Presos no gelo: os níveis surpreendentemente altos de isótopos radioativos artificiais encontrados nas geleiras – Physics World

Pense em geleiras e imagens de vastas e imaculadas camadas de gelo, cobrindo faixas do Ártico e da Antártida vêm à mente. Embora seja verdade que 99% do gelo glacial está contido nas regiões polares do nosso planeta, as geleiras também são encontradas em cordilheiras em quase todos os continentes, cobrindo quase 10% da superfície terrestre da Terra. O gelo glacial é também o maior reservatório de água doce do nosso planeta – contendo quase 69% da água doce do mundo.

Apesar de aparecerem como rios prateados de gelo intocados nas imagens, as geleiras contêm muitos depósitos orgânicos, como poeira e micróbios. Mas os pesquisadores estão descobrindo que eles também abrangem uma quantidade preocupante de materiais nucleares tóxicos, e só agora estamos começando a entender os riscos decorrentes do derretimento das geleiras.

“Para algumas dessas geleiras que foram avaliadas, particularmente as dos Alpes europeus e outras partes da Europa, as concentrações de alguns desses radionuclídeos são tão altas quanto registramos dentro de zonas de desastre como Chernobyl ou o Fukushima área no Japão”, explica Filipe Owens, cientista ambiental da University of Northern British Columbia, no Canadá.

Poeira, sujeira, micróbios

De perto, as geleiras não são perfeitamente brancas. Eles geralmente são cinza e com aparência suja, até mesmo pretos em alguns lugares, graças aos depósitos. Conhecido como crioconito, esse sedimento fino e escuro que se forma nas superfícies glaciais é composto de poeira, sujeira e fuligem, além de pequenas rochas e partículas minerais. Origina-se de uma variedade de lugares, incluindo os arredores locais, como rochas desgastadas e solo exposto perto da geleira – mas também de fontes distantes, como desertos e terras áridas, incêndios florestais e motores de combustão. 

Esses materiais são transportados para as geleiras por meio de vários processos, como vento, chuva, circulações atmosféricas e atividades antrópicas e animais. Como esse crioconito é de cor escura, ele se aquece ao sol e derrete o gelo, criando depressões cheias de água. Esses buracos então se tornam armadilhas para mais material, fazendo com que coleções maiores de crioconita se formem.

A crioconita também está cheia de materiais orgânicos, como algas, fungos, bactérias e outros micróbios. À medida que estes se acumulam, crescem e se multiplicam no sedimento, passam a formar uma parte considerável da massa do crioconito. A matéria orgânica também produz biofilmes pegajosos, que ajudam os micróbios a aderirem ao sedimento e uns aos outros, formando comunidades, ajudando as coleções de crioconita a crescerem ainda mais.

Mas a crioconita não é apenas rochas, poeira, sujeira e micróbios. A pesquisa mostrou que também está cheio de muitos contaminantes antropogênicos diferentes, incluindo metais pesados, pesticidas, microplásticos e antibióticos. Como os componentes mais naturais, estes também estão presos pelas depressões aquosas e biofilmes pegajosos, ligando-se à poeira e minerais no sedimento.

Precipitação radioativa de longo alcance

Nos últimos anos, ficou claro que a crioconita geralmente está cheia de outro contaminante bastante inesperado – material nuclear na forma de “radionuclídeos de precipitação” (FRNs). Os testes descobriram que as concentrações desses radionuclídeos artificiais excedem em muito as de outros ambientes terrestres. De fato, alguns desses sedimentos são os mais radioativos já encontrados fora das zonas de exclusão nuclear e locais de teste.

Já se sabe há algum tempo que as superfícies das geleiras podem ter níveis excepcionalmente altos de radioatividade. Nos últimos anos, os cientistas têm explorado a questão com mais detalhes. De acordo com glaciologista Caroline Clason da Universidade de Durham, no Reino Unido, a concentração de radioatividade observada na crioconita é às vezes “duas ou até três ordens de grandeza maior do que encontraríamos em outros tipos de matrizes ambientais, como sedimentos e solos, líquens e musgos que encontramos em diferentes partes do mundo".

