Nedbørskjemi og radioaktivt cesium i jord og planter resultater og implikasjoner av prosjektet PRECIP

Transkript

1 Nedbørskjemi og radioaktivt cesium i jord og planter resultater og implikasjoner av prosjektet PRECIP Oslo, Håvard Thørring, Lavrans Skuterud, Eiliv Steinnes (NTNU)

2 Innledning Denne presentasjonen summerer opp hovedresultatene fra NFRprosjektet Importance of climate and chemical composition of precipitation on distribution and behaviour of radiocaesium in terrestrial ecosystems (PRECIP). Hovedmål: Undersøke hvordan klima og nedbørens kjemiske sammensetning påvirker fordeling og omsetningen av radioaktivt cesium i terrestriske økosystemer. PRECIP var et 2-årig prosjekt Koordinert/administrert av NTNU med Statens strålevern som partner. Prosjektperiode PRECIP har vært ett av svært få Tsjernobyl-relaterte terrestriske forskningsprosjekter de siste årene.

3 Prosjektet besto av to deler Feltstudium: Fordeling og omsetning av cesium-137 i bjørkeskogsøkosystemer Laboratoriestudium: Kolonneforsøk hvor mobilitet av radioaktivt cesium studeres i jordprofiler tatt fra et område med høy belastning fra Tsjernobyl-ulykken

4 E 1 E 2 E 3 E Feltstudium 7 N D Kautokeino Jord og planter ble samlet inn fra blåbær-bjørkeskogsområder i fire landsdeler med ulikt klima og nedbørskjemi (Område A, B, C, D) 66 N Vikna B Det ble valgt ut tre representative lokaliteter innen hvert område (A1, A2, A3, B1,, etc). C Vågå 62 N Middelavstand mellom lokaliteter var typisk ca. 1 km A Lyngdal og Lindesnes 58 N

5 Nedbørstype - estimert deposisjon av ioner (mg m -2 per year) E 1 E 2 E 3 E sterkt sjøsaltanriket nedbør Na + : 13 K + : 59 Mg 2+ : 16 Ca 2+ : 59 NH 4 + : 19 H + : 9 B D 7 N ionefattig nedbør (mer arktisk klima) Na + : 82 K + : 47 Mg 2+ : 1 66 N Ca 2+ : 31 NH + 4 : 45 H + : 5 sur og sjøsaltanriket nedbør Na + : 35 K + : 22 Mg 2+ : 42 Ca 2+ : 25 NH 4 + : 67 H + : 5 C ionefattig nedbør Na + : 15 K + : 71 Mg 2+ : 18 Ca 2+ : 83 NH 4 + : 14 H + : 1 62 N A 58 N

6 Cs-137 (Bq/m2) Cs-137 (Bq/m2) Cs-137 (Bq/m2) Cs-137 (Bq/m2) Cesium-137 i jord B1 B2 B3 D1 D2 D3 Lokalitet Lokalitet cm 3-6 cm 6-9 cm 9-12 cm 2-3 cm 3-6 cm 6-9 cm 9-12 cm A1 A2 A3 Lokalitet C1 C2 C3 Lokalitet

7 Vertikal fordeling i jord (viktige faktorer) Overflatejordas sammensetning Nedbørsammensetning (og mengde) Tid siden nedfall Resirkulering i rotsonen

8 Cesium-137 i planter Middelaktivitet (min-maks): Area A: 4 (19-31) Bq/kg dw Area B: 18 (62-13) Bq/kg dw Area C: 37 (3-12) Bq/kg dw Area D: 18 (<1-57) Bq/kg dw Størrelse på nedfall ikke nødvendigvis viktigst for plantekonsentrasjonen (dette gjelder særlig på lang sikt) Store forskjeller i opptak mellom ulike plantearter

9 Tag (m2/kg) x 1 Tag (m2/kg) x 1 Tag (m2/kg) x 1 Tag (m2/kg) x 1 Overføring jord-planter Basert på totalkonsentrasjon av Cs-137 i jord (-12 cm) Bjørk Einer A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 Lokalitet A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 Lokalitet Blåbær (BL) Smyle A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 Lokalitet A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 Lokalitet

