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

De oceaan is geen statische plas water; het is een bewegend, ademend systeem dat voortdurend uitwisselt met het land eronder. Op plaatsen waar de zee de kust ontmoet, kan zout water het land binnen dringen, waarbij het in de poreuze rotsen en bodem sijpelt om een verborgen laag zout grondwater te creëren. Deze mengzone is een cruciaal onderdeel van de waterkringloop van de aarde en fungeert als een brug tussen de enorme oceaan en het zoete water dat wij drinken. De oceaan draagt echter ook een vage, onzichtbare geschiedenis van menselijke activiteit met zich mee. Decennia geleden brachten kernwapentesten en recentere industriële ongelukken kleine hoeveelheden radioactieve atomen vrij in de atmosfeer en de zee. Deze atomen, bekend als radionucliden, verdwijnen niet snel. Sommigen van hen, zoals het element genaamd cesium-137, kunnen decennia lang in het water blijven hangen, terwijl ze met de stromingen meereizen en zich in het milieu nestelen. Omdat deze stoffen zo langdurig aanwezig zijn, kunnen wetenschappers ze gebruiken als markers om te traceren hoe water beweegt, hoe lang het op één plek blijft en of het mengt met andere waterbronnen. Begrijpen waar deze markers terechtkomen, is essentieel om de gezondheid van onze kustecosystemen te kennen en om een duidelijk beeld te krijgen van wat normaal is, zodat toekomstige veranderingen onmiddellijk opgemerkt kunnen worden.

In 2024 trok een team onderzoekers van Jeju National University om deze onzichtbare geschiedenis in kaart te brengen in de wateren rondom het eiland Jeju, een vulkanisch eiland voor de zuidelijke kust van Zuid-Korea. Ze waren geïnteresseerd in twee specifieke omgevingen: het open kustwater dat tegen de kusten van het eiland klotst, en het zoute grondwater dat zich net onder het oppervlak in de vulkanische rotsen van het eiland bevindt. De wetenschappers verzamelden watermonsters van tien verschillende plekken langs de kust en van twee locaties waar zout grondwater wordt onttrokken voor industrieel gebruik. Hun doel was om de aanwezigheid van drie specifieke kunstmatige radioactieve elementen te meten: cesium-137, strontium-90 en tritium. Deze elementen zijn van bijzonder belang omdat ze zich verschillend gedragen in water. Cesium heeft de neiging om opgelost te blijven en met de waterstroom mee te bewegen, strontium gedraagt zich chemisch gezien als calcium en kan door levende organismen worden opgenomen, en tritium is een vorm van waterstof die deel uitmaakt van het watermolecuul zelf, waardoor het een perfecte tracer is voor het volgen van de beweging van water.

De onderzoekers vonden dat het kustwater rond het eiland Jeju nog steeds meetbare sporen van cesium-137 bevat. In de tien geteste monsters varieerde de concentratie van dit element van 1,04 tot 2,04 millibecquerel per kilogram, met een gemiddelde van 1,37 millibecquerel per kilogram. Dit niveau is consistent met wat is waargenomen in andere delen van de Koreaanse kust en de bredere Noordelijke Pacifische Oceaan, wat suggereert dat het water rond Jeju deel uitmaakt van dezelfde brede, laagwaardige achtergrondstraling die wereldwijd bestaat. Het team zocht ook naar kobalt-60 en jodium-131, twee andere radioactieve elementen, maar vond geen van beide in het zeewater. De afwezigheid hiervan is logisch, aangezien jodium-131 zeer snel vervalt, binnen enkele dagen, dus de aanwezigheid ervan zou slechts een zeer recente, sterke vrijgave van straling aangeven, wat niet is gebeurd tijdens hun monsternameperiode. De aanwezigheid van cesium is daarentegen een teken van de langdurige accumulatie van straling door gebeurtenissen uit het verleden, zoals de atmosferische kernproeven in het midden van de 20e eeuw en het incident bij de Fukushima Daiichi kerncentrale in 2011, in plaats van een nieuw, onmiddellijk gevaar.

Het verhaal verandert wanneer de onderzoekers hun aandacht richten op het zoute grondwater. Ondanks het feit dat dit grondwater is gevormd door zeewater dat zich mengt met de vulkanische aquifers van het eiland, waren de resultaten opvallend anders. In elk monster van het zoute grondwater dat zij testten, waren de niveaus van cesium-137, strontium-90 en tritium zo laag dat ze onder de minimale hoeveelheid lagen die hun instrumenten konden detecteren. Dit betekent niet dat deze elementen volledig afwezig zijn, maar eerder dat hun concentratie te zwak is om te worden gemeten met de gebruikte methoden. De wetenschappers berekenden dat als cesium-137 aanwezig zou zijn, de hoeveelheid minder dan 0,78 millibecquerel per kilogram zou zijn, en voor strontium-90 minder dan 0,39 millibecquerel per kilogram. Voor tritium lag de limiet zelfs lager, onder de 2,27 becquerel per liter. Deze bevinding is significant omdat het aantoont dat de radioactieve signatuur die in de open oceaan wordt gevonden, zichzelf niet simpelweg kopieert naar het grondwater. Het proces waarbij water door de vulkanische rotsen beweegt, mengt met ouder zoet water en tijd ondergronds doorbrengt, lijkt deze radioactieve markers te verdunnen of te filteren, of misschien heeft het water in deze specifieke aquifers een andere geschiedenis die niet dezelfde blootstelling aan recente oceanische straling inhoudt.

De studie biedt een cruciale basislijn voor de toekomst. Door exact vast te stellen hoeveel cesium er in het zeewater zit en te bevestigen dat het grondwater momenteel geen detecteerbare niveaus van deze specifieke radioactieve elementen vertoont, hebben de onderzoekers een referentiepunt gecreëerd. Als een toekomstige gebeurtenis nieuwe straling in het gebied zou vrijgeven, zouden wetenschappers een duidelijk, vooraf bestaand dossier hebben om mee te vergelijken. Het werk benadrukt dat hoewel de oceaan en het grondwater fysiek met elkaar verbonden zijn, ze zeer verschillende chemische en radioactieve geschiedenissen kunnen hebben. De vulkanische gesteenten van het eiland Jeju fungeren als een complex filter, waardoor een afzonderlijke omgeving ontstaat waarin het water zich anders gedraagt dan in de open zee. Deze gedetailleerde blik op de onzichtbare componenten van ons water helpt ons de verborgen paden van de watersystemen van onze planeet te begrijpen en zorgt ervoor dat we klaar zijn om eventuele veranderingen die in de komende jaren zouden kunnen optreden, te herkennen.