Subarctique - Visite CNC de Shanghai Inc.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7524 (2023) Citer cet article

229 accès

Détails des métriques

Nous avons étudié les variations spatio-temporelles des concentrations de 134Cs, 137Cs et 228Ra à la surface de la mer au large du sud-est d'Hokkaido, au Japon (région hors Doto) de 2018 à 2022 à l'aide de la spectrométrie γ à faible fond. Les concentrations de 134Cs dans la région hors Doto, corrigées pour la décroissance à la date de l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Dai-ichi (FDNPP), présentaient une grande variation latérale chaque année (par exemple, 0,7 à 1,1 mBq/L en 2020). En étudiant les concentrations de 228Ra et la salinité, cette variation a été expliquée en fonction des schémas de mélange actuels. De plus, les concentrations de 134Cs dans les eaux fortement affectées par le courant d'Oyashio (OYC) ont progressivement augmenté de 2018 à 2020, puis diminué en 2022. Cela implique que la masse d'eau contaminée au maximum par le 134Cs a été transportée du côté des îles japonaises. 10 ans après l'accident du FDNPP avec des courants dans le sens antihoraire (par exemple, l'OYC) dans le nord de l'océan Pacifique Nord. Les concentrations de 134Cs dans les eaux affectées par l'OYC dans la région off-Doto en 2020 étaient d'environ 1/6 fois celles du noyau d'eaux enrichies en 134Cs au large de la côte ouest américaine en 2015, ce qui peut être attribué à la dilution via la dispersion spatiale pendant circulation des courants subarctiques. Dans l'ensemble, nous avons élucidé les systèmes de courants subarctiques à l'échelle de l'océan dans le nord-ouest de l'océan Pacifique Nord, y compris les durées de circulation de l'eau.

L'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Dai-ichi (FDNPP), survenu le 11 mars 2011, a entraîné le rejet de grandes quantités de radiocésium (134Cs et 137Cs) dans le nord-ouest de l'océan Pacifique Nord, en particulier autour de l'est du Japon1. Alors que la teneur en 137Cs (demi-vie : 30,2 ans) dans les échantillons d'eau de mer examinés dans cette étude est affectée par un reste des retombées mondiales des explosions expérimentales nucléaires atmosphériques (en particulier du milieu des années 1950 au début des années 1960), on pense que le 134Cs détecté provenir entièrement de l'accident de la FDNPP en raison de sa demi-vie plus courte (2,06 ans). Étant donné que le moment de l'introduction du 134Cs (mars 2011) dans l'eau de mer, les zones de rejet direct dans l'eau de mer (à proximité de la FDNPP) et le comportement de dépôt radioactif du 134Cs (le nord-ouest de l'océan Pacifique Nord) sont connus2,3, ce radionucléide a est apparu comme un puissant traceur chimique de la circulation de l'eau ; la circulation peut être suivie jusqu'à ce que le radionucléide soit indétectable en raison de sa désintégration et de sa dispersion radioactives. Dans la zone subtropicale, de faibles niveaux de 134Cs ont été ramenés du côté des îles du Japon (jusqu'à la mer d'Okhotsk via la mer du Japon) à partir de 2013 par le courant chaud de Kuroshio (KWC)4,5. En revanche, le 134Cs a également été transporté vers l'ouest de la mer de Béring jusqu'en 2018 dans la zone subarctique via la côte ouest américaine6,7,8,9. De plus, nos précédentes études sur les radionucléides menées au sud-est d'Hokkaido, au Japon (ci-après dénommé off-Doto) en 2018 et 2019 ont indiqué que le 134Cs avait été transporté vers la région off-Doto par le courant Oyashio (OYC) via le courant East Kamchatka (EKC ), avec des apports d'autres courants autour d'Hokkaido10.

De plus, les distributions latérales des concentrations de 228Ra - un radionucléide naturel et soluble avec une demi-vie de 5,75 ans et un traceur conventionnel utilisé pour étudier les courants d'eau11,12 - ont été utilisées pour étudier les schémas de transport du radiocésium dans les mers environnantes. Japon13.

Dans cette étude, nous avons utilisé une spectrométrie γ spéciale à faible fond pour examiner avec précision les variations temporelles et latérales des concentrations de 134Cs, 137Cs, 226Ra et 228Ra de bas niveau dans les eaux de surface dans et autour de la région off-Doto en 2020-2022. Les concentrations en 226Ra dans les échantillons d'eau, utiles pour comprendre les circulations verticales, seront présentées ailleurs. De plus, en nous concentrant sur les concentrations de 134Cs, nous avons discuté des systèmes de courants subarctiques à l'échelle océanique dans le nord-ouest de l'océan Pacifique Nord, y compris l'échelle de temps, après l'accident de la FDNPP. Cette étude peut donc fournir une base pour prédire les schémas de transport des contaminants solubles dans les eaux.

