Radioaktiv forurensning i ville planter. Overvåking av cesium-137 i utvalgte områder i norsk natur

Abstract

Tingstad, L., & Nybø, S. 2019. Radioaktiv forurensning i ville planter. Overvåking av radioaktivt cesium-137 i utvalgte områder i norsk natur. NINA Rapport 1739. Norsk institutt for naturforskning.

Radioaktive stoffer fra menneskelig aktivitet som slippes ut i naturen i større mengder kan utgjøre en fare for både planter, dyr og mennesker. Etter ulykken i Tsjernobyl i 1986 fikk flere områder i Norge til dels store nedfall av radioaktivt materiale, deriblant nedfall av radioaktivt cesium (Cs-137) som har en fysisk halveringstid på 30 år. Dette nedfallet har ført til forurensning av flere områder, og grunnet den lange halveringstiden er Cs-137 fremdeles tilstede i naturen. Gjennom et overvåkingsprogram har man i utvalgte områder kunnet følge nivåene av radioaktivt cesium fra tidlig på 90-tallet og frem til i dag. Formålet med overvåking av radioaktive stoffer i naturen er å bygge opp referansekunnskap om nivåer, opptak og transport av radioaktiv forurensning i ulike arter og økosystemer. I tillegg gir det oss viktig kunnskap om geografiske variasjoner og varighet av radioaktiv forurensning i forskjellige arter og økosystemer. Overvåking av radioaktivitet i norsk natur er også et avgjørende ledd i å opprettholde og utvikle en god beredskap ved eventuelle nye atomhendelser. Denne rapporten viser resultater fra NINAs overvåking av utvalgte karplante-, lav-, og mose-arter fra flere lokaliteter i Norge. Blant artene som overvåkes er viktige beiteplanter for småvilt, rein og sau. Det rapporteres fra syv lokaliteter som inngår i «Program for overvåking av radio-aktiv forurensning i norske landområder og ferskvannssystemer» for perioden 2013-2018, og fra to lokaliteter ved Dørålen i Rondane og Knutshø på Dovrefjell hvor det rapporteres fra en lengre periode fra 1991 til 2019. Innsamlingen på de syv førstnevnte lokalitetene er koordinert med NINAs overvåkingsprogram «Terrestrisk naturovervåking» (TOV). I tillegg vises data fra en undersøkelse av jordsmonn og planter på rabb og snøleie ved Knutshø på Dovrefjell som ble utført i perioden 1987-1990, og som ble gjentatt i 2015. Resultatene fra de syv TOV - lokalitetene viser at det er radioaktivt cesium tilstede i jord og planter på samtlige lokaliteter hvor det er foretatt målinger, og at det på noen av lokalitetene er relativt høye verdier selv 30 år etter Tsjernobyl. I sær er området Børgefjell i Nordland belastet med høye verdier, - opp til 25 ganger høyere enn de andre TOV-lokalitetene. Gjennomsnittlig nivå av Cs-137 i planter fra de øvrige TOV-lokalitetene i perioden 2013-2018 er mellom 20-300 Bq/ kg tørrvekt, med unntak av røsslyng der nivåene er vesentlig høyere. Overføringskoeffisientene fra jord til planter viser at disse er høyest i de sørligste TOV-områdene Lund og Solhomsfjell. Dette har trolig sammenheng med et skrint jordsmonn og tidligere tilførsel av sur nedbør. Tidsseriene fra Dovre og Rondane viser at nivået av radioaktivt cesium i gjennomsnitt har avtatt over tid, men at det i dag er stor variasjon mellom arter og lokaliteter. Variasjon i opptaket av Cs-137 på ulike lokaliteter kan skyldes ulikt nedfall, jordsmonn og ulik påvirkning fra for eksempel sur nedbør. I tillegg har artene spesifikke egenskaper som kan gjøre at de opptar mer eller mindre radioaktivt cesium. Arter av lav, moser og torvmoser hadde høye verdier ved tids-serienes start, men verdiene i disse artsgruppene avtok raskt over tid. For urter, gras og ved-planter derimot, var nivåene ved målingenes start lavere, men har ikke avtatt med samme hastighet som for lav og moser. Et lavere opptak i karplanter ved målingenes start har trolig sammenheng med at karplantene på mange av lokalitetene ikke hadde utviklet grønne blader da nedfallet skjedde 28. april 1986 og dermed ble ikke nedfallet avsatt på utsiden av plantene slik som var tilfellet for moser og lav. Karplanter kan i motsetning til moser og lav, ta opp radioaktivt cesium fra jorda via røttene, og de kan derfor fortsette opptaket av cesium i lang tid. I 2018 er nivåene av radioaktivt cesium allikevel i samme størrelsesorden i både lav, moser og karplanter. Unntaket er enkelte vedplanter, som for eksempel røsslyng, som i dag har tilnærmet like høye verdier som ved målingenes start. Målinger av gamle og nye skudd av samme plante viser at Cs-137 kan transporteres innad i plantene. Nye skudd har gjerne høyere nivå av Cs-137 enn eldre deler av planten. Dette kan ha betydning for cesiumnivået i beitedyr, som gjerne foretrekker unge skudd. Et gjentak av undersøkelser av cesiumnivåer i jord, dødt organisk materiale og planter fra en rabbe og et snøleie i Knutshø, Dovrefjell 1987/91 til 2015, viser at mye cesium er bundet til dødt organisk materiale (humus, råhumus) i jorda selv 29 år etter Tsjernobylulykken. Cs-137 i dødt organisk materiale er lite biotilgjengelig for plantene, men det ville være interessant å se om det blir tilgjengelig når det døde organiske materiale etter hvert brytes ned.

