Ito T UK SVERIGES LANTBRUKSUNIVERSITET. Transport av radioaktiva klyvningsprodukter frän åker- och betesmark till husdjur och människa.

r T UK SVERIGES LANTBRUKSUNIVERSITET Ito I Transport av radioaktiva klyvningsprodukter frän åker- och betesmark till husdjur och människa. Ake Eriksson Institutionen för radiobiologi Swedish University of Agricultural Sciences Department of Radiobiology Rapport SLU-IRB 46 Report Uppsala 1978 ISSN 0348-2170 ISBN 91-7088-930-9

Institutionen för radiobiologi Ake Eriksson Agronomie licentiat TRANSPORT AV RADIOAKTIVA KLYVNINGSPRODUKTER FRAN AKER- OCH BETESMARK TILL HUSDJUR OCH MÄNNISKA Summary: Transport of radioactive fission products from arable land and pastures to domestic animals and man. Akademisk avhandling som för vinnande av agronomie doktorsexamen kommer att offentligen försvaras i lärosal K, Undervisningshuset, Sveriges lantbruksuniversitet, måndagen den 16 oktober 1978, kl 10. Abstract: The transport of the fission products Cs and Sr through food chains under Swedish agricultural conditions was investigated and ansport coefficients established. The expected contents of "'Cs and SSr in food items produced in six counties at a given deposition were calculated and the main factors influencing the transport and causing differences from region to region is discussed. It is found that in the "short-term" case the degree of the nuclide transport through food chains in a given region is determined by the average type of agricultural production and the soil characteristics. Under long-term continuous deposition the accumulated transport of *0Sr from soil to plants can be expected to exceed that due to plant uptake from the atmosphere. For 13 'Cs this is not the case, the reason being it's comparatively low availability in soil for plant uptake. Generally, however, under long-term conditions the accumulated transport of 90Sr and "'Cs due to plant uptake from the soil is appreciable. Thus if agricultural land would be heavily contaminated it would be necessary to reduce this transport. That can be done by means of soil treatments and/or changes in the agricultural production practices. The content and origin of Sr and Cs found in Swedish milk during the time period July-August, 1977, was examined. It was found, that expected nuclide contents in milk calculated for six counties with the aid of established transport coefficients agreed well with actual measurements on dairy milk. It was further found that the larger fraction of the 90 Sr in the milk originated from nuclide deposits in the soil. However, in case of 13 'Cs most of the nuclide content found in milk originated from atmospheric uptake. ISSN 0348-2170 ISBN 91-7088-930-9 Uppsala 1978 17 sid.

T fl SVERIGES LANTBRUKSUNIVERSITET Transport av radioaktiva klyvningsprodukter från åker- och betesmark till husdjur och människa. Ake Eriksson Institutionen för radiobiologi Swedish University of Agricultural Sciences Department of Radiobiology Rapport SLU-IRB 46 Report Uppsala 1978 ISSN 0348-2170 ISBN 91-7088-930-9

Innehållsförteckning Förord Inledning Sammanfattning av publikationer Diskussion Behov av fortsatta undersökningar Summary Referenser Sid 1 4 5 14 15 16

I-ö rörd Arbetet med denna avhandling har utförts vid Institutionen för radiobiologi, Sveriges lantbruksuniversitet. Det har genomförts med stöd från Försvarets forskningsanstalt (IOA) och från Kärnsäkforsk, Nämnden för energi produktions forskning och Statens strålskyddsinstitut. För möjligheten att använda institutionens omfattande radioekologiska material, för värdefulla diskussioner och för värdefull kritik vill jag framföra ett varmt tack till professor Lars Fredriksson, agr.lic. Enok Haak, agr.lic. Hans Lönsjö och agr. Fritz Karlström. Olle Söderman, Max Wahlberg och Daniel Masc.inzoni har utfört de radiometriska analyserna. Leif DUring, Hans-Ake Auraldsson och Ege Törnvall har medverkat vid uttagning, transport och beredning av provmateria]. Utskrift och produktion av rapporterna har ombesörjts av Kerstin Broms, I-lna Strondl och Stig Andersson. Vid granskning av engelsk text har Nigel Rollison medverkat. Till alla vill jag rikta ett varmt tack för p.oda insatser. Uppsala i september 1978 Åke Eriksson i i

Diskussionen i denna avhandling grundar sig i huvudsak p;'i följande skrifter refererade till med A, B och C. För belysning av den aktuella situationen då det gäller transporten av Sr och Cs har dock data hämtats även ur andra källor. A. Eriksson, A., Haak, E. K Karlström, V. I9 7 ft. Studies on the transport of fission products through food chains. III. Analyses I> 7 1^7 of the relationship between *'Cs in cereal grain and '"Cs deposited in 1964. Rapporter '-An Tnst. fir radiohiologi, nr 32. Uppsala. B. Eriksson, A. 1976. Studies on the transport of fission products through food chains. IV. On the relationship between ^'Cs in fallout and J Cs in grass and milk. Ranrvorter frän fnst. för radiobiologi, nr 33. Upps.-ila. C. Eriksson, A. 1977. Fissionspiodukter i svensk miljö. Rapporter från Inst. för rsdiobiologi, nr 40. Uppsala. nä det gäller det arbete som rec'ovrsas i skrift A har A.! 'riks son svarat för materialet, den teorrtiska analysen samt manuskriptet, ii. Haak och F. Karlström har medarbetat vid utvärdering av analyser samt vid databearbetningen.

