Trabalho que começou em 2017 como uma atribuição de férias de primavera para membros de um seminário de calouros William &Mary inesperadamente floresceu em uma investigação séria sobre a presença de um isótopo radioativo no mel no leste dos EUA.

O isótopo é césio-137, uma relíquia de testes de bomba atômica realizados durante a Guerra Fria. Jim Kaste, um professor associado do Departamento de Geologia da universidade, relata que 68 das 122 amostras de mel do Maine à Flórida mostram quantidades variáveis ​​de césio-137.

A contaminação de alimentos com césio-137 levantou preocupações após os incidentes nucleares em Chernobyl e Fukushima, mas Kaste disse que os níveis de césio-137 que encontrou no mel estão muito abaixo dos níveis que levaram as autoridades a retirar alimentos do mercado após os desastres das usinas nucleares.

"Eu não estou tentando dizer às pessoas que elas não deveriam comer mel. Eu alimento meus filhos com mel, "Kaste disse." Eu como mais mel agora do que quando comecei este projeto. "

A pesquisa foi publicada na revista "Bomb ¹³⁷ Cs no mel moderno revela um controle regional do solo no ciclo de poluentes pelas plantas, "no jornal Nature Communications . Os co-autores são Andrew J. Elmore, do Centro de Ciências Ambientais da Universidade de Maryland, e Paul Volante '20, que foi membro do seminário COLL 150 que desvendou o fenômeno.

Uma hipótese de várias etapas

Kaste oferece uma hipótese de várias etapas de como o césio-137 percorreu distâncias enormes - mesmo cruzando o oceano Pacífico - para acabar em potes de mel de colmeias na costa leste da América. A hipótese também aborda por que o césio-137 tende a aparecer em algumas áreas mais do que em outras.

Césio-137 é um subproduto da fissão urânio-plutônio, um componente da precipitação radioativa das explosões de teste da bomba H conduzidas pelos EUA e pela União Soviética em locais que vão do Novo México e Nevada às Ilhas Marshall e ao arquipélago Ártico russo Novaya Zemlya. Os testes de bomba variaram em magnitude e Kaste disse que é impossível determinar com precisão a bomba que produziu o césio-137 encontrada em qualquer região, muito menos qualquer pote de mel específico.

"Mas sabemos que a produção de césio-137 nos locais do Pacífico e da Rússia foi mais de 400 vezes a produção das explosões do Novo México e Nevada, "disse ele." Uma única bomba russa, a bomba do czar, foi mais de 50 vezes mais poderoso do que todos os testes de Nevada e Novo México combinados. "

Kaste explicou que o que não caiu na terra perto dos locais de teste flutuou alto na atmosfera - e na estratosfera, no caso de explosões maiores. Os ventos predominantes levaram o césio para o leste até que o isótopo foi trazido à terra pela chuva abundante do leste dos EUA.

O exame de Kaste do mel de fonte única mostrou algumas tendências. Por exemplo, as amostras de mel de Virginia Piedmont eram virtualmente isentas de césio. Por comparação, o mel da Carolina do Norte para o sul comumente mostrava a presença de césio-137. O mel da Flórida era especialmente "quente".

Os níveis de césio foram misturados no norte da Virgínia, - mas curiosamente, começou a aparecer novamente no Maine.

"Eu conversei com um apicultor no Maine, e ele me disse que mandam suas colméias para o sul durante o inverno, "Kaste disse." Maine fica frio demais para as abelhas. "

É a química do solo

Como o césio foi trazido à terra pela chuva, faria sentido que as áreas com a maior precipitação anual tendessem a produzir mel misturado com césio. Mas não foi esse o caso. O segredo da conexão césio-mel, os colaboradores encontraram, estava na química do solo, particularmente o teor de potássio.

Os pesquisadores plotaram suas amostras de mel em cima de um mapa mostrando os níveis de potássio em cada condado. Eles encontraram uma correlação definitiva e inversa:o mel misturado com césio vinha de solos com baixo teor de potássio, como os que prevalecem das Carolinas em diante.

"O potássio é um nutriente importante para as plantas, "disse ele." E os átomos de potássio e césio são muito semelhantes. "

As plantas à procura de potássio estavam absorvendo o césio, Kaste explicou, acrescentando que a substituição não aconteceu onde o solo era rico em potássio. Mas em solo com baixo teor de potássio, as plantas assumem o que parece ser a próxima melhor coisa, passando-o através do néctar para as abelhas. As abelhas biomagnificam o césio no processo de fabricação do mel.

A sonda de mel teve sua gênese no GEOL 150:Poluição Radioativa. Kaste disse que percebeu que seus alunos - e talvez até mesmo os pais de seus alunos - não tinham experiência de ansiedade de bomba atômica, os testes de bomba e os exercícios escolares de Defesa Civil que se seguiram.

Ele pensou em uma demonstração prática para mostrar à classe que a era da bomba atômica perdura - em nossa comida. Ele deu aos alunos uma tarefa nas férias de primavera:trazer de volta alguns alimentos de origem local.

Os alunos voltaram com uma variedade de alimentos de diversos locais. Maçãs, xarope de bordo, nozes, lúpulo. Paul Volante delegou a um amigo para trazer cítricos da Flórida:"Eu paguei pelas laranjas."