10 Viktige faktorer for planteopptak Hvor sterkt bindes radioaktivt cesium i jorda? Hvor tas næringen opp (rotsone)? Hvilken sammensetning har rotvæska? For kystlokalitetene: TF tot (-3 cm) Vaccinium myrtillus TF tot (-3 cm) Junipherus communis Area A Area B Area C Area D Mer utbyttbare (og løste) basekationer (Na, Mg, Ca) i jorda på Vikna. Lavere ph, høyere utbyttbar aciditet og (trolig) ammonium på Sørlandet % exchangeable 137 Cs % exchangeable 137 Cs

11 Laboratoriestudium (kolonneforsøk) Formål: Undersøke hvordan forskjellige mengder sjøsalter og sure komponenter i nedbør virker inn på forhold som vertikal fordeling i jord og utlekking av radioaktivt cesium med avløpsvann

12 4 cm Jordprofil Kolonneoppsett Tilsats av ~1 Bq cesium-134 per kolonne Nedbørstyper A: Sur nedbør med mye sjøsalter 2. Forskjeller i mobilitet mellom ferskt cesium-134 og eldre cesium-137 hovedsakelig fra Tsjernobylulykken? B: Betydelige mengder sjøsalter Fiberduk Perforert plate C: Lite sjøsalter Avløpsvann 1. Hver nedbørstype ble tilført 3 parallelle kolonner 3. Avløpsvann analysert fortløpende i driftsperioden (5 uker). Det ble ikke funnet detekterbare konsentrasjoner av verken 137 Cs eller 134 Cs

13 Cesium-134 tilført i studieperioden Jorddybde Kolonne (cm) A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C * * * 1. * * * * * *.1 * * * * *.2 >12 * * * * * * * * * Tab: Fordeling av 134 Cs (%) 38 uker etter tilførsel. Tonede celler representerer jordas humuslag og gråskala indikerer % organisk materiale (*indikerer <.5%) Mobilitet ser ut til å påvirkes av: Nedbørstype Tykkelse/mineralinnhold i humuslag

14 Depth (cm) Cesium-137 fra Tsjernobyl-ulykken % of total Cs-137 Cs-137 (% per per cm) cm Ingen forskjell mellom kolonner tilsatt ulike nedbørstyper 5 1 Ingen klar forskjell mellom kolonner før og etter tilførsel av kunstig nedbør (Fig) 15 Columns (n=9) References (n=6) Fig: Geometrisk middel av cesium-137 (% per cm) i jordprofiler tilført kunstig nedbør ( kolonner ) og referanseprofiler fra samme sted ( ). Cesium-137 er nå irreversibelt fiksert i jorda (jfr. Område C i feltstudiet)

15 Alt i alt..tyder resultater fra både felt- og kolonneforsøk på at sur nedbør (lik den vi finner på Sørlandet) kan øke mobilitet og plantetilgjengelighet av radioaktivt cesium..

16 Viktige implikasjoner av PRECIP Prosjektet har bidratt med verdifull ny informasjon omkring sårbarhet av ulike områder forurenset med radioaktivt cesium, og gir flere mulige forklaringer på hvorfor Tsjernobyl-forurensningen fremdeles er et problem for norsk utmarksnæring (beitedyr som ku, geit, sau og reinsdyr). Særlig viktig, i forbindelse med sårbarhet, er den høye overføringen til planter på Sørlandet, og den sannsynlige innvirkningen av sur nedbør på mobilitet og plantetilgjengelighet av radioaktivt cesium avdekket gjennom prosjektet. Det vil derfor være viktig å inkludere lokaliteter på Sørlandet i framtidig terrestrisk overvåkning. Utover dette kan det også nevnes at Strålevernet vil anvende resultater fra PRECIP i beredskapsøyemed for eksempel i samband med konsekvensvurderinger av potensielle ulykker ved nukleære installasjoner.

17 TAKKER FOR OPPMERKSOMHETEN! Spørsmål..?