Inledning Det radioaktiva nedfallet från kärnvapenproven i atmosfären i slutet nv H-50-taIet oc'i i början av 1960-talet alarmerade i manga länder de myndigheter som hade ansvaret för befolkningens strålskydd och sikerhet. Storn insatser gjordes för att utreda storleke.i hos de ökade strål'.losb»l.-'>tnin^ar, som människor i olika nedfallsområden utsattes för til i fcfjd av livsmedlens kont.iir i nation, och den s.k. rr.clio^ko'oi;iski forskningen började byggas upp. I vårt land inriktades en sektor av denna på att utreda den kvantitativa transporten av de radioaktiva klyvningsprodukterna från deposition till livsmedel. Vet insågs tidigt att man hade att göra med två olikn transportvägar. Deis kunde de radioaktiva klyvningsprodukterna deooncras direkt nå vegetationen och genom vegetabil ic 1. eller mod växtätande husdjur som rn.ellanled via mejeriprodukter och animal iska 1 ivsmdel nå människans kosthåll, och dels kur.de klyvningsnrodukterna ackumuleras i narken och indirekt genuin växternas rotsystem tas upp i grödornas vegetativa och generativa del.ir och på så sätt föras vidare till livsmedel. För båda transportvägarna gäller, att de parametrar som bestämmer transportens storlek blir starkt beroende av de lokala förutsättningarna i olika länders jordbruksområden. Nationella undersökningar ansågs därför nödvändiga för att goda närmevärden på tran^portparnnetra'na skulle erhållas. Vör svenskt vidkommande startades i början av 1960-talet samordnade mätningar av radioaktiviteten i livsnede i fjtr Lindel 1 $ Magi, 1965 och Svedjemark, 1973) samt mätningar av halten radiocesium i produkter från dåvarande Lantbrukr-högsko.1 ans försöksj-å rdar (Fredriksson S Eriksson, 1966) orsakad ;:v di rektuprttaget ur det a t mos fä : - i ska nedfallet. Tidigare hade startats omfattande fleråriga experimentella undersökningar nv storleken ho.s det indirekta updta«et i grödorna av radiostrontium och radiocesium under fältförhållanden (jfr ex.vis Fredriksson, 1965a, b, Fredriksson et al., 1969). Resultaten från dessa ofta nångå r i«a undersökningar har senare dokumenterats och legat till grund LÖT lil.a. bestämning av parametrar för upptagningen i olika grödor av radiostrorctiu::i och radiocesium :ir mark av olika beska f lenhet med avseendep.i kalk- och kaliumtillstånd, mullhalt m.m. Fältstudierna av det direktupptagr.a radioaktiva nedfallets transport till livsmedel var baserade pri undersökningsprogram med omfattande provinsamlingsoperationer och mätn n.f»ar av i första hand halten i jordbruksprodukter av nukliucn ' ""'(.s. Denna senare skulle därvid tjänstgöra även som lednuklid för direktunntaget av andra nedfallsnuklider som - Sr. I skrifterna A och B behandlas resultaten frän viktigare delar av ovannämnda program. I A undersökes sålunda parametrarna för transporten med spannmål och ij) betesvegetation och mjölk av direktdeponorat ' '

i.nskilda arbeten so» A och B bör självfallet icke ses som isolerade från övriga radioekologiska arbeten utförda vid institutionen eller andra institutioner inom och utom landet. Tillsammans utgör dessa atbeten grunden för de parametervärden, som behövs vid beräkningar av storleken pä transporten av rruiionuklider i kulturekosystemet. 1 skrift C har med hänsyntagande till relevant litteratur och tillgängligt parametermaterial, undersökts den s.k. förväntade relativa transporten av ""Sr ocb **'Cs vid livsmedelsproduktionen i olika regioner. Förutsättningen har därvid varit en kontinuerlig deposition av konstant intensitet. Sammanfattning av publikationer A. Sarabandet mellan ' Cs-halten i spannmål skiirna a ena sidan och l^cs-n let under juni, juli och augusti är 1964 ;1 den andra har analyserats. Material från ca hälften av landets 400 skördeskadeområden var tillgängligt. Genom analysen erhölls koefficienter, som c?i ett matt pri inflytandet av olika månatliga nedfall av * 'Cs på den slutliga 137cs-halten i snannmålskärna under relativt normala nederbördsförhållanden. Koefficienter erhölls dels för de olika grödorna i den södra delen av landet (länen K, L, M, N) och dels för dem i övriga delar av Götaland och Svealand. I den södra delen av landet var junidepositionens inflytande på kärnans ^"Cs-halt avsevärt större än julidepositionens. Vidare var augustidepositionens inflytande märkbart endast i fråga om vårvete. För den övriga delen av landet blev koefficienterna för överföring av juni- och julidcpositionerna av 1-^Cs till höstvetekärna ungefär lika stora. Med avseende p;i de vårsådda grödorna ökade transportens effektivitet i ordningen: juni < juli < augusti. Av * Cs-nedfal let återfanns i spannmålskärna enligt analysen 3-6 % i den södra delen av landet och 1,5-4 % i övriga delar av Götaland och Svealand. B. På grundval av data för åtta försöksgårdar över^i' Cs-halten i betesgräs och mjölk å ena sidan och deponerat Cs å ilen andra under åren J963-19h7 har beräknats värdet på de koefficienter som under olika praktiska förhållanden bestämmer transporten av 137 Cs till mjölk i en nedfallssituation. Vid jämförelser mellan depositionen av ij 137, 'Cs per ytenhet under tillväxtperioden för betcsgräs och gräsets * 5 'Cs-halt erhölls en genomsnittlig transportkoefficient motsvarande ca 4 m z (kg ts)" 1 för år 1963 och ca 3 m z (kg ts")" 1 för sir 1964 och 1965. Höga ' Cs-halter på våren i hétesgräs indikerade att nedfallscesium från föregående vegetationsperiod kunnat upplagras i växten för att tillsammans med andra näringsämnen mobiliseras l vid vårtillväxten.

