El trabajo que comenzó en 2017 como una asignación de vacaciones de primavera para miembros de un seminario de primer año de William &Mary floreció inesperadamente en una investigación seria sobre la presencia de un isótopo radiactivo en la miel en el este de los EE. UU.

El isótopo es cesio-137, una reliquia de las pruebas de bombas atómicas realizadas durante la Guerra Fría. Jim Kaste, un profesor asociado en el Departamento de Geología de la universidad, informa que 68 de 122 muestras de miel desde Maine hasta Florida muestran cantidades variables de cesio-137.

La contaminación de los alimentos por cesio-137 suscitó preocupación tras los incidentes nucleares de Chernobyl y Fukushima. pero Kaste dijo que los niveles de cesio-137 que encontró en la miel están muy por debajo de los niveles que llevaron a las autoridades a retirar alimentos del mercado después de esos desastres en las plantas nucleares.

"No estoy tratando de decirle a la gente que no debería comer miel. Yo les doy a mis hijos miel, ", Dijo Kaste." Como más miel ahora que cuando comencé este proyecto ".

La investigación se publicó en "Bomb ¹³⁷ Cs en la miel moderna revela un control regional del suelo sobre el ciclo de contaminantes por parte de las plantas, "en el diario Comunicaciones de la naturaleza . Los coautores son Andrew J. Elmore del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland y Paul Volante '20, quien fue miembro del seminario COLL 150 que destapó el fenómeno.

Una hipótesis de varios pasos

Kaste ofrece una hipótesis de varios pasos de cómo el cesio-137 se movió enormes distancias, incluso cruzando el Océano Pacífico, para terminar en tarros de miel de colmenas en la costa este de Estados Unidos. La hipótesis también aborda por qué el cesio-137 tiende a aparecer en algunas áreas más que en otras.

El cesio-137 es un subproducto de la fisión de uranio-plutonio, un componente de las consecuencias de las explosiones de prueba de la bomba H realizadas por los EE. UU. y la Unión Soviética en sitios que van desde Nuevo México y Nevada hasta las Islas Marshall y el archipiélago ártico ruso Novaya Zemlya. Las pruebas de la bomba variaron en magnitud y Kaste dijo que es imposible determinar la bomba precisa que produjo el cesio-137 encontrado en cualquier región. y mucho menos cualquier tarro de miel específico.

"Pero sabemos que la producción de cesio-137 de los sitios del Pacífico y Rusia fue más de 400 veces la producción de las explosiones de Nuevo México y Nevada, ", dijo." Una sola bomba rusa, la bomba del zar fue más de 50 veces más potente que todas las pruebas de Nevada y Nuevo México combinadas ".

Kaste explicó que lo que no cayó a la tierra cerca de los sitios de prueba se desplazó hacia lo alto de la atmósfera y hacia la estratosfera en el caso de las explosiones más grandes. Los vientos dominantes llevaron el cesio hacia el este hasta que el isótopo fue traído a la tierra por las abundantes lluvias del este de los Estados Unidos.

El examen de Kaste de la miel de una sola fuente mostró algunas tendencias. Por ejemplo, las muestras de miel de Virginia Piedmont estaban prácticamente libres de cesio. En comparación, la miel de Carolina del Norte hacia el sur mostró comúnmente la presencia de cesio-137. La miel de Florida estaba especialmente "caliente".

Los niveles de cesio se mezclaron desde el norte de Virginia, - pero curiosamente, comenzó a aparecer de nuevo en Maine.

"Hablé con un apicultor en Maine, y me dijo que envían sus colmenas al sur para el invierno, ", Dijo Kaste." Maine hace demasiado frío para las abejas ".

Es la química del suelo

Como el cesio fue traído a la tierra por la lluvia, Tendría sentido que las áreas con mayor precipitación anual tiendan a producir miel mezclada con cesio. Pero ese no era el caso. El secreto de la conexión entre cesio y miel, los colaboradores encontraron, estaba en química del suelo, particularmente el contenido de potasio.

Los investigadores trazaron sus muestras de miel sobre un mapa que mostraba los niveles de potasio en cada condado. Encontraron una correlación definida e inversa:la miel mezclada con cesio provenía de suelos con bajo contenido de potasio, como los que prevalecen desde las Carolinas hacia abajo.

"El potasio es un nutriente importante para las plantas, ", dijo." Y los átomos de potasio y cesio se ven muy similares ".

Las plantas que buscaban potasio estaban absorbiendo el cesio, Kaste explicó, agregando que la sustitución no ocurrió donde el suelo era rico en potasio. Pero en suelos bajos en potasio, las plantas adoptan lo que parece ser la mejor alternativa, pasándolo a través del néctar a las abejas. Las abejas biomagnifican el cesio en el proceso de elaboración de la miel.

La sonda de la miel tuvo su génesis en GEOL 150:Contaminación radiactiva. Kaste dijo que se dio cuenta de que sus estudiantes, y tal vez incluso los padres de sus estudiantes, no tenían experiencia de ansiedad por una bomba atómica, las pruebas de bombas y los simulacros de Defensa Civil de la escuela que siguieron.

Pensó en una demostración práctica para mostrarle a la clase que la era de las bombas atómicas perdura en nuestra comida. Les dio a los estudiantes una tarea para las vacaciones de primavera:traer algo de comida de origen local.

Los estudiantes regresaron con una variedad de alimentos de diferentes lugares. Manzanas miel de maple, nueces pecanas, lúpulo. Paul Volante delegó a un amigo para que trajera cítricos de Florida:"Pagué por las naranjas".

