甜滋滋的蜂蜜大家都喜歡,但含有放射性元素的蜂蜜呢?美國地質學家 James Kaste 某次給了他的學生們一份作業,帶來當地的食物進行檢測。結果令人驚訝,蜂蜜竟含有比想像中更高濃度的放射性元素銫 137,雖然該濃度仍然遠低於安全標準,但卻可以讓科學家重新檢視核汙染在自然界中的移動與去向。
核子試爆後的放射餘塵
二戰之後的 1950 及 60 年代時,各國開始進行核子武器的研究。其中以美國和後蘇聯國家為主,進行了一系列的核子試爆,產生了大量放射性元素 (例如:碳 14、銫 137、碘 131 … 等等),並且進入大氣中散布出去。這是人類史上目前排放最多放射性元素進入環境的事件,直到 1963 年國際頒布了禁令之後,各國的核爆試驗才迅速減少。當時被釋放出來的放射性元素幾乎在全球各地都有發現的紀錄,甚至在世界最深的馬里亞納海溝內也曾經被偵測到2。
遍佈世界的大量放射元素,同時也被地球科學家們廣泛地利用,透過檢測礦物所含的放射元素比例,便可以推論該樣品是否是在 1960 之後形成。同時也可以作為為1960 後土壤搬運和沉積物的定年指標,甚至可以利用半衰期來推估地質樣品形成的年代。
放射性元素在環境中會自動衰退減少,而衰退至原本一半的數量所需要的時間,就稱為半衰期。也就是半衰期越短,該元素就會越快消失。大部分核子試爆所釋放的放射性元素的半衰期都很短,會在數天之內衰退消失。只有半衰期夠長的元素能夠留存至今,其中銫 137 的半衰期大約是 30 年左右,因此在現今的環境中仍可以偵測到當時的銫 137 。
不同時期形成的身體構造記錄下不同的碳 14 比例。圖/參考資料 3
身為一位地質學家,James Kaste 對於這些放射性元素當然相當熟悉,於是在課堂出了作業給學生們,讓他們在放假返校時,帶著當地的食物來進行檢測。但連他都沒想到的是,其中一位學生從北卡羅萊納州所帶來的蜂蜜,所含有的銫 137 濃度竟然比預想高出如此之多。
濃縮再濃縮,非常「 ㄏㄠˇ 銫」的蜂蜜
銫元素並非植物生長所需的營養,然而鉀 (K) 卻是植物的必要元素,因此同樣身為1A 族的銫,溶解在水中後,可以透過鉀離子的專用通道被植物所吸收,接著進入食物鍊之中。因此在食物中發現銫元素並不意外,為了監測銫 137 的動向,1950至 80 年之間,科學家們持續測量著牛奶中所含的銫 137 含量。
James Kaste 發現,學生所帶來的蜂蜜銫 137 的濃度約為其他食物的一百倍!讓他不禁好奇,是否其他的蜂蜜也是如此。於是他和團隊從美國東部各地收集了 122 個蜂蜜樣品。其中最高的測量結果為每公斤 19.1 貝克 (becquerels),來自佛羅里達州,這個濃度比 1958 到 2014 之間的所有牛奶紀錄結果都要高,即便在牛奶的銫137 濃度最高的 1960 年代,也頂多只有每公斤 10 貝克左右的紀錄。
紅色點顯示佛羅里達州的樣品,藍色則代表紐約地區。圖/參考資料 1
蜂蜜是蜜蜂將採集來的花蜜等原料製作而成,蜂蜜的過程中會產生脫水反應,這可能使得某些物質的濃度因為濃縮而提高,類似的案例在近年常被提出,因此銫 137的高濃度也可能是因為類似的原理形成。
人生短短幾個秋,蜂蜜檸檬還可以喝嗎?
那麼這樣具有高濃度放射性元素的蜂蜜,是否還可以食用呢?答案是可以的。縱使James Kaste 是因為蜂蜜的銫 137 高濃度而開啟這項研究,然而這裡的高濃度只是與其他食物比較的結果。根據研究報告,美國食品藥品管理局 (FDA) 對於食物中銫137 濃的標準訂為每公斤 1200 貝克,就算是這項研究中最高的每公斤 19.1貝克,也可以說是相當安全。
James Kaste 表示:「我一點也不擔心蜂蜜的安全性,進行研究後,我比以前吃了更多的蜂蜜,而且也給我的孩子吃。」(等等教授你是不是把研究剩的樣品帶回家吃了Σ(っ°Д°;)っ)
雖然對人體並沒有危害,但對於其他生物是否安全,這又是另一個問題。在 1986 年的車諾比核災之後,科學家發現輻射可能會阻礙該地蜜蜂的繁殖4,雖然那時的劑量示目前這份研究的 1000 倍。但在 50 年的長時間尺度之下,銫 137 的存在是否對於蜂群有所影響,是一個尚待研究的議題。
因此在核子能源仍被使用的今日,為了守護生態環境與社會的健康,了解核汙染的移動仍然是十分重要的課題。
參考資料
- Kaste, J. M., Volante, P., & Elmore, A. J. (2021). Bomb 137 Cs in modern honey reveals a regional soil control on pollutant cycling by plants. Nature communications, 12(1), 1-7.
- Wang, N., Shen, C., Sun, W., Ding, P., Zhu, S., Yi, W., … & Druffel, E. R. (2019). Penetration of bomb 14C into the deepest ocean trench. Geophysical Research Letters, 46(10), 5413-5419.
- Grimm, D. (2008). The mushroom cloud’s silver lining.
- Raines, K. E., Whitehorn, P. R., Copplestone, D., & Tinsley, M. C. (2020). Chernobyl-level radiation exposure damages bumblebee reproduction: a laboratory experiment. Proceedings of the Royal Society B, 287(1937), 20201638.