Transporten under betesnerioden från betesgräs till mjölk.studerades genom kvoten 137 Cs i jölk/ 137 Cs i gräs, kg ts 1. Kvoten varierade med en faktor 4. De högsta värdena erhölls under kortare tidsperioder på gårdar med sand och torvjordar. I produktionsmsssigt viktiga jordbruksdistrikt synes transporten till en liter mjölk motsvara aktiviteten i 0,05-0,1 kg torrt gräs. På gårdar med lerjordar låg transporten nära den undre gränsen och på gårdar med sand- och torvjordar nära den övre* Transportkoefficienten för steget deposition -* mjölk (nci 15/ Cs ner 1 mjölk/nci 137 Cs dep. per m, a l ) varierade på gärdar Representerande viktiga jordbruksområden mellan 0,1 och 0,2 m-1' 1 då korna betade ute under sommaren och erhöll normala mängder tillskottsfoder. I undantagsfall och under kortare tid registrerades högre koefficientvärden, 0,3-0,4 m 2!" 1. Skrift C innehåller som ovan nämnts dels en översikt av relevant litteratur över spridning och transport av fissionsprodukter inom jordbrukets produktionssystem och dels en undersökande kalkvl av den förväntade relativa transporten av deponerat * 37 Cs och 90g r till producerade livsmedel i sex olika län. Undersökningen har genomförts för B-, C-, H-, M-, N- och O-län med hänsyntagande till kända mark- och arealförhållanden, till växtodling och djurhållning och till hur jordbruket som ekosystem fungerar. Transportkoefficienterna baseras främst på svenska undersökningsresultat i fråga om grödornas direkta upptag ur atmosfären av deponerade nuklider och i fråga om grödornas nuklidupptag ur marken. Koefficienter för transporten med animalieprodukter har hämtats frän både svenska och utländska undersökningar. Kalkylen visar att vid kontinuerlig deposition transporteras genom direktupptag ca 5 ggr mer 137 Cs än 9 n Sr till livsmedel. Transporten av 90 Sr till livsmedel beroende på grödornas upptag från marken är 2-3 ggr den av * 37 Cs. Relativt störst är i båda fallen transporten i regioner med hög foderväxt- och animalieproduktion. Upptaget från marken under en vegetationsperiod är relativt mycket mindre än det direkta, men pa grund av att nukliderna efter deposition ackumuleras i jorden och växterna fortsätter att ta upp dem under en lång följd av ar växer betydelsen hos markupptaget med tiden om hänsyn tas till den ackumulerade mängden som transporterats till livsmedlen. Denna uppnår i fallet Cs icke nivån för den ackumulerade transport som beror på grödornas direktupptag ur atmosfären. Detta sker däremot i fallet 50 Sr i flera länsområden cefter kortare eller längre tidsrymd, 10-30 år. Diskussion Om radioaktiva klyvningsprodukter frigöres och sprides i atmosfären med åtföljande deposition på mark och vegetation börjar de transporteras genom ekosystemet på samma sätt som andra mineralämnen. I jordbruket styrs deponerat material i skilda banor beroende bl.a. på årstid vid depositionstillfället, på fördelningen mellan av vegetationen diréktupptaget material och på markdeponerat och på tilllämpade driftsformer.

Deposition under sommarhalvåret kan träffa vegetation i olika utvecklingsstadier ned kortare eller längre transpottvig till livsmedel för upptagna nuklider. Deposition under vinterhalvåret på odlad»ark träffar dels bearbetade vegetationsfria ytor, dels ytor med vilande vegetation, höstsådda grödor i ett tidigt utvecklingsstadium eller foderproducerande ytor aed sluten vegetation, betesmarker och hövallar etc. I snö deponerade ämnen når vegetation och mark i samband med snösmältningen. Deposition på åkermark leder på sikt till en nästan homogen inblandning i matjordsskiktet av deponerade miklidmängder. Deposition rå vegetntionstäckt mark leder till att vegetationen kontaminens gcrora att en del av deponerat material fångas upp och kvarncillcs till skördetillfället. Beroende på vegetationens art, beskaffenhet och användning i produktionen kan en st?rre eller mindre fraktion av deponerade ämnen slussas vidare I födoämnesfcedjan. Vid spannmålsproduktion tillvaratages kärnskörden för vidare förädling, medan halmen i allmänhet återgår till åkern antingen direkt eller efter användning som strö till djuren. Foderspanrrnål, och vallproduktion, bete, hö etc. förädlas i husdjursledet och dessas nudhidinnehåll kommer i viss utsträckning att överföras till djurprodukter, mjölk, kött, ftgg och dyl., även om huvuddelen återgår till mark via stallgödseln.) Med av brödspannmål framställda kvarnprodukter och med andra vegetabilier överföres en del av de deponerade ämnena direkt till humankosten. Den del av de deponerade nukliderna som når marken deltar i kemiska, fysikaliska och biologiska processer i denna. De par i jämvikt med markens utbytbara joninnehåll, de adsorberas mer eller mindre hårt till markmineral och humussubstans, binds i levande material och utsätts för uttvättning och utlakning och för inblandning till stötre djup. De kemiska och fysikaliska förhållandena i marken påverkar de odlade växternas rotupptag av nukli der. Med stigande koncentration av stabila ämnen som kemiskt liknar nukliderna d.v.s. med stigande utspädningsgrad och med ökande adsorption minskar rotupptaget av nukliderna och omvr'nt. Meci utlakningen förflyttas nukliderna längre ned i profilen och tenrfctat att avlägsna sig från rotzonen, vilket med tiden minskar deras relativa växttillgänglighet och därmed deras upptag i vegetationen. Effekten av denna process ger först utslaj» i nuklidupptaget på kontaminerade betesmarker på grund av betesvepetationens relativt grunda rotsystem. På åkermark och vid odling av grödor med djupare rotsystem som normalt utnyttjar även älven för näringsupptag blir effekten märkbar först p;i längre sikt. Då det gäller åtgärder som i framtiden kan leda till utsläpp, deposition och spridning av radioaktiva ämnen måste följdx^crkan av varje åtgärd beaktas så att den summerade effekten på befolkningens stråldosbelastning håller :;ig inom acceptabla gränser. Detta sker vid beräkningen av don s.k. dos inteckningen av en åtgärd (jfr ex.vis Lindcil, 1973, 1977). Den är således ett instrument för att man genom gränsdragningar i nuläget skall kunna kontrollera den framtida utvecklingen av de dostillskott som härrör från icke naturliga källor. Såväl intensiteten hos tillskottet som ackumulerad dos har därvid betydelse.

