SVERIGES
LANTBRUKSUNIVERSITET
LIVSMEDELSPRODUKTION EFTER KÄRNVAPENKRIG
Å. Eriksson K.J. Johanson H. Lönsjö
Rapport över fallstudie utförd pä uppdrag av Statens Jordbruksnämnd
Institutionen för radloekologl
Swedish University of Agricultural Sciences
Department of Radloecology
Rapport SLU-REK-65 Report — Uppsala 1990
ISSN 0280-7983
SVERIGES
LANTBRUKSUNIVERSITET
LIVSMEDELSPRODUKTION EFTER KÄRNVAPENKRIG
Å. Eriksson K.J. Johanson H. Lönsjö
Rapport över fallstudie utförd på uppdrag av Statens Jordbruksnämnd
Institutionen för radioekologi Rapport SLU-REK-65 Report
i
Swedish University of Agricultural Uppsala 1990
Sciences lSSN0280-7963
FÖRORD
Statens Jordbruksnämnd uppdrog 1986-02-19 åt Institutionen för Radioekologi att utreda konsekvenser av ett kärnvapenkrig på svensk livsmedelsförsörjning.
Utgångspunkten skulle vara vad som hände inom ett referensblock i norra Upp- land. Strax efteråt inträffade olyckan i Tjernobyl och delar av norra Uppland fick en kraftig beläggning av radiocesium. Detta hade två konsekvenser för ovannämnda projekt. För det första försenades det på grund av att institu- tionens personella resurser behövdes för att lösa akuta problem. För det andra blev kvaliteten på slutrapporten bättre. Vi har kunnat föra in mycket av erfarenheter från arbetet med konsekvenserna av Tjernobylolyckan i arbetet. Institutionens kompetens har också utökats efter Tjernobyl.
Uppläggningen av slutrapporten överensstämmer i stort med vad som står i kon- sultavtalet. Studien av transport av radionuklider till djurfoder och livs- medel har utökats jämfört med vad som planerades inledningsvis. En viktig del som tillkommit eller utökats kraftigt är hur nedfallstidpunkten påverkar överföringen av radionuklider till djurfoder och till livsmedel. Tyngdpunkt har alltid lagts på de viktigaste vägarna för överföring av radionuklider till människan.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
Sid.
SAMMANFATTNING 7 I INTRODUKTION 9 II. RADIOAKTIVT NEDFALL FRÄN KÄRNVAPEN-
DETONATIONER 11 11.1. Uppkomst och spridning 11 IL2. Sammansättning och egenskaper 12 113. Beläggningsfältets förändring med tiden 13 II.4. Faktorer som påverkar nuklidernas betydelse ur
interndossynpunkt 16 113. Effekter pä svenskt område i åskådarfallet Förutsättningar
i fallstudien 17 11.6. Referenser 17 11.7. Tabeller 19 III. REFERENSBLOCK 21 111.1. Läge, omfattning och betydelse 21 111.2. Topografi, jordarter och iclimat 21 III3. Företagsstruktur, befolkning 21 111.4. Växtodling 22 111.5. Animalieproduktion 23 111.6. Referenser 23 111.7. Tabeller 25 IV. NUKLIDTRANSPORT TILL GRÖDOR OCH LIVSMEDEL 29 IV.l. Bakgrund 29 IV.2. Nuklidtransport från vallarna 29 IV.2.1. Prognos för betesperioden 30 IV.2.2. Prognos för stallutfodringsperioden 34 IV.3. Referenser 41 V. EFFEKTER OCH DOSER FÖR VÄXTER OCH DJUR 51 V.l. Referenser 57 VI. EFFEKTER OCH DOSER TILL MÄNNISKA 59 VI.1. Referenser 61
APPENDIX A-D
SAMMANFATTNING.
Denna utredning analyserar konsekvenser av ett tänkt nedfall av radionuklider från kärnvapeninsatser i Europa på växter, djur och människor inom ett biock i nordöstra Uppland Det scenario som vi utgår ifrån beräknas ge en första veckas dos fritt i luft på 1 Gy. Detta förutsätter speciella insatser av kärnvapen som vi inte behandlar i denna utredning.
I kapitel II sammanställs uppgifter om vilka radionuklider som är aktuella och hur dessa deponeras efter insatser av kärnvapen. Det största aktiviteten i beläggningen och därmed viktigast för stråldoser till människor och djur är de kortlivade radionukliderna med mindre än 10 dagars halveringstid. Detta innebär att doshastigheten avtar snabbt med tiden. Under det första halvåret minskar doshasigheten enligt funktionen t . En viktig slutsats av detta är att människor och djur skall om möjligt vara inomhus sa mycket som möjligt under de första veckorna efter nedfallet. På längre sikt är det de långlivade radionukliderna framförallt Cs och Sr som är viktigaste. Beläggningen av dessa i vårt scenario är dock relativt måttlig. Deponeringen av Cs är endast något högre än vad vi nu har i de av Tjernobylnedfallet värst drabbade områdena i Sverige.
I kapitel III presenteras referensblocket som omfattar 14 jordbruksföretag och 573 ha åker. Inom blocket dominerar lerjordar och det bedrivs ett intensivt jordbruk. Antalet nötkreatur inpm blocket var 1985 324 mjölkkor och 385 rekryteringsdjur. Antalet mjölkkor per ha är betydligt större än genomsnittet för Uppsala län.
i
I kapitel IV beräknas radionuklidtranspprten till grödor och livsmedel genom en modell som utarbetats speciellt för ändamålet. I denna tas hänsyn till tidpunkt för nedfallet, uppfångning av nedfallet i grödorna, tillväxt av dessa och därmed följande utspädning av radionukliderna, samt fall off. Den viktigaste transportvägen vidare i livsmedelskedjan är via betesgräset.
Radionuklidhalterna i mjölk från kor som går ute på bete strax efter ett nedfall som uppträder i detta scenario blir mycket höga. Det är helt nödvändigt att korna hålls inomhus de första veckorna efter nedfallet. Den viktigaste orsaken till detta är omsorg om kornas hälsa eftersom överföringen av radionuklider till korna blir sT stor att den ger stråldoser som är dödliga. Dessutom blir naturligtvis transporten vidare till livsmedel framförallt mjölk mycket stor. Största överföringen till mjölk sker när nedfallet sker när gräset har hunnit växa upp ordentligt.
Överföring till stallfoder beror på tidpunkten för nedfallet i förhållande till skördetillfället. Den största överföringen erhålls om nedfallet sker strax före skörd d.v.s. dag 160. Detta förutsätter naturligtvis att skörden sker vid ordinarie tidpunkt vilket inte kommer att ske i en verklig situation. Det är inte lämpligt att man är ute och arbetar med gräset direkt efter nedfall. De förväntade radionuklidhalterna i mjölk och kött under stallfoderperioden blir relativt måttliga. Cs halterna i ren och rådjur kan faktiskt tidvis vara högre nu efter Tjernobyl än de beräknade halterna.