Em 2017, Clason e seus colegas descobriram que os níveis de radionuclídeos de precipitação em crioconita da geleira Isfallsglaciären, no Ártico da Suécia, eram até 100 vezes maiores do que no material coletado no vale ao redor da geleira (figura 1). Concentrações do isótopo radioativo césio-137 (¹³⁷Cs) chegaram a 4500 becquerels por quilograma (Bq/kg), com níveis médios de cerca de 3000 Bq/kg (TC 15 5151). “É incrível a quantidade [de radioatividade] que o material na superfície da geleira conseguiu acumular”, diz Clason. “Muito mais do que vemos no resto do ambiente no mesmo local.”

Em 2018, descobriu-se que a crioconita em uma geleira norueguesa era ainda mais radioativa (ciência Tot. Env. 814 152656). Amostras, coletadas por uma equipe liderada por Edyta Łokas, cientista da Terra no Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências, de 12 buracos de crioconito na geleira Blåisen revelaram concentrações de ¹³⁷Cs de até 25,000 Bq/kg, com um nível médio de cerca de 18,000 Bq/kg. Níveis de ¹³⁷Cs em solos e sedimentos são geralmente entre 0.5 e 600 Bq/kg (Sci. Rep. 7 9623).

contaminação de Chernobyl

Os radionuclídeos artificiais ¹³⁷Cs e césio-134 (¹³⁴Cs) são produtos de fissão produzidos pela divisão de urânio-235 em reatores de energia nuclear e algumas armas nucleares. A maioria dos isótopos de césio nas geleiras norueguesas e suecas se originam do acidente nuclear de Chernobyl, mas também há resquícios de centenas de testes nucleares atmosféricos realizados em meados do século XX.

Infame como o pior desastre na história da geração de energia nuclear, o O incidente de Chernobyl ocorreu em 26 de abril de 1986 durante um teste de baixa potência do reator Número Quatro na usina nuclear de Chernobyl, então na União Soviética. O teste causou uma explosão e um incêndio que destruiu o prédio do reator, e o incidente catastrófico liberou uma quantidade significativa de material radioativo, incluindo isótopos de plutônio, iodo, estrôncio e césio. A maior parte caiu nas imediações da usina nuclear e em grandes áreas do que hoje é a Ucrânia, Bielo-Rússia e Rússia, mas as circulações atmosféricas, bem como os padrões de vento e tempestade, também o espalharam por grande parte do hemisfério norte.

Os padrões climáticos despejaram uma quantidade substancial da precipitação radioativa de Chernobyl na Escandinávia. Estima-se que a Noruega tenha recebido cerca de 6% do ¹³⁷Cs e ¹³⁴Cs liberados da usina nuclear. Os isótopos foram levados para o país por um vento de sudeste e depositados durante as chuvas nos dias seguintes ao desastre nuclear.

Vislumbrando os hotspots escondidos de Chernobyl

O césio então entrou na cadeia alimentar, pois foi absorvido por plantas, líquens e fungos, que foram comidos por animais de pasto, como renas e ovelhas. Nos anos seguintes ao desastre, grandes quantidades de carne, leite e queijo de renas e ovelhas na Noruega e na Suécia tinham concentrações de isótopos de césio que excediam maciçamente os limites estabelecidos pelas autoridades. Esses alimentos ainda são testados regularmente.

Também houve precipitação significativa de Chernobyl nos Alpes austríacos, com fortes chuvas nos dias seguintes ao desastre, levando a níveis muito altos de contaminação em algumas áreas. Uma pesquisa de 2009 das geleiras Hallstätter e Schladminger no norte da Áustria encontrou concentrações de ¹³⁷Cs em crioconita variando de 1700 Bq/kg a 140,000 Bq/kg (J.Env. Rad. 100 590).

Vento, chuva, fogo e muito mais

Parece haver várias razões pelas quais a crioconita acumula radionuclídeos e se torna tão radioativa. O material radioativo é transportado através da atmosfera por ventos e padrões de circulação global. Em seguida, é eliminado da atmosfera pela precipitação, que é conhecida por ser particularmente eficaz na coleta de material particulado e trazê-lo para o solo. Além disso, os níveis de chuva, neve e neblina tendem a ser altos nas regiões montanhosas e polares que abrigam geleiras.

