Denk aan gletsjers en beelden van uitgestrekte, ongerepte ijsplaten, die delen van het Noordpoolgebied en Antarctica bedekken, komen voor de geest. Hoewel het waar is dat 99% van het gletsjerijs zich beperkt tot de poolgebieden van onze planeet, worden gletsjers ook aangetroffen in bergketens op bijna elk continent, die bijna 10% van het landoppervlak van de aarde bedekken. Gletsjerijs is ook het grootste zoetwaterreservoir op onze planeet en bevat bijna 69% van het zoete water in de wereld.

Ondanks dat ze op afbeeldingen verschijnen als zilverachtige, ongerepte ijsrivieren, bevatten gletsjers veel organische afzettingen, zoals stof en microben. Maar onderzoekers ontdekken dat ze ook een zorgwekkende hoeveelheid giftig nucleair materiaal bevatten, en we beginnen nu pas de risico's te begrijpen die ontstaan ​​als gletsjers smelten.

“Voor sommige van deze gletsjers die zijn beoordeeld, vooral die in de Europese Alpen en andere delen van Europa, zijn de concentraties van sommige van deze radionucliden net zo hoog als we ze hebben geregistreerd in rampgebieden zoals Tsjernobyl of de Fukushima gebied in Japan”, legt uit Philip Owens, een milieuwetenschapper aan de University of Northern British Columbia, in Canada.

Stof, vuil, microben

Van dichtbij zijn gletsjers niet perfect wit. Ze zien er vaak grijs en vies uit, en op sommige plaatsen zelfs zwart, dankzij afzettingen. Dit donkere, fijne sediment dat zich op gletsjeroppervlakken vormt, bekend als cryoconiet, bestaat uit stof, vuil en roet, maar ook uit kleine rots- en mineraaldeeltjes. Het is afkomstig van verschillende plaatsen, waaronder de lokale omgeving, zoals verweerde rotsen en blootliggende grond nabij de gletsjer, maar ook van verre bronnen zoals woestijnen en dor land, bosbranden en verbrandingsmotoren. 

Deze materialen worden via verschillende processen naar gletsjers vervoerd, zoals wind, regen, atmosferische circulaties en antropogene en dierlijke activiteiten. Omdat deze cryoconiet donker van kleur is, warmt hij op in de zon en smelt het ijs, waardoor met water gevulde depressies ontstaan. Deze gaten worden dan opvangplaatsen voor meer materiaal, waardoor grotere verzamelingen cryoconiet ontstaan.

Cryoconiet zit bovendien vol met organische materialen zoals algen, schimmels, bacteriën en andere microben. Terwijl deze zich verzamelen, groeien en zich vermenigvuldigen op het sediment, beginnen ze een aanzienlijk deel van de cryoconietmassa te vormen. Het organische materiaal produceert ook kleverige biofilms, die de microben helpen zich aan het sediment en aan elkaar te hechten en gemeenschappen te vormen, waardoor verzamelingen cryoconiet verder kunnen groeien.

Maar cryoconiet bestaat niet alleen uit rotsen, stof, vuil en microben. Uit onderzoek is gebleken dat de aarde ook vol zit met veel verschillende antropogene verontreinigingen, waaronder zware metalen, pesticiden, microplastics en antibiotica. Net als de meer natuurlijke componenten worden ook deze gevangen door de waterige depressies en kleverige biofilms, die zich binden aan het stof en de mineralen in het sediment.

Verreikende radioactieve neerslag

De afgelopen jaren is duidelijk geworden dat cryoconiet vaak vol zit met een andere nogal onverwachte verontreiniging: nucleair materiaal in de vorm van ‘fallout-radionucliden’ (FRN’s). Uit tests is gebleken dat de concentraties van deze kunstmatige radionucliden aanzienlijk hoger zijn dan die in andere terrestrische omgevingen. Sommige van deze sedimenten zijn zelfs de meest radioactieve die ooit zijn aangetroffen buiten de nucleaire uitsluitingszones en testlocaties.