I kapitel V behandlas effekter på växter och djur. Den största risken föreligger för djur som går ute på bete direkt efter nedfallet. De kommer att få i sig stora mängder aktivitet bundet till partiklar vilka blir kvar i förmanarna hos idisslare. Vid de aktivitetsnivåer som är aktuella i vårt scenario kommer strålningen lokalt i slemhinnan i förmagarna att orsaka
skador som i minga fall är dödliga för kor. Även intaget av jodisotoper som tas upp och transporteras till sköldkörteln blir si stort att detta kraftigt påverkar djuren. Det finns dock botemedel - ställa in djuren.
Även en viss påverkan på växter kommer att ske. Känsligheten varierar mellan olika arter. Bland de känsligaste är tall som kommer att dö i ganska stor omfattning. Det förefaller troligt att vilda djur, framförallt älg och rådjur kommer att skadas allvarligt på grund av intag av partikelbundna radionuklider.
I kapitel VI behandlas effekter på människor. Det finns goda möjligheter att hålla effekterna på människor pä en låg nivå. Detta förutsätter dock att inga människor är ute under den första "heta" perioden. Under denna period kan stråldosen bli betydande även om det endast i vissa extrema fall kan röra sie om dödliga doser. Med lämpliga motåtgärder kan förstaårsdosen hållas nere pä mindre än 0.5 Gy för befolkningen inom blocket. Detta motsvarar en risk på omkring 25% att i framtiden avlida i en strålinducerad cancer.
KAPITEL I. INTRODUKTION
Tjernobylolyckan visade på jordbrukets sårbarhet vid utsläpp av stora mängder radionuklider från en kärnkraftsolycka. Vid denna typ av olyckor blir det under inledningsskedet de areela näringarna som drabbas hårdast. Det finns, grundat på strålskyddsmässiga bedömningar, anledning att införa om- fattande restriktioner. Dessutom finns konsumenternas rättmätiga krav på hög kvalitet på de livsmedel som försäljs, vilket i fredstid ställer ytterligare krav på reduktion av radionuklidhalter. Det behövs därför inte speciellt kraftig kontaminering för att det skall resultera i omfattande restriktioner.
Konsekvenserna i Sverige av Tjernobylolyckan kunde ha blivit betydligt större om nedfallet skett några veckor senare när vegetationen kommit längre. Ut- nyttjande av vallskörden som vinterfoder för mjölkkorna hade då kunnat äventyras inom relativt stora områden av Sverige.
Om det värsta skulle hända, ett kärnvapenkrig, skulle de nivåer av radio- nuklider som vi skulle tvingas att acceptera i födan vara betydligt högre än vad fallet var efter Tjernobyl. Man får i detta fall acceptera en viss ökning av risken för t.ex. cancer för att kunna få tillräckligt med föda och undvika svält. Detta skulle inte innebära att epidemier av cancer utbröt utan det skulle innebära en relativt måttlig ökning av risken för cancer.
Det finns stora skillnader i radionuklidsammansättning i nedfallet från en kärnkraftsolycka, typ Tjernobyl, och nedfallet från kärnvapeninsatser. I det senare fallet finns relativt scit *nera kortlivade radionuklider eftersom det primärt motsvarar sammansättningen direkt efter kärnklyvningen. I ett kärn- kraftsverk kommer produktion och sönderfall av kortlivade radionuklider i ett jämviktsläge där de mera långlivade får en relativt sett mer dominerande ställning. Den externa doshastigheten som man får från en radioaktiv be- läggning från kärnvapeninsatser avtar snabbt och under det första halvåret avtar doshastigheten med t .
Kärnvapeninsatser mot en storstad utförs troligen med höghöjdsexplosioner, vilket innebär att nedfallet blir kraftigt fördröjt och att man i princip får en global spridning av de radionuklider som bildas. Det dröjer länge innan de faller ner på marken och kortlivade radionuklider hinner sönderfalla. Känne- dom om spridning av radionuklider i samband med höghöjdsexplosioner finns från de atmosfäriska kärnvapenprov som skett. Hittills nar kärnvapen med en sprängstyrka av 545 Mt, varav 217 Mt genom fission, exploderat. Detta har givit ett visst bidrag till vår strålmiljö. Dosåtagandet till befolkningen på norra halvklotet orsakat av detta ar ca 3 mGy (mSv) med en viss variation från organ till organ. Radionuklider som orsakar denna stråldos visas i tabell 1:1. Som synes är Cs-137 och Sr-90 de viktigaste.
Om samma nedfallsmönster skulle gälla generellt skulle kärnvapenexplosioner motsvarande 10.000 Mt fission på norra naivklotet i höghöjdsexplosioner inte ge en dosintecknig på mera än 0.14 Gy. Det är en förvånansvärt liten dosinteckning och beror på att man får en global spridning och nedfallet blir därmed kraftigt fördröjt (upp till flera år) varför kortlivade radionuklider hinner sönderfalla innan nedfallet. Med världens arsenal av kärnvapen kan man idag inte uppnå sprängstyrkan 10.000 Mt genom fission även om alla kärnvapen skulle utnyttjas. Antalet akut döda blir mycket stort om de skulle användas, kanske flera miljarder människor.
Tabell 1. Dosåtagande (u,Gy) från radionuklider producerade vid atmosfäriska kärnvapentest fram till 1980
Radionuklid Externa
Kortlivade radionuklider Interna
3»!fl
C
55Fe
~Sr
"nRu
I37Cs
I44Ce
239Pu
^'Pu
241 Am 0.4 5 TOTALT
Gonader
470 600 51 77 10
280 0.04 30.07
1500
Benmärg
470 600 51 370 6 2 940 280 3 16
2700
Ben
470 600 51 340 10 21003 280 39 20
3900
Lunga
470 600 51 91 10 24 120 410 280 500 12 30
2600
I kontrast till ovannämnda scenario står erfarenheterna från ett kärnvapen- test - Bravo testet - som USA utförde den 1 mars 1954 i Bikiniatollen i Stilla havet. Kärnvapenexplosionen utfördes på låg höjd varvid en del av den underliggande marken förgasades och drogs upp i eldklotet. När sedan detta svalnade kondenserade markmaterialet och därvid inneslöts klyvningsproduk- terna från bomben i de relativt stora partikler som bildades. Dessa fördes med vinden in över befolkade öar. Partiklarna var så stora att de föll ner relativt snabbt och därför blev kontamineringen ganska hög på öarna som fanns inom 10 till 20 mils avstånd. Bland dessa fanns Rongelap där ca 200 människor bodde och de fick externa gammastråldoser på omkring 1 - 3 Gy. Dessutom fick de radioaktivt stoft på huden vilket resulterade t omfattande betabränn- skador. Upptaget av radioaktivt jod i thyroidea blev också betydande speciellt hos barn.
Dessa exempel visar hur viktigt det är att veta hur kärnvapeninsatsen sker för att bedöma dess farlighet ur nedfallssynpunkt. De insatser som kan ge kraftiga beläggningar är laghöjdsexplosionerna mot t.ex. militära mål medan insatser mot stora städer kommer att döda många människor direkt men ger be- gränsade stråldoser för människor som lever ett antal mil därifrån.
KAP. II. RADIOAKTIVT NEDFALL FRÄN KÄRNVAPENDETONATIONER 11:1. Uppkomst och spridning
Vid detonation av kärnvapen av typ fissions- eller fissionsdriven fussionsbomb bildas - förutom den frigjorda energin i form av värmestrålning och tryckverkan - ett stort antal radioaktiva ämnen (radionuklider). Såväl vid själva detonationen som vid radionuklidernas sönderfall uppkommer energirik joniserande strålning, som på olika sätt utövar biologiska effekter.