Muito material seco, proveniente de fenômenos como incêndios florestais e tempestades de poeira, também é despejado em ambientes glaciais. Essa poeira, fuligem e materiais semelhantes viajam pela circulação atmosférica, mas, ao fazê-lo, começam a se unir e a eliminar outros materiais da atmosfera – incluindo poluentes como radionuclídeos – até que se tornem muito pesados ​​e caiam no chão.

Uma vez que os radionuclídeos e outros contaminantes estão no ambiente glacial, eles são deslocados por processos hidrológicos. Nas partes mais quentes do ano, a neve e o gelo em uma bacia glacial derretem, junto com partes da própria geleira. Essa água derretida flui sobre a geleira, levando consigo contaminantes como os radionuclídeos que foram armazenados na neve e no gelo. À medida que a água flui através de canais e buracos na geleira, ela é filtrada por crioconita localizada nessas depressões, cheias de materiais, incluindo lodos e argila, conhecidos por ligar elementos como radionuclídeos, metais e outras partículas antropogênicas (figura 2) .

catadores orgânicos

O componente biológico da crioconita também parece aumentar sua capacidade de coletar e acumular radionuclídeos. De fato, Łokas explica que para crioconita com alta proporção de material orgânico – como algas, fungos e bactérias – a concentração de radionuclídeos é muito maior.

A crioconita na geleira Blåisen, na Noruega, que tinha níveis particularmente altos de radioatividade, também tinha um alto conteúdo orgânico. Enquanto estudos de outras geleiras encontraram crioconita que tinha entre 5% e 15% de material biológico, os sedimentos de Blåisen tinham cerca de 30% de matéria orgânica. Os pesquisadores dizem que isso pode ser parte do motivo de suas altas concentrações de radionuclídeos.

Łokas diz que a capacidade da crioconita de reter e concentrar radionuclídeos parece estar “relacionada às propriedades de ligação de metais de substâncias extracelulares que são excretadas por microrganismos”. Esses biofilmes pegajosos imobilizam metais e outros materiais que podem ser tóxicos para impedir que entrem nas células dos microrganismos, explica ela.

Esta ligação entre matéria orgânica e radionuclídeos de precipitação também foi detectada em outros lugares. Quando Owens analisou amostras de crioconita da geleira Castle Creek em British Columbia, Canadá, ele encontrou uma relação positiva significativa entre a concentração de radionuclídeos nas amostras e a porcentagem de material orgânico (Sci. Rep. 9 12531). Quanto mais material biológico, mais material radioativo.

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Owens explica que os radionuclídeos de precipitação estão por toda parte. O que está acontecendo nas geleiras, diz ele, é que elas estão “sendo focadas nesses locais realmente pequenos na superfície da geleira”. Existem maneiras pelas quais tanto os materiais que compõem o sedimento quanto as substâncias extracelulares excretadas pelos microrganismos que nele vivem podem se ligar aos contaminantes. Tudo isso torna o crioconito um agente de eliminação altamente eficiente e, com o tempo, os radionuclídeos que caíram por toda a bacia glacial se concentram nele.

Fontes e concentrações variadas

Embora tenda a ser o mais concentrado, ¹³⁷Cs não é o único radionuclídeo encontrado na crioconita. Altas concentrações de outros materiais radioativos, como o amerício-241 (²⁴¹Am), bismuto-207 (²⁰⁷Bi) e isótopos de plutônio (Pu), também foram detectados. Estes estão ligados à precipitação global de radionuclídeos de testes de armas nucleares atmosféricas em vez de desastres de energia nuclear.

Essa mistura de insumos, juntamente com a circulação atmosférica global e os padrões climáticos, significa que as fontes e concentrações de radioisótopos nas geleiras variam em todo o planeta. Por exemplo, Owens diz que, embora os níveis de radionuclídeos sejam altos em crioconitas no Canadá, eles são principalmente de testes de bombas nucleares, pois fica muito longe de Chernobyl.

Łokas está atualmente analisando detalhes da radioatividade em crioconitos de vários locais ao redor do mundo, inclusive no Ártico, Islândia, Alpes europeus, América do Sul, montanhas do Cáucaso, Colúmbia Britânica e Antártica. Glaciologistas de muitos países, incluindo Owens e Clason, doaram, coletaram e testaram amostras para este trabalho.

