Zdenko FRANIĆ i Gordana MAROVIĆ

Utjecaj radioaktivnih oborina na radioaktivnost Jadranskog mora

Sažetak

U radu su prikazani rezultati dugogodišnjeg sustavnog ispitivanja aktivnosti fisijskih radionuklida u površinskom sloju Jadranskog mora, te u radioaktivnim oborinama (fallout). Najveće aktivnosti morske vode zabilježene su šezdesetih godina, kao posljedica pokusa nuklearnog oružja u atmosferi. Od tada radioaktivnost fallouta i morske vode eksponencijalno opada. Na četiri promatrane lokacije nisu pronađene značajnije razlike u srednjem vremenu boravka 90Sr u morskoj vodi. Raspravljena je korelacija između aktivnosti fallouta i morske vode.

Ključne riječi: radioaktivnost, radioaktivne oborine, morska voda, 90Sr, 137Cs

Abstract

In the paper are presented the results of the systematic long-term investigations of the fission radionuclides activity concentrations in the surface layer of the Adriatic Sea and in fallout. The highest sea water activity concentrations were recorded in sixties as the consequence nuclear weapons test conducted in the atmosphere. Since then, the radioactivity of the sea water and fallout decreases exponentially. On four considered locations were not observed any significant differences in the 90Sr mean residence time in the sea water. The correlation between the sea water and fallout activity concentrations was discussed.

Key words: radioactivity, fallout, sea-water, 90Sr, 137Cs

Uvod

Radioaktivna kontaminacija morske vode fisijskim radionuklidima većinom potječe od atmosferskih testova nuklearnog oružja. Kako je više od 70% zemljine površine prekriveno vodom, umjetno stvoreni radioaktivni materijal u more i oceane prvenstveno ulazi procesom depozicije iz atmosfere. Atmosferski nuklearni testovi započeti godine 1945. godine naročito su bili intenzivni u razdoblju od 1954. do 1958. i od 1961. do 1963. godine, što je tih godina rezultiralo povećanim taloženjem radioaktivnog materijala na površinu Zemlje. Kako je većina atmosferskih nuklearnih eksplozija izvršena na sjevernoj hemisferi, to je i taloženje radioaktivnog materijala na toj hemisferi osjetno veće nego na južnoj.

Zbog svojih karakteristika među radionuklidima podrijetlom iz nuklearnih eksplozija osobiti rizik zbog svojih fizičkih, biokemijskih i radiotoksičnih karakteristika predstavljaju fisijski produkti 90Sr i 137Cs. Naročito je opasan 90Sr, koji je kemijski sličan kalciju pa ga organizam lako resorbira, što pak može izazvati fatalne posljedice za ljude, kao i životinje, bilo na kopnu ili u moru (Franić 1993a).

Dinamiku vode jadranskog bazena u velikoj mjeri određuju njegove geomorfološke karakteristike. Zbog uska i dugoljasta oblika, te malih dubina u svojem najvećem dijelu, Jadransko more ima vrlo izražene kontinentalne karakteristike, čemu pogoduju i meteorološke prilike. Istraživanje radioaktivnosti Jadranskog mora vrši se u Jedinici za zaštitu od zračenja u okviru monitoringa radioaktivnosti okoliša u Republici Hrvatskoj (Popović 1963-1978, Bauman et al. 1979-1992, Kovač et al. 1993-1998, Franić 1993b). Stroncij se istražuje još od 1963. godine, a cezij od 1978. Uzorci morske vode uzimaju se (ukoliko je moguće) dva puta godišnje 3 km od obale na dubini od 0.5 m na lokacijama Rovinj, Rijeka, Split i Dubrovnik. Mjesečni uzorci fallouta prikupljaju se u Zadru, također od 1963. godine.

