Forskare har för första gången kunnat uppskatta mängden radioaktiva cesiumrika mikropartiklar som släpptes ut av katastrofen vid kraftverket i Fukushima 2011. Detta arbete, som kommer att få betydande hälso- och miljökonsekvenser, presenteras vid Goldschmidts geokemikonferens i Boston.

Översvämningen av Fukushima Daiichi kärnkraftverk (FDNPP) efter den katastrofala jordbävningen den 11 mars 2011 orsakade utsläpp av betydande mängder radioaktivt material, inklusive cesium (Cs) isotoper 134Cs (halveringstid, 2 år) och 137C (halveringstid, 30 år). Initialt trodde forskare att alla Cs släpptes i löslig form. Nu dock de har insett att en del av det frigjorda C:et var i form av glasartade mikropartiklar, bildad vid reaktorns smältning; dessa partiklar kastades över ett stort område, men hittills har det inte funnits någon tillförlitlig uppskattning av hur mycket radioaktiva cesiumrika mikropartiklar som deponerats i det omgivande området, och hur detta material distribuerades.

Nu är en grupp internationella forskare, ledd av Dr Satoshi Utsunomiya (docent vid Kyushu University, Fukuoka, Japan) har kunnat ge de första exakta uppskattningarna av mängden radioaktiva mikropartiklar i miljön. Detta arbete beskriver mikropartiklarnas betydelse för nuvarande strålningsnivåer, och tillhandahåller grundläggande data för en framtida omvärdering av hälsorisker från de mycket radioaktiva mikropartiklarna som finns kvar i den lokala miljön.

"De flesta glasartade mikropartiklarna är bara några mikron stora, och sprids vid sidan av det lösliga cesiumet. Det lösliga cesiumet är i allmänhet bundet till lermineraler efter våtavsättning, med lermineraler som också bildar partiklar, så det var svårt att skilja de cesiumrika mikropartiklarna från cesium som absorberas på lera, säger Dr. Utsunomiya, "Dock, vi insåg att den cesiumrika mikropartikeln har en extremt hög radioaktivitet ~ 1011 Bq/g jämfört med den mycket lägre radioaktiviteten för cesiumsorberande lerpartiklar, och detta kan användas för att skilja de två typerna. Så vi har etablerat ett nytt förfarande för att kvantifiera de cesiumrika mikropartiklarna genom att tillämpa en kvantitativ autoradiografi-metod ".

Autoradiografi exponerar en fotografisk film eller detektor för en radioaktiv källa, vilket får strålningen att dyka upp på filmen (medicinska röntgenstrålar är den vanligaste autoradiografi-tekniken). Teamet bestämde tröskelradioaktiviteten för Cs-rika mikropartiklar i den siktade fraktionen baserat på förhållandet mellan fotostimulerad luminescenssignal och radioaktivitet. De tillämpade denna metod på jordprover från 20 drabbade områden.

Dr Utsunomiya fortsatte "I vissa områden, dessa glasartade partiklar är högkoncentrerade, så de är ett stort bekymmer. Vi har hittat upp till 318 av dessa partiklar i bara 1 gram jord, nära kraftverket i Fukushima Daiichi. De flesta av dessa partiklar finns fortfarande i omgivande miljöer, indikerar hög stabilitet.

Sedan Fukushima -olyckan har vi successivt börjat förstå hur mikropartiklarna fördelades, och vad detta kan betyda för hälsa och miljö. Som du kan förvänta dig, det finns fler radioaktiva partiklar närmare reaktorn:vi tror att det var en andel cesium som släpptes som lösligt material, men vi har funnit att området söder om reaktorn innehåller en högre andel glasartade partiklar. Vår uppskattning är att cirka 78% av radioaktivt cesium frigjordes som glasartade partiklar. Många av mikropartiklarna har tvättats ner från tak och från växter, och har nu samlats i radioaktiva hotspots.

Nu när vi har en bättre uppfattning om de involverade mängderna och hur strålningen har fördelats, det ger vårt team en bättre uppfattning om hur vi ska närma oss effekten på hälsan, vilket uppenbarligen är ett stort bekymmer. Detta arbete innebär inte att det finns någon ytterligare strålning som har missats - den totala mängden cesium som frigörs vid Fukushima förblir densamma. Dock, de glasartade partiklarna har koncentrerat strålningen, vilket innebär att det fortfarande finns mycket nytt arbete att göra för att förstå hur denna koncentrerade strålning kan påverka hälsan "

Kommenterar arbetet, Dr Ken Buesseler (Woods Hole Oceanographic Institution) sa:

"The idea of microparticles has not been 'missed' in the assessment of total cesium levels in soil after Fukushima; it has been included, although this work highlights the fraction found in cesium microparticles. So we shouldn't think that there is additional radiation to worry about, but nevertheless in this highly concentrated form it may have different health impacts. These researchers have done a fine job of developing new tools to quantify these microparticles, and that is an important story to tell"