Testes descobriram que ra adioatividade é particularmente alta nos Alpes e na Escandinávia, enquanto Łokas diz que os níveis mais baixos encontrados até agora foram nas geleiras da Islândia e da Groenlândia. Nenhum sinal de Chernobyl foi identificado nessas áreas, apenas as consequências globais dos testes de armas, acrescenta Łokas.

O trabalho também identificou alguns sinais interessantes de radionuclídeos. Existem maiores proporções de ²³⁸Uau, ²³⁹pu e ²⁴⁰Pu em crioconitas do hemisfério sul do que do hemisfério norte, diz Łokas. Isso se deve à falha de um satélite que carregava um gerador radiotérmico SNAP-9A em 1964. O satélite se desintegrou, liberando cerca de um quilo de ²³⁸Pu na atmosfera, principalmente no hemisfério sul.

Há também um pico de ²³⁸Isótopos de Pu de amostras da geleira Exploradores na Patagônia chilena. Isso provavelmente está ligado à falha da sonda russa de Marte que se desfez na atmosfera da América do Sul em 1996, diz Łokas. Transportava cerca de 200 g de ²³⁸Pu e, embora seu destino exato seja desconhecido, acredita-se que tenham caído em algum lugar sobre o Chile e a Bolívia.

Causa de preocupação?

Ainda não está claro hQuão preocupados devemos estar com essa concentração de material radioativo nas geleiras. Não há certeza se representa um risco ambiental em grande escala ou se é um problema localizado nas geleiras, diz Clason. “Eu certamente não gostaria de comer o material na superfície do gelo; é realmente bastante radioativo em comparação com outros sedimentos ambientais”, acrescenta ela. “Mas até que ponto isso é um problema quando você está fora dessa captação glacial imediata, nós simplesmente não sabemos.”

Quando o sedimento está na geleira, é improvável que seja um problema para o ecossistema e para a saúde humana. Mas, à medida que as geleiras derretem e recuam, mais e mais desse material herdado armazenado no gelo é liberado

Há razões para se preocupar. Materiais radioativos têm impactos negativos bem documentados na saúde. As geleiras também armazenam grandes quantidades de água doce, com bilhões de pessoas em todo o mundo usando a água derretida para agricultura e água potável. À medida que o clima esquenta, as geleiras também estão recuando, o que poderia liberar contaminantes e sedimentos armazenados em altas concentrações.

“Com todo o derretimento glacial, este material de crioconita está entrando em muito mais contato com a água de derretimento glacial. Agora está começando a ser exposto e pode ser entregue ao ecossistema a jusante”, explica Owens. Quando o sedimento está na geleira, diz ele, é improvável que seja um problema para o ecossistema e para a saúde humana. Mas, à medida que as geleiras derretem e recuam, mais e mais desse material herdado armazenado no gelo é liberado.

Também não está claro exatamente quanta radioatividade pode haver em um sistema glacial, acrescenta Clason. “Além da deposição atmosférica direta de radionuclídeos, grande parte da radioatividade que vemos na crioconita provavelmente está sendo derretida de neve e gelo velhos que foram depositados há muitos anos”, explica Clason. “O próprio gelo tem um inventário de radioatividade que não é bem compreendido.”

O legado oculto de Chernobyl

Assim que fluir para os rios, o material radioativo provavelmente será diluído, diz Owens, “mas não sabemos”, ele adverte. Clason concorda. “Embora as concentrações sejam altas onde amostramos, no grande esquema das coisas, uma vez que todo esse material foi lavado ou a geleira derrete e o deposita no meio ambiente, ele pode ser diluído na medida em que não está acima das concentrações que você ver no ambiente de outra forma”, diz ela. “Então é isso que precisamos descobrir a seguir.”

No futuro, Clason espera realizar análises mais detalhadas da quantidade de crioconita em superfícies glaciais, usando técnicas como imagens de drones de alta resolução. Isso permitiria aos pesquisadores estimar quanta radioatividade pode haver em uma geleira. Mapear o crioconito na superfície dessa forma e depois combinar as informações com modelos de derretimento de geleiras pode nos ajudar a entender como os sedimentos e os contaminantes que eles contêm podem ser liberados no futuro.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/trapped-in-ice-the-surprisingly-high-levels-of-artificial-radioactive-isotopes-found-in-glaciers/