Radioaktivnost fallouta

Srednja godišnja aktivnost 90Sr u morskoj vodi u dobroj je (pozitivnoj) korelaciji s aktivnošću radioaktivnih oborina (tj. površinskim depozitom u Bqm-2), a koeficijent korelacije iznosi 0.75 uz vjerojatnost P(t) < 0.001 za 33 stupnja slobode (slika 1). Takva je korelacija i očekivana budući da oko 85% sveukupne umjetno stvorene radioaktivne kontaminacije (osim tricija koji kao konstituent vode ulazi u globalni ciklus kruženja vode) u Sredozemno more dolazi radioaktivnom oborinama (UNEP 1991). Radioaktivnost 90Sr u morskoj vodi u ovisnosti o aktivnosti oborina može se stoga za razdoblje od 1963. do 1997. godine prikazati jednadžbom:

gdje su:

AM(t)	aktivnost 90Sr u morskoj vodi (Bqm-3) i

AF(t)	aktivnost radioaktivnih oborina (Bqm-2).

Aktivnost 90Sr u Jadranu eksponencijalno pada od 14.8 ± 2.4 Bqm-3 u 1963. godini na 2.0 ± 0.1 Bqm-3 1997. godine (prosjek četiri lokacije). Na svim lokacijama uočljiv je veliki pad aktivnosti između 1965. i 1967., te između 1968. i 1974. godine. U cijelom periodu, maksimalna i minimalna aktivnost, 17.5 i 0.5 Bqm-3 zabilježene su u 1963. godine u Splitu i 1983. godine u Dubrovniku. Izmjerene aktivnosti morske vode konzistentne su s podacima za Sredozemno more. Krajem sedamdesetih godina dolazi do manjeg porasta aktivnosti u oborinama i u moru zbog, unatoč nuklearnom moratoriju, provedenih atmosferskih nuklearnih eksperimenata.

Srednje vrijeme boravka 90Sr u miješanom sloju mora

Prosječne godišnje aktivnosti 90Sr u morskoj vodi Jadranskog mora su funkcijskim prilagođavanjem eksperimentalnih podataka prilagođene na eksponencijalne funkcije oblika:

gdje su A(t) i A(0) aktivnosti mora u vremenskim trenucima t i 0, a kef je konstanta. Za pojedine lokacije parametri A(0) i kef procijenjeni su kako slijedi:

Opažena efektivna vremena boravka 90Sr u miješanom sloju Jadranskog mora (koja su duža od stvarnih efektivnih vremena, budući da se svake godine dio aktivnosti koji se izgubio bilo radioaktivnim raspadom, bilo na neki drugi način, primjerice sedimentacijom, zamijeni novom aktivnošću iz radioaktivnih oborina) izračunata iz tih regresija jesu 7.3 god (Rovinj), 8.3 god (Rijeka), 6.8 god (Split) i 7.4 god (Dubrovnik), a prosjek je 7.5 ± 0.5 godina. Gornje granice za srednje vrijeme boravka 90Sr, TM (čije je radioaktivno vrijeme poluraspada Tr½ = 29.12 god) u miješanom sloju mora za te četiri lokacije može se procijeniti isključivanjem učinka radioaktivnog raspada:

iznose 14.0, 16.7, 12.9 i 14.3 godine, s prosječnom vrijednošću 14.5 ± 1.4 god (srednje opaženo vrijeme boravka 90Sr). S obzirom da je 90Sr učinkoviti radioaktivni obilježivač (marker), ta vrijednost ujedno ukazuje i na gornju vremensku granicu za izmjenu 63% jadranske vode s Mediteranom. Ta je vrijednost znatno veća od srednjeg vremena boravka 90Sr u oborinama, što se moglo i očekivati (Franić 1992).

Približno jednaka srednja vremena boravka 90Sr za različite lokacije ukazuju na sličnost oceanografskih čimbenika na individualnim lokacijama. Stoga su i krivulje koje pokazuju aktivnost 90Sr na različitim lokacijama vrlo slične (slika 2).

Godine 1986. neposredno prije uzorkovanja morske vode na području Dubrovnika pala je kiša kontaminirana radioaktivnim materijalom iz Čornobilja, što je razlog da se te godine aktivnost morske vode u Dubrovniku razlikuje od aktivnosti na ostalim lokacijama.

