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A Study of the Content of Radionuclides in Coastal Seawater and Saline Groundwater in Jeju, Korea

Este estudio de 2024 del agua de mar costera y el agua subterránea salina de la isla de Jeju encontró que, si bien se detectó 137Cs en niveles bajos en el agua de mar, otros radionúclidos artificiales, incluyendo 60Co, 131I, 90Sr y 3H, estuvieron generalmente por debajo de los límites de detección en los entornos muestreados.

Autores originales: Chung-Hun Han, Hang-Ku Lee, Hee-Jung Im

Publicado 2026-10-20

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CC BY 4.0

Autores originales: Chung-Hun Han, Hang-Ku Lee, Hee-Jung Im

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El océano no es una piscina de agua estática; es un sistema en movimiento y que respira, que intercambia constantemente con la tierra debajo de él. En los lugares donde el mar se encuentra con la costa, el agua salada puede avanzar tierra adentro, filtrándose en las rocas porosas y el suelo para crear una capa oculta de agua subterránea salina. Esta zona de mezcla es una parte crítica del ciclo del agua de la Tierra, actuando como un puente entre el vasto océano y el agua dulce que bebemos. Sin embargo, el océano también transporta una historia tenue e invisible de la actividad humana. Décadas atrás, las pruebas de armas nucleares y los accidentes industriales más recientes liberaron diminutas cantidades de átomos radiactivos en la atmósfera y el mar. Estos átomos, conocidos como radionúclidos, no desaparecen rápidamente. Algunos de ellos, como el llamado cesio-137, pueden permanecer en el agua durante décadas, viajando con las corrientes y asentándose en el medio ambiente. Debido a que estas sustancias son tan duraderas, los científicos pueden utilizarlas como marcadores para rastrear cómo se mueve el agua, cuánto tiempo permanece en un lugar y si se está mezclando con otras fuentes de agua. Comprender dónde terminan estos marcadores es esencial para conocer la salud de nuestros ecosistemas costeros y para establecer una imagen clara de lo que es normal, de modo que cualquier cambio futuro pueda ser detectado de inmediato.

En 2024, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Jeju emprendió el mapeo de esta historia invisible en las aguas que rodean la isla de Jeju, una isla volcánica frente a la costa sur de Corea del Sur. Estaban interesados en dos entornos específicos: el agua de mar costera abierta que lame las costas de la isla, y el agua subterránea salina que existe justo debajo de la superficie en la roca volcánica de la isla. Los científicos recolectaron muestras de agua de diez puntos diferentes a lo largo de la costa y de dos ubicaciones donde se extrae agua subterránea salina para uso industrial. Su objetivo era medir la presencia de tres elementos radiactivos artificiales específicos: cesio-137, estroncio-90 y tritio. Estos elementos son de especial interés porque se comportan de manera diferente en el agua. El cesio tiende a permanecer disuelto y moverse con el flujo del agua, el estroncio actúa químicamente como el calcio y puede ser absorbido por los seres vivos, y el tritio es una forma de hidrógeno que se convierte en parte de la propia molécula de agua, lo que lo convierte en un trazador perfecto para rastrear el movimiento del agua.

Los investigadores descubrieron que el agua de mar costera alrededor de la isla de Jeju todavía contiene trazas mensurables de cesio-137. En las diez muestras que analizaron, la concentración de este elemento osciló entre 1.04 y 2.04 milibequerelios por kilogramo, con un promedio de 1.37 milibequerelios por kilogramo. Este nivel es consistente con lo observado en otras partes de la costa coreana y en el resto del Océano Pacífico Norte, lo que sugiere que el agua alrededor de Jeju es parte de un mismo trasfondo general de baja intensidad de radiación que existe globalmente. El equipo también buscó cobalto-60 y yodo-131, otros dos elementos radiactivos, pero no encontró ninguno de ellos en el agua de mar. Esta ausencia tiene sentido porque el yodo-131 decae muy rápidamente, en cuestión de días, por lo que su presencia solo indicaría una liberación de radiación muy reciente y fuerte, lo cual no ocurrió durante su periodo de muestreo. La presencia de cesio, por el contrario, es una señal de la acumulación a largo plazo de la radiación de eventos pasados, como las pruebas nucleares atmosféricas de mediados del siglo XX y el accidente de 2011 en la Central Nuclear de Fukushima Daiichi, en lugar de un peligro nuevo e inmediato.