Man skiljer mellan initialstrålning och kvardröjande strålning.
Initialstrålningen är definitionsmässigt den strålning som uppkommer inom en minut efter detonationsögonblicket. Den består i huvudsak av gammastrålning, som bildas vid sönderfallet av kortlivade nuklider, och vidare av s.k.
prompta neutroner, vilka läcker ut i samband med fissionsprocessen.
Initialstrålningen är främst av betydelse vid explosioner nära markytan, där dess räckvidd sträcker sig inom några km radie från detonationsplatsen [lj.
Den kvardröjande strålningen är i huvudsak beta- och gammastrålning och bildas främst vid fissionsprodukternas sönderfall. Den härrör sig emellertid också från neutroninducerad aktivitet i vapenmaterialet samt, i fråga om ytnära explosioner, även i markmaterial etc. Fissionsprodukterna kondenseras i stor utsträckning på fragment av vapenmaterialet, vilket i form av partiklar och med vindens hjälp kan transporteras långa sträckor för att så småningom deponeras på mark och vegetation som radioaktivt nedfall. Detta kan därför orsaka skador på avstånd, som vida överstiger de inom vilka verkan av värme och tryckvåg gör sig gällande.
Med hänsyn till egenskaperna hos och effekterna v det radioaktiva nedfallet brukar detta indelas i lokalt (eller tidigt) och globalt (eller fördröjt) nedfall. Den förstnämnda typen är sådant nedfall som når markytan inom 24 timmar från explosionstillfället. Det lokala nedfallet består i allmänhet av relativt stora partiklar (diameter från ca 50 u,m upp till några mm), i vilka aktiviteten kan vara sa hög att att strålningen orsakar akuta skador på människor och djur. Skadorna kan uppkomma som följd av helkroppsexponering av gammastrålningen från den belagda omgivningen, eller som brännskador, främst orsakade av betastrålningen, då partiklar kommer i direktkontakt med hud och slemhinnor. Betande husdjur kan sålunda erhålla akuta skador både till följd av att partiklar fastnar i hårremmen och att de får i sig dem med betesvegetationen varvid mag-tarmkanalen skadas [1], [2], [3].
Globalt eller fördröjt nedfall är sådana partiklar som når jordytan fr.o.m.
ett dygn efter explosionstillfället. Partiklarna kan, beroende på sin storlek och till vilken höjd de nått vid detonationen, hålla sig svävande i atmosfären från några dagar till flera år. En beläggning av fördröjt nedfall orsakar inga akuta skador, beroende dels på partiklarnas storlek, dels på förhållandet att huvuddelen av aktiviteten av de kortlivade nukliderna hunnit klinga av. Partiklar som inte deponeras inom några dagar efter detonationen når inte markytan i någon större utsträckning med mindre än att de tvättas ut med nederbörd [1].
Det globala nedfallet kan hänföras till två skilda kategorier, beroende på till vilken höjd molnet har stigit vid explosionstillfället. De partiklar som stannar kvar i troposfären, d.v.s. i atmosfärens nedersta skikt upp till 10-18 km höjd, tvättas i regel ut av nederbörd inom loppet av några månader.
aktiviteten har tvättats ut) är ungefar en månad. Denna typ av globalt nedfall brukar kallas troposfäriskt eller intermediärt nedfall.
Den andra kategorin av globalt nedfall består av små partiklar, som vid detonationen när sådan höjd att de injiceras i stratosfären (skiktet mellan 10-18 och ca 60 km höjd). I detta skikt transporteras partiklarna mycket ringa i vertikal riktning, vilket medför att de kan hålla sig svävande på praktiskt taget samma höjd under flera år. För att partiklarna skall nå jordytan måste de först komma in i troposfären, vilket kan ske genom olika meteorologiska processer i gränsområdet mellan de båda skikten.
Hälften-residenstiden för detta s.k. stratosfäriska nedfall är av storleksordningen fem år.
Partikeldiametern hos det troposfäriska nedfallet varierar vanligen mellan 25 och 50 jun, medan den i det stratosfäriska nedfallet i regel är av storleksordningen 1 jun [1], [2], [4].
Fördelningen mellan lokalt, troposfäriskt och stratosfäriskt nedfall beror dels på detonationshöjden, dels på vapnets sprängkraft. Vid explosioner över land och på så hög höjd att markmaterial inte nämnvärt dras in i molnet bildas praktiskt taget inget lokalt nedfall. Vid explosioner nära markytan beräknas ungefär 40 procent av aktiviteten stanna kvar i atmosfären som fördröjt nedfall [1], [2].
Vid detonationer av vapen med en sprängkraft motsvarande högst 100 kiloton trotyl, antingen vid markytan eller på relativt låg höjd, når i regel det mesta av det radioaktiva materialet inte 10 km höjd. Detta medför att huvuddelen av de partiklar som inte deponeras i form av lokalt nedfall kommer att tvättas ut med nederbörd inom några veckor. Det fördröjda nedfallet innehåller i detta fall en betydande fraktion kort livade nuklider, av vilka olika isotoper av jod (I) är de vikti^ste ur strålskyddssynpunkt (se 11:2 nedan).
Med ökande sprängkraft injiceras en allt större fraktion av det radioaktiva materialet i stratosfären. Till följd av den långa residenstiden i detta skikt hinner huvuddelen av jodisotoperna och övriga nuklider med relativt korta halveringstider att klinga av. Detta medför att det stratosfäriska nedfallet nästan enbart innehåller de långlivade nukliderna strontium-90 r S r ) och cesium-137 (i37Cs).
Även om endast en liten fraktion av det radioaktiva materialet stannar kvar i troposfären vid en luftexplosion av stor styrka, blir dock ofta dosbidraget från jodisotoperna betydande [1], [2].
11:2. Sammansättning och egenskaper
Flertalet av de mer än 300 radionuklider, fördelade över 36 olika kemiska element, som bildas vid en kärnvapendetonation har så korta halveringstider att de endast bidrar till initialstrålningen. Ett 20-tal nuklider har emellertid halveringstider av storleksordningen dagar, månader eller år (jämför tabell 11:1).
i
Karakteristiskt är att en radionuklid via betasönderfall kan omvandlas till en ny sådan, som i sin tur undergår betasönderfall o.s.v., så att en hel kedja av radionuklider uppkommer innan grundtillståndet i form av en stabil isotop nås. Exempel pa dylika sönderfallskedjor är de där de ingående
kedjor återfinns de ur strålskyddssynpunkt viktiga nukliderna wSr och wSr samt vidare I3II och mC s [2], [5].
Vid flertalet betaövergångar inom respektive sönderfallskedja emitteras dessutom gammastrålning. Denna år farligast under dagarna närmast efter en detonation, då dess intensitet kan vara så hög att den kan orsaka akuta strålskador. Betastrålningen har däremot betydelse på både kort och lång sikt, eftersom den bidrar till internstråldosen via kontaminerad föda etc.
Betastrålningens bidrag till externstråldosen är däremot endast av betydelse i den mån lokalt nedfall kommer i direktkontakt med huden (jämför 11:1 ovan).