Radioaktivnost 137Cs

Maksimalna aktivnost 137Cs u Jadranskom moru u periodu od 1978-1985 zabilježena je u Splitu u proljeće 1979. godine. Kao i u slučaju 90Sr i aktivnosti 137Cs nakon zabrane atmosferskih nuklearnih eksplozija eksponecijalno padaju. Općenito, godine 1985. aktivnost 137Cs kretala se između 4 i 5 Bqm-3., kao i u ostatku Mediterana (UNEP 1991). Zbog velike hlapljivosti cezij je atmosferskim disperzijskim procesima transportiran na velike udaljenosti o Čornobilja (Aarkrog 1988). Stoga je čornobiljska nesreća prouzročila znatno povećanje aktivnosti tog radionuklida u okolišu u Hrvatskoj, pa tako i morskoj vodi. Tako je maksimalna aktivnost 137Cs zabilježena godine 1986. u Splitu, a iznosila je 245 ± 19 Bqm-3. No, već za nekoliko godina te, relativno visoke vrijednosti, opale su na svega desetak Bqm-3. Zbog mnogo manje hlapljivosti u odnosu na cezij, 90Sr nije atmosferskim disperzijskim procesima dospio na veće udaljenosti od čornobiljskog reaktora. Posljedično, nesreća čornobiljskog reaktora nije imala gotovo nikakav utjecaj na povišenje aktivnosti 90Sr u okolišu u Hrvatskoj. Valja napomenuti da je omjer aktivnosti 137Cs/90Sr prije Čornobiljske nesreće (26 travanj 1986) u uzorcima iz okoliša bio relativno konstantan, te je za morsku vodu iznosio oko 1.6. Post-čornobiljski omjer aktivnosti 137Cs/90Sr se kontinuirano smanjuje, ali još nije dosegao pred-čornobiljske vrijednosti.

Zaključci

Radioaktivna kontaminacija Jadranskog mora fisijskim radionuklidima vrlo je mala. Zbog specifičnih karakteristika Jadranskog mora, ono je podložno eventualnoj radioaktivnoj kontaminaciji iz bilo kojeg izvora. Za spontano čišćenje bilo bi potrebno više od petnaestak godina, na koliko je otprilike, korištenjem 90Sr kao radioaktivnog obilježivača, procijenjeno srednje vrijeme izmjene jadranske vode. Stoga je glede učinkovite zaštite od zračenja važan stalan nadzor nad radioaktivnom konaminacijom Jadranskog mora. Također, proučavanje koncentracija radionuklida u morskoj vodi pruža bazu podataka uz pomoć koje se matematičkim modelima mogu procijeniti mnogi važni oceanografski parametri.

Literatura

Aarkrog A. The radiological impact of the Chernobyl debris compared with that from nuclear weapons fallout. J. Environ. Radioactivity 6:151-162; 1988.

Bauman A. et. al. Rezultati mjerenja radioaktivnosti životne sredine u Republici Hrvatskoj 1978 - 1991. Zagreb: Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Izvještaji 1979- 1992.

Franić Z. 137Cs in Radioactive Fallout in Zagreb, Croatian meteorological journal, 27:63-68; 1992.

Franić Z., Lokobauer N. and Bauman A. 90Sr and 137Cs in Pilchards from the Adriatic Sea, Archives for Industrial Hygiene and Toxicology, 44(4):293-301; 1993a.

Franić Z. and Bauman A. Activity of 90Sr and 137Cs in the Adriatic Sea, Health Physics, 64:162-169; 1993b.

Kovač J. et al. Rezultati mjerenja radioaktivnosti životne sredine u Republici Hrvatskoj 1972 - 1997. Zagreb: Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada, Izvještaji 1993- 1998.

Popović V., Ur. Radioaktivnost životne sredini u Jugoslaviji 1962 - 1977. Beograd, Državni sekretarijat za poslove narodne obrane. Izvještaji 1963 - 1978.

UNEP (United Nations Environment Programme). Mediterranean action plan. Assessment of the state of pollution in the Mediterranean Sea by radioactive substances. Athens: UNEP; 1991.

Adresa autora:

Dr.sc. Zdenko Franić

Institut za medicinska istraživanja i medicinu rada,

Jedinica za zaštitu od zračenja,

Ksaverska cesta 2, pp 291, HR-10001 Zagreb, Republika Hrvatska

E-mail: franic@imi.hr