Het is al een tijdje bekend dat de oppervlakken van gletsjers ongewoon hoge niveaus van radioactiviteit kunnen hebben. De afgelopen jaren hebben wetenschappers de kwestie nader onderzocht. Volgens glacioloog Caroline Clason van de Universiteit van DurhamIn Groot-Brittannië is de concentratie van radioactiviteit die in cryoconiet wordt waargenomen soms “twee of zelfs drie ordes van grootte hoger dan we zouden vinden in andere soorten omgevingsmatrices, zoals sedimenten en bodems, korstmossen en mossen die we in verschillende delen van de wereld aantreffen. wereld".

In 2017 ontdekten Clason en collega's dat de niveaus van fall-out radionucliden in cryoconiet van de Isfallsglaciären-gletsjer in Arctisch Zweden tot 100 keer hoger waren dan in materiaal verzameld in de vallei rond de gletsjer (figuur 1). Concentraties van de radioactieve isotoop cesium-137 (¹³⁷Cs) waren zo hoog als 4500 becquerel per kilogram (Bq/kg), met gemiddelde niveaus van ongeveer 3000 Bq/kg (TC 15 5151). “Het is ongelooflijk hoeveel [radioactiviteit] het materiaal op het gletsjeroppervlak heeft weten op te hopen”, zegt Clason. “Veel meer dan we in de rest van de omgeving op dezelfde locatie zien.”

In 2018 bleek cryoconiet op een Noorse gletsjer nog radioactiever te zijn (Wetenschap Tot. Omgeving 814 152656). Monsters, verzameld door een team onder leiding van Edyta Łokas, aardwetenschapper aan het Instituut voor Kernfysica van de Poolse Academie van WetenschappenUit twaalf cryokonietgaten op de Blåisen-gletsjer zijn concentraties gebleken van ¹³⁷Cs oplopend tot 25,000 Bq/kg, met een gemiddeld niveau van ongeveer 18,000 Bq/kg. Niveaus van ¹³⁷Cs in bodems en sedimenten liggen gewoonlijk tussen 0.5 en 600 Bq/kg (Sci. Rep. 7 9623).

De besmetting van Tsjernobyl

De kunstmatige radionucliden ¹³⁷Cs en cesium-134 (¹³⁴Cs) zijn splijtingsproducten die worden geproduceerd door de splitsing van uranium-235 in kernreactoren en sommige kernwapens. De meeste cesiumisotopen op de Noorse en Zweedse gletsjers zijn afkomstig van het kernongeval in Tsjernobyl, maar er zijn ook gevolgen van de honderden atmosferische kernproeven die halverwege de 20e eeuw zijn uitgevoerd.

Berucht als de ergste ramp in de geschiedenis van de opwekking van kernenergie, de Het Tsjernobyl-incident vond plaats op 26 april 1986 tijdens een test met laag vermogen van reactor nummer vier in de kerncentrale van Tsjernobyl, die zich toen in de Sovjet-Unie bevond. De test veroorzaakte een explosie en brand die het reactorgebouw verwoestten, en bij het catastrofale incident kwam een ​​aanzienlijke hoeveelheid radioactief materiaal vrij, waaronder isotopen van plutonium, jodium, strontium en cesium. Het grootste deel hiervan viel in de directe omgeving van de kerncentrale en grote delen van wat nu Oekraïne, Wit-Rusland en Rusland is, maar atmosferische circulaties, evenals wind- en stormpatronen, verspreidden het ook over een groot deel van het noordelijk halfrond.

Weerpatronen dumpten een aanzienlijk deel van de radioactieve neerslag uit Tsjernobyl in Scandinavië. Noorwegen heeft naar schatting ongeveer 6% van de opbrengsten ontvangen ¹³⁷Cs en ¹³⁴Cs die vrijkomt uit de kerncentrale. De isotopen werden door een zuidoostelijke wind naar het land vervoerd en afgezet tijdens regenval in de dagen na de kernramp.