Os membros do seminário usaram o detector gama de Kaste para testar seus alimentos quanto à presença de césio-137. Os resultados de Kaste foram instrutivos, "um sopro de césio aqui, um sopro de césio ali, "até que uma amostra mostrou a presença do isótopo em níveis mais de 100 vezes as outras. Veio de um pote de mel obtido no mercado de um fazendeiro da Carolina do Norte.

"Eu medi novamente porque pensei que algo aconteceu com o contêiner ou meu detector estava maluco. Eu reproduzi a medição. E foi, novamente, 100 vezes mais quente do que qualquer um desses outros alimentos. "

A busca do mel começa

Kaste iniciou uma busca de mel em grande parte do leste dos Estados Unidos, apoiado pelo Prêmio Joseph J. Plumeri de Excelência do Corpo Docente e financiamento do William &Mary Office of the Provost. Ele colocou Paul Volante no trabalho.

"Basicamente, Comecei apenas encontrando produtores de mel, "Volante disse." Eu precisava verificar se eles eram locais, produtores de mel em pequena escala. E então eu os enviaria por e-mail. Nós pediríamos e quando chegasse aqui, então, normalmente o colocamos em uma placa de Petri de 150 mililitros. "

Volante começou a trabalhar no projeto do mel como um calouro e permaneceu com ele durante seus quatro anos na William &Mary e depois. Depois de se formar, Volante foi contratado como técnico do Departamento de Geologia; ele agora está se preparando para entrar no doutorado. programa na Penn State. Ele se formou duas vezes em geologia e química, uma combinação que ele diz ter servido bem em sua busca por um programa de doutorado.

"É um Ph.D. em Geociências, ", disse ele." É realmente geoquímica - aplicar a química em um contexto geológico. "

Sua listagem como co-autor em um artigo em Nature Communications não prejudicou sua inscrição na Penn State, qualquer. Volante fez a transição sem problemas de um participante daquele seminário de calouro para colaborador de laboratório e coautor.

As coisas ficaram pegajosas quando o mel chegou ao laboratório gama. Volante encontrou os mesmos problemas que os usuários de mel enfrentam em casa:despejá-lo na perfeição, sem sujar tudo com mel. Ele desenvolveu uma técnica que mitigava a confusão.

"Honestamente, o que funciona para mim é o seguinte:porque o mel é tão viscoso, uma vez que você começa a derramar, há um atraso, "ele explicou." Quando você está derramando água, tudo vai imediatamente. Mas o mel está tão atrasado que você pode começar a derramar, em seguida, dê uma sacudidela. "

Uma vez que a amostra de mel está segura na placa de Petri, ele vai para o detector gama por alguns dias. O detector registra as interações das partículas gama emitidas conforme o césio-137 decai.

Volante trabalhou com Kaste durante seus anos de graduação na William &Mary. Ele concentrou sua tese de honra sênior em um isótopo relacionado, amerício-241. Kaste explicou que o amerício-241 é uma "filha do plutônio" e um produto da fissão da bomba, como césio-137.

"Americium-241 está em toda parte, "Disse Kaste. Está em concentrações mais baixas do que o césio. Mas não é absorvido pelas plantas, para que o amerício-241 não termine no mel. "

A indiferença das plantas ao amerício-241, combinada com a meia-vida do isótopo de cerca de 400 anos, torna-o valioso para Volante e outros geólogos ambientais interessados ​​em datar sedimentos, Disse Kaste.

O poluente de radiação dominante

Mas ele acrescentou que o césio-137, com sua meia-vida de cerca de 30 anos, continua a ser a forma dominante de poluição por radiação ionizante no meio ambiente, mesmo 60 anos após o término dos testes de bomba. E Kaste apontou que as fontes dominantes de contaminação por césio-137 no leste dos EUA são os testes de bomba, não acidentes de usinas nucleares.

O artigo da Nature Communications observa que a infiltração de césio-137 na dieta humana tem sido motivo de preocupação há algum tempo:Kaste disse que o governo dos EUA conduziu testes generalizados de leite para a presença de césio-137 e outros radionuclídeos da era da Guerra Fria. até a década de 1980. Ele disse que desenterrou registros do teste de leite, que consistentemente mostraram níveis mais altos de contaminação em amostras da Flórida.

Não há registro de leite sendo retirado do mercado por altos níveis de césio-137, Kaste disse, reiterando que seus estudos sobre mel não devem despertar nenhuma preocupação para o consumo humano. Mas os insetos podem ser outra questão.

"O que vemos hoje é uma pequena fração da radiação que estava presente durante as décadas de 1960 e 1970, "disse ele." E não podemos dizer com certeza se o césio-137 tem algo a ver com o colapso das colônias de abelhas ou o declínio da população. "

Kaste disse que espera que o trabalho do mel ilustre a longa vida dos poluentes ambientais, particularmente as formas freqüentemente imprevisíveis pelas quais os contaminantes podem circular pelo meio ambiente. Césio-137, ele disse, é um "poluente legado, "permanecendo conosco enquanto a decadência nuclear reduz sua presença à metade a cada três décadas.

É um movimento lento em direção a um ponto de fuga virtual, ele adicionou, a menos que algum outro evento de fissão introduza outra dose do isótopo no ambiente.

Urticária?

O geólogo Jim Kaste está procurando mais mel para testar a presença de césio-137. Seus requisitos:

• Mel de fonte única, não é uma mistura.
• Informações sobre plantas visitadas por abelhas.
• GPS / longitude-latitude das colmeias.

Contate-o em [email protected]