Effekterna av en enskild radionuklid beror på dess ymnighet i nedfallet samt vidare på dess karnfysikaliska, kemiska och biologiska egenskaper. Ymnigheten beror primärt på fissionsutbytet, d.v.s. på antalet bildade species av nukliden i fråga per t.ex. 1000 kärnor av det fissila materialet, som undergår fission. Antalet kan variera beroende på bl.a. materialslaget och vilken typ av neutroner som medverkar vid fissionsprocessen. Typiska värden för några viktiga nuklider återges i appendix A, tabell 1 (i det följande betecknad appendix A:l etc.) [6], [7].
Karnfysikaliska egenskaper av betydelse är - förutom halveringstiden (T1/2) typen av sönderfall (beta eller beta + gamma) samt vidare den energi, vanligen mätt i mega-elektronvolt (MeV), varmed strålningen emitteras.
Karnfysikaliska egenskaper hos nedfallsnuklider av betydelse fr.o.m. andra dygnet efter en detonation återges i appendix A:l.
Viktiga kemiska egenskaper är, förutom till vilket grundämne nukliden i fråga hör, jonformen och med vilket eller vilka valenstal respektive nuklid uppträder i biosfären [6].
De biologiska effekterna av en enskild nuklid betingas av hur denna transporteras i ekosystemen och i kroppsvävnaderna och vidare på doskonversionsfaktorn, d.v.s. den energiöverföring och biologiska effekt per massenhet kroppsvävnad som strålningen åstadkommer per aktivitetsenhet av nukliden i fråga. Doskonversionsfaktorer avseende extern och intern bestrålning för olika nedfallsnuklider har sammanställts i appendix A:2 [8], [9] (jämför även tabell 11:1).
11:3. Beläggningsfältets förändring med tiden
Som framgått ovan kan nuklidsammansättningen i det "färska" nedfallet variera beroende på olika källrelaterade faktorer och vidare på förekomsten av inducerad aktivitet, betingad bl.a. av detonationshöjden. Vidare kan s.k.
fraktionering förekomma, vilket innebär att nuklidfördelningen avviker från den teoretiskt beräkningsbara, bl.a. tillföljd av att mera lättflyktiga element, däribland ädelgaserna krypton och xenon, kondenseras på partiklarna vid en senare tidpunkt än mindre lättflyktiga element. Eftersom radionukliderna av krypton och xenon bildar rubidium/strontium- och cesiumisotoper respektive, innehåller ofta det lokala nedfallet relativt sett mindre av dessa nuklider än mera långtransporterat nedfall [1].
Pen totala externstråldosen (gammadosen) och dess avtagande med tiden beror på summan av bidragen från varje enskild nuklid vid den aktuella tidpunkten. Aktivitetens och därmed dosens avtagande med tiden kan därför inte beräknas med utgångspunkt från en enskild halveringstid, men man har funnit att under drygt sex månader efter detonationen avtar aktiviteten
approximativt enligt funktionen t'" dar t är tiden. Efter nämnda tidpunkt avtar aktiviteten snabbare än vad sambandet ovan anger [1], [2].
En annan regel för dosens avtagande med tiden är att den minskar med en faktor 10 för varje ökning av tiden med en faktor 7. Uppmäts en viss dos per tidsenhet ett dygn efter detonationen blir dosen per motsvarande tidsenhet efter 7 dygn 10 ginger lägre och efter 7 - 7 = 49 dygn 100 gånger lägre än efter ett dygn o i v . [1J.
I fråga om en enskild radionuklid gäller vidare enligt lagen för det radioaktiva sönderfallet att efter 7 halveringstidcr återstår mindre än en procent av den ursprungliga aktiviteten och efter 10 halveringstider mindre än en promille av densamma. Detta innebär Lex. att efter två månader återstår mindre än en procent av den ursprungliga aktiviteten av jod-131
(T1/2) drygt 8 dygn; jämför appendix A:l).
Som förut nämnts dominerar dosbidraget från radiojod och andra kortlivade nuklider helt under veckorna närmast efter ett nedfall, jmder det att bidragen från de på lång sikt farliga nukliderna Sr och ' Cs då ar helt marginella. Aktiviteten av olika nuklider och deras bidrag till extemstråldosen från en markbeläggning, som under dygn 2-8 efter en tänkt detonation ger en externdosekvivalent om 1 Sv, har beräknats i appendix A:3.
Beräkningarna hänför sig till timme 67 efter den tänkta detonationen då dosraten är 5,95 mSv, vilket värde motsvarar genomsnittet per timme under perioden (Jämför nedan).
Beräkningarna i appendix A:3 har gjorts med utgångspunkt från data i ref.
[4], vilka hänför sig till en relativ dos- och aktivitetsfördelning som gäller för fission av uran-238 med ett termonukleärt neutronspektrum.
Fördelningen hänför sig till ofraktionerat nedfall och vidare, med avseende på externdosekvivalenten, till en punkt en meter ovanför en plan markyta av
oändlig" utsträckning.
Vid ovannämnda tidpunkt bidrar ett 40-tal nuklider till mer än 95 procent av externdosekvivalenten med andelar varierande mellan < 1 och 30 procent (appendix A:3). Den totala beläggningen kan skattas till ungefär 3350 MBq/m . Aktiviteterna av och dosbidragen från de på sikt viktiga Sr- och Cs-nukliderna är emellertid helt marginella.
Externdosens avtagande med tiden, liksom de nuklider som ger de huvudsakliga dosbidragen vid skilda tidpunkter efter detonationen, framgår av tabell 11:2. Antas den relativa externdosraten ett dygn efter detonationen vara 100, erhålles med hjälp av formeln t de i tabellen angivna relativa dosvärdena. För tidpunkter >200 dagar har dessa beräknats med utgångspunkt från data i ref. [1].
Vid en total externdosekvivalent om 1 Sv under första veckan (dygn 2 t.o.m.
8) avtar dosraten från 20,3 mSv/h vid periodens början till 5,95 mSv/h i dess
"mitt" (d.v.s. efter ytterligare 43 h då halva dosekvivalenten avgivits) och vidare till 1,68 mSv/h vid periodens slut (jämför tabell H:2). Efter 99 h få ild böj, p (j ) & 51 d f d i b ä k från perioldens början, &.<>. ca 5,1 dygn efter detonationen, beräknas externdosbidraget från Cs uppgå till 0,01 procent av den totala externdosraten (som vi denna tidpunkt är 2,85 mSv/h; jämför tabell 11:1).
Beläggningen av Cs kan med ledning härav och den av Recher (se appendix A:2) angivna doskonversionsfaktorn beräknas till 147 kBq/m .
Med utgångspunkt från depositionen av Cs och kända aktivitetskvoter i nedfallet (jämför [8]) har depositionen av Sr och Sr samt av yttrium-91 ( Y) beräknats i appendix A:3 och tabell 11:1.
Från tabell 11:2 framgår att olika jodisotoper, främst 132I, och andra kort livade nuklider dominerar bidraget till externdosen under den första veckan efter detonationen. Fr.o.m. andra veckan och några ve. 3r framåt ger lantan-140 ( La) det största enskilda dosbidraget, medan bidraget från jodisotoperna minskar för att praktiskt taget ujpphöra efter två månader.