Een glimp van de verborgen hotspots van Tsjernobyl

Het cesium kwam vervolgens in de voedselketen terecht, omdat het werd opgenomen door planten, korstmossen en schimmels, die werden opgegeten door grazende dieren zoals rendieren en schapen. In de jaren na de ramp hadden grote hoeveelheden vlees, melk en kaas van rendieren en schapen in Noorwegen en Zweden cesium-isotoopconcentraties die de door de autoriteiten vastgestelde limieten enorm overschreden. Deze voedingsmiddelen worden nog regelmatig getest.

Er was ook aanzienlijke neerslag als gevolg van Tsjernobyl in de Oostenrijkse Alpen, waarbij hevige regenval in de dagen na de ramp in sommige gebieden tot zeer hoge besmettingsniveaus leidde. Bij een onderzoek uit 2009 van de Hallstätter- en Schladminger-gletsjers in Noord-Oostenrijk werden concentraties van gevonden ¹³⁷Cs in cryoconiet variërend van 1700 Bq/kg tot 140,000 Bq/kg (J. Env. Rad. 100 590).

Wind, regen, vuur en meer

Er lijken verschillende redenen te zijn waarom cryoconiet radionucliden accumuleert en zo radioactief wordt. Radioactief materiaal wordt door de atmosfeer getransporteerd door wind en mondiale circulatiepatronen. Vervolgens wordt het uit de atmosfeer weggespoeld door neerslag, waarvan bekend is dat het bijzonder effectief is in het verzamelen van fijnstof en het naar de grond brengen ervan. Bovendien zijn de niveaus van regen, sneeuwval en mist vaak hoog in de berg- en poolgebieden waar gletsjers voorkomen.

Veel droog materiaal, afkomstig van verschijnselen als bosbranden en stofstormen, wordt ook gedumpt in gletsjeromgevingen. Dit stof, roet en soortgelijk materiaal verplaatst zich via de atmosferische circulatie, maar terwijl het dat doet, begint het zich te binden en ander materiaal uit de atmosfeer te verwijderen – inclusief verontreinigende stoffen zoals radionucliden – totdat het te zwaar wordt en op de grond valt.

Zodra radionucliden en andere verontreinigingen zich in de gletsjeromgeving bevinden, worden ze door hydrologische processen verplaatst. In de warmere delen van het jaar smelten sneeuwpakketten en ijs in een gletsjerstroomgebied, samen met delen van de gletsjer zelf. Dit smeltwater stroomt op en over de gletsjer en neemt verontreinigende stoffen mee, zoals de radionucliden die in de sneeuw en het ijs zijn opgeslagen. Terwijl het water door kanalen en gaten over de gletsjer stroomt, wordt het gefilterd door cryoconiet dat zich in deze depressies bevindt, dat vol zit met materialen zoals slib en klei waarvan bekend is dat ze elementen zoals radionucliden, metalen en andere antropogene deeltjes binden (figuur 2). .

Organische aaseters

De biologische component van cryoconiet lijkt ook het vermogen ervan om radionucliden te verzamelen en te accumuleren te vergroten. Łokas legt uit dat voor cryoconiet met een hoog aandeel organisch materiaal – zoals algen, schimmels en bacteriën – de concentratie radionucliden veel hoger is.

Het cryoconiet op de Blåisen-gletsjer in Noorwegen, dat bijzonder hoge niveaus van radioactiviteit had, had ook een hoog organisch gehalte. Terwijl studies van andere gletsjers cryoconiet hebben gevonden dat tussen de 5% en 15% uit biologisch materiaal bestond, bestonden de sedimenten van Blåisen voor ongeveer 30% uit organisch materiaal. De onderzoekers zeggen dat dit een deel van de reden kan zijn voor de hoge concentraties radionucliden.

Łokas zegt dat het vermogen van cryoconiet om radionucliden vast te houden en te concentreren “gerelateerd lijkt te zijn aan de metaalbindende eigenschappen van extracellulaire stoffen die door micro-organismen worden uitgescheiden”. Deze kleverige biofilms immobiliseren metalen en andere materialen die giftig kunnen zijn, om te voorkomen dat ze de cellen van de micro-organismen binnendringen, legt ze uit.

