Maaliskuussa 2011 Japanin itärannikolla sijaitsevassa Fukushima Daiichin ydinvoimalassa tapahtui onnettomuus suuren Tohokun maanjäristyksen ja sitä seuranneen tsunamin yhteydessä. Tästä onnettomuudesta vapautui cesium 134Cs ja 137Cs radionuklideja mereen voimalan vieressä, mikä altisti meren eliöstöä radioaktiivisille aineille.
Kuvassa on mallisimulaatioita (väriainetta käyttäen) Fukushiman edustalla sijaitsevaan Tyyneen valtamereen Fukushiman ydinvoimalaitoksen ydinonnettomuuden jälkeen vapautuneen 137Cs:n pitkäaikaisesta leviämisestä Tyyneen valtamereen 43 vuorokautta, 367 vuorokautta ja 1412 vuorokautta myöhemmin. Vaikka monet altistuneista meren eliöistä jäävät Japanin ympärille, monet lajit ovat hyvin vaeltavia ja uivat Tyynenmeren yli Pohjois-Tyynenmeren yli Pohjois-Amerikan länsirannikolle.
Kaksi esimerkkiä näistä vaelluskaloista ovat Tyynenmeren tonnikala (Thunnus orientalis) ja valkotonnikala (Thunnus alalunga), ja näissä itäiseltä Tyynellämereltä pyydystetyissä lajeissa on havaittu sekä 134Cs:tä että 137Cs:tä. Kansanterveyden kannalta säteilytasot ovat hyvin alhaisia ja kaukana sellaisista tasoista, joita pidetään huolestuttavina.
Tässä tutkimuksessa, joka koski viittäkymmentä tonnikalaa, joista otettiin näytteitä Yhdysvaltain rannikon edustalla. länsirannikolta vuonna 2012, pienemmillä tonnikaloilla (hiljattain Japanista tulleilla) oli 134Cs:tä (0,7 ± 0,2 becquereliä (Bq)/kg) ja kohonneita 137Cs:n pitoisuuksia (2,0 ± 0,5 Bq/kg) niiden valkoisessa lihaskudoksessa, kun taas useimmilla suuremmilla, vanhemmilla kaloilla ei ollut lainkaan 134Cs:tä ja niissä oli vain taustapitoisuuksia 137Cs:tä.1
Tutkijoille 134Cs ja 137Cs toimivat vaellusreittejä osoittavina merkkiaineina. Jos esimerkiksi Tyynenmeren tonnikalassa oli havaittavissa 134Cs-pitoisuuksia (joka hajoaa suhteellisen nopeasti), se osoitti, että se oli hiljattain vaeltanut Japanista. Tämä on antanut tärkeää tietoa tonnikalan vaellusdynamiikasta Tyynellämerellä.
Mitä on säteily?
Säteily on määritelmän mukaan energiaa aaltojen tai virittyneiden hiukkasten muodossa. Niitä on kahta tyyppiä:
- Ionisoiva säteily: siinä on niin paljon energiaa, että se voi lyödä elektroneja irti atomeista ja synnyttää ionin eli epätasapainoisen atomin. Tämä prosessi voi muuttaa eläviä soluja ja aiheuttaa mutaatioita DNA:ssa ja vaurioita kudoksissa, mikä aiheuttaa terveysriskejä ihmisille. Esimerkkejä ovat röntgenlaitteet, kosmiset säteet ja radioaktiiviset ydinaineet.
- Ei-ionisoiva säteily: ei sisällä tarpeeksi energiaa ionisaation aiheuttamiseen, mutta voi liikuttaa atomeja. Esimerkkejä ovat radioaallot, mikroaallot ja näkyvä valo.
Miten säteilylle altistutaan?