Los miembros del seminario utilizaron el detector de rayos gamma de Kaste para probar sus alimentos para detectar la presencia de cesio-137. Kaste, los resultados fueron instructivos, "una bocanada de cesio aquí, una bocanada de cesio allí, "hasta que una muestra mostró la presencia del isótopo en niveles más de 100 veces superiores a los de las demás. Provenía de un tarro de miel obtenido de un mercado de agricultores de Carolina del Norte".

"Lo volví a medir porque pensé que algo le había pasado al contenedor o que mi detector estaba loco. Reproduje la medida. Y fue, de nuevo, 100 veces más picante que cualquiera de estos otros alimentos ".

Comienza la búsqueda de la miel

Kaste inició una búsqueda de miel en gran parte del este de los Estados Unidos, apoyado por un Premio Joseph J. Plumeri a la Excelencia Docente y fondos de la Oficina del Rector William &Mary. Puso a Paul Volante en el trabajo.

"Básicamente, Empecé por encontrar productores de miel, "Dijo Volante." Necesitaba verificar que fueran locales, productores de miel a pequeña escala. Y entonces les enviaría un correo electrónico. Lo pediríamos y una vez que llegara aquí, entonces normalmente lo vertíamos en esta placa de Petri de 150 mililitros ".

Volante entró en la planta baja del proyecto de miel como estudiante de primer año y permaneció con él durante sus cuatro años en William &Mary y más allá. Despues de graduarme, Volante fue contratado como técnico en el Departamento de Geología; ahora se está preparando para ingresar a un doctorado. programa en Penn State. Se especializó en geología y química, una combinación que dice que le sirvió bien en su búsqueda de un programa de doctorado.

"Es un doctorado en geociencias, ", dijo." Es realmente geoquímica, aplicar la química en un contexto geológico ".

Su inclusión como coautor en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza no perjudicó su solicitud a Penn State, cualquiera. Volante pasó sin problemas de participante en ese seminario de primer año a colaborador de laboratorio y coautor.

Las cosas se pusieron pegajosas una vez que la miel llegó al laboratorio de gamma. Volante encontró los mismos problemas con los que se encuentran los usuarios de miel en casa:verterla cuidadosamente sin que la miel se cubra todo. Desarrolló una técnica que mitigó el desorden.

"Honestamente, lo que me funciona es esto:debido a que la miel es tan viscosa, una vez que comienzas a verterlo, hay un retraso, ", explicó." Cuando viertes agua, todo va de inmediato. Pero la miel se retrasa tanto que puedes empezar a verterla, luego haz un pequeño salto ".

Una vez que la muestra de miel esté segura en la placa de Petri, entra en el detector gamma durante un par de días. El detector registra las interacciones de las partículas gamma emitidas cuando el cesio-137 decae.

Volante trabajó con Kaste durante sus años de licenciatura en William &Mary. Enfocó su tesis de honor de último año en un isótopo relacionado, americio-241. Kaste explicó que el americio-241 es una "hija del plutonio" y un producto de la fisión de una bomba, como cesio-137.

"El americio-241 está en todas partes, "Dijo Kaste. Está en concentraciones más bajas que el cesio. Pero no es absorbido por las plantas, para que el americio-241 no termine en la miel ".

La indiferencia de las plantas al americio-241, combinado con la vida media del isótopo de alrededor de 400 años, lo hace valioso para Volante y otros geólogos ambientales interesados ​​en fechar sedimentos, Dijo Kaste.

El contaminante de radiación dominante

Pero agregó que el cesio-137, con su vida media de alrededor de 30 años, sigue siendo la forma dominante de contaminación por radiación ionizante en el medio ambiente incluso 60 años después de que terminaron las pruebas de bombas. Y Kaste señaló que las fuentes dominantes de contaminación por cesio-137 en el este de los EE. UU. Son las pruebas de bombas, no accidentes de plantas nucleares.

El documento de Nature Communications señala que la infiltración de cesio-137 en la dieta humana ha sido motivo de preocupación durante algún tiempo:Kaste dijo que el gobierno de EE. UU. Realizó pruebas generalizadas de la leche para detectar la presencia de cesio-137 y otros radionucleidos de la era de la Guerra Fría. hasta la década de 1980. Dijo que desenterró registros de las pruebas de la leche, que mostró consistentemente niveles más altos de contaminación en muestras de Florida.

No hay registro de que se haya retirado leche del mercado por niveles altos de cesio-137, Kaste dijo:reiterando que sus estudios sobre la miel no deben despertar ninguna preocupación por el consumo humano. Pero los insectos podrían ser otra cuestión.

"Lo que vemos hoy es una pequeña fracción de la radiación que estaba presente durante las décadas de 1960 y 1970, ", dijo." Y no podemos decir con certeza si el cesio-137 tiene algo que ver con el colapso de la colonia de abejas o la disminución de la población ".

Kaste dijo que espera que el trabajo de la miel ilustre la larga vida de los contaminantes ambientales, particularmente las formas a menudo impredecibles en que los contaminantes pueden circular por el medio ambiente. Cesio-137, él dijo, es un "contaminante heredado, “Permanecer con nosotros mientras la desintegración nuclear reduce a la mitad su presencia cada tres décadas.

Es un movimiento lento hacia un punto de fuga virtual, él agregó, a menos que algún otro evento de fisión introduzca otra dosis del isótopo en el medio ambiente.

¿Tienes urticaria?

El geólogo Jim Kaste está buscando más miel para probar la presencia de cesio-137. Sus requisitos:

• Miel de fuente única, no una mezcla.
• Información sobre plantas exploradas por abejas.
• GPS / longitud-latitud de las colmenas.

Contáctelo en [email protected]