O wynikach badań poinformowało NCBJ w komunikacie przygotowanym przez Agnieszkę Burakowską i Piotra Spinalskiego.

Praca, która zostanie opublikowana w grudniowym numerze czasopisma Journal of Environmental Radioactivity (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0265931X21002113?via%3Dihub), przedstawia wyniki pomiarów koncentracji wybranych radionuklidów gamma-promieniotwórczych (7Be, 210Pb, 40K, 137Cs, 134Cs) występujących w aerozolach przyziemnej warstwy atmosfery.

Koncentracja radionuklidów w tych badaniach była rejestrowana w latach 2002-2017 w dwóch stacjach: Polskiej Stacji Polarnej Instytutu Geofizyki PAN w Hornsundzie oraz w Obserwatorium Geofizycznym im. S. Kalinowskiego Instytutu Geofizyki PAN w Świdrze.

Od 2002 roku w Hornsundzie działa wysokowydajny układ poboru powietrza AZA-1000 przystosowany do pracy w niskich temperaturach. Polska stacja jest jedną z nielicznych urządzeń zlokalizowanych najbliżej bieguna północnego. Sprawia to, że wpływ zanieczyszczeń powietrza wytwarzanych przez działalność człowieka jest w tym obszarze znacznie ograniczony. Stacja w Hornsundzie jest również jedyną stacją polarną, w której pomiary prowadzane są przez tak długi okres.

Dla porównania, druga stacja wykorzystana do badań to ASS-500, położona w regionie lasów otwockich. Stacja ta funkcjonuje z małymi przerwami od 1991 roku, a w latach 2002-2009 była częścią ogólnopolskiej sieci monitoringu radiologicznego powietrza. Dzięki zlokalizowaniu w średniej szerokości geograficznej, wpływ człowieka na zanieczyszczenia powietrza jest dużo większy, co stwarza bardzo dobre warunki do porównywania m. in. zmienności zapylenia powietrza czy koncentracji radionuklidów - informuje NCBJ.

Próbki przeznaczone do badań były zbierane w obu stacjach w ten sam sposób. Urządzenia wyposażone są w układ wymuszonego przepływu powietrza o wysokiej wydajności. Aerozole były zbierane na tzw. filtrach Petrianowa w tygodniowych odstępach, co dawało około 50000-100000 m3 przepompowanego powietrza.

Następnie - czytamy w prasowym komunikacie - filtry były dostarczane do stanowiska pomiarowego, znajdującego się w NCBJ. Filtry pochodzące ze stacji w Hornsundzie były dostarczane co pół roku, co powodowało konieczność rekalibracji uzyskiwanych z nich danych.

Po odpowiednim przygotowaniu filtrów trafiały one na około 22 godziny do stanowiska pomiarów spektrometrycznych wykorzystujących detektory germanowe. Uzyskiwano w ten sposób widma promieniowania gamma, na podstawie których wyznaczano stężenia radionuklidów.

Wybór badanych nuklidów nie był oczywiście przypadkowy. Ze względu na znajdujące się w laboratorium NCBJ spektrometry, skupiano się na radionuklidach gamma promieniotwórczych. Dodatkowym kryterium ich wyboru było pochodzenie z różnych źródeł. W ten sposób wytypowano izotopy pochodzenia naturalnego, jako produkty rozpadu pierwiastków wchodzących w skład litosfery (210Pb, 40K); pochodzenia kosmicznego, wytwarzane jako skutek oddziaływania promieniowania kosmicznego z atmosferą (7Be); oraz te będące wynikiem działalności człowieka (137Cs, 134Cs), m. in. jako produkty rozpadu w przemyśle jądrowym.

"Wyniki badań jednoznacznie wskazały na różnice w koncentracji poszczególny chradionuklidów w ciągu roku. W przypadku 7Be, maksymalne stężenia były obserwowane w regionach polarnych w sezonie zimowym, podczas gdy w średnich szerokościach geograficznych maksimum przypadało na miesiące letnie. Powodem tych różnic są przede wszystkim wymiana mas powietrza w stratosferze i troposferze, pionowe mieszanie się mas powietrza w troposferze, transport poziomy oraz wychwytywanie cząstek pod wpływem opadów atmosferycznych. Czynniki te powodują również wyższą średnią roczną zawartość 7Be w umiarkowanych szerokościach geograficznych względem obszarów polarnych. Dodatkowo zaobserwowano związek koncentracji tego nuklidu z 11-letnim cyklem aktywności słonecznej – jego stężenie maleje wraz ze wzrostem aktywności Słońca" - opisuje NCBJ.

Ze względu na inne pochodzenie izotopu 210Pb, maksymalne stężenia w obu stacjach przypadały na miesiące zimowe. Rozkład 210Pb jest silnie związany z wielkością zapylenia, a jego stężenie maleje wraz ze wzrostem szerokości geograficznej.

Zgodnie z oczekiwaniami zaobserwowano także stopniowy spadek zawartości 137Cs w czasie. Jest to związane z względnie krótkim czasem półrozpadu izotopu (około 30 lat). Dodatkowo, w 2011 roku obie stacje wykryły znaczne zwiększenie stężenia radioizotopów cezu, co było związane z katastrofą elektrowni jądrowej w Fukushimie.

Zarówno izotopy 137Cs, 134Cs, jak i 40K nie wykazują związku stężenia z porami roku, jednak istnieje zależność ich koncentracji od wielkości zapylenia. Podobnie jak w przypadku izotopów ołowiu i berylu, obszar polarny charakteryzuje się mniejszym ich stężeniem w porównaniu ze średnimi szerokościami geograficznymi - wyjaśniają specjaliści NCBJ.

Obie stacje pomiarowe działają do dnia dzisiejszego i wciąż zbierane są w nich próbki do dalszych badań długookresowych. Dodatkowo, pojawiają się pomysły rozszerzenia badań w tej tematyce, m. in. analizy radionuklidów alfa-promieniotwórczych zgromadzonych na filtrach czy też dołączenia do badań kolejnych stacji.

PAP - Nauka w Polsce