Investigation of 137Cs and 90Sr transfer from sandy soil to Scots pine (Pinus sylvestris L.) rings

Abstract

Artificial radionuclides entered the environment mostly as a result of nuclear explosions, accidents at nuclear power plants and are entering due to the operation of the nuclear industry. After entering the environment, radionuclides spread globally at the world level, affect all environmental components and accumulate here. One of such environmental components is the tree. It, as if a historical chronicle, fixes the previous contamination and the former climatic conditions. One of the ways to read that chronicle is to estimate the radionuclide soil‐to‐tree transfer factors and coefficients. This work presents and analyses the experimental data of a study on the transfer of radionuclides from the soil to Scots pine (Pinus sylvestris L.). The report investigates the transfer of ⁹⁰Sr and ¹³⁷Cs from a soil layer of 0–20 cm to Scots pine wood. For investigation, Scots pine (Pinus sylvestris L.) was selected. Its growing site is in Alytus district, in a woody territory, where it falls into an increased radioactive contamination patch. On this growing site, sandy soils are prevailing. It is identified that ⁹⁰Sr transfer factor to the pinewood under study ranges from 0.005 ± 0.002 to 0.315 ± 0.002, and transfer coefficients from (0.2 ± 0.1) •10^–4 to (4.0 ± 0.6) •10^–4m²/kg. Meanwhile, the coefficients of ¹³⁷Cs transfer from the soil to Scots pine wood ranges from – (4.0 ± 1.0) • 10^–4 m²/kg to (8.0 ± 2.0) • 10^–4 m²/kg. The identified mean transfer coefficients of ¹³⁷Cs are approximately five times higher than mean coefficients of ⁹⁰Sr transfer from soil to wood.

Article in English.

¹³⁷Cs ir ⁹⁰Sr pernašos iš priesmėlio dirvožemio į pušies (Pinus sylvestris L.) sandus tyrimas

Santrauka. Dirbtinės kilmės radionuklidai daugiausiai į aplinką pasklido dėl vykdytų branduolinių sprogdinimų, avarijų atominėse elektrinėse ir tebepatenka veikiant branduolinei pramonei. Patekę į aplinką, radionuklidai globaliai pasklinda ir veikia visus aplinkos komponentus bei juose kaupiasi. Vienas iš tokiu aplinkos komponentų yra medis. Jis tarsi istorijos metraštis fiksuoja buvusią užtaršą ir buvusias klimatines sąlygas. Vienas iš būdu perskaityti šį metraštį – radionuklidų pernašos iš dirvožemio į medį faktorių ar koeficientų vertinimas. Darbe pateikiami ir analizuojami eksperimentiniai radionuklidų pernašos iš dirvožemio į paprastąją pušį (Pinus sylvestris L.) duomenys. Nagrinėjama ⁹⁰Sr ir ¹³⁷Cs pernaša iš 0–20 cm dirvožemio sluoksnio į paprastosios pušies medieną. Tirti parinkta paprastoji pušis (Pinus sylvestris L.). Jos augavietė yra Alytaus apskrityje miškingoje teritorijoje, kuri patenka į didesnės radioaktyviosios užtaršos zoną. Šioje augavietėje vyrauja priesmėlio tipo dirvožemiai. Nustatyta, kad ⁹⁰Sr pernašos į tiriamąją pušies medieną faktorius kinta nuo 0,005±0,002 iki 0,315±0,002, o pernašos koeficientai – nuo (0,2 ± 0,1)•10^–4 iki (4,0±0,6)•10^–4 m²/kg. ¹³⁷Cs pernašos iš dirvožemio į paprastosios pušies medieną koeficientai kinta nuo (4,0±1,0)•10^–4 m²/kg iki (8,0±2,0)•10^–4 m²/kg. Nustatyti ¹³⁷Cs pernašos vidutiniai koeficientai yra apytiksliai 5 kartus didesni nei vidutiniai ⁹⁰Sr pernašos iš dirvožemio į medieną koeficientai.

Reikšminiai žodžiai: ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, radionuklidų savitasis aktyvumas, radionuklidų pernaša, paprastoji pušis Pinus sylvestris L., priesmėlio dirvožemis.

Исследование переноса ¹³⁷Cs и  ⁹⁰Sr из почвы в компоненты сосны (Pinus sylvestris L.)

Резюме. Искусственные радионуклиды в окружающей среде появились вследствие ядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях и выпадений при работе ядерной промышленности. Радионуклиды распространяются в атмосфере и накапливаются в компонентах окружающей среды. Одним из компонентов окружающей среды являются деревья. Они как бы записывают историю случившегося загрязнения окружающей среды и климатические условия прошлого. Один из способов прочтения такого ежегодника – изучение факторов или коэффициентов переноса радионуклидов из почвы в деревья. В статье анализируются экспериментальные данные о поступлении радионуклидов в сосну (Pinus sylvestris L.) из почвы. Изучается перенос ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs из слоя почвы толщиной 0–20 см в компоненты сосны. Местом роста анализируемой сосны (Pinus sylvestris L.) послужила лесная местность в Алитусском районе, в которой после Чернобыльской катастрофы зафиксировано повышенное радиоактивное загрязнение. На этом участке доминирует супесь. Было установлено, что фактор передачи 90Sr из почвы в сосну варьирует от 0,005±0,002 до 0,315±0,002, а коэффициенты – от (0,2 ± 0,1) · 10–4 до (4,0±0,6) · 10 –4 m ² /кg. Коэффициент переноса 137Cs из почвы в древесину сосны варьирует от (4,0±1,0) · 10–4 m 2 /kg до (8.0±2.0) · 10–4 m ² /кg. Установлено, что средний коэффициент переноса ¹³⁷Cs из почвы в древесину сосны (Pinus sylvestris L.) примерно в 5 раз больше, чем коэффициент переноса 90Sr.

Ключевые слова: ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, удельная активность, миграция радионуклидов, сосна Pinus sylvestris L., супесчаная почва.

First Publish Online: 10 Feb 2011

Keyword : 90Sr, 137Cs, radionuclide specific activity, radionuclide transfer, Scots pine (Pinus sylvestris L.), sandy soil