Mot åcn bakgrunden firtns det anledning att granska följdverkan av en deposition med radioaktiva äisnen i olika regioner av tvä skäl. Det ena är för att fa kunskap om transportens storlek depositionsåret och dess beroende av tiden och det andra ir för att fä veta den ackumulerade transportens storlek under överskådlig tid efter depositionen. F5r kortlivade klyvningsprodukter dominerar betydelsen av transporten pä kort sikt. Exeapcl på en viktig sådan nuklid 5r "*I wed en halveringstid av 8 dagar. Blnnd klyvningsprodukter»ed längre livslängd SOB har betydelse p.i grund av dess transport 3ven på 13ngre sikt till människan via livsmedel och oå grund av levererade stråldoser bör särskilt nämnas ^VSr och * 3 'Cs»ed fysikaliska halveringstider av 2R resp. 30 år. Efter deponering kan dessa nuklider genom växande grödors direktupptag relativt snabbt slussas in i livsmedelskedjan. De kan emellertid också efter inkorporering i Barken genom grödornas indirekta upptag under en läng följd av år fortsätta att i viss omfattning föras ut i livsmedelsledet. rransportmekanismema och de transportkoefficienter som kan ligga till grund för en kalkyl över transporten från deposition till livsmedel behandlas utförligt i skrift C. Genomsnittsvärden på koefficienterna för växternas direktupptag har er-^_ hållits genom jämförelser mellan provtagna skördeprodukters '' Cshait och tillgängliga data över det radioaktiva atmosfäriska nedfallets intensitet under 1960-talet (jfr A och B). Viss variation med avseende på funna koefficientvärden mellan skördeprov kan noteras. Dessa skillnader kan delvis ha sin grund i mindre s.k. mätfel och i att det beräknade lokala nedfallet under den aktuella växtperioden avvikit från det verkliga. Bland andra faktorer som har inflytande pä enskilda värden kan nämnas variationer i nederbördens och i nedfallets intensitet under växtperioden. Dessa inverkar på skördeprodukternas kontaminationsgrad. Den senare kan nämligen sägas vara resultatet av flera mer eller mindre oberoende processer, dels den initials uppfångningen av deponerat nedfall på vegetationen? exponerade ytor, dels förluster av adsorberat ncdfa'1 och del? tillväxtens utspädande effekt på halten i vegetationen upptaget material. Förlusterna kan approximeras till att vata proportionella mot mängden uppfångat material men beror i övrigt bl.a. av vädcrleksbetingelserna, främst nederbördens intensitet, och av växternas utvecklingshastighet, vilken styr avstötning och nybildning av yttre hudlager etc. Undersökningar över dylika förlopp visar att halveringstiden eller residenstiden för uppfångat nedfall i vegetationen under sommaren är av storleksordningen två veckor (jfr Chamberlain, 1970). Massatillväxten hos bete och vallgrödor etc. är i stort sett prcportionell mot tiden och startar vid låg vikt hos det växande materialet per ytenhet. Därför torde nedfall uppfångat under den tidiga Jelen av utvecklingen p.g.a. förluster till mark och utspädning genom grödans tillväxt ha mindre inflytande p.i skördematerialets kontaminationsgrad än nedfall under den senare delen av växtperioden. För att eliminera direktupptagets dominerande inflytande på grödornas aktivitetsinnehåll i fält under nedfallsperioder har det indirekta markupptaget t grödorna av 90«j r och " 7 Cs i fleririga undersökningar studerats experimentellt vid institutionen för radiobiologi. Storleken hos det indirekta upptaget ho$ olika

grödor har därvid kunnat relateras till specifika markegenskaper so» kalciumhalt, mull-, ler- och kaliumhalt. Upptagskoeff»cienterna kan ange transporten från det ena leder till det andra pä olika sitt. T fallet direktupptag av ex.vis 157 Cs ur nedfall kan för en bestämd tidsperiod anges den genomsnittliga transporten av nedfallet per ytenhet till en viktsenhet av det material som bär aktiviteten vidare. Uttrycket för upptags- eller absorptioaskoefficienten blir ti) Aktivitet per viktsenhet material m A kg" Aktivitet deponerad per ytenhet * m * -1 V 1 (1) har använts för bestlada tidsperioder från tre veckor (* betninfsintervall, jfr skrift B) och 1-3 månader (jfr skrift A). (1) är även lämplig ffdr beskrivning av den transport son sker genom växternas indirekta upptag av miklider deponerade i narken, eftersom aktiviteten i rotzonen förändras nyeket litet under vlxtperioden genom deposition och upptag. Tidsperioden blir di underförstått grödans vlxttid. Då nuklidhalten i det aktivitetsbärandc materialet skall relateras till en pågående eller kontinuerlig deposition måste transportkoefficienten även knyta? till t id-faktorn. Uttrycket för koefficienten blir (2) Aktivitet per viktsenhet material Aktivitet deponerad per dag per ytenhet «m Z dagar kg" 1 eller a 2 dagar kg" 1 A kg -1 A dl V T år kg -1 (jfr skrift C). Ned kännedom om de numeriska värdena på (1) och (Z), om överföringskoefficienter mellan foder och Jjurprodukter och om areal och produktion kan aktivitetsfiödct till producerade livsmedel från kontinuerliga nedfall och från mark i givna situationer beräknas för olika regioner. För beräkning av den ackumulerade transportens storlek fordras kännedom även om nuklidemas effektiva halveringstid i rotzonen med avseende t»å deras växttillgänglighet. Den sammansättes av nuklidens fysikaliska halveringstid (T,) och dess l residenstid (T ) i rotzonen enligt (3) T, eff T f * T r Beroende på om T i fs) antar värdet 10 år eller 100 år kommer T ff att anta värdet 7,4 resp. 22 år för ex.vis 9ö Sr, vilket 9T av avgörande betydelse för den ackumulerade transportens storlek. Den senare är nämligen vid integration över längre tidsperioder i stort sett proportionell mot T -». Danska observationer och svenska experimentella erfarenheter antyder att

