Can stable elements (Cs and Sr) be used as proxies for the estimation of radionuclide soil-plant transfer factors?

Abstract

Transfer parameters are key inputs for modeling radionuclide transfer in the environment and estimating risk to humans and wildlife. However, there are no data for many radionuclide-foodstuff/wildlife species combinations. The use of parameters derived from stable element data when data for radionuclides are lacking is increasingly common. But, do radionuclides and stable elements behave in a sufficiently similar way in the environment? To answer this question, at least for soil to plant transfer, sampling was conducted in four different countries (England, Kazakhstan, Spain and Ukraine) affected by different anthropogenic radionuclide source terms (in chronological order: global fallout, Semipalatinsk Test Site, the 1957 Windscale accident and the 1986 Chernobyl accident) together with a bibliographical review. Soil to grass transfer parameters (ratio between dry matter concentrations in plant and soil), Fv, for 137Cs and 90Sr were significantly higher than those for stable elements, suggesting that the use of the latter could lead to underestimating radionuclide concentrations in plant samples Transfer parameters for 137Cs and stable Cs were linearly correlated, with a slope of 1.54. No such correlation was observed for 90Sr and stable Sr, the mean value of the 90Sr:Sr ratio was 35 ranging (0.33–126); few data were available for the Sr comparison. The use of radionuclide transfer parameters, whenever possible, is recommended over derivation from stable element concentrations. However, we acknowledge that for many radionuclides there will be few or no radionuclide data from environmental studies. From analyses of the data collated there is evidence of a decreasing trend in the Fv(137Cs)/Fv(Cs) ratio with time from the Chernobyl accident.

Los parámetros de transferencia son clave para modelar la transferencia de radionúclidos en el medio ambiente y estimar el riesgo para los humanos y la vida silvestre. Sin embargo, no hay datos para muchas combinaciones de radionúclidos-alimentos/especies de vida silvestre. El uso de parámetros derivados de datos de elementos estables cuando se carece de datos de radionucleidos es cada vez más común. Pero, ¿los radionucleidos y los elementos estables se comportan de forma suficientemente similar en el medio ambiente? Para responder a esta pregunta, al menos para la transferencia del suelo a las plantas, se realizaron muestreos en cuatro países diferentes (Inglaterra, Kazajstán, España y Ucrania) afectados por diferentes términos de fuentes de radionúclidos antropogénicos (en orden cronológico: precipitación global, sitio de prueba de Semipalatinsk, 1957 accidente de Windscale y el accidente de Chernóbil de 1986) junto con una revisión bibliográfica. Los parámetros de transferencia del suelo a la hierba (proporción entre las concentraciones de materia seca en la planta y el suelo), Fv, para 137Cs y 90Sr fueron significativamente más altos que los de los elementos estables, lo que sugiere que el uso de este último podría llevar a subestimar las concentraciones de radionucleidos en las muestras de plantas Parámetros de transferencia para 137Cs y Cs estable se correlacionaron linealmente, con una pendiente de 1,54. No se observó tal correlación para 90Sr y Sr estable, el valor medio de la relación 90Sr:Sr fue de 35 (0,33–126); pocos datos estaban disponibles para la comparación de Sr. Se recomienda el uso de parámetros de transferencia de radionúclidos, siempre que sea posible, en lugar de la derivación a partir de concentraciones de elementos estables. Sin embargo, reconocemos que para muchos radionucleidos habrá pocos o ningún dato de radionucleidos de estudios ambientales. A partir de los análisis de los datos recopilados, existe evidencia de una tendencia decreciente en la relación Fv(137Cs)/Fv(Cs) con el tiempo desde el accidente de Chernobyl.