Samtidigt ökar dosbidraget från zirkon/niob-95 ( Zr/ Nb) i betydelse. Dessa båda nuklider dominerar bidraget till externdosen fr.o.m. andra månaden och t.o.m. drygt ett år efter detonationen.
Externdosbidraget från 137Cs blir av betydelse först efter mer än ett år efter detonationen och inte förrän efter ungefär fem år dominerar nukliden bidraget till externdosen.
I Tabell 11:1 har de vikigaste nukliderna rangordnats efter deras bidrag till externdosen 5,1 dagar (123 h) efter detonationen, d.v.s. vid den tidpunkt då bidraget från Cs antas utgöra 0,01 procent av totala externdosen. Av tabellen framgår att vid denna tidpunkt härrör 32 procent av totala dosen från nukliden L(Ti/2 2,3 h), som är dotternuklid till och står i jämvikt med |ellur-132 ( T e ; T1/2 78 h). 20 procent av totala dosbidraget kommer från °La (T1/2 12,6 d) och ytterligare ett tiotal nuklider ger bidrag om vardera mellan 2 och 6 procent. Jodisotoperna bidrar totalt med nära 40 procent av externdosen (jämför [4]).
Av tabell 11:1 framgår vidare att 137Cs och övriga gammastrålande nuklider med längre halveringstider endast ger helt obetydliga bidrag till den totala externstråldosen under första veckan efter detonationen. Dessutom framträder externdosen från Sr/ Y som helt försumbar. Däremot ger de övriga enbart betastrålande nukliderna Sr och 'Y, tillföljd av deras avsevärt högre aktiviteter jämfört med Sr, ett mindre bidrag till externdosen (i form av huddos).
Det skall framhållas att den ovan beskrivna dosfördelningen är teoretiskt beräknad och hänför sig till det fall då nukliderna är fördelade på en plan oändlig markyta. I praktiken sker en omfördelning av nukliderna i markprofilen dels till följd av naturliga processer, såsom infiltration med nederbörd, dels genom mänsklig påverkan som vid plöjning och bearbetning av odlad mark. Härigenom kommer gammastrålningen i större eller mindre grad att skärmas av jordmaterialet, beroende på såväl energin hos gammastrålningen (jämför appendix A:l) som nuklidernas djupfördelning 1 marken. Även byggnader och fordon skärmar gammastrålningen.
Till följd av topografiska skillnader och markytans ojämnhet kommer i praktiken lägre externdoser att uppmätas än de teoretiskt beräknade.
I medeltal kan dosraten vid beläggning av en "genomsnittlig" markyta beräknas bli omkring 70 procent av den teoretiskt beräknade i det fall beläggningen ligger kvar ovanpå marken [2].
Jordmaterialets skärmning medför att nuklider som ger ett jämförelsevis stort dosbidrag om de ligger ovanpå markytan kommer att minska i relativ betydelse när de införlivas i marken. Som exempel kan nämnas nukliden ruthenium-106 ( Ru), som enligt tabell 11:2 skulle dominera externdosbidraget ett oar år efter depositionen. Eftersom energin hos
härrör från de kortlivade dotternukliderna Rh respektive Ba; se ap- pendix A:l) skärmas strålningen mer hos den förstnämnda nukliden, vilket medför au dess bidrag relativt * Cs/ Ba minskar.
11:4. Faktorer som påverkar nuklidemas betydelse ur intemdossynpunkt En radionuklids farlighet med hänsyn till internstråldosen beror dels på hur nukliden ifråga metaboliseras i kroppen, dels på i vilken omfattning den når kroppen med föda, dricksvatten och inandningsluft. Faktorer av betydelse i det förstnämnda avseendet är i vilken grad nukliden absorberas i mag-tarmkanalen, vidare i vilket eller vilka organ eller vävnader nukliden fördelas och slutligen med vilken hastighet den utsöndras ur kroppen.
Dessutom beror effekten på vilken typ av strålning som nukliden avger vid sönderfallet [6]; jämför även 11:2 ovan.
Faktorer av betydelse för nuklidemas transport i livsmedelskedjan är främst i vilken grad de tas upp av och fördelas i grödorna, och vidare i vilken utsträckning absorption sker i husdjurens mag-tarmkanal. Kontamination av grödorna kan ske antingen genom att det radioaktiva nedfallet direkt förorenar den växande grödan, eller också indirekt genom att växterna via rötterna tar upp nukliderna från den belagda marken. Den förstnämnda transportvägen är givetvis av betydelse endast i det fall depositionen äger rum under vegetationsperioden, medan upptag via rötterna av långlivade nuklider i princip kan ske så länge dessa finns kvar i växttillgänglig form i marken [6], [10].
Nuklider som i form av partiklar fångas upp av växande gröda kan, beroende på löslighet och jonform, aktivt tas upp av växten och transporteras vidare i densamma på motsvarande sätt som efter upptag via rötterna (se vidare kap.
Med hänsynstagande till de olika faktorer som nämnts ovan är det endast ett fåtal nukiider i kärnvapennedfallet som är av betydelse ur internstrålsynpunkt för människan. De på kort sikt viktigaste nukliderna är olika isotoper av jod (främst I och I; jämför tabell 11:1-2 och appendix A:l), ofta sammanfattade som radiojod. Till följd av deras ymnighet i det tidiga nedfallet och att radiojod lätt tas upp i nötkreaturens mag-tarmkanal, varifrån i genomsnitt 1,2 procent av aktivitet som deponeras på betesgräs överförs per liter mjölk, utgör kedjan betesgräs - mjölk - människa en s.k. kritisk transportväg. I kroppen ackumuleras radiojod främst i sköldkörteln, som är det kritiska organet, d.v.s. det organ där en skada först manifesterar sig [2], [6], [7], [10].
De nuklider som på sikt ger de största bidragen till internstråldosen hos människan är Sr och Sr (radiostrontium) samt Cs. Dessa nuklider är av betydelse därför att de liknar bioelementen kalcium respektive kalium och transporteras på ungefär samma sätt som dessa i biologiska system. De långlivade nukliderna Sr och ' Cs tas upp från marken av grödorna i årliga mängder motsvarande storleksordningen 0,1-1 respektive 0,01-0,1 procent av den totala depositionen, beroende på bl.a. typ av gröda, jordart, gödslingsintensitet m.m. Eftersom dessa båda nuklider är tillgängliga under fång tid, kan därför dosinteckningen bli betydande. Strontium-89 är främst av betydelse i den mån nedfall deponeras på växande gröda [2], [6], [7], [10]; jämför även kap. IV.
Flertalet övriga nuklider angivna i tabell 11:1 och appendix A:l bidrar i ringa utsräckning till interndosen hos människan, beroende på att de antingen inte nämnvärt absorberas i mag- tarmkanalen hos människor och djur, eller att de endast obetydligt tas upp av och translokeras i grödorna. Detta gäller för flertalet nuklider tillhörande gruppen lantanider och aktinider. Även dessa nuklider kan emellertid i en akut nedfallssituation bidra till interndosen hos såväl betande husdjur (jämför 11:1 ovan) som människan i de fall radioaktiva partiklar fångats upp av betesvegetation eller av bladgrönsaker [6], [10].