T ff för 90 Sr - 20 är. På permanenta betesmarker med grunda rotivstem hos hctesvaxtenu: kan dock icke uteslutas att T är mindre än 20 är d>'5. ntt T r < 70 år. För bestämning av hur läng residenst^den är för olika nuklider fordras i princip data från långvariga fastliggande försök i fält. I undersökningen av don förväntade ackunuleiade transporten i olika regioner i skrifj G har tills vidare T r satts till 100 år för både 90 Sr och l* 7 Cs. Dircktupptaget i foder grödor som grönfoder, hö och bete av kontinuerligt deponerade nuklider är 5-10 ggr så stort som i spannmålskärna. Foderväxtodlingens omfattning påverkar därför starkt den totala ruklintransporten från använd areal. Beroende på foderväxtodlingens omfattning kan exempelvis transporten beräknas varierr mellan 1,5-2,6 I i de länsområden som behandlas i skrift C. Av innehållet»! skördeprodukterna beräknas 8-12 av li7 Cs och 1,7-2,7 av y Sr transporteras vidare t;ul vegetabiliska och animaliska livsmedel. Transporten av " Sr reduceras mer än den av 137 Cs, dels vid förmäl ning av brödsäd då kl i et siktas ifrån och dels vid produktion av animaliska livsmedel. Den variation i nuklidernas procentuella vidaretransport som observeras för olika regioner i skrift C beror på skillnader i husdjursstockens sammansättning och i produktion av mjölk, kött, fläsk, Sgg etc. Medan således den förväntade totala transporten inom en region av en direktupptagen nuklid är boroende av den genomsnittligt tillämpade driftsformen, tiilkomner vid transporten av markupptagna nuklider inflytandet frän de enskilda regiondelarnas markbeskaffenhet. På jordar med hög ler- och kaliumhalt och i tillfredsställande kal!<tillstånd fir grödornas förväntade upptag av 157 Cs resp. Sr väsentligt lägre Sn pä sådana med låga ler- och kaliumhalter och i otillfredsställande kalktillstånd. Det indirekta markupptaget av nämnda nuklider är väsentligt lägre i generativa an i vegetativa delar av växten och därför konmer avvägningen i en region mellan spannmåls- och foderväxtproduktion att starkt påverka även den indirekta nuklidtransporten. Spannmålsodlingen tenderar på de stora lerslätterna att dominera över foderväxtodling och djurhållning. De senare har förskjutits alltmer mot marktyper som ger högre markupptag av lä/ Cs och '"Sr. Den tillämpade driftsformen förstärker i dessa fall skillnader i den indirekta nuklidtransporten som beror på beskaffenheten hos odlingsjorden i olika regiondelar. Skillnader mellan mindre områden med avseende på nuklidtransporten kan därför vara betydligt större än den mellan större regioner SOM länsområden i skrift C, eftersom dessa senare i en kalkyl måste behandlas som enheter representerade av genomsnitt med avseende på jordmån och driftsform. Trots detta är det förväntade genomsnittliga markupptaget i skördeprodukter av l^ i husdjursrika län som H-, N- och O-län 2-2,5 ggr högre och det av yo Sr 1,5-2 ggr högre än i B- och C-län. Skillnader i livsmedelsproduktionens inriktning förstärker emellertid jämfört med det primära upptaget den relativa transporten av nukliderna med livsmedlen. Dess förväntade storlek är 3-5 resp. 2-4 ggr högre i den förra än i den serare länsgruppen.

Of) Grödornas förväntade genomsnittliga markupptag av K;.]r högre lin det av 13/ - Sr är 8-20 Cs i de länsområden som be behandlats. Vid [Jen fortsatta-transporten reduceras emellertid, som ovan nämnts, J Sr mor än 157 Cs, ca 5 ggr mer vid transport till vegetabiliska livsmedel och vid transporten fodermedel -» animal iska livsmedel. Posvitåtet blir att den totala transporten av 90g r f r ä n mark til i livsmedel i genomsnitt Mir endast 2-3 ggr större än den av ^~Cs. Vid kontinuerligt nedfall är den beräknade transporten av direktupptaget Cs till livsmedel ca 5 ggr den av Sr p Sr. Dessa förhållanden medför att den ackumulerade eller över tiden integrerade transporten till livsmedel avyn^ Cs orsakat av markupptag icke pit samma sätt som den av Sr kan nä upp till och överträffa den transport som orsakar, av nuklidens.direktupptag. Däremot kan givetvis ovannämnda transport av Cs i vissa områden närma sig nivån för transporten till livsmedel av direktupptaget ^ Sr. F.n väsentlig fråga i detta sammanhang är vad man i princip kan göra, om det ur strålskyddssynpnnkt skulle befinnas nödvändigt att reducera det årliga och ackumulerade flödet till livsmedel av Sr och Cs från kontamiriernde jordar, som man vill behålla i produktionen. De primär.-., åtgärderna bör i så fall bli markbehandlingar av olika slag. Jämte avröjriing eller djup nedplöjning av kontamineradc ytskikt kan kalkning och kaliumgödsling av kalk- och kaliumbristjordar ha stora effekter. Experimentella underlag antyder att djup nedplöjning kan reducera upptagningen med en faktor 2-3, avröjning av ytskiktet, vilket är en dyr metod, givetvis mer. Uppkalkning av sura jordar ger ungefär samma effekt som djup nedplöjning med avseende på " Sr-upptaget, medan stora kaliumgivor på kaliumfattiga jordar kan hn större effekter med avseende på 157 Csupptaget. Ändringar i driftsform och växtodling kan bli nästa steg. Målet måste då vara att reducera den transport, som sker från mark via foderväxter till husdjur och animnliska livsmedel. Kan husdjursproduktionen minskas eller ändras, är övergång från varierad produktion till större spannmålsodling en lösning, eftersom upptaget av 137 Cs i vallhö och bete är 5-10 ggr och 90 Sr/Ca-kvoten 2-3 ggr högre än i spannmålskärna. Av betydelse för människans kosthåll är emellertid icke enbart halten och den totala mängden av en nuktid som transporteras med livsmedlen. Kalciums kontaminationsgrad dvs. Sr/Ca-kvoten är betydelsefull, eftersom den avgör ''Sr/Ca-kvotens och därmed även JW Sr~inlagringens storlek j framför allt nybildade benvävnader. I humankosten bör således en kalciumkälla med låg yu Sr/Ca-kvot eftersträvas. Mjölken är för närvarande den förnämsta kalciumkällan. Mjölk, producerad på i huvudsak grovfoder, och vetemjöl kan beräknas erhålla ungefär samma Sr/Ca-kvot i samma område. Mjölk, som produceras på foderstater med stora inslag av koncentrat kompletterade med mineralfoder, torde däremot erhålla lägre yu Sr/Ca-kvot än varje annat vegetabiliskt och animaliskt födoämne i övrigt från samma område. Mindre betesgång för mjölktljui 1 och en ökad andel koncentrerade fodet medel kan således s."nkä transporten både av 157 Cs och -"Sr. lo.

