Bodem-plant transfer van radioactief cesium-137: Transfer naar spinazie en radijzen

Boris Gilis
Persbericht

Het radioactieve materiaal dat vanuit de grond naar de planten gaat

Op 26 april 1986 gebeurde het onmogelijke, reactor nummer 4 van de Kerncentrale van Tsjernobyl ging in meltdown en ontplofte. Deze ontploffing was zo erg dat deze algemeen wordt gezien als de zwaarste nucleaire ramp in de geschiedenis. De vraag is nu, heeft deze ramp nu dertig jaar later nog altijd een invloed op de mens, of kunnen we deze nu gewoon vergeten?

Bij de ontploffing kwamen gigantische hoeveelheden radioactief materiaal vrij, dat zich verspreidde over een zeer groot gebied. Deze hoeveelheden waren zo hoog dat in een straal van dertig kilometer van het incident de volledige bevolking werd geëvacueerd. Van het vrijgekomen radioactief materiaal blijft zelfs nu, zo’n dertig jaar na de ontploffing, nog altijd een grote hoeveelheid over. Hierbij is namelijk cesium-137 in grote aantallen vrijgekomen. Cesium-137 is een radioactief deeltje dat zeer veel tijd nodig heeft voordat het stopt met radioactief zijn. Dit duurt zelfs zo lang, dat van de kernramp in Tsjernobyl nog maar slechts ongeveer de helft van het cesium is gestopt met radioactief zijn. In dit gebied geeft dit dus nog altijd hoge stralingsdosissen. Het gevolg hiervan is dat dit allerlei ziekten kan veroorzaken bij de mens, denk maar aan kanker.

Er is echter nog een probleem met het feit dat deze radioactieve cesium-137 deeltjes nog altijd aanwezig zijn in de omgeving. De deeltjes liggen namelijk op de grond waar dat planten op gegroeid kunnen worden. Wanneer deze planten hierop groeien kunnen zij dit cesium-137 in feite gaan ‘opeten’. Het zal dan rechtstreeks in de plant terechtkomen, waar dat het zal blijven zitten. In veel gevallen zal dit niet voor problemen zorgen, maar in enkele gevallen zullen deze planten worden opgegeten. Dit kan ofwel door de mens, ofwel door dieren zoals koeien. Deze koeien worden in veel gevallen ook opgegeten door mensen. Het radioactieve cesium-137 dat dus eerst vastzat in de planten, zal zich nu bevinden in de mens. En als er één ding is dat schadelijker is dan blootgesteld worden aan radioactieve straling van buitenaf dan is het wel blootgesteld worden aan radioactieve straling van binnenin het lichaam. Het is dus ook evident dat er wordt gekeken naar hoeveel van dit cesium-137 zal worden opgenomen door planten die groeien in deze besmette grond. Nu zal je denken, wie zou er nu ooit groenten eten afkomstig van Tsjernobyl? Maar dit is niet de reden waarom dit onderzoek is uitgevoerd. De reden dat dit onderzoek is uitgevoerd is om bij een mogelijk andere nucleaire ramp snel en efficiënt te kunnen bepalen hoeveel radioactief cesium-137 zal worden ‘opgegeten’ door de planten. Bijkomend kan dan ook gekeken worden naar hoeveel van dit dan terecht zal komen in de voedselketen. Het is namelijk zo dat bij een kernramp de radioactieve deeltjes niet alleen in de omgeving van de ramp zullen blijven. Bij de ramp van Tsjernobyl werden zelfs hoge hoeveelheden cesium-137 gevonden in Groot-Brittannië!

Spinazie plantjes

Radijzen

Om dit te kunnen bepalen hebben we twee veel voorkomende groenten, namelijk spinazie en radijzen, gekozen om te gaan planten op radioactieve grond. Deze grond hebben we verzameld van overal! We hadden grond van Spanje, Groot-Brittannië, Noorwegen en natuurlijk van België zelf. De plantjes werden dan enkele weken goed verzorgt, waarna ze werden geoogst toen ze volgroeid waren. De groenten waren echter niet om op te eten, ze hadden namelijk radioactief cesium-137 in hun bladeren en knollen zitten! We hebben dan gemeten hoeveel radioactief materiaal er aanwezig was in de planten, en hoeveel er in de bodem zat. Hiermee konden we dan zien hoeveel van het cesium-137 er uit de bodem naar de plantjes is gegaan. Wat bleek was dat er zeer grote verschillen gemeten werden, afhankelijk van de grond waarop de planten werden gegroeid. We hebben dan de bodem onderzocht om te kijken waardoor dit zou kunnen komen, maar er moet nog veel onderzoek worden gedaan voor dat we dit met zekerheid kunnen zeggen.

