Il grande scarico di radioattività nel nord-ovest dell’Oceano Pacifico iniziato nel 2011, dopo l’incidente al reattore nucleare di Fukushima sta destando notevole preoccupazione anche in Nord America.
In questo studio, che brevemente riportiamo, sono state fatte le prime considerazioni sullo spostamento della radioattività marina di Fukushima verso la zona nord orientale del Pacifico. Le misurazioni nelle acque marine, a partire da giugno 2012, degli isotopi 134Cs e 137Cs hanno rilevato i primi segnali di contaminazione a 1500 km a ovest della British Columbia, in Canada. A giugno 2013, le tracce di Fukushima erano diffuse nella zona continentale canadese e a febbraio 2014, avevano già raggiunto il valore di 2 Bq/m3 nello strato d’acqua di 150 m al di sotto del livello del mare, con un conseguente raddoppio complessivo del fallout dei test nucleari. Le stime ipotizzate sui modelli di circolazione oceaniche indicano che i futuri livelli complessivi di 137Cs , al largo della costa del Nord America, probabilmente, raggiungeranno nel 2015-2016 valori massimi di 3-5Bq/m3 prima di scendere, entro il 2021, a livelli di circa 1Bq/m3.
I modelli di circolazione hanno predetto che il trasporto via acqua dei fattori contaminanti di Fukushima nel Pacifico settentrionale si sarebbe verificato tra il 2013 e il 2015.
Poco dopo l’incidente, venne istituito un programma di monitoraggio degli oceani per rilevare l’arrivo della radioattività di Fukushima negli oceani del Pacifico settentrionale e dell’Artico. Le misurazioni degli isotopi 134Cs e Cs-137 sono state infatti condotte nel periodo 2011-2014, durante quattro missioni della CCGS John P. Tully, sulla linea P (Fig. 1), una serie storica di stazioni oceanografiche che si estende per 1.500 km a ovest dalla British Columbia, all’interno del Pacifico settentrionale. I campioni sono stati raccolti, in parte, anche durante una missione del 2012 del CCGS Louis S. St. Laurent, nel Mare di Beaufort (Fig. 1), finalizzata a rilevare eventuali ingressi di radioattività proveniente da Fukushima e trasportata dal Pacifico attraverso il mare di Bering. Il monitoraggio della radioattività è stato facilitato dal fatto che il rapporto iniziale 134Cs /137Cs era pari a 1.
A causa della sua breve emivita (t1/2 = 2.1 y), qualsiasi residuo di 134Cs, rilevato con test atmosferici di quelli usati per le armi nucleari, era già decaduto. Il rilevamento di 134Cs in acqua di mare resta dunque l’unica “impronta digitale”, inequivocabile, che indica la presenza di una contaminazione da Fukushima, che è poi l’unico possibile fattore contaminante su larga scala verso l’Oceano Pacifico. La coppia tracciante 134Cs /137Cs era stata precedentemente utilizzata per monitorare le correnti oceaniche del Nord Atlantico e dell’Artico, con scarichi di Cs dal Sellafield (Regno Unito), un impianto di ritrattamento di combustibile nucleare.
I risultati presentati in questo rapporto forniscono una serie temporale che serve a prevedere l’arrivo del segnale di radioattività di Fukushima nella parte orientale del Nord Pacifico e nelle acque continentali al largo del Nord America. Questi risultati vengono confrontati con simulazioni di circolazione oceanica per documentare l’accuratezza dei modelli di previsione, dedurre il range dei futuri livelli di radioattività di Fukushima nella zona orientale del Pacifico settentrionale, e per avere stime attendibili sugli effetti radioattivi sugli organismi marini.
I risultati di questo rapporto costituiscono, come si è detto, il primo studio sistemico sull’arrivo del segnale di radioattività di Fukushima in acque continentali al largo del Nord America, fondamentali per comprendere la circolazione oceanica nella parte orientale del Nord Pacifico e mettere a punto dei modelli validi per prevedere l’evoluzione futura di questo segnale. Sono importanti anche per informare il pubblico della grandezza del segnale di radioattività di Fukushima nelle acque continentali del Nord America e consentire una valutazione scientifica sui suoi potenziali effetti sulla salute umana e sull’ambiente.
