Kwantificering van de effecten van bodem- en plantkenmerken op de opname van radiocesium: een wereldwijd perspectief

Na nucleaire ongevallen kan radioactief cesium in het bodemmilieu terechtkomen. Planten die op met cesium (Cs) besmette landbouwgronden groeien, kunnen Cs opnemen omdat het fysisch-chemisch analoog is aan kalium. De beschikbaarheid van Cs voor planten wordt gedeeltelijk bepaald door de absorptie-eigenschappen voor Cs en de kationenconcentraties van een bodem. Als landbouwproducten die met Cs verontreinigd zijn, worden opgenomen, kan dit een risico voor de gezondheid inhouden.

Op basis van bodem- en planteigenschappen zijn modellen voor de overdracht van bodem naar plant ontwikkeld om het gedrag van Cs in het milieu te voorspellen. Momenteel zijn besluiten over maatregelen in de landbouw meestal gebaseerd op semi-mechanistische modellen die zijn ontwikkeld voor Europese omstandigheden in de nasleep van het ongeluk in Tsjernobyl. Deze modellen voorspelden de overdracht van radioactief cesium uit de Japanse bodem echter niet op realistische wijze, zoals de ervaring na Fukushima heeft uitgewezen. Waarnemingen wijzen op de invloed van regionale kenmerken (b.v. klimaatomstandigheden, bodemeigenschappen, gewastype, landbeheerspraktijken) op de biologische beschikbaarheid van Cs. Aangezien nieuwe landen in Azië, Afrika en Zuid-Amerika overgaan tot het gebruik van kernenergie, zullen er modellen voor de overdracht van Cs tussen bodem en plant nodig zijn die voorspellingen kunnen doen in verschillende milieuomstandigheden (b.v. tropisch en droog).

Er wordt van uitgegaan dat de mobiliteit van radioactief cesium en de beschikbaarheid voor planten worden bepaald door een unieke reeks bodemparameters, zoals kleimineralen, die met bodemonderzoek kunnen worden gemeten. Modellen die gebruik maken van deze parameters zullen in staat zijn de overdracht van radiocaesium in verschillende milieus te voorspellen met een beperkt aantal gegevens.

Dit onderzoek sluit aan bij het project "Monitoring and predicting radionuclide uptake and dynamics for optimizing of radioactive contamination in agriculture" gecoördineerd door de Internationale Organisatie voor Atoomenergie (IAEA), met als doel de robuustheid van deze bodem-plant overdrachtsmodellen te verbeteren voor de onvoldoende geëxploreerde gebieden, gewassen en klimaten. Het doel is een beter inzicht te krijgen in de mobiliteit van radioactief cesium en de beschikbaarheid ervan voor planten in een breed scala van bodem- en planttypes, met name in niet-Europese bodems. De onderzoeksresultaten worden gebruikt om modellen voor de overdracht tussen bodem en plant te verbeteren of te ontwikkelen waarmee de overdracht van radiocaesium door verschillende omgevingen kan worden voorspeld.

Er worden potproeven in laboratoria opgezet met bodems van verschillende herkomst en met verschillende kenmerken. De mineralogie van de bodem wordt kwantitatief bepaald met X-straaldiffractietechniek. De bodems worden besmet met 137Cs en er wordt raaigras op gekweekt. Na de oogst wordt een 137Cs overdrachtsfactor tussen bodem en plant verkregen. Uit empirische relaties tussen de bodemmineralogie en -eigenschappen zou de waargenomen 137Cs-overdrachtsfactor moeten kunnen worden verklaard.

De laboratoriumresultaten worden ondersteund door gegevens van eerdere experimenten en gegevens uit de literatuur. Er wordt een meta-analyse uitgevoerd om geschikte gegevens te selecteren. De empirische relaties en de literatuurgegevens worden gebruikt om het model voor de overdracht van Cs tussen bodem en plant aan te passen. Door het model bij te werken zullen de voorspellingen van de overdracht van Cs van bodem naar plant worden verbeterd, wat de besluitvorming na ongevallen met kerncentrales wereldwijd kan bevorderen.