Dit verband tussen organisch materiaal en radionucliden is ook elders opgemerkt. Toen Owens cryokonietmonsters analyseerde van de Castle Creek-gletsjer in British Columbia, Canada, vond hij een significant positief verband tussen de concentratie van radionucliden in monsters en het percentage organisch materiaal (Sci. Rep. 9 12531). Hoe meer biologisch materiaal, hoe meer radioactief materiaal.

Tien jaar na Fukushima: kunnen nieuwe brandstoffen kernenergie veiliger maken?

Owens legt uit dat radionucliden overal voorkomen. Wat er op gletsjers gebeurt, zegt hij, is dat ze “gefocust zijn op deze hele kleine locaties op het gletsjeroppervlak”. Er zijn manieren waarop zowel de materialen waaruit het sediment bestaat als de extracellulaire stoffen die worden uitgescheiden door de micro-organismen die erin leven, verontreinigende stoffen kunnen binden. Dit alles maakt de cryokoniet tot een zeer efficiënt wegvangend middel, en na verloop van tijd raken radionucliden die overal in het gletsjerstroomgebied zijn gevallen daarin geconcentreerd.

Verschillende bronnen en concentraties

Hoewel het meestal het meest geconcentreerd is, ¹³⁷Cs is niet de enige radionuclide die in cryoconiet wordt aangetroffen. Hoge concentraties van andere radioactieve materialen, zoals americium-241 (²⁴¹Am), bismut-207 (²⁰⁷Bi) en plutonium (Pu) isotopen zijn ook gedetecteerd. Deze houden verband met de mondiale neerslag van radionucliden bij atmosferische kernwapenproeven in plaats van kernenergierampen.

Deze mix van inputs, samen met de mondiale atmosferische circulatie en weerpatronen, betekent dat bronnen en concentraties van radio-isotopen op gletsjers over de hele planeet variëren. Owens zegt bijvoorbeeld dat de niveaus van radionucliden in Canada weliswaar hoog zijn in cryoconieten, maar dat deze voornamelijk afkomstig zijn van kernbomproeven, omdat het ver weg ligt van Tsjernobyl.

Łokas analyseert momenteel details van radioactiviteit in cryoconieten van verschillende locaties over de hele wereld, waaronder in het Noordpoolgebied, IJsland, de Europese Alpen, Zuid-Amerika, het Kaukasusgebergte, British Columbia en Antarctica. Glaciologen uit vele landen, waaronder Owens en Clason, hebben voor dit werk monsters gedoneerd, verzameld en getest.

Tests hebben dat uitgewezen rDe adioactiviteit is vooral hoog in de Alpen en Scandinavië, terwijl Łokas zegt dat de laagste niveaus die tot nu toe zijn gevonden, te vinden zijn op gletsjers in IJsland en Groenland. In deze gebieden werd geen signaal van Tsjernobyl geïdentificeerd, alleen de mondiale gevolgen van wapentests, voegt Łokas eraan toe.

Het werk heeft ook enkele interessante radionuclidesignalen geïdentificeerd. Er zijn hogere percentages ²³⁸pu, ²³⁹Pu en ²⁴⁰Pu in cryoconieten van het zuidelijk halfrond dan van het noordelijk halfrond, zegt Łokas. Dit is te wijten aan het falen van een satelliet met een SNAP-9A radiothermische generator in 1964. De satelliet viel uiteen en er kwam ongeveer een kilogram aan straling vrij. ²³⁸Pu in de atmosfeer, voornamelijk boven het zuidelijk halfrond.

Er zit ook een piek in ²³⁸Pu-isotopen uit monsters van de Exploradores-gletsjer in Chileens Patagonië. Dit houdt waarschijnlijk verband met de mislukte Russische Mars-sonde die in 1996 in de atmosfeer boven Zuid-Amerika uiteenviel, zegt Łokas. Er zat ongeveer 200 gram in ²³⁸Pu-pellets en hoewel hun exacte lot onbekend is, wordt aangenomen dat ze ergens boven Chili en Bolivia zijn gevallen.

