárosi Hulladékhaszonsító Mű kazánjában keletkezett szilárd anyagok környezet-geokémiai vizsgálata

Világszerte elterjedt módja a hulladékkezelésnek, hogy energiatartalmának egy részét égetőművek segítségével nyerik vissza. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha az adott hulladék nem újrahasznosítható és nem számít veszélyesnek (pl. nem radioaktív). Hazánkban egy nagy kapacitású (mintegy 400 000 t/év) és modern technológiai felszereltséggel rendelkező égető üzemel, amely a budapesti hulladék mintegy felét alakítja hasznos hővé és villamos energiává. Ez a Fővárosi Hulladékhasznosító Mű Rákospalotán van. A hulladékégetők kazánjaiban a hulladék éghető része nagy hőmérsékleten (1000 °C felett) és légköri nyomáson elég. A fennmaradó rész többsége (mintegy 100 000 t/év) salakként elkülönül, egy másik része pernyeként továbbhalad a kazán huzamaiban. A salak, hűtés után a salakbunkerbe jut vízhűtés mellett, a pernye pedig a pernyeleválasztóba (mintegy 10 000 t/év). Azonban a pernye egy része nem jut el a pernyeleválasztóig, hanem a kazán falára rakódik. Ha túl sok (akár több tonna) ilyen lerakódás halmozódik fel, az akadályozza az üzemelést, ami időről időre az égetőmű leállításához és tisztításához vezet, hasonlóan más kazánokhoz (pl. az ajkai szénerőműhöz /Kozma, 1996/). A rákospalotai Fővárosi Hulladékhasznosító Mű (RHM) szóhasználata szerint az égetést felügyelő technikus ilyenkor „fogott egy mackót”, így ebben az értelemben a „mackó” a lerakódó, kőzet-szerű szilárd fázis. Jelen diákköri dolgozatban, ennek a korábbiakban (a 2010-es TDK dolgozatunkban) már részlegesen megismert anyagnak, a „mackónak” a részletes vizsgálatával foglalkozunk, kiegészítve nem csak az elvégezhető mérési eredményekkel, de a hozzáférhető adatbázisok feldolgozásával is úgy a „mackó”, mint a salak és a pernye vonatkozásában egyaránt. A tavalyi évben egyetlen kazánból származó, néhány apró darab lerakódással kezdtük a vizsgálatokat. Idei mintáink több kazánt is érintenek, a dolgozatban bemutatott munkánk a hármas számú kazán első, második és harmadik huzamaiból származnak, amelyeket a Fővárosi Hulladékhasznosító Mű (RHM) 2011. áprilisi leállása során gyűjtöttek be számunkra az égetőmű szakemberei. Idei célkitűzésünk, hogy a tavalyi eredményeket alapul véve kibővítsük azokat a pernye vizsgálatával és a korábbi lerakódás- valamint salakvizsgálatok részletezésével. Ezt részben a korábban is alkalmazott módszerekkel - polarizációs mikroszkóp, pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) - részben újak alkalmazásával - Raman mikrospektroszkópia - értük el. Szintén előrelépés, hogy a keletkező melléktermékek cementipari hasznosításának lehetőségét is megvizsgáltuk a Cemkut Kft révén. Reményeink szerint a 2011-es eredményekkel közelebb kerülünk ahhoz, hogy jobban megértsük a hulladékégetők kazánjában lezajló olvadékképződési, lerakódási, és szilárdulási folyamatokat és adatainkkal segítsük a technológiai fejlesztéseket is