Figura. 1. Mappa che mostra la posizione del luogo dell’incidente di Fukushima. La stazione P4 si trova ai margini della piattaforma continentale ad una profondità d’acqua di 1.300 metri, mentre la stazione P26, è situata ad una profondità di 4.250 m.
Le distribuzioni di concentrazioni di 137Cs in acque profonde, nelle stazioni P4 e P26 sono illustrate in Fig. 2 e indicate nella Tabella 1. In entrambe le stazioni, le concentrazioni di 137Cs, nel 2011, erano 1-1,5 Bq/m3 al di sopra dei 100 m, dello strato misto superficiale, e si riducevano a circa 0,1 Bq/m3 a 1.000 m.
I livelli di 134Cs erano al di sotto del limite di rilevazione di 0,13 B /m3 in tutti i campioni, che indica che il 137Cs osservato deriva interamente dal fallout e che nessuna contaminazione rilevabile è riconducibile all’incidente di Fukushima. Le prime osservazioni di 134Cs rilevabili sulla linea P sono state effettuate presso la stazione P26 nel giugno 2012 (Fig. 2). I livelli di 0,2-0,4 Bq/m3 (decadimento-corretto al 6 aprile 2011) di 134Cs sono stati misurati sopra i 100 m, e indicano chiaramente la presenza di radioattività causata da Fukushima. Il segnale, causato dall’isotopo 134Cs, non aveva ancora viaggiato sufficientemente verso est perché fosse rilevabile alla fine di giugno 2012 dalla stazione P4. Tuttavia, sempre alla fine di giugno dell’anno successivo, il 134Cs era rintracciabile al di sopra dei 100 m in tutte le stazioni di campionamento sulla linea P (Fig. 2 A e B), segnalando così l’arrivo della radioattività di Fukushima in acque continentali nordamericane. La concentrazione di 134Cs nelle acque superficiali delle stazioni P26 e P4 erano, nel mese di giugno 2013, rispettivamente 0,8 e 0,4 Bq/m3. Poiché il rapporto iniziale degli isotopi 134Cs /137Cs di Fukushima era uguale a 1, la concentrazione di 134Cs misurata sulla linea P, ad aprile 2011, è direttamente equivalente alla concentrazione del 137Cs scaricato da Fukushima (Tabella 1). Fra giugno 2013 e febbraio 2014, la concentrazione di 137Cs nello strato misto superficiale della stazione di P26, ha continuato ad aumentare fino a un livello di circa 2 Bq / m3, con un conseguente aumento dei livelli totali di 137Cs a 3,6 Bq/m3. La concentrazione del 137Cs lungo la linea P, a giugno 2013, è illustrata in Fig.2.
Linea P si trova in prossimità della biforcazione della Corrente del Pacifico settentrionale, dove la circolazione su larga scala diverge a nord, scorre nelle correnti dell’Alaska e a sud scorre in California (Fig.1). Questi flussi sono soggetti a variazioni temporali pronunciate sia su scala annuale sia su scala decennale come si vede in Fig.1. Le linee che indicano le correnti medie sono concentrate sulla parte occidentale della Linea P (a ovest della stazione P15), che in media intercetta il trasporto geostrofico, a nord dell’Alaska, delle correnti con velocità di flusso di 5-10 cm/s. Le linee delle correnti divergono nettamente sul lato orientale della Linea P, che si trova in genere nella zona di biforcazione. Il flusso in questa regione è altamente variabile e le correnti medie sono deboli e difficili da definire. La diminuzione del 137Cs, che si rintraccia nello strato misto superficiale verso est, lungo la linea P (Fig.2), rappresenta il passaggio dai livelli più elevati a quelli più bassi della zona di biforcazione. Questo flusso, più lento verso est, spiega perché il segnale dell’isotopo 137Cs di Fukushima non era ancora stato rilevato, a metà del 2014, nelle regioni costiere del Pacifico, al largo della British Columbia, da parte del programma di crowdsourcing, Woods Hole Oceanographic Institution. Anche i venti stagionali sono un fattore di scambio d’acqua tra il mare aperto e il litorale, con un conseguente regime downwelling che domina per gran parte dell’anno al largo della British Columbia.