Tingstad, L. & Nybø, S. 2019 Radioactive caesium Cs-137 in wildliving plant species in Norwegian mountain areas. NINA Report 1739. Norwegian Institute for Nature Research.

Following the Chernobyl nuclear accident in 1986, Norway received large fallouts of radiocaesium (Cs-137), and especially mid and central parts of Norway were seriously affected. The fallout regions coincided with important areas for grazing of reindeer, small game and sheep, and had consequences for meat production. The problem is still present, as Cs-137 has a half-life of 30 years. Through a monitoring programme the levels of radiocaesium have been followed closely since the beginning of the 90’s until today. The purpose of the monitoring programme is to gain better knowledge of radiocaesium uptake by different organisms, and the transport and storage within ecosystems. The programme allow us to detect long-term changes of radiocae-sium levels in nature. The monitoring of radioactivity is also an important part of maintaining and developing a contingency plan in case of eventual future fallouts. This report shows the results of monitoring of contamination levels of radioactive caesium in selected plant species, including bryophytes, lichens and vascular plants, some of which are important for grazing. The report includes the most recent results from the programme of “terrestrial nature monitoring” (TOV) for the time period 2013-2018, and in addition results from a study along altitudinal gradients close to Rondane and Dovrefjell mountain areas from 1991 until 2019. We also include results from a separate, local study of radiocaesium content in plants and soil samples from snowbeds and ridges near Knutshø, Dovrefjell sampled from 1987-1990 and repeated in 2015. Results show that the radiocaesium content is measurable at all sites, both in plants and soil samples, and at some localities the content is still high 30 years after the Chernobyl accident. Especially the area of Børgefjell in Nordland have high contamination levels compared to other localities. Time series from Rondane and Dovrefjell mountain areas show that radiocaesium content in plants have decreased over time, but there are large variation between species, and between and within sites. Variation in the rate of uptake at different localities can be due to differences in fallout level and soil chemistry or it may be explained by the potential effects of acid rain. In addition, there are species-specific traits that allow for a higher or lower uptake of radiocae-sium in certain species. Species of lichens and bryophytes had high content of radiocaesium in the first years after the Chernobyl accident. This could partly be explained by the fact that lichens and bryophytes lack roots, and therefore can have an increased uptake directly from perspiration and water. Some of the fallout in 1986 fell as hot particles that adhered to the surface of the species and caused high uptake. The contamination levels for lichens and bryophytes decreased rapidly over time. For vascular plants on the other hand, the contamination levels were much lower at the begin-ning of the time series, but did not show the same decline over time. This is due to the vascular plants root system that causes continuous uptake of Cs-137 from the soil. The root uptake can go on for years, as part of the remaining radiocaesium will be available to plants in the upper layers of the soil. The uptake over time is especially clear for woody plant species like the heather (Calluna vulgaris), which have approximately the same contamination levels today as in 1991, indicating an active uptake over time. Even so, the levels in most species of vascular plants today are in the same order of magnitude as in bryophytes and lichens. Further, samples taken from different parts of the plants show that Cs-137 seem to be transported internally in the plant, as new shoots show a higher contamination level than older parts of the plant. This might affect grazing animals, as they often prefer the newer shoots. Results from soil samples indicate that not all radiocaesium is available to plants; a large part of the total deposited radiocaesium is stored in dead organic material in the soil. This radiocaesium will have low bio-availability for plant uptake, but it would be interesting to know to what extent radio-caesium recycles as the dead organic material decomposes.