11:5. Effekter på svenskt område i åskådarfallet. Förutsättningar i fallstudien
Vilka beläggningsfält och stråldoser som kan tänkas erhållas på svenskt område efter en massinsats av kärnvapen på andra sidan Östersjön beror i hög grad på de meteorologiska förhållandena, främst med avseende på vindar och nederbörd, som råder vid tiden för och närmast efter vapeninsatsen. Enligt beräkningar av Försvarets Forskningsanstalt, FOA, är det endast under mycket ogynnsamma omständigheter med avseende på val av mål samt rådande väderförhållanden, som dosen under första veckan kan beräknas uppgå till 10 Sv eller mer på närmast beläget svenskt territorium [2].
För att en beläggning som ger nämnda veckodos skall komma till stånd, fordras att den genomsnittliga vindhastigheten i höjdskiktet 0-15 km är av storleksordningen 100 km/h, och vidare att insatsstyrkan uppgår till minst 100 Mt fissionsenergi vid en ytexplosion. Den genomsnittliga vindhastigheten i nämnda höjdskikt över Skandinavien är omkring 40 km/h. Även om vindar med hastigheten 100 km/h eller mer inte är ovanliga i högre luftlager, är det dock ganska sällsynt att denna vindhastighet råder i hela höjdskiktet under någon längre tid. Det mest sannolika fallet är därför att det dröjer från 7-8 timmar upp till något dygn innan den radioaktiva plymen når det svenska fastlandet, beroende på var insatsen antas äga rum [2].
Till grund för konsekvensberäkningarna i den följande fallstudien har vi antagit att den radioaktiva plymen når det undersökta blocket 12-24 timmar efter detonationen, och att det aktiva materialet tvättas ut med nederbörd i sådan omfattning att beläggningen ger en teoretiskt beräknad externdos om 1 Sv under första veckan, d.v.s. fr.o.m. dygn 2 t.o.m. dygn 8. Situationen antas sålunda vara analog med den som ägde rum vid passagen av den radioaktiva plymen från Tjernobylolyckan i april 1986. Vi antar vidare att markbeläggningen har den aktivitets- fördelning som redovisats i tabell 11:2 och appendix A:3, samt att övriga förutsättningar som nämnts i texten ovan gäller.
11:6. Referenser
[1] Glasstone, S and Doylan, Ph (1977). The Effects of Nuclear Weapons.
643 pp, 3rd ed., Washington, D.C
[2] Bergman, R, Lindqvist S, Johansson L, Schelin O, Lagerstedt O,
Edvarson K, Finck R och Danielson G (1983). Radioaktivt nedfall från kärnvapen. En kunskapsorientering om spridning; verkan och åtgärder.
FOA Rapport A 40043-A3. Försvarets Forskningsanstalt, huvudavd. 4, Umeå.
[3] Jones, B E V (1975). Simulated Near-in Fallout in Goats and its Effects. Acta Vet. Scand. 58, Stockholm.
[4] Freiling, E, Crocker, G & Adams, Ch (1965). Nuclear Debris Formation. In: Radioactive Fallout from Nuclear Weapon Tests (ed. A. Klement Jr.). U.S. Atomic Energy Commission, Oak Ridge, Tenn.
[5] Lederer, M, Hollander, J & Perlman, I (1969). Tables of Isotopes, 6th ed. Wiley & Sons, New York.
[6] Russell, S R (ed.). Radioactivity and Human Diet. 517 pp. Pergamon Press, Oxford.
[7] Report of the United Nations Scientiffic Committee of the Effcts of Atomic Radiation (1962). General Assembly Official Records:
Seventeenth Session, Supplement No. 16 (A/5216). Förenta Nationerna, New York.
[8 Kocher, D C (1983). Dose Rate Conversion Factors for External Exposure to Photons and Electrons. Health Physics, vol. 45, pp. 665-686.
[9] Svensson, Leif (1979). Dose Conversion Factors for External Photon Radiation. FOA Rapport C40060-A3. Försvarets Forskningsanstalt, huvudavd. 4, Sundbyberg.
[10] Eriksson, Å (1977). Fissionsprodukter i svensk miljö. Rapport SLU-IRB-40. Lantbrukshögskolan, Uppsala.
Tabell 11:1. Olika fissionsprodukters bidrag till externstråldosen från markdeponerat tidigt nedfall under timmme 123 efter en tänkt karnvapendetonation. Total dosekvivalent
» 2,85 mSv, motsvarande 1 Sv under dag 2-8 efter deto- nationen. Dosfördelning enligt Freiling et al.[4]; dos- konversions faktorer enligt Kocher [8] och Svensson [9].
Jämför Tabell 1-3 i appendix A samt text
Nuklid
132-1 140-La 143-Ce 131-1 132-Te 127-Sb 99m-Tc 99-Mo 131m-Te 140-Ba 97m-Nb 97-Nb 95-Zr 103-Ru 133-1 95-Nb 106-Rh 137-Cs 89-Sr 90-Sr/90-Y 91-Y
% av total dosekvi- valent
32 22
5,2 4,9 3,4 3,1 2,9 2,5 2,2 2,2 2,0 2,0 2,0 2,0 1,4 -0,1 -0,08 -0,01b
(0,2) (0,0) (0,2)
Dosekvi- valent, MSva
912 627 148 140
96,9 88,4 82,6 71,2 62,7 39,8 57,0 56,5 57,0 57,0 39,9 2,8 2,3 0,285 (4,7) (0,1) (5,1)
Doskonv.
faktor, jiSv/h per MBq/nT 7,329 6,872 1,026 2,066 0,774 2,192 0,461 0,627 4,429 0,682 2,317 2,295 2,340 1,564 1,267 2,420 1,153 1,941 0,243 0,384 0,264
Deposition, MBq/m2
124 91,2 144
67,6 125
40,3 179 114
14,2 58,4 24,6 24,6 24,4 36,4 31,5 1,18 1,98 0,147 19, 2C
0,113c
19, 2C
a Avser gonad- eller helkroppsdos alt. huddos (Sr- o. Y-isotoper).
b Enligt FOA [2],
c Aktivitetskvot 137-Cs/90-Sr = 1,3; 89-Sr/90-Sr = 170;
90-Sr/91-Y = 170. Enligt Russell [6].
Tabell 11:2. Olika fissionsprodukters bidra? till externstråldosen från »ark- deponerat tidigt nedfall vid skilda tidpunkter efter en kärn- vapendetonation. Efter Freiling et al. [4]; jämför tabell 11:1 och text
Tidpunkt e. detona- tionen
24 43 67 123 192 30 100 200 1
5 10
h h ha
hb
h (8 d) d
d d år år år år
Relativ total dosekvi- valent 100
50 29,3 14,1 8,25 1,69 0,40 0,18 0,08 0,04 0,001 0,0004
Olika nukliders bidrag i procent av totala dosekvi- valenten vid resp. tillfälle:
1351:20 1321:20 1321:28 1321:32 140La:33 140La:55 95Nb:39 95Nb:52 95Nb:42 106Rh:50 137Cs:60 137Cs:>95
1321:10 97Nb:2*10 140La:ll 140La:22 1321:30 95Zr:12 95Zr:28 95Zr:28 106Rh:22 137Cs:20 106Rh:22
97Nb:2*9 143Ce:9 143Ce:9 143Ce:6 1311:7 103Ru:9 103Ru:18 103Ru:7 95Zr:21 125Sb:13 125Sb:15
1331:7 1331:9 1331:8 1311:5 140Ba:3, 95Nb:6 140La:8 106Rh:7 137Cs:4, 144Pr:5
143Ce:6 1351:8 97Nb:2*7 132Te:3,5 3 132Te:3,2
140Ba:5 141Ce:2 137Cs:<l ,5 144Pr:2,5
a Vid denna tidpunkt är dosraten lika ned det genomsnittliga värdet per timme under dygn 2-8, dvs. 5,95 mSv/h för veckodosekvivalenten 1 Sv.