La historia cambia cuando los investigadores dirigieron su atención al agua subterránea salina. A pesar de que esta agua subterránea se forma por la mezcla del agua de mar con los acuíferos volcánicos de la isla, los resultados fueron sorprendentemente diferentes. En cada muestra de agua subterránea salina que analizaron, los niveles de cesio-137, estroncio-90 y tritio eran tan bajos que cayeron por debajo de la cantidad mínima que sus instrumentos podían detectar. Esto no significa que estos elementos estén completamente ausentes, sino que su concentración es demasiado tenue para ser medida con los métodos utilizados. Los científicos calcularon que, si el cesio-137 estuviera presente, su cantidad sería inferior a 0.78 milibequerelios por kilogramo, y para el estroncio-90, sería inferior a 0.39 milibequerelios por kilogramo. Para el tritio, el límite fue aún más bajo, por debajo de 2.27 becquerelios por litro. Este hallazgo es significativo porque muestra que la firma radiactiva encontrada en el océano abierto no se copia simplemente en el agua subterránea. El proceso de movimiento del agua a través de la roca volcánica, mezclándose con agua dulce más antigua y pasando tiempo bajo tierra, parece diluir o filtrar estos marcadores radiactivos, o quizás el agua en estos acuíferos específicos tiene una historia diferente que no incluye la misma exposición a la radiación oceánica reciente.

El estudio proporciona una línea base crucial para el futuro. Al establecer exactamente cuánto cesio hay en el agua de mar y confirmar que el agua subterránea actualmente no muestra niveles detectables de estos elementos radiactivos específicos, los investigadores han creado un punto de referencia. Si un evento futuro liberara nueva radiación en el área, los científicos tendrían un registro previo y claro para comparar. El trabajo destaca que, si bien el océano y el agua subterránea están físicamente conectados, pueden albergar historias químicas y radiactivas muy diferentes. Las rocas volcánicas de la isla de Jeju actúan como un filtro complejo, creando un entorno distinto donde el agua se comporta de manera diferente a como lo hace en el mar abierto. Este análisis detallado de los componentes invisibles del agua nos ayuda a comprender las rutas ocultas de los sistemas de agua de nuestro planeta y asegura que estemos preparados para reconocer cualquier cambio que pueda ocurrir en los años venideros.

Resumen Técnico: Un estudio del contenido de radionucleidos en agua de mar costera y agua subterránea salina en Jeju, Corea

Planteamiento del problema
Los radionucleidos artificiales liberados mediante pruebas nucleares atmosféricas, el reprocesamiento de combustible y accidentes nucleares persisten en los entornos marinos y terrestres durante décadas. Aunque existe un monitoreo exhaustivo para el agua de mar costera alrededor de la península coreana, existen datos comparativamente limitados con respecto a la ocurrencia simultánea de radionucleidos artificiales clave —específicamente cesio-137 ( $^{137}\text{Cs}$ ), estroncio-90 ( $^{90}\text{Sr}$ ) y tritio ( $^{3}\text{H}$ )— en agua subterránea salina. Esta brecha es significativa porque la isla de Jeju, una isla volcánica con acuíferos basálticos, experimenta interacciones hidrogeológicas complejas entre la intrusión de agua de mar y los sistemas de agua subterránea. Establecer datos de radiactividad de base tanto para el agua de mar costera como para el agua subterránea salina es esencial para distinguir los antecedentes ambientales a largo plazo de posibles cambios futuros o eventos de contaminación específicos.

Metodología
El estudio, realizado en 2024, analizó muestras de dos compartimentos ambientales: agua de mar costera y agua subterránea salina (referida como "agua de mar de lava" en el conjunto de datos).