Säteily on aina ollut luonnollinen osa ympäristöämme, ja sen lähteitä on maaperässä, vedessä ja ilmassa. Ihmisen tekemiä lähteitä ovat muun muassa kaivostoiminta, sähköntuotanto, ydinlääketiede, sotilaalliset sovellukset ja kuluttajatuotteet. National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) -järjestön mukaan keskimääräinen ihminen Yhdysvalloissa altistuu vuosittain keskimäärin 620 milliremin (6,2 millisievertin) säteilyannokselle, jota ei pidetä haitallisena.2
Käsitteellä taustasäteily viitataan säteilyyn, jota on aina ympäristössä, enimmäkseen luonnollisista lähteistä ja pieni osa ihmisen tekemistä lähteistä. Käytä tätä U.S. Nuclear Regulatory Commissionin Personal Annual Radiation Dose Calculator -laskuria nähdäksesi, mikä on henkilökohtainen säteilyaltistuksesi.
Mitä on radioaktiivinen hajoaminen ja puoliintumisaika?
Radioaktiivinen hajoaminen määritellään prosessiksi, jossa radionuklidi vapauttaa energiaa (alfahiukkasina, beetahiukkasina tai gammasäteilynä) ajan mittaan, jolloin se muuttuu eri tilaan, kunnes alkuaine on jälleen stabiili. Hajotessaan radionuklidit voivat muuttua kokonaan eri alkuaineiksi. Puoliintumisaika on nopeus, jolla radionuklidi hajoaa puoleen alkuperäisistä atomeistaan, ja se mitataan aikana, joka vaihtelee sekunneista, minuuteista tai miljoonista vuosista.3
Miten radioaktiiviset aineet vaikuttavat ihmisiin?
Säteilyn vaikutuksen vakavuus riippuu altistumisesta, joko kroonisesta (jatkuva altistuminen pitkän ajan kuluessa) tai akuutista (lyhytaikainen altistuminen). Radioaktiiviset aineet, jotka vapauttavat energiaa ionisoivan säteilyn muodossa, voivat vahingoittaa eläviä soluja muuttamalla geneettisen materiaalin sisällä olevien atomien tilaa, mikä puolestaan aiheuttaa mutaatioita DNA:han. Tärkeää on kuitenkin altistuksen tyyppi (sisäinen vs. ulkoinen), annos, radionuklidin puoliintumisaika, mihin se keskittyy elimistössäsi ja miten elimistösi metaboloi sitä.
Asiantuntijat ovat erimielisiä ”matala-annoksisen” altistuksen täsmällisestä määritelmästä ja asteesta, mutta Yhdysvaltojen suojelunormit lähtevät konservatiivisesti siitä, että mihin tahansa säteilyaltistukseen liittyy jonkin verran riskiä ja että riski kasvaa annoksen myötä.3
Mitä ovat cesiumisotoopit?
137Cs ja 134Cs ovat radionuklideja, joita tuotetaan ydinfissiossa ja joita käytetään lääketieteellisissä laitteissa ja mittalaitteissa, ja ne ovat myös yksi ydinreaktoreissa ja ydinasekokeissa tapahtuvien ydinfissioprosessien sivutuotteista.
137Cs ja 134Cs esiintyivät ympäristössä jo ennen Fukushiman ydinkatastrofia 1950- ja 1960-luvuilla tehtyjen ydinkokeiden, 1980-luvulla tapahtuneen ydinpolttoaineen jälleenkäsittelyn ja vuonna 1986 tapahtuneen Tšernobylin onnettomuuden vuoksi. Vuoden 2011 onnettomuus kuitenkin täydentää näitä vakiintuneita lähteitä, ja 137Cs:n pitkä puoliintumisaika (30,04 vuotta) tarkoittaa, että se säilyy ympäristössä melko pitkään verrattuna 134Cs:n puoliintumisaikaan (2,07 vuotta).
Miten radiocesium vaikuttaa kaloihin?