KAP. III. REFERENSBLOCK
111:1. Läge, omfattning och bebyggelse
Det undersökta blocket ligger i Alunda församling inom Östhammars kommun och Uppsala län. Blocket omfattar 14 jordbruksföretag om totalt 573,5 ha åker jämte drygt 90 ha skogsmark. Arealen Sker inom blocket utgör knappt 13 procent av församlingens totala åkerareal [1].
Bebyggelsen till åtta av företagen är samlad i två närliggande bysamhällen medan den i övrigt består av enskilt eller parvis liggande gårdar. Avståndet från "centrum" av blocket Jill närmaste tätort, Alunda, är 4 km, medan avståndet till centralorten Östhammar är omkring 25 km och till Uppsala omkring 35 km. De ungefärliga avstånden Jill några tänkbara närbelägna insatsområden för kärnvapen på andra sidan Östersjön är av storleksordningen 350-600 km (Baltiska kusten respektive Leningradsområdet jämför [2]).
111:2. Topografi, jordarter och klimat
Blocket omfattar arealmässigt delar av ett omkring 25 km2 stort i huvudsak uppodlat lerslättområde, vilket inom blocket genomkorsas av en del skogsbeväxta moränområden. Höjdskillnaderna inom området är obetydliga och uppgår som mest till något tiotal meter.
Åkermarkens matjordstyper inom Alunda församling fördelas enligt Berglund [3] på följande jordarter: sand-, mo- och mjälajordar 13 %, lättleror 3 / %, mellanleror och styva leror 24 %, gyttjeleror 6 % samt slutligen mull- och gyttjejordar 20 %. Ungefär samma jordartsfördelning kan antas föreligga in- om blocket som inom församlingen. De domiminerande jordarterna inom blocket är således lätt- och mellanleror samt mull- och gyttjejordar.
De odlade jordarna inom blocket karakteriseras, liksom inom större delen av Uppland i övrigt, av relativt höga pH-värden (i allmänhet i intervallet 6,5-7,0) och hög kalciummättnadsgrad (ofta 80-100 procent av basutbyteskapaciteten) i såväl matjord som alv. Matjordarnas fosfor- och kaliumtillstånd, avseende såväl förråd som lättlöslig fraktion, ligger i allmänhet inom markkarteringens klasser III och IV [4]; jämför även [5].
Klimatet inom det aktuella området är i stort sett av samma karaktär som inom östra mellansverige i övrigt. Den relativa närheten till upplandskusten medför dock att den genomsnittliga tidpunkten för vårbrukets början, liksom för betessläppningen, i allmänhet ligger några dagar senare än i Upplands centrala jordbruksbygder.
111:3. Företagsstruktur, befolkning
Den genomsnittliga arealen åker per företag inom blocket är 41 ha (variationsvidd 8,0 - 79,5 ha). Fördelas företagen efter åkerarealens storlek enligt den gängse indelniningen i jordbruksstatistiken erhålles följande antal inom respektive storleksgrupp:
5,1-10,0 10,1-20 20,1-30 30,1-50 50,1-100 ha
1 0 6 2 5
Jämfört med storleksfördelningen inom Uppsala län är antalet företag inom gruppen 20,1-30 ha relativt större än inom gruppen 30.1 - 50 ha. Inom hela länet återfinns 23 procent av totala antalet jordbruksföretag inom vardera av de båda sistnämnda storleksgrupperna [1].
Skogsmarksarealen inom blocket uppgår till i genomsnitt 9,2 ha per företag.
Fem av företagen har ingen eller mindre än 5,0 tia skog, medan två företag har arealer om vardera omkring 25 ha. Endast smärre arealer naturbetesmark finns inom blocket [1].
Två av företagen ägs helt av brukarna medan två är helt arrenderade. De övriga omfattar dels ägd mark dels en varierande andel arrenderad åkermark Företagarna inom blocket fördelades 1985 på följande åldersgrupper:
30-39 40-49 50-59 60- år
Totala antalet boende på jordbruksföretagen inom blocket kan skattas till omkring 40 personer. Dessutom bor ytterligare ett antal personer på övriga fastigheter inom blocket.
111:4. Växtodling
Växtodlingen inom området där blocket ligger karakteriseras av en omfattande odling av vallgrödor och foderspannmål. Dessa båda kategorier av grödor omfattade under 1985 drygt 60 resDektive drygt 30 procent av den odlade arealen inom Alunda församling [1]. Återstoden utgjordes av brödspannmål (3,5 procent) samt smärre arealer oljeväxter, matpotatis och kokärter. Helträda och obrukad åker utgjorde drygt 3 procent av arealen.
Åkerarealens fördelning på olika växtslag inom församlingen under 1985 återges i tabell 111:1, där även fördelningen inom blocket har skattats. Då arealuppgifter saknas för de enskilda företagen har det för brödsäd, oljeväxter och potatis antagits att arealen inom bucket av respektive gröda var proportionell mot motsvarade areal inom hela församlingen. För vallgrödor och övriga grovfoderväxter har arealen inom blocket beräknats med utgångspunkt från det faktiska foderbehovet för blockets nötkreatur, som är proportionellt större inom blocket än inom församlingen (se 111:5 nedan). En motsvarande reducering av arealen foderspannmål har gjorts, vilket synes rimligt med hänsyn till att relativa antalet av övriga djurslag inom blocket är betydligt mindre än inom församlingen. Andelen grovtoderväxter och foderspannmål inom blocket antas sålunda utgöra 50 respektive 43 procent av åkerarealen (tabell 111:1).
Skördedata för de olika grödorna under 1985 redovisas i tabell 111:2, dels som normskördar (d.v.s. beräknad bärgad skörd med utgångspunkt från avkastningen under tidigare år) för det skördeskadeområde där blocket ligger [61, dels som totalskörd bärgad torrsubstans av respektive skördeprodukt inom blocket. Det har härvid antagits att hektarskördarna inom blocket var desamma som inom skördeskadeomradet utom för slåttervall, för vilken gröda avkastningen per ha antagits vara något högre inom blocket än inom skördeskadeomradet, eftersom en del av vallarealen inom blocket
torde intensivodias (se vidare appendix B och [8]). Normskördarna representerar bättre genomsnittet för en längre tidsperiod än de faktiskt bärgade skördarna under 1985, som var tämligen låga (jämför [4]).