Reden van zorg?

Het is nog onduidelijk hWe zijn bezorgd over deze concentratie van radioactief materiaal op gletsjers. Er bestaat geen zekerheid over de vraag of het op grote schaal een milieurisico vormt, of dat het een lokaal probleem op de gletsjers is, zegt Clason. “Ik zou zeker niet het materiaal op het ijsoppervlak willen gaan eten; het is echt behoorlijk radioactief in vergelijking met andere sedimenten in de omgeving”, voegt ze eraan toe. “Maar in hoeverre dat een probleem is als je eenmaal buiten dat onmiddellijke gletsjergebied bent, weten we gewoon niet.”

Als het sediment zich op de gletsjer bevindt, is het onwaarschijnlijk dat dit een probleem is voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid. Maar naarmate gletsjers smelten en zich terugtrekken, komt steeds meer van dat oude materiaal dat op het ijs is opgeslagen vrij

Er zijn redenen om bezorgd te zijn. Radioactieve materialen hebben goed gedocumenteerde negatieve gevolgen voor de gezondheid. Gletsjers slaan ook enorme hoeveelheden zoet water op, waarbij miljarden mensen over de hele wereld het smeltwater gebruiken voor landbouw en drinkwater. Naarmate het klimaat warmer wordt, trekken ook gletsjers zich terug, waardoor mogelijk opgeslagen verontreinigende stoffen en sedimenten in hoge concentraties vrij kunnen komen.

“Door al het smeltwater van de gletsjers komt dit cryokonietmateriaal veel meer in contact met smeltwater van de gletsjers. Het begint nu zichtbaar te worden en kan worden geleverd aan het stroomafwaartse ecosysteem”, legt Owens uit. Als het sediment zich op de gletsjer bevindt, zegt hij, is het onwaarschijnlijk dat dit een probleem zal zijn voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid. Maar naarmate gletsjers smelten en zich terugtrekken, komt steeds meer van dat oude materiaal dat op het ijs is opgeslagen vrij.

Het is ook niet precies duidelijk hoeveel radioactiviteit er in een gletsjersysteem aanwezig kan zijn, voegt Clason eraan toe. “Naast de directe atmosferische afzetting van radionucliden, wordt een groot deel van de radioactiviteit die we in cryoconiet zien waarschijnlijk gesmolten uit oude sneeuw en ijs die vele jaren geleden zijn afgezet”, legt Clason uit. "Het ijs zelf heeft een inventaris van radioactiviteit die nog niet goed wordt begrepen."

De verborgen erfenis van Tsjernobyl

Zodra het in rivieren uitmondt, zal het radioactieve materiaal waarschijnlijk verdund worden, zegt Owens, "maar dat weten we niet", waarschuwt hij. Clason is het daarmee eens. “Hoewel de concentraties hoog zijn waar we monsters nemen, kan het, als al dat materiaal eenmaal is weggespoeld of de gletsjer smelt en het in de omgeving afzet, in het grote geheel zo verdund worden dat het niet boven de concentraties ligt die je kunt verwachten. anders in de omgeving zien”, zegt ze. "Dus dat moeten we nu uitzoeken."

In de toekomst hoopt Clason een meer gedetailleerde analyse uit te voeren van de hoeveelheid cryoconiet op gletsjeroppervlakken, met behulp van technieken zoals dronebeelden met hoge resolutie. Hierdoor kunnen onderzoekers inschatten hoeveel radioactiviteit er op een gletsjer aanwezig kan zijn. Het op deze manier in kaart brengen van het cryoconiet op het oppervlak en het combineren van de informatie met gletsjersmeltmodellen zou ons kunnen helpen begrijpen hoe de sedimenten en de verontreinigingen die ze bevatten in de toekomst kunnen vrijkomen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/trapped-in-ice-the-surprisingly-high-levels-of-artificial-radioactive-isotopes-found-in-glaciers/