Moeten we nu dan opletten met wat we eten, aangezien het radioactief materiaal zo ver verspreidt ligt? Neen, zeker niet. De hoeveelheden die verspreidt liggen over de rest van de wereld zijn ten eerste zeer laag, en ten tweede zijn de plantjes ook niet zo gulzig als het aankomt op het ‘opeten’ van het radioactieve cesium-137. Dus je kan nog met een gerust hart genieten van je spinazie en radijsjes.

Bibliografie

Absalom, J., Young, S., Crout, N., Nisbet, A., Woodman, R., Smolders, E., & Gillett, A. (1999). Predicting Soil to Plant Transfer of Radiocesium Using Soil Characteristics. Environmental science & technology Vol. 33, 1218-1223. Ahmad, S., Isab, A. A., & Perzanowski, H. P. (2002). Silver(I) complexes of thiourea. Transition Metal Chemistry 27, 782-785. Almahayni, T., Beresford, N. A., Crout, N. M., & Sweeck, L. (2019). Fit-for-purpose modelling of radiocaesium soil-to-plant transfer for nuclear emergencies: a review. Journal of Environmental Radioactivity, 58-66. Alpha Decay - Alpha Radioactivity. (2015). Retrieved Maart 20, 2019, from Nuclear Power [Website]: https://www.nuclear-power.net/nuclear-power/reactorphysics/atomic-nucle… Cern. (2012). Cosmic rays: particles from outer space. Retrieved Maart 19, 2019, from Cern: https://home.cern/science/physics/cosmic-rays-particles-outer-space Cottingham, W., & Greenwood, D. (2001). An Introduction to Nuclear Physics. Cambridge: Cambridge University Press. De Jong Van Lier, Q. (2017). Field capacity, a valid upper limit of crop available water? Agricultural Water Management, 214-220. De Koning, A., & Comans, R. (2004). Reversibility of radiocaesium sorption on illite. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 68, 2815-2823. Example of Beta Decay. (2015). Retrieved Maart 21, 2019, from Nuclear Power: https://www.nuclear-power.net/nuclear-power/reactor-physics/atomic-nucl… Fan, Q., Yamaguchi, N., Tanaka, M., Tsukada, H., & Takahashi, Y. (2014). Relationship between the adsorption species of cesium and radiocesium interception potential in soils and minerals: an EXAFS study. Journal of Environmental radioactivity, 92-100. Gezondheid & Milieu. (2017). Radon. Retrieved Maart 22, 2019, from Gezondheid en Milieu: http://www.gezondheidenmilieu.be/nl/subthemas/radon-2740.html Grupen, C., & Rodgers, M. (2016). Radioactivity and Radiation: What They Are, What They Do, and How to Harness Them. Switzerland: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-319-42330-2 Interaction of Beta Radiation With Matter. (2015). Retrieved Maart 21, 2019, from Nuclear Power [Website]: https://www.nuclear-power.net/nuclear-power/reactorphysics/interaction-… International Atomic Energy Agency. (2010). Handbook of Parameter Values for the Prediction of Radionuclide Transfer in Terrestrial and Freshwater Environments. Vienna: IAEA. Retrieved Maart 15, 2019, from https://wwwpub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/trs472_web.pdf International Union Of RadioEcology. (2001). Radioecology: Radioactivity & ecosystems. Luik: Fortemps drukkerij. 52 Ishii, K., Fujita, A., Toyama, S., Terakawa, A., Matsuyama, S., Arai, H., . . . Kasahara, K. (2015). The Determination of Soil-Plant Transfer Coefficients of Cesium-137 and Other Elements by Gamma-Ray Measurement and PIXE Analysis, for use in the Remediation of Fukushima. Physics Procedia, 278-286. Kahr, G., & Madsen, F. (1995). Determination of the cation exchange capacity and the surface area of bentonite, illite and kaolinite by methylene blue adsorption. Applied Clay Science, 327-336. Kirkham, M. (2005). Principles of Soil and Plant Water Relations. Kansas: Kansas State University. doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409751-3.X5000-2 Konermann, L. (2017). Addressing a Common Misconception: Ammonium Acetate as Neutral pH “Buffer” for Native Electrospray Mass Spectrometry. Journal of The American Society for Mass Spectrometry, 1827-1835. Mengel, K., & Kirkby, E. A. (1987). Principles of Plant Nutrition. Zwitserland: International Potash Institute. Muller, H., & Prohl, G. (1993). ECOSYS-87: A Dynamic Model for Assessing Radiological Consequences of Nuclear Accidents. Health Physics. 