Radioekologi

Definitioner

Ordet ekologi kommer från två grekiska ord; oikos ”hus” och logos ”lära”. Vetenskapen ekologi är en ung vetenskap som handlar om relationerna mellan olika levande organismer och mellan organismer och den fysiska omvärld de lever i.

Radioekologisk verksamhet omfattar kunskap om radioaktiva nukliders nedfall och transport inom olika ekosystem och näringskedjor samt effekter av joniserande och icke-joniserande strålning. Ämnet radioekologi är tvärvetenskapligt och har både grundläggande och tillämpad forskning. En viktig uppgift för den grundläggande radioekologin är att beräkna stråldosen till människa samt föreslå motåtgärder för att minska denna. I händelse av t.ex. en kärnenergiolycka eller atombombsprängning behövs en beredskap för att hantera de problem och frågeställningar som uppkommer.

Radioaktiva ämnen i livsmedel

Vid en kärnvapeninsats eller en kärnkraftsolycka i sprids ett mycket stort antal radionuklider. Fyra radionuklider ger mera betydande bidrag till interndosen via livsmedel.

Jod-131 och även strontium-89 finns till största delen i färskt nedfall. Den biologiska omsättningen av cesium-137 i människan går mycket snabbare än omsättningen av strontium-90. Cesium upptas främst i muskelvävnad och har en biologisk halveringstid i kroppen på cirka 90 dygn, medan strontium i stor utsträckning upplagras i skelettet, där det stannar kvar med en biologisk halveringstid på cirka 50 år. Strontium-90 och cesium-137 är de radionuklider som via födan ger det största dosbidraget till människan under den närmaste eller de närmaste generationerna.

Jod
Cesium
Strontium
I-131
Cs-134
Cs-137
Sr-89
Sr-90
Strålning
beta & gamma
beta & gamma
beta
Kritiskt organ
sköldkörteln
mjukvävnad
skelettet
Fysikalisk halveringstid
8 dygn
2 år
30 år
51 dygn
29 år
Biologisk halveringstid
ca 140 dygn
ca 90 dygn
ca 50 år

Tabell 1. Radioaktiva ämnen av större betydelse för livsmedelsproduktionen. Källa: NKS, EKO-3.4 Rapport 1997.

Transportvägar till människan

Den första länken i en näringskedja är de organismer (växter) som kan bygga upp organiskt material av oorganiskt med hjälp av fotosyntesen. Den sista länken är människan. Växter (t.ex. fytoplankton i havet) utgör föda för växtätare, som äts upp av rovdjur, som i sin tur äts upp av andra rovdjur. Det är således antalet rovdjur som bestämmer hur lång en näringskedja är.

Vår totala diet kommer från växt- och djurriket, från landmiljö och vattenmiljö. Vissa växtprodukter äter vi direkt, andra når oss via näringskedjor. För att kunna uppskatta stråldoserna behöver vi bl.a. veta vad och hur mycket vi äter av de olika livsmedlen, hur de förädlats samt om råvaran lagrats länge (kortlivade radionuklider hinner avklinga före konsumtionen).

Sker nedfallet under växtperioden blir växternas ovanjordiska delar kontaminerade. Går partiklarna helt eller delvis i lösning kan vissa radionuklider transporteras in i växten och föras till ätliga delar, t.ex. ett sädeskorn (direktupptag).

Efter hand kommer lösta radionuklider att tas upp genom växtens rotsystem. Hur mycket som tas upp av växten beror bl.a. på vilken radionukliden är och när kontamineringen sker. Efter några år kommer rotupptaget helt att dominera över direktupptaget. Konsumtionen av fisk från insjöar medför att radionuklider överförs direkt från sötvattensystem till människa. Dosbidragen är emellertid mycket små i jämförelse med totaldieten.

Över 80 procent av Sveriges befolkning är ansluten till kommunala vattenverk, där vattnet behandlas innan det når konsumenterna. Grundvattentäkter eller enskilda brunnar med grundvatten utgör inget problem, eftersom det tar lång tid för de långlivade nukliderna att transporteras till grundvattnet. Ytvattentäkter, t.ex. sjöar, är betydligt sämre skyddade mot radioaktivt nedfall.