övergång från mjölk- till kött- och fläskproduktion reducerar transporten ax 90 Sr från»ark till livsmedel mycket kraftigt och den av 137 Cs med en faktor 5-10. Betesmarkerna, särskilt de naturliga bör upplåtas till köttdjursuppfödning. 157 Cstransporten vid köttproduktion kan ytterligare minskas, om djuren, vilket ofta är fallet, de sista månaderna före slakt placeras på koncentratrik diet, eftersom cesiums biologiska halveringstid i djurkroppen är av storleksordningen en månad. Jämfört med brödsädesproduktion för humankonsumtion reducerar fodersädespxoduktion i kombination med fläskproduktion transporten av 5 Cs från matk till livsmedel till en fjärdedel. Även den är därför attraktiv då det gäller att begränsa nuklidflodet från kontaminerade jordar inom begränsade områden. De parametervärden för transporten av * Sr och Cs som erhållits i skrifterna A, B och C kan användas i nuläget för att översiktligt beräkna den genomsnittliga transporten till följd av dels de aktivitetsmängder som deponerats i mark genom nedfallet från kärnvapenprov och dels det nedfall som fortfarande deponeras över grödorna och som kan mätas. Tabellerna 1 och 2 återger beräkningar över transporten med mjölk under perioden juli-augusti 1977 i de län som behandlats i skrift C. Nämnda produkt och tidsperiod har valts för att kunna jämföras med befintliga mätdata med avseende på nuklidhalterna i mejerimjölk (Tabell 3), som producerats i områden i anslutning till undersökta län. Koefficienten för transporten från mark är sammansatt av två koefficienter för dels transporten genom markupptag till mjölkkornas foder och dels transportsteget foder-mjölk. Depositionen i mark har uppskattats med ledning av data från Lindblom (1966) och Bernström (1974) och efter korrektion med hänsyn till nuklidernas effektiva halveringstid i rotzonen. Depositionen under jul.-augusti har beräknats med ledning av data från Hagberg A Suomela (1978) och med ledning av de genomsnittliga manadsnederbörderna för de olika länen enligt SMHI (1977). Därvid-har förutsatts, att de genomsnittliga koncentrationerna av yu ST och 1-5/ Cs i regnvattnet varit lika höga i de olika länen under samma månad. Direktupptaget i betesgräset har satts till 60 m dagar per kg torrsubstans, halten kalcium till 8 mg per gram torrsubstans (jfr skrift C), och kvoten mellan aktiviteten i mjölk och den i gräs till 0,05 (jfr skrift B). Denna kvot kan variera lokalt beroende på i hur hög grad betet kompletteras och späds ut med andra relativt nuklidfattigare fodermedel, kraftfoder, hö etc. En kvot * 0,1 förutsätts gälla som närmevärde, om fodret är enhetligt eller, om en sammansatt foderstats nuklidinnehåll är känt. En jämförelse mellan beräknade och uppmätta aktivitetshalter i mjölk visar relativt god överensstämmelse mellan B-, C- och M-län å ena sidan och Stockholms- resp. Malmömejeriet å den andra. Ned avseende på 13/ Cs är de uppmätta halterna höga i Eksjömejeriet jämfört med de berfiknade i H-län. Detta torde främst bero-på att markbeskaffenheten orsakar ett högre markupptag av " 7 Cs i Jönköpingslänsdelen än i H-län. I Göteborgsmejeriets område ingår bland andra områden delar av N- och O-län, överensstämmelsen är ej heller så god då-det gäller transporten av * u Sr men bättre då det gäller Å Cs. 11.

90 Tabell 1. Beräknad genomsnittlig transport av Sr per g Ca i mjölk under perioden juli-augusti 1977 i B-, C-, H-, M-, N- och O-län. Län Trpt koeff. juli-aug. roark-foder-mj61k m 2 (g Ca) x 10" 3 Deponerat i mark, nci m~ 2 Deposition i juli-aug. per 60 dgr pci B» Beräknad transport pci (g Ca) -1 Narkupptag Direktupptag Totalt B C H M N 0 0,150 0,132 0,222 0,067 0,264 0,306 30 30 30 30 35 35 150 150 116 100 122 73 4,5 4,0 6,7 2,0 9,2 10,7 0,9 0,9 0,7 0,6 0,8 0,5 5,4 4,9 7,4 2,6 10,0 11,2 Tabell 2. Beräknad genomsnittlig transport av juli-augusti 1977 i B-, C-, H-, M-, N- och O-län. Cs per liter mjölk under Län Trpt koeff. juli-aug Deponerat Deposition Beräknad transport mark-foder-mjölk i mark i,} U JJ"J U J' 2 L±1 x 10' 3 nci m pci m Markupptag Direktupptag Totalt B C H M N 0 0,065 0,043 0,107 0,043 0,102 0,101 45 45 45 45 53 53 168 168 132 113 138 82 2,9 1,9 4,8 1,9 4,6 4,5 8,4 8,4 6,6 5,7 6,9 11,3 10,3 11,4 7,6 11,5 8,6

Tabell 3. Genoasnittlig halt av ^Sr per g Ca och av l3? Cs per liter jölk från aejerier nära eller i delar av länen B, C, H, M, N och 0 under perioden juli-augusti 1977. Hejeri ^Sr-halt i ajblk pci(g Juli C.)" 1 «> Augusti 137 Cs-halt i ajölk pci T 1 b) Juli Augusti Stockholm Vetlanda/EfcsjS MalaS Göteborg 3,5 6,5 3.5 5.9 4,1 7,0 3.8 5.9 ** 0-40 ~ 8 ~ 20 ~ 8 ~ 25 ~ 10 ~ 10 Ä) Data frln Suoaela (1978) b) Data frin Hagberg ft KBre (1978) 13.

Tabell 1 och 2 visar eljest, att markupptaget 90 Sr och direktēn upptaget 137 Cs torde ha dominerat nuklidtransporten med mjölk* i juli-augusti 1977. Direktupptaget 90 Sr kan beräknas ha varierat mellan 5-20 \ och markupptaget lä7 Cs mellan 20-50 % av de totala halterna av resp. nuklid. Nedfallet var under den aktuella perioden högre än under samma tid 1976..-Normalt borde under slutet av 1970-talet transporten av både 15/ Cs och yu Sr domineras av markupptaget. Denna långsiktiga transport har pågått under nära två decennier och kommer att fortgå ytterligare under lång tid. Behov av fortsatta undersökningar Av diskussionen ovan framgår att det mellan områden, som avviker frår. varandra beträffande både markbeskaffenhet och driftsform hos jordbruket.kan finnas betydande skillnader dä det gäller transporten av **'Cs och '"Sr i kedjan mark-grödor-husdjur- -livsmedel. Dessa skillnader kan observeras bl.a. i de analyser av mejerimjölk som årligen publiceras av Statens strålskyddsinstitut. Ur beredskapssynpunkt är det angeläget att utreda de två ovannämnda faktorernas andel i transporten och huruvida densamma kan reduceras genom markbehandlingar eller enkln ändringar i jordbrukets driftsformer. Det finns vidare anledningar att på samma satt som för mejeri - mjölk kontrollera aktivitetstransporten från åkermark av olika beskaffenhet genom analyser av spannmålsprodukter från olika områden. När det direkta nedfallet minskar ökar möjligheten att noggrant kunna bestämma det verkliga markupptagets storlek och därigenom dels komplettera de experimentella resultat som uppnåtts och dels tillsammans med långvariga försök i fält med dessa nuklider experimentellt deponerade i mark bestämma de nämnda nuklidernas residenstid i olika marktyper. En så god skattning av residenstiden som möjligt är av betydelse främst vid beräkningar av den ackumulerade transportens storlek och vid bedömningar av hur dess effekter i händelse av höga beläggningsgrader skall kunna bemästras. 14.

Summary 15? QO The transport of the fission products ' Cs ami ' Sr through food chains under Swedish agricultural conditions was investigated. On basis of data from field investigation! coefficients were calculated for the uptake and transport of ""Cs from atmospheric fallout to grain crops, pasture vegetation, and milk. Further, radioecological data obtained in Sweden and elsewhere were used for assessment of the expected overall transport of 137 Cs and 90 Sr through selected food chains in six Swedish counties differing in soil types and farming conditions. The main factors influencing the transport and causing differences from region to region in the expected total transport are discussed. The extent of "short-term" nuclide transport through food chains within a given agricultural area was found to depend mainly on the average type of production and on the soil characteristics. The transport is high when the proportion of land used for forage crops and milk production is high. It is much lower when the proportion of land used for grain production is high. The soil quality influences the uptake of nuclides fro» the soil and also tends to influence the land use and type of production. The large plains with rich soils, from which nuclide uptake should be low, are thus largely used for grain production. Poor soils, from which the uptake is higher, are more extensively used for forage and milk production. Consequently, soil qualities and type of production amplify the effect of each other and may cause large differences between neighbouring districts with regard to the total transport of 137 Cs and 90g r f rom f arm lan( j to individual food items. Under long-term continuous deposition the expected accumulated transport of 90 Sr from the soil was found to exceed that due to plant uptake from the atmosphere. For 137 Cs this was not the case. This difference in transport is due to the fact that plant availability of 90 Sr in the soil generally is much higher than that of 137 Cs. However, once taken up by plants further transport to most food chains is decidedly more efficient for * 37 Cs than for 90sr. In the long-term situation the accumulated transport of Sr and 137 Cs due to plant uptake from the soil is important. Thus if agricultural land is heavily contaminated it may be necessary to reduce this transport. This is possible both by soil treatments and by changes in the agricultural production practices. The content and origin of 90 Sr and 137 Cs found in Swedish milk during the time period July-August, 1977, was examined. It was found, that concentrations calculated for six counties with the aid of transport coefficients presented agreed well with measurements on dairv milk. It was further found that the larger fraction of the 90 Sr in the milk-would originate from deposits in the soil. In case of 137Cs most of the nuclidc content found in milk originated from atmospheric uptake.

Referenser Bernström, B. 1974. Radioactivity from nuclear weapons in air and precipitation in Sweden from»id-year 1968 to mid-year 1972. FOA4 Rapport C 4S70-A1. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Chamberlain, C. 1970. Interception and retention of radioactive aerosols by vegetation. Atmospheric Environment, 4, 57-78. Eriksson, A. 1976. Studies on the transport of the fission products through the food chains. IV. On the relationship between I37 Cs in fallout and 157 Cs in grass and milk. Rapporter från Inst. för radiobiologi, nr 33. Uppsala (B). Eriksson, A. 1977. Fissionsprodukter i svensk miljö. Rapporter från Inst. för radiobiologi, nr 40. Uppsala (C). Eriksson, A, Haak, E. * Karlström, F. 1976. Studies on the transport of fission products through food chains. III. Analyses of the relationship between 137 Cs in cereal grain and 137 Cs deposited in 1964. Rapporter från Inst. för radiobiologi, nr 32. Uppsala (A). Fredriksson, L. (1963,a). Studies on plant accumulation of fission products under Swedish conditions, VI. A new experimental technique for studies of plant absorption of nutrients and fission products under field conditions. FOA4 Rapport A 4323-4623. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Fredriksson, L. (1963,b). Studies on Plant Accumulation of Fission Products under Swedish Conditions. V. Uptake by Pasture and Ley Plants of 90 Sr and 157 Cs in Swedish" Field Experiments. FOA4 Rapport A 4322-4623. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Fredriksson, L. and Eriksson, A. 1966. Studies on the transport of fission products through food chains. I. * 57 Cs in vegetation and milk at the experimental farms of the Swedish Agricultural College in 1963. FOA4 Rapport A 4484-4623. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Fredriksson, L., Lönsjö, H. & Eriksson, A. 1969. Studies on plant accumulation of fission products under Swedish conditions. XII. Uptake of 137 Cs by barley and peas from 12 different top soils combined with 2 subsoils in a long term micro plot experiment. FOA4 Rapport C 4405-28. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Hagberg, N. ft More, H. 1978. Halten av cesium-137 i mejerimjölk 1977. SSI:1978-001. Årsrapport 1977. Miljölaboratoriet. SSI:1978-018. Statens Strålskyddsinstitut, Stockholm. Hagberg, N. ft Suonela, J. 1978. Strontium-90 och cesium-137 in precipitation in Sweden in 1977. SSI:1978-004. Årsrapport 1977. Miljölaboratoriet. SSI:1978-018. Statens Strålskyddsinstitut, Stockholm. Lindblom, G. 1966. Aktuella nedfallsmätningår i Sverige. FOA4 Rapport A 4472-456. Försvarets Forskningsanstalt, Stockholm. Lindell, B. 1973. Assessment of population exposures. Proceedings of a symp. org. by IAEA, OECD and WHO in Aix-Bn-Provence 14-18 May 1973, pp. 25-34. Vienna. Lindell, B. 1978. Radionuclides in our environment. Principles of risk evaluation. Proceedings of the 1977 meeting of ESNA, European Society of Nuclear Methods in Agriculture at SLU, Uppsala, pp. 31-39. Uppsala. 16.

Lindel1, B. t Magi, A. 1965. The occurrence of Cs in Swedish food, especially dairy»ilk and in the husan body after the nuclear test explosions in 1961 and 1962. Arkiv för Fysik, 28, nr 8, 69-96. SMHI. 1967. Månadsöversikt över väderlek och vattentillgång. Årsbok Del 1, juli och augusti 1977, 59:7, 8. Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut, Norrköping. Suomela, J. 1978. Strontiua-90 in dairy nilk 1977 in Sweden. SSI:1978-002. Årsrapport 1977. Miljölaboratoriet. SSI:1978-01». Statens Strålskyddsinstitut, Stockholm. Svedjeaark, G.A. 1973. Svenska befolkningens intag av cesium-137 under åren 1962-1971 saat en uppskattning av den genetiska populationsdosen frän det radioaktiva nedfallet. SSI:1973:011. Årsrapport 1972. Speciallaboratorierna. Statens Strålskyddsinstitut, Stockholm. 17.

Tidigare utgivna rapporter frftn Inst. för radiobiologi Nr Ar 9-31 1967-75 Se rapport nr 35 32 1976 Eriksson, Ake, Haak, Enok & Karlström, Fritz. Studies on the transport of fission products jfhrough food chains. IIK analysis of the relationship between '-'Cs in cereal grain and I3 'Cs deposited in 1964. 33 1976 Eriksson, Ake. Studios on the transport of fission products through food chains. IV. On the relationship between l37 Cs in fallout and '-"Cs 3 'Cs in crass and»ilk. 34 1976 Haak, Enok. Studier av älvens bidrag :ill odlade grodors mineralamnesförsörjning. IV. Effekter av årsmin och fosfattillstånd på Ca-, P-, och K-bidragens storlek hos två komoch två havresorter. 35 1976 Haak, Enok. Studier av älvens bidrag till odlade grödors wineralaflwesförsörjning.v. Marktypens inverkan på storleken av Ca-, P-, och K-bidragen. 36 1977 Lbnsjö, Hans. Effects of acute gam» irradiation on plant development. III. Growth and survival of Avena species as influenced by environmental and radiological factors. 37 1977 Haak, Enok. Isotope-aided studies in cereals on the relative uptake of Ca, P and K from plow layer and subsoil. 38 1977 Eriksson, Ake & Karlstrita, Fritz. A field technique for studies on plant root development and bioactivity. 39 1977 Ufnsjö, Hans. Isotope-aided studies on crop uptake of cadmium fro» Swedish soils. 40 1977 Eriksson, Ake. Fissionsprodukter i svensk Miljö*. 41 1977 Lönsjö, Hans. Reserapport från Internationella strålskydds- Ull skåpets (IRPA) fjärde internationella kongress i Paris, 24-30 april 1977. 42 1977 Eriksson, Ake.Direct uptake by vegetation of deposited materials. I. Retention of nuclides and simulated fallout particles in pasture grass. 43 1978 Haak, Enok. Studier av strlskds rotutveckling och Mineralämnesupptag. A. StrftsSds rotsystem. En litteraturöversikt. 44 1978 Haak, Enok. Studier av: stråsäds rotutvexkling och ÉrineraiKmnesupptag. B. Hatjordens och älvens bidrag till vårsitdesgrödors upptag av Ca, P och K under svenska filtbetingelser. 45 1978 Haak, Enok. Studier av stråsxds rotutveckung och mineralämnesupptag. Summary: Studies on cereal root development and Mineral uptake in the plough layer and subsoil. DISTRIBUTION: i Institutionen for radiobiologi Sverige* lantbruksuniversitet 750 07 UPPSALA Tel. 018/102000 ankn. 1291 Department of Radiobioiogy The Swedish University of Agricultural Sciences S-750 07 Uppsala

Anwärkning Rapport nr 46 bygger pl och diskuterar undersökningar i rapporterna nr 32 och 33 (1976) och nr 40 (1977). I dessa har genomgående aktiviteten hos nuklidema 137 Cs och W Sr angivits i enheten curie (Ci), vilken nuaera officiellt ersatts av enheten becquerei (Bq). För att behålla såna enhet i, hela»ateriaiet har emellertid curieenheten behållits även i rapport nr 46 (1978) sid 12 och 13. Vid omräkning till becquerel gäller följande sanband: 1 Ci = 37 GBq (för aktuell nivå: 1 pci - 0,037 Bq). Författaren