Muestreo:
- Agua de mar costera: Se recolectaron muestras en 10 ubicaciones (SW-1 a SW-10) alrededor de la isla de Jeju. Se recolectaron más de 60 litros de agua superficial en cada sitio, acidificados con ácido clorhídrico para prevenir la adsorción, y filtrados.
- Agua subterránea salina: Las muestras se recolectaron en dos ubicaciones industriales (LW-1 y LW-2) dentro del Complejo Industrial de Agua de Mar de Lava de Jeju. El muestreo se realizó en febrero, abril, junio, agosto y octubre de 2024 para $^{137}\text{Cs}$ y $^{3}\text{H}$ , con un único evento de muestreo en junio de 2024 para $^{90}\text{Sr}$ .
Procedimientos Analíticos:
- Radionucleidos emisores de gamma ( $^{137}\text{Cs}$ , $^{60}\text{Co}$ , $^{131}\text{I}$ , $^{40}\text{K}$ ): Las muestras de agua de mar se midieron directamente utilizando detectores de Germanio de Alta Pureza (HPGe). Para el $^{137}\text{Cs}$ , se empleó un paso de concentración mediante coprecipitación con molibdato de amonio (AMP) en muestras de 60 L para mejorar la sensibilidad de detección. El precipitado se secó, se pesó y se midió en viales U8 durante 80,000 segundos. Las calibraciones de eficiencia tuvieron en cuenta los efectos de suma de coincidencias y la autoabsorción.
- Estroncio-90 ( $^{90}\text{Sr}$ ): Debido a su emisión beta pura, 60 L de agua subterránea salina se sometieron a una separación química. El proceso involucró precipitación con oxalato, eliminación de calcio mediante ácido nítrico fumante y pasos de coprecipitación para eliminar radionucleidos interferentes (Ra, Ba, Pb). El precipitado final de $\text{SrCO}_3$ se disolvió, se dejó alcanzar el equilibrio secular con su hija $^{90}\text{Y}$ (14 días) y se midió mediante conteo Cherenkov usando el Conteo de Centelleo Líquido (LSC).
- Tritio ( $^{3}\text{H}$ ): Muestras de 500 mL se destilaron para eliminar constituyentes no volátiles y radionucleidos interferentes. El destilado se sometió a un paso secundario de coprecipitación y destilación. La muestra final se mezcló con un centelleador y se midió mediante LSC.
Análisis de Datos: La Actividad Mínima Detectable (MDA) se calculó utilizando la ecuación de Currie.

Resultos Clave

Agua de mar costera:
- $^{137}\text{Cs}$ : Detectado en las 10 muestras. Las concentraciones oscilaron entre 1.04 y 2.04 $\text{mBq kg}^{-1}$ , con una media de $1.37 \pm 0.27 \text{ mBq kg}^{-1}$ .
- Otros radionucleidos: $^{60}\text{Co}$ y $^{131}\text{I}$ estuvieron por debajo de los límites de detección en todas las muestras. $^{40}\text{K}$ (natural) fue detectado, con rangos de 7.11 a 16.1 $\text{Bq kg}^{-1}$ .
Agua subterránea salina:
- $^{137}\text{Cs}$ : Todas las mediciones en ambas ubicaciones y todos los periodos de muestreo estuvieron por debajo del MDA (oscilando entre $<0.49$ y $<0.78 \text{ mBq kg}^{-1}$ ).
- $^{90}\text{Sr}$ : Medido en las muestras de junio de 2024 de ambas ubicaciones; los resultados estuvieron por debajo del MDA (oscilando entre $<0.33$ y $<0.39 \text{ mBq kg}^{-1}$ ).
- $^{3}\text{H}$ : Todas las mediciones estuvieron por debajo del MDA (oscilando entre $<1.64$ y $<2.27 \text{ Bq L}^{-1}$ ).

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que este estudio establece una línea de base de 2024 para los radionucleidos artificiales en el entorno costero de Jeju. La principal significancia radica en el análisis comparativo entre el agua de mar y el agua subterránea salina:

Establecimiento de la Línea de Base: Los niveles medidos de $^{137}\text{Cs}$ en el agua de mar costera son consistentes con los datos contemporáneos de las aguas marinas vecinas de Corea y del sur de la península coreana, confirmando la presencia de radiocesio antropogénico a largo plazo.
Diferencias de Matriz: El estudio destaca que la detección de $^{137}\text{Cs}$ en el agua de mar costera no implica concentraciones idénticas en el agua subterránea salina. La no detección de $^{137}\text{Cs}$ , $^{90}\text{Sr}$ y $^{3}\text{H}$ en el agua subterránea sugiere que procesos como la dilución, la mezcla con agua meteórica de baja actividad, el tiempo de residencia y comportamientos geoquímicos específicos (por ejemplo, sorción o falta de ella) alteran significativamente los inventarios de radionucleidos entre las dos matrices.
Monitoreo Futuro: Los datos cuantitativos para el agua de mar y los valores de MDA específicos establecidos para el agua subterránea sirven como base para una base de datos a largo plazo. Esto permite la distinción entre los niveles de fondo naturales y posibles cambios futuros o eventos de contaminación.

El artículo concluye que, si bien el conjunto de datos actual confirma una radioactividad ambiental de bajo nivel consistente con las tendencias regionales, la falta de radionucleidos detectables en el agua subterránea salina subraya la necesidad de un monitoreo sistemático y continuo para comprender plenamente el transporte y el destino de los radionucleidos antropogénicos en los sistemas acuíferos volcánicos únicos de Jeju.

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