Uptake of radionuclides by spring wheat and barley from cultivated soils supplemented by contaminated sewage sludge

Abstract

Kenttäkokein selvitettiin jätevesilietteen sisältämän radioaktiivisen cesiumin siirtymistä kevätvehnään ja ohraan savi-, hieta- ja hiuesavimaasta. Kokeet tehtiin Jokioisissa Maatalouden tutkimuskeskuksessa. Osa kokeesta tehtiin levittämällä liete kynnettyyn peltoon keväällä 1987 ennen maanmuokkausta (koe 1), osa lietettä levitettiin syksyllä 1987 ennen kyntöä (koe 2). Kokeet olivat kaksivuotisia. Käytetty liete oli Kyläsaaren puhdistamolla keväällä 1986 muodostunutta mädätettyä lietettä, joka sisälsi runsaasti Tshernobyl-laskeumasta peräisin olevia radionuklideja. Sen 137Cs-pitoisuus oli 4700-5300 Bq/kg kuiva-ainetta. Lietteessä oli mukana raakavedenpuhdistamolta peräisin olevaa Alsulfaatilla saostettua sakkaa, jonka radioaktiivisen cesiumin pitoisuus oli korkea. Lietettä levitettiin pellolle 20 tonnia kuiva-ainetta hehtaarille. Verranneruutuihin, joihin ei lisätty lietettä, lisättiin NPK-lannoitetta, niin että kasvien käytettävissä olevien ravinteiden määrät olivat likimain yhtä suuret kaikissa koeruuduissa. 137Cs:n siirtyminen maasta kasviin oli suurin niissä ruuduissa, joihin lietettä oli lisätty. Jyvän 137Cs-pitoisuudet olivat 2-12 ja oljen 1-6 kertaa suuremmat lietelisäyksen jälkeen kuin ilman sitä. Lietelisäyksen jälkeen savimaassa kasvaneen viljan pitoisuudet ja siirtokertoimet olivat pienemmät kuin hietamaassa kasvaneen. Savimaa pidätti hietamaata voimakkaammin lietteen mukana tulevaa cesiumia. Ensimmäisenä satokautena siirtyi olkeen ja jyvään yhteensä 0.002 - 0.015 % maaperästä olevasta aktiivisuudesta, niissä ruuduissa, joihin lietettä oli lisätty. Seuraavana satokautena määrä oli noin kolmasosa tästä, eli samaa suuruusluokkaa kuin ilman lietelisäystä olevilla pelloilla. Lietteen lisäystapa ei vaikuttanut 137Cs:n siirtymiseen maasta kasviin. Molemmissa kokeissa ensimmäisen koevuoden siirtokertoimet olivat samaa suuruusluokkaa riippumatta siitä, oliko liete lisätty keväällä 1987 vai syksynä 1987 seuraavaa kasvukautta varten.

After the accident at the Chernobyl nuclear power station in April 1986, large amounts of fallout radionuclides originating from Chernobyl were measured in sewage sludge in Finland. Field experiments were performed to evaluate the amount of activity of fallout nuclides transferred from soil to spring wheat and barley grown in fields supplemented by contaminated sewage sludge and further to calculate the soil-grain transfer factors. The experiments were conducted in southern Finland on clay, clay loam and sandy loam soil. The digested sludge was spread on fields, at a ratio of 22 tons of dry matter per hectare. The sludge formed in 1986 was spread in spring 1987 on ploughed fields before the preparation of the seedbed, or in autumn 1987 prior to ploughing. The different plots were fertilized with NPK fertilizer so that the amount of available nutrients was about equal in all treatments. Application of sludge increased the concentration of 137Cs in grain 2-12 times as compared with crops grown in plots without sewage sludge addition. The transfer factor of 137Cs from soil to plant defined as Bq ha-1 in plant (grain and straw) per Bq ha-1 in soil (and sludge) varied in the first experimental years (1987 and 1988) from 20 x 10-6 to 150 x 10-6 and in the second experimental years (1988 and 1989) from 6 x 10-6 to 50 x 10-6 for sludge treated soil and from 10 x 10-6 to 60 x 10-6 and from 8 x 10-6 to 50 x 10-6 for soil without sludge addition, respectively.