CO2 felszín alatti tárolóinak természetes analógiája a Répcelak-Mihályi háton

A Föld atmoszférájának jelenleg növekvő koncentrációjú, negyedik leggyakoribb összetevője a szén-dioxid, amelynek bioszférában betöltött szerepe a környezettudományok egyik kiemelt kutatási területe. Ugyanakkor jelentős mennyiségben található a litoszférában is, így a Föld felszínéhez közeli (néhány km mély) geológiai képződményekben is előfordul, amelyeknek egyik fontos forrása valamilyen magmás vagy metamorf folyamat. A szén-dioxidot nagy mennyiségben tartalmazó földtani formációk közül egyre jelentősebb a szerepe a nagy kiterjedésű, sósvizes, üledékes kőzetösszleteknek, amelyekből részben természetes (pl. savanyúvizek, borvizek), részben mesterséges (pl. földgáz termelése) úton a szén-dioxid a felszínre juthat (Bodó, 2000). Ezen rendszerek kutatásában döntő fontosságú, hogy pontosan ismerjük a széndioxidot tartalmazó kőzettest litológiai és kőzetfizikai sajatosságait és a benne található fluidum kémiai tulajdonságait, valamint a jellemző nyomás-hőmérséklet viszonyokat. Mindezen paraméterek ismeretében átfogó képet kaphatunk az adott rezervoárban jellemző hidrológiai és geokémiai folyamatokról, így megbecsülhető a szén-dioxid hatása az adott lito-, atmo-, hidro- és bioszféra rendszerben. Ez a tudás széles körben felhasználható a szén-dioxid felszín alatti elhelyezése (CCS – carbon capture and sequestration) során felmerülő több, kiemelt fontosságú kérdés megválaszolására is, mert a szén-dioxid - pórusvíz - kőzet kölcsönhatások hosszú távú leírása, illetve a nagy mennyiségű szén-dioxidot tartalmazó kőzettestek felszínre gyakorolt hatásainak értelmezése kísérleti, vagy modellszámítási úton nem elégséges a tárolás biztonságának garantálásához (Arts et al., 2008). Az előző évek diákköri kutatási eredményeinek továbbvitele mellett ezért választottuk TDK munkánk tárgyának egy számunkra új terület, a Mihályi-Répcelak hát (Kisalföld) vizsgálatát irodalmi források és adattári kutatás segítségével. A tanulmányozott terület földtani környezetéből az említett folyamatok szempontjából lényeges rétegtani egységei a pannonban lerakódott törmelékes üledékes rétegsor tagjai. Ezek a jellemzően homokköves - aleurolitos - agyagos fáciesű kőzetek a késő miocénben feltöltődő Pannon beltenger medencéjébe nyomuló folyami delták révén képződtek (Juhász, 1998)

Good practice: The experiences with the utilization of residual cancer burden—A single institution study

Abstract Introduction The use of neoadjuvant therapy (NAT) has been showing an incraesing tendency in the treatment of locally advanced breast cancer. The evaluation of residual cancer could be performed by Residual Cancer Burden (RCB) calculator. The prognostic system takes the two largest diameters of the tumor, the cellularity, the amount of in situ carcinoma, the number of metastatic lymph nodes, and the size of the largest metastatic deposit into account. The aim of our study was to examine the reproducibility of RCB in NAT treated patients. Methods Patients who were treated with NAT and had resection specimens between 2018 and 2021 were selected. Histological examination was performed by five pathologists. After assessment of the examined variables, RCB points and RCB classes were defined. For statistical analysis, interclass correlation was used (SPSS Statistics V.22.0 software). Results Altogether 100 patients were included in our retrospective, cohort study (average age: 57 years). In two‐thirds of the cases, third generation chemotherapy was used, and mastectomy was performed. Significant concordance was found in the two largest diameters of the tumor (coefficients, 0.984 and 0.973), the cellularity (coefficient, 0.970), and the largest metastatic deposit (coefficient, 0.998). Although the amount of in situ carcinoma proved to be the least reproducible factor, it resulted in almost 90% of agreement (coefficient, 0.873). Regarding RCB points and classes, similar results were observed (coefficients, 0.989 and 0.960). Conclusions Significant agreement was observed between examiners based on almost all RCB parameters, points, and classes, reflecting the optimal reproducibility of RCB. Therefore, we recommend the use of the calculator in routine histopathological reports in NAT cases