Les principaux systèmes de courants océaniques dans et autour de la région off-Doto sont illustrés aux Fig. 1a,b14,15,16. L'EKC subarctique s'étend le long des îles Kouriles et atteint la région off-Doto sous le nom d'OYC. Une branche de l'OYC pénètre partiellement dans la mer d'Okhotsk et, après une circulation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, revient sous la forme d'un courant vers le sud le long de l'île de Sakhaline sous le nom de courant de l'est de Sakhaline (ESC). Le courant chaud de Tsushima (TWC), principalement composé du KWC, s'écoule de la mer du Japon dans la mer d'Okhotsk et circule le long de la côte nord-est d'Hokkaido sous le nom de courant chaud de soja (SWC).

(a) Lieux d'échantillonnage d'eau de mer autour des îles Honshu et (b) Hokkaido au Japon, ainsi que les principaux systèmes de courant14,15,16. Concentrations de 228Ra par rapport à la salinité dans les courants sources vers la région off-Doto dans (c) les zones maritimes adjacentes et (d) la région off-Doto, avec les zones de données dans les courants sources, et (e) la variation temporelle dans Concentrations de 228Ra à la surface de la mer dans la région off-Doto entre 2018 et 2022. Les données concernant les eaux SWC, ESC/OSW, OYC et off-Doto en 2018 proviennent en partie de rapports précédents10.

La surface de la mer dans la région hors Doto est principalement composée d'un mélange de SWC, d'ESC et d'eau de surface de la mer d'Okhotsk (OSW) du sud-ouest de la mer d'Okhotsk et de l'OYC à l'ouest. En revanche, dans le sud de la région off-Doto, il y a des intrusions occasionnelles par un anneau à noyau chaud qui se sépare du KWC subtropical.

Les résultats de la spectrométrie γ sont présentés dans le tableau S1. Pour élucider le schéma de mélange des courants coexistants, les concentrations de 228Ra à la surface de la mer adjacentes à et dans la région hors Doto ont été tracées en fonction de la salinité, comme le montrent les Fig. 1c, d, respectivement. La salinité à la surface des subtropicaux SWC et KWC est significativement plus élevée que celle des subarctiques ESC/OSW et OYC (33,4–34,5 et 32,4–33,4, respectivement)10,17. Notamment, les concentrations de 228Ra dans le SWC sont les plus élevées parmi les courants de cette zone d'étude. En effet, le 228Ra est transporté par le TWC depuis la mer du Japon, qui reçoit un approvisionnement important du plateau peu profond de l'ouest de la mer de Chine orientale12. Les principaux courants sources vers la surface de la mer dans la région off-Doto sont le SWC à haute salinité et à 228Ra le plus élevé, l'ESC/OSW à salinité la plus basse et le EKC à 228Ra le plus bas EKC-OYC8,18 (Fig. 1c).

Les eaux de surface de la région off-Doto ont été classées en eaux de mer fortement affectées par SWC-, ESC/OSW–SWC- et OYC–ESC/OSW–SWC (ci-après, les eaux de mer S-, E/O–S- et OY–E/O–S-waters), comme on peut le voir sur la Fig. 1d, en négligeant les apports ambigus de 228Ra après avoir traversé le détroit de Soya. Notamment, la salinité élevée et les faibles concentrations de 228Ra des eaux de la région sud de l'off-Doto (< 42° N) en 2020 ont indiqué la contribution du KWC, qui avait la salinité la plus élevée parmi les courants étudiés. Les eaux sont donc considérées comme fortement affectées par OYC et KWC (eaux OY–KW). En raison de l'absence de données 228Ra, des échantillons collectés dans la région off-Doto en 201910 et un échantillon en 2021 ont été provisoirement classés comme S- (salinité : > 33,4), E/O–S- ou OY–E/O –S- (salinité : 33,4–34,3) et eaux OY–KW (salinité : ~ 34,5), en fonction de leur salinité et des zones d'échantillonnage. Les fractions des sources de courant et les schémas de mélange à la surface de la mer dans la région off-Doto ont montré des variations d'une année à l'autre entre 2018 et 2022 (par exemple, la contribution importante des eaux S en octobre 2020 et 2021) (Fig. 1e) . La zone côtière de la région au large de Doto est principalement occupée par les eaux S et E/O–S du sud-ouest de la mer d'Okhotsk, tandis que la surface de la mer dans la zone au large est souvent composée des eaux OY–E/O– Eaux S. De plus, le système actuel dans la région off-Doto présentait des variations saisonnières - par exemple, les eaux E / O – S avaient une salinité plus faible et des concentrations de 228Ra plus élevées en janvier (Fig. 1d). La fraction de l'ESC/OSW à faible salinité est plus élevée en janvier16, bien que le 228Ra puisse provenir des sédiments côtiers et lacustres et/ou d'un changement saisonnier du rapport de mélange de l'ESC et de l'OSW.

