Investigation of relationship between pine (Pinus sylvestris L.) Biomass and 137CS specific activity in wood

Abstract

The paper analyses relationship between pine (Pinus sylvestris L.) biomass and the specific activity of an artificial radio‐isotope ¹³⁷Cs in wood. The specific activity of ¹³⁷Cs was measured in the segments of pine (Pinus sylvestris L.) annual rings. The biomass of segments and the density of wood were estimated experimentally. It is determined that relationship between pine (Pinus sylvestris L.) biomass and pine age is not linear. In the variation of biomass are time when biomass grows slowly (25–55 pine age or 1959–1990 m. period). The specific activity of ¹³⁷Cs in pine annual rings depends on the rapidity of biomass growth. The specific activity of ¹³⁷Cs varied from 0,3 ± 0,1 to 13,4 ± 2,7 Bq/kg when the biomass grew rapidly and its average value was 4,3±1,1 Bq/kg. When the biomass grew slowly, the specific activity of ¹³⁷Cs varied from 1,8 ± 0,7 to 20,6 ± 5,3 Bq/kg, and its average value was 9,6 ± 2,6 Bq/kg. Global pollution after nuclear explosions, pollution after the Chernobyl Nuclear Power Plant accident and uptake of ¹³⁷Cs from roots had an influence on the specific activity of ¹³⁷Cs in pine annual rings.

Article in Lithuanian.

Pušies (Pinus sylvestris L.) biomasės ir ¹³⁷Cs savitojo aktyvumo medienoje sąsajos tyrimas

Santrauka. Straipsnyje nagrinėjama dirbtinės kilmės radionuklido ¹³⁷Cs savitojo aktyvumo ir biomasės kaitos pušies (Pinus sylvestris L.) kamieno medienoje sąsaja. ¹³⁷Cs savitasis aktyvumas buvo matuotas medienos metinių rievių segmentų bandinių pelenuose. Pušies biomasės kaita vertinta pagal pušies medienos metinių rievių segmento masę bei pušies medienos tankį, nustatytus ruošiant medienos bandinius spektrometrinei analizei. Paaiškėjo, kad pušies medienos biomasė netiesiškai kinta priklausomai nuo medžio amžiaus. Biomasei kintant esti laikotarpis (25–55 augimo metais), kai biomasės prieaugio sparta sumažėja (1959–1990 m.). ¹³⁷Cs savitojo aktyvumo kaita medienoje priklauso nuo jos biomasės augimo spartos. Didžiausio biomasės prieaugio metu ¹³⁷Cs savitasis aktyvumas medienoje kito nuo 0,3 ± 0,1 iki 13,4 ± 2,7 Bq⋅kg^–1 ir vidutiniškai buvo 4,3 ± 1,1 Bq⋅kg^–1. Mažiausiojo pušies biomasės prieaugio laikotarpiu 137Cs savitasis aktyvumas medienoje kito nuo 1,8 ± 0,7 iki 20,6 ± 5,3 Bq⋅kg^–1 ir vidutiniškai buvo 9,6 ± 2,6 Bq⋅kg^–1. Be to, ¹³⁷Cs savitojo aktyvumo medienoje kaitai tiesioginės įtakos turėjo radioaktyvioji užtarša branduolinio ginklo bandymų metu ir po Černobylio atominės elektrinės avarijos bei ¹³⁷Cs patekimas į medieną per šaknų sistemą, radionuklidams migruojant dirvožemyje.

Reikšminiai žodžiai: biomasė, 137Cs savitasis aktyvumas, metinės rievės, pušis (Pinus sylvestris L.).

Анализ зависимости между биомассой сосны (Pinus sylvestris L.) и активностью ¹³⁷Cs в древесине

Резюме. Анализируется связь между активностью в древесине искусственного радионуклида ¹³⁷Cs и биомасcой ствола сосны (Pinus sylvestris L.). Удельная активность ¹³⁷Cs измерялась в золе сегментов годичных колец. Изменение биомасcы оценивалось в соответствии с масcой сегментов годичных колец и плотностью ствола сосны. Масса сегментов годичных колец и плотность ствола сосны были установлены экспериментально при подготовке образцов для спектрометрического анализа. Было установлено, что биомаcса ствола изменяется в зависимости от возраста сосны не по линейной функции. В изменении биомассы можно выделить период, в который рост биомасcы уменьшается (1959–1990 гг.), и 25–55-е годы роста сосны. Удельная активность ¹³⁷Cs в древесине зависит от скорости роста биомассы. В период, когда этот рост был наиболее высоким, удельная активность ¹³⁷Cs колебалась от 0,3 ± 0,1 до 13,4 ± 2,7 Bq⋅кг^-1. В среднем активность составила 4,3 ± 1,1 Bq⋅кг^-1. В период, когда рост биомассы был меньшим, удельная активность ¹³⁷Cs колебалась от 1,8±0,7 до 20,6±5,3 Bq⋅кг^-1, а в среднем активность составила 9,6 ± 2,6 Bq⋅кг^-1. Следует отметить, что удельная активность ¹³⁷Cs в древесине зависит от радиоактивного загрязнения (вследствие испытания ядерного оружия, катастрофы на Чернобыльской АЭС). Существенный вклад ¹³⁷Cs через корневую систему дерева осуществляется при вертикальной миграции радионуклида в почве.

Ключевые слова: биомасса, ¹³⁷Cs, удельная активность, годичные кольца, сосна (Pinus sylvestris L.).

Firstd Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : biomass, 137Cs specific activity, annual rings, pine (Pinus sylvestris L.)