Neurodegeneration in the centrally-projecting Edinger–Westphal nucleus contributes to the non-motor symptoms of Parkinson’s disease in the rat

The neuropathological background of major depression and anxiety as non-motor symptoms of Parkinson's disease is much less understood than classical motor symptoms. Although, neurodegeneration of the Edinger-Westphal nucleus in human Parkinson's disease is a known phenomenon, its possible significance in mood status has never been elucidated. In this work we aimed at investigating whether neuron loss and alpha-synuclein accumulation in the urocortin 1 containing (UCN1) cells of the centrally-projecting Edinger-Westphal (EWcp) nucleus is associated with anxiety and depression-like state in the rat.Systemic chronic rotenone administration as well as targeted leptin-saporin-induced lesions of EWcp/UCN1 neurons were conducted. Rotarod, open field and sucrose preference tests were performed to assess motor performance and mood status. Multiple immunofluorescence combined with RNAscope were used to reveal the functional-morphological changes. Two-sample Student's t test, Spearman's rank correlation analysis and Mann-Whitney U tests were used for statistics.In the rotenone model, besides motor deficit, an anxious and depression-like phenotype was detected. Well-comparable neuron loss, cytoplasmic alpha-synuclein accumulation as well as astro- and microglial activation were observed both in the substantia nigra pars compacta and EWcp. Occasionally, UCN1-immunoreactive neuronal debris was observed in phagocytotic microglia. UCN1 peptide content of viable EWcp cells correlated with dopaminergic substantia nigra cell count. Importantly, other mood status-related dopaminergic (ventral tegmental area), serotonergic (dorsal and median raphe) and noradrenergic (locus ceruleus and A5 area) brainstem centers did not show remarkable morphological changes. Targeted partial selective EWcp/UCN1 neuron ablation induced similar mood status without motor symptoms.Our findings collectively suggest that neurodegeneration of urocortinergic EWcp contributes to the mood-related non-motor symptoms in toxic models of Parkinson's disease in the rat

Downregulation of PACAP and the PAC1 Receptor in the Basal Ganglia, Substantia Nigra and Centrally Projecting Edinger–Westphal Nucleus in the Rotenone model of Parkinson’s Disease

Numerous in vitro and in vivo models of Parkinson’s disease (PD) demonstrate that pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) conveys its strong neuroprotective actions mainly via its specific PAC1 receptor (PAC1R) in models of PD. We recently described the decrease in PAC1R protein content in the basal ganglia of macaques in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) model of PD that was partially reversed by levodopa therapy. In this work, we tested whether these observations occur also in the rotenone model of PD in the rat. The rotarod test revealed motor skill deterioration upon rotenone administration, which was reversed by benserazide/levodopa (B/L) treatment. The sucrose preference test suggested increased depression level while the open field test showed increased anxiety in rats rendered parkinsonian, regardless of the received B/L therapy. Reduced dopaminergic cell count in the substantia nigra pars compacta (SNpc) diminished the dopaminergic fiber density in the caudate-putamen (CPu) and decreased the peptidergic cell count in the centrally projecting Edinger–Westphal nucleus (EWcp), supporting the efficacy of rotenone treatment. RNAscope in situ hybridization revealed decreased PACAP mRNA (Adcyap1) and PAC1R mRNA (Adcyap1r1) expression in the CPu, globus pallidus, dopaminergic SNpc and peptidergic EWcp of rotenone-treated rats, but no remarkable downregulation occurred in the insular cortex. In the entopeduncular nucleus, only the Adcyap1r1 mRNA was downregulated in parkinsonian animals. B/L therapy attenuated the downregulation of Adcyap1 in the CPu only. Our current results further support the evolutionarily conserved role of the PACAP/PAC1R system in neuroprotection and its recruitment in the development/progression of neurodegenerative states such as PD