Les variations annuelles des concentrations de 134Cs et de 137Cs dans et autour de la région hors Doto sont présentées à la Fig. 2, ainsi que la définition actuelle pour chaque échantillon basée sur les concentrations de 228Ra et la salinité (Fig. 1c, d).

Variations temporelles de 2018 à 2022 : concentrations de 137Cs dans les zones maritimes (a) adjacentes à et (b) dans la région hors Doto corrigées de la décroissance à la date d'échantillonnage, avec les courbes de décroissance calculées sur la base de la demi-vie effective (13,7 ans)19 et en considérant 0,9 mBq/L pour l'EKC et 1,4 mBq/L pour le SWC en mars 2011, respectivement10 ; Concentrations de 134Cs dans les zones maritimes (c) adjacentes à et (d) dans la région hors Doto corrigées de la décroissance à la date d'échantillonnage ; et les concentrations de 134Cs (e) adjacentes à et (f) dans la région hors Doto corrigées pour la décroissance à la date de l'accident de la FDNPP. Les données de l'ICW, de l'EKC et des eaux off-Doto en 2018 et 2019 proviennent de rapports précédents8,10,21.

Les concentrations de 137Cs dérivé des retombées mondiales, corrigées pour la désintégration à la date d'échantillonnage, dans l'ESC/OSW subarctique sont nettement inférieures à celles des SWC et KWC subtropicaux (Fig. 2a) ; les concentrations dans les SWC, ESC et EKC immédiatement avant l'accident de la FDNPP ont été estimées à 1,4, 1,0 et 0,9 mBq/L, respectivement10. La différence dans les concentrations de 137Cs dans la mer d'Okhotsk a principalement conservé les caractéristiques originales du SWC et de l'ESC/OSW (niveaux de concentration du 137Cs dérivé des retombées mondiales calculé en utilisant une demi-vie effective de 13,7 ans19), avec l'ajout du FDNPP -dérivé du 137Cs entre 2018 et 2022. Cependant, malgré le courant subarctique, les concentrations de 137Cs dans la CEK dans et autour du détroit du Kamtchatka étaient plus élevées que celles des autres courants8,9, reflétant une plus grande contribution du 137Cs dérivé du FDNPP.

Les concentrations de 137Cs en surface dans la région off-Doto présentent des variations latérales chaque année ; les niveaux de concentration différaient pour chaque type de courant, reflétant la combinaison des retombées mondiales et du 137C dérivé de la FDNPP (Fig. 2b). De plus, les concentrations de 137Cs étaient les plus élevées en octobre 2020 (1,4–1,7 mBq/L), mais ont ensuite diminué, comme le montrent les concentrations des échantillons en octobre 2021. Les concentrations de 137Cs dans la région off-Doto en octobre 2021 et janvier 2022 étaient inférieurs à ceux d'octobre 2020 et de janvier 2021.

En revanche, en raison de la courte demi-vie du 134Cs, les concentrations de 134Cs, corrigées de la décroissance à la date d'échantillonnage, ont diminué de ~ 0,1 à ~ 0,01 mBq/L dans les échantillons des zones sources actuelles hors Doto et de ~ 0,06 à ~ 0, 01 mBq / L dans les échantillons de la région hors Doto pendant cette période (Fig. 2c, d).

Pour simplifier la comparaison des concentrations de radiocésium dérivé de la FDNPP, nous nous sommes concentrés sur les concentrations de 134Cs et avons éliminé l'effet de la décroissance radioactive en corrigeant la décroissance des concentrations jusqu'à la date de l'accident de la FDNPP sur la base de la demi-vie physique (2,06 ans ) (Fig. 2e,f). Dans les eaux de surface de l'ouest de la mer de Béring et de la zone EKC, les concentrations de 134Cs (corrigées de la décomposition à la date de l'accident) ont présenté une faible variation (1 à 2 mBq/L) entre 2018 et 2020 après une première augmentation entre 2013 et 2017 ( 0,5–1 mBq/L)8,9 (Fig. 2e). Les concentrations de 134Cs dans l'EKC ont montré les valeurs les plus élevées parmi les eaux de source dans la région hors Doto. Cela indique que le 134Cs a été transporté depuis l'ouest de la mer de Béring, en particulier à partir de 2017.

Les concentrations de 134Cs dans le SWC subtropical ont montré une faible variation entre 2018 et 2021, allant de 0,5 à 0,8 mBq/L. De plus, les valeurs étaient légèrement inférieures à celles du KWC dans l'océan Pacifique le long des îles du Japon. Cela est probablement dû au fait que le KWC est dilué par les eaux du plateau continental moins contaminées par le 134Cs de l'ouest de la mer de Chine orientale et les courants subarctiques au large de la côte ouest d'Hokkaido dans le nord-est de la mer du Japon20.

En revanche, les concentrations de 134Cs dans l'ESC/OSW dans le sud-ouest de la mer d'Okhotsk, y compris les eaux froides intermédiaires (ICW ; ~ 50–300 m de profondeur), ont continué d'augmenter de 0,3–0,4 mBq/L en 2019 à 0,4– 0,7 mBq/L en 2021, suite à une augmentation de la concentration qui s'était produite auparavant entre 2013 et 201721. Cela a été attribué à une augmentation des concentrations de 134Cs dans la CEK qui est entrée dans la mer d'Okhotsk.

Les larges variations latérales des concentrations de 134Cs dans la région hors Doto en 2018 et 2019 ont été expliquées par les schémas de mélange de SWC, ESC/OSW et OYC10. Les concentrations de 134Cs dans la région off-Doto ont également présenté une grande variation chaque année de 2020 à 2022 (par exemple, 0,8 à 1,2 mBq / L en 2020) (Fig. 2f), reflétant les voies de circulation et le niveau de concentration dans chaque courant. De plus, les concentrations de 134Cs à la surface dans la région hors Doto ont montré une grande variation annuelle ; les concentrations moyennes sont progressivement passées de 0,6 mBq/L en octobre 2018 à 0,7 mBq/L en octobre 2019, puis à 1,0 mBq/L en octobre 2020. Notamment, les concentrations en 134Cs de tous les systèmes actuels étaient également plus élevées en octobre 2020 ( moyenne ; eaux OY–KW, 1,2 mBq/L ; eaux OY–E/O–S, 1,1 mBq/L ; eaux S, 0,9 mBq/L) et janvier 2021 (eau OY–E/O–S , 1,1 mBq/L) que les autres années. Cependant, en revanche, les concentrations de 134Cs ont diminué pour atteindre une valeur moyenne de 0,7 mBq/L en octobre 2021. De plus, reflétant les différentes tendances actuelles entre octobre et janvier16,22,23, les concentrations de 134Cs en janvier étaient inférieures à celles d'octobre. Cependant, les concentrations dans les eaux de mer ont également diminué, passant d'une moyenne de 0,8 mBq/L en janvier 2021 à 0,5 mBq/L en janvier 2022.

Les concentrations de 137Cs dans les zones adjacentes à la région off-Doto ont montré une grande variation, avec des valeurs particulièrement faibles dans l'ESC/OSW dans le sud-ouest de la mer d'Okhotsk, conservant ainsi les caractéristiques des concentrations mondiales dérivées des retombées (Fig. 2a) . En revanche, les concentrations élevées de 137Cs dans la CEK subarctique peuvent être attribuées à l'ajout de 137Cs dérivé du FDNPP. La variation dans la région hors Doto est plus faible, y compris les eaux E/O–S, qui sont fortement affectées par l'ESC/OSW (Fig. 2b). Ceci est attribué à l'ajout du 137Cs dérivé du FDNPP aux eaux E/O–S via l'OYC dans la région hors Doto.

Reflétant la variation saisonnière des courants, la contribution de l'ESC (et par conséquent de l'OSW) à la surface dans la région off-Doto est plus élevée en janvier qu'en octobre16 (Fig. 1d). Ceci explique les concentrations plus faibles de 137Cs en janvier 2021 et 2022 (Fig. 2b). Les concentrations élevées de 137Cs dans les eaux OY-KW, d'autre part, sont attribuées au KWC, qui comprend le 137Cs élevé dérivé des retombées mondiales et l'ajout du 137Cs dérivé du FDNPP.

Les concentrations de 134Cs des eaux de mer de surface dans la région off-Doto en octobre 2018-2021 sont tracées en fonction de la salinité sur la Fig. 3, ainsi que les données des eaux dominées par KWC et SWC. En 2020, les eaux OY – KW présentaient les concentrations de 134Cs les plus élevées dans tous les courants et toutes les périodes d'échantillonnage, ainsi qu'une salinité plus élevée (et une température de l'eau plus élevée; tableau S1) que dans les autres échantillons prélevés du côté d'Hokkaido. À partir des concentrations inférieures de 134Cs avec de petites variations annuelles dans les eaux dominées par KWC et SWC (Fig. 2e), on peut supposer que ces courants subtropicaux n'ont pas contribué à l'augmentation des concentrations de 134Cs dans les eaux OY-KW en 2020 .

Concentrations de 134Cs corrigées pour la décroissance à la date de l'accident de la FDNPP par rapport à la salinité à la surface dans la région off-Doto en octobre 2018-2021 ainsi que les données des eaux dominées par SWC et KWC principalement en juillet 2018-2021.

Notamment, les concentrations de 134Cs dans les eaux OY-E/O-S en octobre 2020 (et janvier 2021) sont significativement plus élevées que celles des autres périodes (Figs. 2f et 3). D'après la salinité plus élevée et les concentrations plus élevées de 228Ra parmi les eaux OY–E/O–S (Fig. 1d et 3), il est évident que les eaux OY–E/O–S en 2020 avaient une fraction inférieure de la CEK –OYC que les autres années. De plus, la salinité des eaux S en 2020 était plus élevée que celle des autres années, indiquant une fraction inférieure de l'EKC-OYC à faible salinité. Les concentrations de 134Cs dans les eaux OY–E/O–S et S ont ensuite diminué en octobre 2021. De plus, la contribution du 137Cs dérivé de la FDNPP dans les eaux OY–E/O–S et S a fortement diminué de 2020 à 2021, reflétant une diminution des 137C dérivés de la FDNPP dans les systèmes actuels. Par conséquent, les concentrations les plus élevées de 134Cs et de 137Cs dans les eaux OY-KW et OY-E/O-S en 2020 peuvent être principalement attribuées au mélange de l'OYC - qui présentait les concentrations de radiocésium dérivé de FDNPP les plus élevées en 2020 - atteignant la région hors Doto. Les concentrations de radiocésium dérivées du FDNPP dans la région off-Doto atteignant un maximum en 2020 impliquent que les systèmes de courants à l'échelle océanique subarctique dans le nord de l'océan Pacifique Nord ont une échelle de temps d'environ 10 ans. Des concentrations plus élevées de 134Cs dans les eaux S en 2020 indiquent peut-être l'effet de l'OYC sur le Doto côtier, bien que la contribution n'ait pas été très importante.

En 2020, les concentrations de 134Cs dans les eaux affectées par l'OYC (les eaux OY–E/O–S- et OY–KW) dans la région off-Doto (moyenne : 1,1 mBq/L) étaient d'environ 1/8–1 /10 fois ceux des eaux de surface dans la zone transitoire au bord des îles du Japon en 201224 et ~ 1/6 fois ceux des eaux au large de la côte ouest américaine en 20156. La variation annuelle des concentrations de 134Cs dans l'ouest de la mer de Béring (c.-à-d. pas de pic de concentration notable en 2017-2020)9 et la région hors Doto ne sont pas tout à fait d'accord. Cela pourrait être attribué à la rétention de 134Cs dans la mer de Béring marginale et à un changement annuel des trajectoires des courants dans les zones supérieures de la CEK. De plus, le désaccord sur les concentrations de 134Cs dans l'ESC/OSW et l'ICW dans le sud-ouest de la mer d'Okhotsk et la région off-Doto (Fig. 2e) reflète le décalage dans le temps du transport du 134Cs après l'entrée de l'EKC le long des îles Kouriles. (~ 2 ans)21,25.

Contrairement à la dilution significative de l'EKC causée par le mélange actuel (fraction maximale des eaux supérieures de l'EKC dans la région hors Doto : ~ 0,4)10, les concentrations de 134Cs dans les eaux affectées par l'OYC en 2020 ont montré un léger changement (~ 1/2–1 fois) dans la zone EKC. De plus, en 2020, les concentrations dans les eaux S (Fig. 3) étaient légèrement inférieures à celles des eaux touchées par l'OYC. Par conséquent, la plus faible diminution des concentrations dans la région off-Doto peut être attribuée au mélange des courants contaminés au 134Cs (c. , ce qui diffère du cas des zones dominées par la dispersion (par exemple, du côté ouest de la côte américaine à l'ouest de la mer de Béring).

Les schémas de transport du 134Cs dans le nord de l'océan Pacifique Nord et la région off-Doto sont présentés schématiquement sur la Fig. du côté des îles du Japon le long de la zone de transition Kuroshio–Oyashio (8–10 mBq/L) en 201224 et au large de la côte ouest américaine (~ 6 mBq/L) en 20156.(ii) Processus de dispersion : dispersions vers le bas, les concentrations de 134Cs ont fortement diminué à 1–2 mBq/L en 2017–20207,8,9 avant d'atteindre la mer de Béring et en son sein.(iii) Processus de rétention et de circulation : concentrations élevées de 134Cs (1–2 mBq/L) ont été continuellement enregistrés dans l'ouest de la mer de Béring en 2017-20209, indiquant le long temps de séjour du 134Cs. (iv) Processus de mélange actuel : en 2020, l'OYC fortement contaminé par le 134Cs était partiellement arrivé dans la région hors Doto, montrant une légère diminution dans les concentrations par mélange d'autres courants subarctiques (ex. ESC/OSW) et subtropicaux moins contaminés par le 134Cs.

Une image schématique illustrant le transport du 134Cs dans le nord de l'océan Pacifique Nord, y compris l'échelle de temps, après l'accident FDNPP de 20116,7,8,9,10,24 et dans la région off-Doto en 2020 (détails dans le texte et chaque référence ).

Les distributions spatio-temporelles du radiocésium, en particulier celles du 134Cs, étudiées dans cette étude peuvent fournir une base pour prédire les schémas de transport, de dispersion et de mélange des contaminants solubles dans le nord de l'océan Pacifique Nord, sur une période de temps.

Les emplacements des sites d'échantillonnage d'eau de mer sont indiqués dans le tableau S1. Nous avons collecté 41 échantillons d'eau de mer (~ 120 L chacun ; ~ 100 L et ~ 20 L pour les mesures de radiocésium et 228Ra, respectivement) à la surface de la mer (profondeurs de 0 à 2 m) dans et autour de la région off-Doto entre septembre 2020 et janvier 2022 lors des expéditions des R/V Hokko Maru, Wakataka Maru et Soyo Maru.

Les procédures chimiques de collecte du radiocésium et du 228Ra à partir d'échantillons d'eau de mer sont détaillées ailleurs26,27. Le 134Cs et le 137Cs ont été séparés quantitativement par co-précipitation en ajoutant 1,04 g de CsCl et 16,0 g de phosphomolybdate d'ammonium (AMP) à des aliquotes d'environ 80 à 100 L d'échantillons d'eau de mer non filtrés. Par la suite, après avoir ajusté le pH à 1 en ajoutant une autre aliquote d'environ 20 L d'eau de mer, un support Ba peu contaminé par du radium a été ajouté et BaSO4 a été précipité avec les isotopes du radium. Les rendements chimiques étaient de 90 à 93 % pour les isotopes du césium et de 92 à 100 % pour les isotopes du radium, sur la base des rendements des fractions AMP/C (avec un rendement moyen d'élimination du radiocésium de l'eau de mer de 95 % pendant le traitement à l'AMP) et des fractions BaSO4, respectivement. .

La spectrométrie γ à faible fond a été réalisée sur tous les échantillons d'AMP/Cs et de BaSO4 à l'aide de détecteurs Ge qui ont été installés dans le laboratoire souterrain d'Ogoya, au Japon28 et qui ont été complètement protégés à l'aide de vieux plomb sans 210Pb. La spectrométrie a été réalisée pendant ~ 7 (radiocésium) ou ~ 3 (radium) jours de comptage. Les concentrations de 134Cs (605 keV) et de 137Cs (662 keV) dans les fractions AMP/Cs ont été calibrées à l'aide d'un échantillon de maquette AMP/Cs avec des concentrations connues de 134Cs et 137Cs. Les concentrations de 226Ra (214Pb ; 295 et 352 keV) ont été calibrées à l'aide d'un échantillon de maquette ayant approximativement la même composition chimique que celle des échantillons d'eau, y compris l'étalon d'uranium émis par le Laboratoire du Nouveau-Brunswick, États-Unis (NBL-42-1) et 228Ra (228Ac; 338 et 911 keV), sur la base de la courbe d'efficacité de détection, respectivement. La précision analytique, basée sur les statistiques 1σ, était d'environ 15 à 40 % pour le 134Cs, 1 à 2 % pour le 137Cs, 3 à 8 % pour le 226Ra et 10 à 30 % pour le 228Ra.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Buesseler, K. et al. Radionucléides dérivés de Fukushima Daiichi dans l'océan : transport, devenir et impacts. Annu. Rév. Mar. Sci. 9, 173-203 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Kawamura, H., Kobayashi, T., Furuno, A., Usui, N. & Kamachi, M. Simulation numérique sur la variation à long terme de la concentration de césium radioactif dans le Pacifique Nord en raison de la catastrophe de Fukushima. J. Environ. Radioacte. 136, 64–75 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Aoyama, M. et al. Radiocésium dérivé de l'accident de TEPCO Fukushima dans l'océan Pacifique Nord : processus de transport de surface jusqu'en 2017. J. Environ. Radioacte. 189, 93-102 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Takata, H., Kusakabe, M., Inatomi, N. & Ikenoue, T. Apparition de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi dérivée de 137Cs dans les eaux côtières du Japon : résultats de la surveillance marine des centrales et installations nucléaires, 1983-2016. Environ. Sci. Technologie. 52, 2629-2637 (2018).

Article CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Voies de circulation du 134Cs dans l'eau de mer au sud-ouest du Japon en 2018 et 2019. J. Environ. Radioacte. 223–224, 106382 (2020).

Article PubMed Google Scholar

Smith, JN et al. Histoire récente du transport de la radioactivité dans l'océan Pacifique Nord-Est. Environ. Sci. Technologie. 51, 10494–10502 (2017).

Article CAS Google Scholar

Huang, D., Lin, J., Du, J. & Yu, T. La détection de radiocésium dérivé de Fukushima dans la mer de Béring et l'océan Arctique six ans après l'accident nucléaire. Environ. Tirer. 256, 113386 (2020).

Article CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Distributions des isotopes du radiocésium et du radium dans l'ouest de la mer de Béring en 2018. Mar. Chem. 225, 103843 (2020).

Article CAS Google Scholar

Kumamoto, Y. et al. Radiocésium dérivé de Fukushima dans la zone subarctique occidentale de l'océan Pacifique Nord, de la mer de Béring et de l'océan Arctique en 2019 et 2020. J. Environ. Radioactivité 251–252, 106949 (2022).

Article Google Scholar

Inoue, M. et al. Variations latérales des concentrations de 134Cs et de 228Ra dans les eaux de surface de l'ouest du Pacifique Nord et de sa mer marginale (2018-2019) : implications pour les circulations de courant à l'échelle du bassin et locales. Programme. Océanogr. 195, 102587 (2021).

Article Google Scholar

Nozaki, Y., Kasemsupaya, V. & Tsubota, H. La distribution de 228Ra et 226Ra dans les eaux de surface du nord du Pacifique Nord. Géochimie. J. 24, 1–6 (1990).

Article ADS CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Zone de migration des branches du courant chaud de Tsushima dans la mer du Japon : implications du transport de 228Ra. Suite Étagère Res. 143, 167-174 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Inoue, M. Répartition en surface du 228Ra dans et autour de la mer du Japon : implications pour la migration de l'eau et l'apport de contaminants solubles. Pollution transfrontalière en Asie du Nord-Est. p. 261–278. Éditeurs de Nova Science (2018).

Takizawa, T. Caractéristiques du courant chaud de soja dans la mer d'Okhotsk. J. Oceanogr. Soc. Jpn. 38, 281-292 (1982).

Article Google Scholar

Yasuda, I. Eaux intermédiaires du Pacifique Nord : Progrès dans SAGE (SubArctic Gyre Experiment) et projets connexes. J. Oceanogr. 60, 385–395 (2004).

Article Google Scholar

Oguma, S. et al. Traceurs isotopiques pour les masses d'eau de la région côtière de l'est d'Hokkaido. J. Oceanogr. 64, 525-539 (2008).

Article CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Variations spatiales des activités 226Ra, 228Ra, 137Cs et 228Th dans le sud-ouest de la mer d'Okhotsk. J. Environ. Radioacte. 104, 75–80 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Inoue, M. et al. Migration du 134Cs et du 137Cs dérivés de la FDNPP ainsi que des concentrations de 226Ra et de 228Ra à travers le nord-ouest de l'océan Pacifique Nord. J. Environ. Radioacte. 162–163, 33–38 (2016).

Article PubMed Google Scholar

Povinec, PP et al. Séries chronologiques des concentrations de 90Sr, 137Cs et 239+240Pu dans les eaux de surface dans les océans Pacifique et Indien — Résultats WOMARS. J. Environ. Radioacte. 81, 63–87 (2005).

Article CAS PubMed Google Scholar

Inoue, M. et al. Convection des eaux de surface dans le nord-est de la mer du Japon : implications des profils verticaux des concentrations de 134Cs. Mar. Chem. 214, 103661 (2019).

Article CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Voies de transport des isotopes du radiocésium et du radium dans la couche intermédiaire du sud-ouest de la mer d'Okhotsk. J. Environ. Radioactivité 250, 106931 (2022).

Article CAS Google Scholar

Rosa , AL , Isoda , Y. , Uehara , K. & Aiki , T. Variations saisonnières de la distribution des systèmes d'eau et des modèles d'écoulement dans la zone maritime méridionale d'Hokkaido . Japon. J. Oceanogr. Rév. 63, 573–588 (2007).

Article Google Scholar

Kusaka, A., Azumaya, T. & Kawasaki, Y. Variations mensuelles des structures hydrographiques et de la distribution des masses d'eau au large de la zone de Doto. Japon. J. Oceanogr. 69, 295–312 (2013).

Article Google Scholar

Kumamoto, Y. et al. Transports zonaux et verticaux de radiocésium dérivé de Fukushima dans le gyre subarctique du Pacifique Nord jusqu'en 2014. J. Environ. Radioacte. 247, 106864 (2022).

Article CAS PubMed Google Scholar

Matsuda, J. et al. Circulation renversante qui ventile la couche intermédiaire de la mer d'Okhotsk et du Pacifique Nord : le rôle de l'advection de la salinité. J. Geophys. Rés. 120, 1462–1489 (2015).

Annonces d'article Google Scholar

Nakano, Y., Inoue, M. & Komura, K. Une méthode simple de coprécipitation combinée à une spectrométrie γ à faible bruit de fond : Détermination des isotopes 7Be, 137Cs, 210Pb et du radium et du thorium dans des échantillons d'eau côtière de petit volume. J. Oceanogr. 64, 713–717 (2008).

Article CAS Google Scholar

Inoue, M. et al. Variations spatiales des faibles niveaux de 134Cs et 137Cs dans les eaux marines de la mer du Japon après l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima Dai-ichi. Appl. Radiat. Isot. 81, 340–343 (2013).

Article CAS PubMed Google Scholar

Hamajima, Y. & Komura, K. Composants de fond des détecteurs Ge dans le laboratoire souterrain d'Ogoya. Appl. Radiat. Isot. 61, 179–183 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Télécharger les références

Nous sommes reconnaissants aux chercheurs, au capitaine et à l'équipage à bord des R/V Hokko Maru, Wakataka Maru et Soyo Maru pour leur aide lors de l'échantillonnage. Cette recherche a été financée en partie par la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS) KAKENHI (numéro de subvention JP18K11615 et 21H03575). Les cartes des figures ont été dessinées à l'aide d'Ocean Data View ver. 5.5.1 (http://odv.awi.de).

Laboratoire de radioactivité de faible niveau, Université de Kanazawa, O-24, Nomi, Ishikawa, 923-1224, Japon

Mutsuo Inoue, Kaisei Mashita, Hiroaki Kameyama, Hayata Mitsunushi, Yota Hatakeyama & Seiya Nagao

Institut des ressources halieutiques, 116 Katsurakoï, Kushiro, Hokkaido, 085-0805, Japon

Yukiko Taniuchi et Takuya Nakanowatari

Institut des ressources halieutiques, 2-12-4, Fukuura, Kanazawa, Yokohama, 236-8648, Japon

Takami Morita

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

L'IM a conçu l'étude et rédigé l'article. KM, HK, HM et YH ont effectué les mesures de radiocésium et de radium. YT, TN et TM ont effectué des prélèvements d'eau de mer. SN a supervisé le projet.

Correspondance à Mutsuo Inoue.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Inoue, M., Mashita, K., Kameyama, H. et al. Transport à l'échelle subarctique du 134Cs vers la surface de l'océan au large du nord-est du Japon en 2020. Sci Rep 13, 7524 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34775-8

Télécharger la citation

Reçu : 27 décembre 2022

Accepté : 08 mai 2023

Publié: 09 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34775-8

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.