Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойНаукаГодами сбивавшие с толку экспертов: ученые наконец решили радиоактивный «парадокс кабана»

Годами сбивавшие с толку экспертов: ученые наконец решили радиоактивный «парадокс кабана»

- Advertisement -

Недавние исследования показали, что на постоянное радиоактивное загрязнение мяса дикого кабана в Центральной Европе, возникшее в результате чернобыльской катастрофы, также существенно влияет цезий, образовавшийся в результате испытаний ядерного оружия в 1960-х годах, что подчеркивает сложные экологические взаимодействия и решающую роль точного научного анализа. Фото: Йоахим Реддерманн / TU Wien

Спустя десятилетия после чернобыльской ядерной катастрофы мясо дикого кабана продолжает демонстрировать неожиданно высокий уровень радиоактивности. Решение загадки: была упущена из виду еще одна важная причина.

Чернобыльская ядерная катастрофа 1986 года существенно повлияла на лесную экосистему Центральной Европы. Послеаварийное высокое радиоактивное загрязнение привело к тому, что в течение многих лет рекомендовалось воздержаться от употребления грибов и влияло на мясо диких животных. Со временем радиоактивность в мясе оленей и косуль, как и ожидалось, уменьшилась, но мясо дикого кабана продолжало демонстрировать неожиданно высокие уровни радиоактивности, в некоторых случаях даже сегодня превышающие пределы безопасности.

Эта устойчивая аномалия, известная как «парадокс кабана», годами сбивала с толку экспертов. Однако недавние детальные исследования, проведенные Венским техническим университетом (Вена) и Ганноверским университетом Лейбница, нашли объяснение: это поздние последствия испытаний ядерного оружия 1960-х годов.

Больше радиации, чем позволяет физика?

«Наиболее важным элементом, определяющим радиоактивность образцов, является цезий-137 с периодом полураспада около 30 лет», — говорит профессор Георг Штайнхаузер из Венского технического университета. «Следовательно, через 30 лет половина материала разложилась сама по себе». Однако радиационное воздействие продуктов питания обычно снижается гораздо быстрее.

Ведь цезий со времен Чернобыля рассеялся, был вымыт дождевой водой, связан с минералами, а возможно, и мигрировал глубоко в почву, поэтому он уже не усваивается растениями и животными в тех количествах, как это было сразу после аварии на реакторе. . Таким образом, после одного периода полураспада большинство образцов пищевых продуктов демонстрируют не просто половину исходной концентрации активности, а гораздо меньшую.

А вот с мясом дикого кабана дела обстоят иначе: там уровень радиации остался практически постоянным. Они убывают гораздо медленнее, чем можно было бы ожидать от естественного радиоактивного распада одного только цезия – результат, который на первый взгляд кажется совершенно противоречивым с физической точки зрения.

До сих пор отбираются образцы мяса дикого кабана, непригодные для употребления в пищу, поскольку уровень радиации в них явно превышает допустимый предел. Это также может быть причиной того, что в некоторых районах кабаны испытывают меньший охотничий пресс, а их перенаселение часто наносит большой ущерб сельскому и лесному хозяйству.

В поисках цезиевого отпечатка

Профессор Георг Штайнхаузер, перешедший из Ганноверского университета Лейбница в Венский технический университет в 2022 году, и его команда намеревались разобраться в этой загадке: проводя новые, более точные измерения, они хотели определить не только количество, но и происхождение радиоактивности.

«Это возможно, потому что разные источники радиоактивных изотопов имеют разные физические характеристики», — объясняет доктор Бин Фэн, который проводит свои исследования в Институте неорганической химии при Университете Лейбница в Ганновере и Атоминституте TRIGA Center в Венском техническом университете. «Например, они выделяют не только цезий-137, но и цезий-135, изотоп цезия с гораздо более длительным периодом полураспада». Соотношение двух типов цезия не всегда одинаковое – например, осадки чернобыльской ядерной аварии имели изотопный отпечаток, отличный от такового при испытаниях ядерного оружия 1960-х годов. Таким образом, измерение этого соотношения может предоставить информацию о происхождении радиоактивного материала.

Однако точно количественно оценить цезий-135 очень сложно. «Поскольку он имеет такой длительный период полураспада и редко распадается, его нельзя просто обнаружить с помощью детекторов радиации», — говорит Георг Штайнхаузер. «Вам придется работать с масс-спектрометрическими методами и приложить немало усилий, чтобы точно отличить его от других атомов. Теперь нам это удалось».

Результаты показали, что, хотя около 90% цезия-137 в Центральной Европе поступает из Чернобыля, его доля в пробах диких кабанов намного ниже. Вместо этого большая часть цезия в мясе дикого кабана связана с испытаниями ядерного оружия – до 68% в некоторых образцах.

Олений трюфель (вероятно) виноват

Причина этого кроется в совершенно особых пищевых предпочтениях кабанов: они особенно любят выкапывать из земли оленьи трюфели, а радиоактивный цезий накапливается в этих подземных грибах с длительным опозданием. «Цезий очень медленно мигрирует вниз через почву, иногда всего около одного миллиметра в год», — говорит Георг Штайнхаузер.

Таким образом, оленьи трюфели, которые можно найти на глубине 20-40 сантиметров, только сейчас поглощают цезий, выброшенный в Чернобыле. С другой стороны, цезий от «старых» испытаний ядерного оружия уже прибыл туда некоторое время назад».

Таким образом, происходит сложное взаимодействие различных эффектов: как цезий от испытаний ядерного оружия, так и цезий от Чернобыля распространяется через почву, и таким образом трюфели достигаются двумя разными «цезиевыми фронтами», которые постепенно мигрируют через почву. С другой стороны, цезий с годами распадается.

«Если сложить все эти эффекты, можно объяснить, почему радиоактивность оленьих трюфелей, а затем и свиней, остается относительно постоянной на протяжении многих лет», — говорит Георг Штайнхаузер. Таким образом, загрязнение мяса дикого кабана, как ожидается, не уменьшится значительно в ближайшие несколько лет, поскольку некоторая часть чернобыльского цезия только сейчас попадает в трюфели. «Наша работа показывает, насколько сложными могут быть взаимосвязи в природных экосистемах, — говорит Георг Штайнхаузер, — но также и то, что ответы на такие загадки можно найти, если ваши измерения достаточно точны».

Ссылка: «Непропорционально высокий вклад 60-летнего оружия-137Cs объясняет стойкость радиоактивного загрязнения у баварских диких кабанов», Феликс Штегер, Дориан Зок, Анна-Катарина Шиллер, Бин Фенг и Георг Штайнхаузер, 30 августа 2023 г., Экологические науки и технологии.
DOI: 10.1021/acs.est.3c03565

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме