Evaluación del comportamiento de 133Cs en suelos de con diferentes características químicas e intervención a través de la determinación del coeficiente de distribución y factor de transferencia a la matriz vegetal

Abstract

Los isótopos originados en accidentes nucleares se distribuyen en esferas ambientales, lo que significa un riesgo para la producción agrícola y la población mundial. El 137Cs es un radionúclido importante en el medio ambiente por su larga vida media (30 años). La deposición de radionúclidos en la superficie del suelo y su posterior adsorción por el suelo genera problemas de bioacumulación en la cadena trófica y, posteriormente, en los seres humanos. En la actualidad, las soluciones para eliminar radionúclidos como el 137Cs y el 134Cs suelen ser costosas, complejas y específicas para cada caso. Una alternativa para eliminar el 134- 137Cs es a través del cultivo de plantas específicas con una alta capacidad de absorción de 134-137Cs como una remediación de suelos contaminados. Se utilizó un experimento en macetas con cuatro tipos de suelos del centro-sur de Chile previamente caracterizados. En cada maceta se sembraron semillas de tomate (Solanum lycopersicum) y se regaron a capacidad de campo (CC). El estudio se llevó a cabo en condiciones de invernadero donde se registró la temperatura y humedad a medio día. El isótopo estable 133Cs se utilizó para determinar la adsorción de 133Cs, que se comporta de manera similar al radioisótopo 137Cs. El coeficiente de distribución (Kd) se utilizó para determinar la concentración de 133Cs que debía aplicarse a cada suelo [19,82 - 668,4 L·Kg-1 ]. Luego, se procesaron muestras de suelo y plantas (materia seca, digestión ácida) para ser analizadas mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP/MS). Se determinaron los valores de la Relación de Concentración de Cesio (RC) del suelo a la planta de tomate [0,124 - 0,555]. Se calculó una relación de correlación negativa entre Kd y RC (ρ = - 0,96). El alcance de este conocimiento contribuirá a la base de datos para establecer medidas de prevención o remediación contra la contaminación del suelo por radionúclidos.

The isotopes originated in nuclear accidents are distributed to environmental compartments, becoming a risk to agricultural production and the world population. Due to the long-lived half-life of 137Cs (30 years), it becomes an important radionuclide in the environment. The deposition of radionuclides onto the soil surface and then adsorbed by the soil, producing bioaccumulation problems to the trophic chain, and then to the human. Nowadays, the solutions to minimize radionuclides as 137Cs and 134Cs usually are expensive, complex, and specific to each case. One alternative to remove 134-137Cs is through the cultivation of specific plants with high 134-137Cs absorption capacity, as a remediation of contaminated soils. Four soils from the central-southern of Chile, previously characterized, were used to carry out a pot experiment. Tomato (Solanum lycopersicum) seeds were sown in each pot and irrigated according to water field pore space (WFPS) determination. The study was conducted under greenhouse conditions where temperature and humidity were recorded at middle day. The stable isotope 133Cs was used to determine Cs adsorption, which behaves similarly to the 137Cs radioisotope. The distribution coefficient (Kd) was used to find the 133Cs concentration to be applied for each soil [19,82 - 662.4 L·Kg-1 ]. At the end of the experiment, soils and plant samples were processed (dry matter, acid digestion) to be analyzed in an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP/MS). The Concentration Ratio of Cesium (CR) from soil to the tomato plant values was determined [0,124 – 0,555]. A negative correlation relation was calculated between Kd and CR (ρ = - 0,96). The scope of this knowledge will contribute to the database for establishing prevention or remediation measures against soil contamination by radionuclides.