De interna stråldoser en människa kan få genom intag av radioaktivt kontaminerade livsmedel kommer normalt att vara mycket lägre än de som medför akuta strålskador. Däremot kommer de att bidra till uppkomsten av stokastiska skador.

Processer och mekanismer som påverkar omfördelningen av radioaktiva ämnen

Radioaktiva ämnen deponeras antingen genom torrdeposition eller våtdeposition. Under denna process fångas delar av nedfallet upp av vegetationen och transporteras vidare antingen in i växten eller vidare till marken via regnvatten och förnafall. När vegetation betas av djur eller grödor äts av människor överförs de radioaktiva ämnena till djur och människa. Förna måste brytas ner av mikroorganismer innan de radioaktiva ämnena är tillgängliga för växtupptag igen. Grävande djur som lever i marken är viktiga för omrörningen och omfördelning av mineraljord och organiskt material som innehåller radioaktiva ämnen. Positivt laddade radioaktiva joner eller föreningar attraheras av negativt laddade mineral- och humusytor vilket innebär att de är ”löst bundna” men fortfarande tillgängliga för växtupptag och delvis skyddade mot läckage ut ur systemet. Joner eller föreningar kan dessutom beroende av storlek fixeras i vissa lerors kristallstruktur och blir endast genom vittring återigen tillgängliga för växtupptag och läckage. Radioaktiva nuklider kan läcka ut till grundvatten och näraliggande vattendrag som transporterar nukliderna vidare till sjöar eller ut i havet (se figur 1)..

Figur 1. Omfördelning av radioaktiva ämnen i ett ekosystem. Klicka för större bild.

Jordbruk

Växt- och djurprodukter från jordbruk utgör viktiga led i de näringskedjor som överför radioaktiva ämnen till livsmedel och vidare till människan.

Förekomsten av radioaktiva ämnen i jordbruksprodukter påverkas t.ex. av:

Radioaktiva isotoper följer samma vägar som icke radioaktiva isotoper av samma grundämne, eftersom de biologiska processerna inte skiljer på ett radioaktivt och ett stabilt ämne. Grundämnen som tillhör samma grupp i periodiska systemet har dessutom likartade kemiska egenskaper och uppträder likartat i biologiska processer. T.ex. så har cesium ungefär samma spridningsvägar som kalium. Strontium har samma egenskaper som kalcium. Därför kommer de växter och djur som tar upp kalium och kalcium att också ta upp cesium och strontium. Näringsämnena cirkulerar i olika kretslopp inom jordbruket. De radioaktiva ämnena följer kretsloppen i jordbruksmiljö. Dessa kretslopp följer i princip tre vägar:

Transporten av näring via näringskedjor följer till stor del dessa kretslopp eller flöden av biomassa. Radioaktiva ämnen, som efter nedfall förorenar mark och grödor, kommer in och följer på liknande sätt näringskedjorna fram till livsmedel och människa.

Motåtgärder

Det finns ett antal olika åtgärder som kan sättas in för att minska överföringen av radioaktiva ämnen till grödor:

Åtgärder för att minska mängden radioaktiva ämnen i djur:

Läs mer om gränsvärden för livsmedel >>

Skogsbruk

Skogsmark har för det mesta lägre näringsstatus med lägre pH-värden än jordbruksmark. Högre halter av organiskt material finns främst i det övre humusskiktet som har större kapacitet att binda katjoner (positivt laddade joner) jämfört med mineraljorden längre ner i markprofilen.

Träden har mäktigare rotdjup än de flesta jordbruksväxter i Sverige och deras finrötter i stor utsträckning återfinns i de övre markskikten.

Förekomsten av radioaktiva ämnen i produkter från skogsekosystemet påverkas t.ex. av:

En tid efter en kontamination är halterna av radioaktiva ämnen i växter på skogsmark generellt högre än i växter på jordbruksmark. Detta beror på högre näringsstatus på jordbruksmarken samt att fler motåtgärder satts in på jordbruksmark jämfört med skogsmark.

Motåtgärder

Åtgärder för att minska överföringen till människa av radioaktiva nucklider har i skogsekosystemet främst inriktat sig på att människor ska undvika att äta produkter därifrån. Men detta innebär inte att det även finns andra åtgärder som minskar överföringen till människa. Nedan listas möjliga åtgärder i skogsekosystemet:

Läs mer om gränsvärden för livsmedel >>