In contrasto con i risultati del Pacifico settentrionale, le concentrazioni di 137Cs misurate oltre i 170 m verso la superficie del Mar Glaciale Artico, nel settembre 2012, rientrano nel range (1,1-1,8 Bq / m3) come si vede anche dalla Tabella 2. Questi risultati indicano che a partire da settembre 2012, la radioattività proveniente da Fukushima doveva ancora raggiungere, aiutata dalle correnti oceaniche attraverso il Mare di Bering, l’Oceano Artico. I livelli più elevati di 137Cs (> 2 Bq / m3) misurati a profondità inferiori a 200 m (Tabella 2) rappresentano i radionuclidi contaminanti trasportati nel Mar Glaciale Artico dal Nord Atlantico che sono stati scaricati dagli impianti europei di ritrattamento del combustibile nucleare.
Figura 2. I profili di profondità d’acqua misurati nelle stazioni P4 e P26 a giugno 2011, giugno 2012, giugno 2013, e febbraio 2014 (da sinistra a destra) illustrano l’arrivo degli isotopi di 134Cs e 137Cs dell’incidente di Fukushima.
Tabella 1. Le serie temporali per il totale dei risultati 137Cs e Fukushima 137Cs (± 2) per determinate profondità d’acqua per le stazioni P4 (longitudine 126.67 ° W; latitudine 48.67 ° N) e P26 (longitudine 145.00 ° W; latitudine 50.00 ° N). Tutti i dati sono riferiti al 6 aprile 2011. I livelli di 134Cs al di sotto del limite di rilevazione di 0,13 Bq/m3, sono elencati come bd.
Tabella 2. Concentrazione di 137Cs (± 2) nei campioni d’acqua prelevati nel Mar Glaciale Artico a settembre 2012.
Figura. 3. Le concentrazioni di 137Cs Fukushima nelle acque superficiali nelle stazioni P4 e P26.
Le preoccupazioni maggiori si sono concentrate sull’eventuale ampiezza del segnale di radioattività Fukushima nell’oceano e l’effetto di questa radioattività sugli organismi marini.
Sulla base di un confronto dei risultati tra le stazioni P26 e P4 (Fig. 2 e 3), risulta che i livelli di 137Cs nell’interno del Pacifico settentrionale possono avvicinarsi a valori superiori a quelli della zona continentale. Tuttavia, queste concentrazioni di 137Cs nel nord-est dell’Oceano Pacifico sono ben al di sotto delle linee guida canadesi per qualità dell’acqua potabile, per la quale la concentrazione massima ammissibile di Cs-137 in acqua potabile è di 10.000 Bq/m3.
L’effetto potenziale dell’aumento previsto per la concentrazione di 137Cs nelle acque di mare sugli organismi marini può essere valutata utilizzando il fattore di concentrazione di Kryshev. Il Cesio radioattivo, nel pesce viene escreto attraverso la regolazione della pressione osmotica e l’eliminazione, in modo che biologicamente non si accumuli a tempo indeterminato. Invece, la concentrazione di 137Cs nel tessuto del pesce raggiunge un valore stabile e a regime quando la concentrazione di 137Cs, in acqua di mare, rimane costante. La concentrazione 137Cs nel tessuto del pesce può essere caratterizzata da un fattore di concentrazione, che è un parametro adimensionale, definito come la concentrazione di 137Cs (Bq/kg) nel tessuto dei pesci divisa per la concentrazione di 137Cs (Bq/kg) in acqua di mare.
Questo livello di esposizione è di molti ordini di grandezza inferiore al livello di sicurezza di base 420 Gy/h, sotto il quale non si prevedono effetti dannosi sia per l’ecosistema acquatico sia per la popolazione (27). Questi risultati indicano che in futuro le previsioni dei livelli di 137Cs in acqua di mare, nel nord-est dell’Oceano Pacifico, dovrebbero essere ben al di sotto dei livelli di minaccia per la salute umana o per l’ambiente.
a cura di Adriana Paolini
Linkografia:
http://www.pnas.org/content/112/5/1310
https://www.waterproperties.ca/linep/2013-17/documents/2013-17_cruise_report.pdf.
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1412814112%20Smith%20et%20al
http://www.meds- sdmm.dfo-mpo.gc.ca/isdm-gdsi/argo/canadian-products/index-eng. Html