Huoli 137Cs:stä meriympäristössä johtuu sen saannista ja diffuusiosta kalojen biologisen kudoksen rasvapitoisuuteen sekä mahdollisesta biokertymisestä ravintoverkon kautta. Merikalojen on osoitettu saavan Cs:tä sekä vesifaasista että ravinnosta.5
Viidestäkymmenestä tonnikalasta, joista otettiin näytteet Yhdysvaltain länsirannikon edustalla vuonna 2012, pienemmillä tonnikaloilla (hiljattain Japanista tulleilla siirtolaisilla) oli 134C:tä (0,7 ± 0,2 Bq/kg) ja kohonneita 137C:n pitoisuuksia (2,0 ± 0,5 Bq/kg) valkoisessa lihaskudoksessa, kun taas useimmilla suuremmilla ja vanhemmilla kaloilla ei ollut lainkaan 134C:tä, ja niissä oli vain taustapitoisuuksia 137C:tä. Tutkijoille radionuklidit toimivat vaellusreittejä osoittavina merkkiaineina. Jos esimerkiksi Tyynenmeren tonnikalan 134Cs-pitoisuus (joka hajoaa suhteellisen nopeasti) on havaittavissa, se osoittaa, että tonnikala on hiljattain muuttanut Japanista.
Lisätietoa
Säteily
- Radioaktiivisten termien sanasto
- Radioaktiivisen cesiumin alkuperä, ominaisuudet ja terveysvaikutukset
- NOAA:n Fukushiman radioaktiivisen aerosolin leviämiskartta
- Kansallinen ympäristön säteilyseuranta (RadNet)
- U.S. Food and Drug Administration update on Fukushima radiation
Relevant Literature
- Smith, JN, et al. 2015. Fukushiman radioaktiivisuusjuovan saapuminen Pohjois-Amerikan mantereiden vesille. PNAS, 112: 1310-1315.
- Buesseler, KO. 2014. Fukushima ja valtamerten radioaktiivisuus. Oceanography 27(1):92-105.
- Neville, DR, et al. 2014. Trace Levels of Fukushima Disaster Radionuclides in East Pacific Albacore. Environ. Sci. Technol., 48 (9), s. 4739-4743.
- Fisher, N., et al. 2013. Fukushiman ydinvoimalaonnettomuudesta merieliöstölle ja mereneläviä kuluttaville ihmisille aiheutuvien säteilyannosten ja niihin liittyvien riskien arviointi. PNAS, 110 (26) 10670-10675.
- Fisher, N., et al. 2013. Fukushiman radioaktiivisuus tonnikalassa: Vaikutukset kansanterveyteen ja vaellusten jäljittämiseen. Rapp. Comm. int. Mer Médit. 40.
- Madigan DJ, et al. 2013. Radiocesium Tyynenmeren tonnikalassa Thunnus orientalis vuonna 2012 validoi uuden merkkiainetekniikan. Environ Sci Technol 47(5): 2287-2294.
- Behrens, E., et al. 2012. Mallisimulaatiot Fukushiman edustalla Tyyneen valtamereen vapautuneen 137Cs:n pitkäaikaisesta leviämisestä. Environmental Research Letters, 7.
- Buesseler, KO., et al. 2012. Fukushimasta peräisin olevat radionuklidit meressä ja eliöstössä Japanin edustalla. Proc. Natl. Acad. Sci.,109: 5984-5988.
Tietoa merenelävistä
- NOAA FishWatch – Tyynenmeren valkotonnikala
- NOAA FishWatch – Tyynenmeren tonnikala
- NOAA FishWatch- Viimeisimmät tutkimukset merenelävistä
- U.S. Food and Drug Administration – Seafood
- Madigan, Daniel J., et al. ”Radiocesium in Pacific Bluefin Tuna Thunnus orientalis in 2012 validates new tracer technique”. Environmental science & technology 47.5 (2013): 2287-2294.
- World Nuclear Association
- Environmental Protection Agency
- International Bureau of Weights and Measures (BIPM)
- Mathews, T., Fisher, N. S. ”Metallien ravinnon kautta tapahtuvan saannin hallitsevuus merielasmobranch- ja teleostikaloissa.” Sci. Total Environ. 2009, 407 (18), 5156-5161.