64., 232-252. doi:10.1097/00004032-199303000-00002 National Research Council. (1999). Evaluation of Guidelines for Exposures to Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials. Verenigde Staten: National Academies Press. Penetrating power of different types of radiation - alpha, beta, gamma and neutrons. (2017). Retrieved Maart 22, 2019, from Openclipart [Website]: https://openclipart.org/detail/274074/penetrating-power-of-different-ty… Rafecas, I. (n.d.). Radiation Protection education and training in several ionising radiation applications. Barcelona: Unitat de Protecció Radiològica, CCiTUB, Universitat de Barcelona. Rayment, G., & Lyons, D. (2011). Soil Chemical Methods - Australasia. Australië: CSIRO Publishing. Retrieved April 26, 2019, from https://books.google.be/books?id=ELQud4ftNX0C&pg=PA334&lpg=PA334&dq=AgTU% 2B+thiourea&source=bl&ots=J1jbyuWxTd&sig=ACfU3U1osHpJMMX8Xgrvmy6qfsNVutNx GA&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwiX8cXke3hAhU65eAKHSLWA78Q6AEwAHoECAgQAQ#v=onepage&q=AgTU%2B%20thiourea&f =false SCK CEN. (2011). Tsjernobyl [Brochure]. Mol. Retrieved Maart 23, 2019 Smolders, E., Van den Brande, K., & Merckx, R. (1997). Concentrations of 137Cs and K in Soil Solution Predict the Plant Availability of 137Cs in Soils. Environ. Sci. Technol., 3432-3438. Structuur van kleimineralen. (n.d.). Retrieved Februari 14, 2019, from bodemenwater: http://www.bodemenwater.wur.nl/inleidingbodem/leertekst/Tekst/Hoofdstuk… _01_Structuur_kleimineralen.htm Takigawa, N., & Washiyama, K. (2017). Fundamentals of Nuclear Physics. Tokyo: Springer. doi:10.1007/978-4-431-55378-6 53 Uematsu, S., Vandenhove, H., Sweeck, L., Van Hees, M., Wannijn, J., & Smolders, E. (2017). Foliar uptake of radiocaesium from irrigation water by paddy rice (Oryza sativa): an overlooked pathway in contaminated environments. New Phytologist, 820- 829. doi:https://doi.org/10.1111/nph.14416 UNEP. (2016). Straling: effecten en bronnen [Brochure]. Vienna: Vienna International Centre. Retrieved Maart 19, 2019 University of Toronto. (2004). Radiation Protection Training Manual. Retrieved Maart 20, 2019, from University of Toronto: https://ehs.utoronto.ca/our-services/radiationsafety/radiation-protecti… USGS. (2001). Illite Group. Retrieved April 18, 2019, from U.S. Geological Survey: https://pubs.usgs.gov/of/2001/of01-041/htmldocs/clays/illite.htm Van Asbroeck, A. (2018). Algeme chemie [Cursus]. Geel: Thomas More, Bachelor in chemie. Van Asbroeck, A. (2018). Ecologie en milieu [Cursus]. Geel: Thomas More, Bachelor in chemie. Van Craenendonck, W. (2018). Biologische beschikbaarheid van radioactief cesium-137 in verschillende bodems [Eindwerk]. Geel: Thomas More, Bachelor in de chemie. Van Hees, M. (2015). Procedure for the determination of radiocaesium interception potential (RIP). Retrieved April 24, 2019 Wannijn, J. (2015). Ammonium acetate extraction at pH 7. Retrieved April 29, 2019 Wannijn, J. (2018). Mineralization of plant material. Retrieved Mei 6, 2019 Wannijn, J. (2018). Organic fraction: Loss on Ignition (LOI) - method. Retrieved Mei 6, 2019 Wannijn, J. (2019). Cation Exchange Capacity (CEC), Silver Thiourea Method. Retrieved April 24, 2019 Wauters, J., Elsen, A., Cremers, A., Konoplev, A. V., Bulgakov, A. A., & Comans, R. N. (1996). Prediction of sofid/liquid distribution coefficients of radiocaesium in soils and sediments. Part one: a simplified procedure for the solid phase characterisation. Applied geochemistry, 589-594. Wauters, J., Vidal, M., Elsen, A., & Cremers, A. (1996). Prediction of solid/liquid distribution coefficients of radiocaesium in soils and sediments. Part two: a new procedure for solid phase speciation of radiocaesium. Applied geochemistry, 595-599. World Health Organization. (n.d.). What is Ionizing Radiation? Retrieved Maart 19, 2019, from World Health Organization: https://www.who.int/ionizing_radiation/about/what_is_ir/en/ Yokawa, K., Fasano, R., Kagenishi, T., & Baluska, F. (2014). Light as stress factor to plant roots - case of root haloprotism. Frontiers in plant science, 1-9. doi:10.3389/fpls.2014.00718

Universiteit of Hogeschool
Bachelor in de chemie afstudeerrichting Biochemie
Publicatiejaar
2019
Promotor(en)
Lieve Sweeck; Kristien Schoone
Kernwoorden
Share this on: