Partikel radioaktiven Plutoniums aus Atomtests sind seit mehr als 50 Jahren in der Stratosphäre hoch, und Vulkanausbrüche wie der Eyjafjallajökull in Island im Jahr 2010 können diese Partikel in die untere Atmosphäre befördern, berichten Forscher in Nature Communications vom 7. Januar. Sie warnen jedoch davor, dass die Partikelkonzentrationen in der unteren Atmosphäre gering sind und die menschliche Gesundheit nicht gefährden.
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Zwischen 1945 und 1998 testeten Nationen auf der ganzen Welt Atomwaffen unter Tage, unter Wasser und hoch in der Atmosphäre. Die in den 1950er, 1960er und 1970er Jahren durchgeführten atmosphärischen Tests sowie der Abbrand eines mit Plutonium betriebenen SNAP-9A-Satelliten im Jahr 1964 erzeugten radioaktive Ablagerungen, die sich an Partikeln in der Luft anlagerten, die als Aerosole bezeichnet wurden. In der Troposphäre - dem untersten Teil der Atmosphäre, der sich vom Boden bis auf etwa 17 bis 20 Kilometer erstreckt - wurden diese Partikel innerhalb von Wochen bis Monaten ausgewaschen. Eine Kombination von Faktoren wie die barriereähnliche Tropopause hält die Partikel jedoch länger in der Stratosphäre (die nächste Schicht erstreckt sich über etwa 50 Kilometer). Aber wie lange?
In den 1960er und 1970er Jahren durchgeführte Studien, bei denen Aerosole mit Flugzeugen und Ballons untersucht wurden, zeigten, dass die meisten radioaktiven Partikel etwa ein bis vier Jahre in der Stratosphäre verweilten. Größere Partikel, die im Bereich von 1 bis 10 Mikrometern noch schneller ansiedeln, halten in der Stratosphäre nur Wochen bis Monate. (Die Partikel verschwanden nicht einfach, sie bewegten sich während der Unterbrechungen in der Tropopause in die Troposphäre hinunter, die eine Vermischung von Troposphäre und Stratosphäre zuließen. Dies sind Ereignisse, die am häufigsten im Frühjahr auftreten.) Da vor langer Zeit Kerntests durchgeführt wurden, waren all diese radioaktiv Stratosphärenteilchen sollten inzwischen größtenteils verschwunden sein, hatten Wissenschaftler festgestellt.
Der Ausbruch von Eyjafjallajökull im Jahr 2010 ließ Wissenschaftler vermuten, dass diese Schlussfolgerungen falsch sein könnten. Als der Vulkan ausbrach, nahmen Schweizer Forscher Aerosolproben aus der Troposphäre und fanden erhöhte Konzentrationen radioaktiver Partikel. Plutonium- und Cäsiumspiegel (ein weiteres Nebenprodukt von Kerntests) waren bis zu drei Größenordnungen höher als in Aerosolen in Bodennähe. Diese Messungen widersprachen den früheren Aerosolstudien, bei denen in der gesamten Troposphäre niedrige Werte festgestellt worden waren. etwas war los.
José Corcho Alvarado vom Universitätsspital Lausanne und seine Kollegen sammelten Aerosoldaten, die seit den 1970er Jahren bis 2004 von Militärflugzeugen über der Schweiz gesammelt wurden, sowie ähnliche Daten, die 2010 von Eyjafjallajökull gesammelt wurden nutzte diese Daten, um ein Modell der Verteilung radioaktiver Partikel in der Atmosphäre über die Schweiz von 1970 bis heute zu erstellen.
Der größte Teil des Plutoniums in der Stratosphäre, das auf der Grundlage von Konzentrationen und Zerfallsraten berechnet wurde, muss dort zwischen 1964 und 1982 abgelagert worden sein. Dies steht im Einklang mit der Annahme, dass Atomtests und die Zerstörung von Satelliten die größten Quellen radioaktiver Partikel in der Atmosphäre sind . Das Plutonium verbleibt durchschnittlich 2, 5 bis 5 Jahre in der Stratosphäre, wie das Modell zeigt, aber eine geringe Menge zirkuliert weiterhin in der Stratosphäre.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass signifikante Anteile radioaktiver Aerosole ... für Zeitskalen in der Größenordnung von mehreren Jahrzehnten in der Stratosphäre verbleiben", schreiben die Forscher.
Wie das radioaktive Plutonium wahrscheinlich in die Aschewolke des Vulkans gelangt ist, schlagen die Forscher folgendermaßen vor: Durch den Ausbruch kamen Tausende Tonnen geschmolzenes Gestein mit Eis in Berührung. Diese Wechselwirkung erzeugte eine gewaltige Explosion, die Dampf und Partikel in die Luft schleuderte und feinkörnige Asche und Gase wie Schwefeldioxid in die unteren Regionen der Stratosphäre drückte. Die Asche- und Schwefelpartikel nahmen Plutonium und Cäsium aus der Stratosphäre auf und brachten die radioaktiven Elemente in die Troposphäre.
"Der starke Vulkanausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull hat anthropogene Radionuklide [radioaktive Partikel aus menschlichen Aktivitäten] in der unteren Atmosphäre neu verteilt", schreiben die Forscher.
Es ist nicht genug Radioaktivität, um die sich die Leute Sorgen machen müssen - jemand, der nach den Tests geboren wurde, wird keinen Krebs durch Plutoniumpartikel in der Stratosphäre bekommen. Es kann jedoch ausreichen, Wissenschaftlern zu helfen, die die Bewegung von Partikeln durch die Atmosphäre untersuchen, da die radioaktiven Partikel wie Marker für die Luftzirkulation wirken.