111:5. Animalieproduktion
Det undersökta blocket ligger inom ett område med en för uppländska förhållanden intensiv mjölkproduktion. Antalet mjölkkor inom blocket uppgick 1985 till 324 st och antalet övriga nötkreatur, i huvudsak rekryteringsdjur, till 385 st. Antalet mjölkkor per ha åker var i genomsnitt 1,7 gånger större inom blocket än inom församlingen (tabell 111:3) och 3,9 gånger större än genomsnittet för Uppsala län [4].
Nötkreatursbesättningar med mjölkkor fanns under 1985 på tolv av företagen inom blocket, medan de tva övriga helt saknade nötkreatur. Antalet besättningar inom olka storleksgrupper enligt indelningen i jordbruksstatistiken var följande:
0 1-9 10-24 25-49 >50 kor 2 0 6 5 1
Den genomsnittliga nötkreatursbesättningen inom blocket omfattade således 27 mjölkkor och 32 rekryteringsdjur. Antalet mölkkor per besättning inom Uppsala län var i medeltal 20 st.
Data över den genomsnittliga mjölkavkastningen samt använda genomsnittsfoderstater för tio av blockets besättningar, som är medlemmar i produktionskontrollen, har erhållits från Uppsala läns husdjur, ekonomisk förening [8]. Avkastning, foderstater samt beräknad foderåtgång och erforderlig areal slåtter- och-betesvall inom blocket redovisas i appendix B.
Antalet av övriga djurslag inom blocket var under 1985 relativt sett väsentligt lägre än inom församlingen och inom Uppsala län (tabell 111:3).
I de följande konsekvensberäkningarna har blocket behandlats som en enhet, d.v.s. genomsnittsvärdena för avkastning etc. har använts utan hänsynstagande till variationen mellan de olika företagen inom blocket.
111:6. Referenser
[1] Lantbruksregistret, Uppsala län. Uttdrag av data över det undersökta blocket samt över Uppsala län.
[2] Bergman R, Lindqvist S, Johansson L, Schelin O, Lagerstedt O,
Edvarson K, Finck R, och Danielson G(1983). Radioaktivt nedfall från kärnvapen. En kunskapsorientering om spridning, verkan och åtgärder.
FOA Rapport A 40043-A3. Forsvarets Forskningsanstalt, huvudavd. 4, Umeå.
[3] Berglund, G (1979). De odlade jordarna i Uppsala län, deras geografiska fördelning och fördelning på jordarter. Avd. f. lant- brukets hydroteknik, rapport 117. Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala.
[4] Lantbruksnämnden, Uppsala län. Lantbruksnämndens gröna sidor 2/86 (jämte muntlig och skriftlig information).
[5] Ekström, G (1953). Åkermarkens matjordstyper. I: Atlas över Sverige.
Generalstabens litografiska anstalts förlag, St jckholm.
[6] Statistiska meddelanden, (1985) Medd. J 15 SM 8501. Statistiska Centralbyrån, Stockholm.
[7] Databok för driftsplanering 1986. Spec, skrifter nr 24, Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala.
[8] Uppsala läns husdjur, ekonomisk förening. Skriftlig information.
Tabell 111:1. Åkerarealens användning inom blocket och inom Alunda församling under 1985. Data enligt ref.
[1], [4] och [6]
Gröda
Höstråg Höstvete Vårvete S:a brödsäd Korn
Havre Blandsäd
Foderärter etc.
S:a fodersäd Höstraps/-rybs Vårraps/-rybs S:a oljeväxter Slåttervall Betesvall
Grönfoderväxter S:a grovfoder- växter
Matpotatis Kokärter Helträda och
obrukad åker Totalt
Inom blocketa
Hektar 0,9 2,8 16,7 20,4 120
60 3,6 173,6 1,6 3,5 5,1 250 100 10
360 0,5 0 4,0 573,5
Procent 0,2 0,5 2,9 3,6 20,9 10,5 0,6 32,0 0,3 0,6 0,9 43,6 17,5 1,7
62,8
<0,l 0 0,7 100
Inom församlingen Hektar
7 22 133 3 62 1481 681 636 29 2827 13 28 41 1196 174 21
1391 3 3 142 4569
Procent 0,2 0,5 2,9 3,5 32,4 14,9 13,9 0,6 61,9 0,3 0,6 0,9 26,2 3,8
<0,l
30,4
<0,l
<0,l 3,1 100
a Arealen grovfoderväxter har skattats utifrån det faktiska grovfoderbehovet för nötkreaturen inom blocket (jfr appen- dix B ) . Arealerna av brödspannmål, oljeväxter, potatis och foderärter har antagits vara proportionella mot mot- svarande arealer inom församlingen. Arealen korn och
havre har antagits vara 120 och 60 ha respektive och åter- stående 4 ha helträda. Blandsadesarealen har fördelats proportionellt på korn och havre. Arealen kokärter inom församlingen var sannolikt en enstaka odling, som antas ha legat utanför blocket.
Tabell 111:2. Skördedata för 1985 avseende normskördar (= beräknad bärgad skörd) för skördeskadeområdet där blocket in- går (nr 0042) samt skattade totalskördar inom blocket Gröda
Höstråg Höstvete Vårvete S:a brödsäd Korn
Havre
Foderärterc
S:a fodersäd Höstraps Vårraps Höstrybs Vårrybs
S:a oljeväxter Slåttervalld
l:a skörd
återväxt, hö etc.
11 , betee
Betesvalle
Grönfoderväxter*
S:a grovfoder- växter
Matpotatis
Summa torrsubstans
Nonnskörd.
kg per haa
3449 4507 3563
3371 3460
1849 1617 1750 1552
4241 1994
15058^
Bärgad skörd inom blocket, ton torrsubstans (ts) Kärna (motsv.) Halm
2,6 10,7 50,6 63,9
344 240 176 135
6,1 526
1,2 1,1 2,5 2,2 7,0
974 275 141 420 50
1860 1,1
2458 375
a Vid 15, 18 och 16,5 procent vattenhalt för spannmålskärna, oljeväxtfrö och vallfoder respektive. Data enligt [6].
b Beräknad med med utgångspunkt från data i [7].
c Skattad skörd 1700 kg ts per ha.
d Bärgad skörd av slåttervall inom blocket antas vara 1,1 * norm- skörden. Återväxten antas fördelad på 60 procent slåtter och 40 procent bete (jfr text och appendix B ) .
e Beräknad avkastning enligt appendix B.
f Beräknad avkastning 5000 kg ts per ha.
g Vid 15 procent vattenhalt.
Tabell 111:3. Antalet husdjur inom blocket och inom Alunda församling i juni 1985. Data enligt [1]
Kategori
Kor för mjölk- produktion öv. nötkreatura
Avelsfår Lamm
Avelssvin öv. svin Höns
Inom Blocket Totalt
324 385 3 6 24 125 69
Per ha åker 0,56 0,67
<0,01 0,02 0,04 0,22 0,02
Inom församlingen Totalt
1480 1990 113 184 261 3404 2379
Per ha åker 0,32 0,44 0,02 0,04 0,06 0,74 0,52
a I huvudsak rekryteringsdjur, som antas fördelade på ålders- kategorierna: <6 mån. 129 st., 6-12 mån. 128 st. och
>12 mån. 128 st.(jfr appendix B).
KAP. IV. NUKLIDTRANSPORT TILL GRÖDOR OCH LIVSMEDEL IV:1. Bakgrund
Tidpunkten för ett nedfall blir i de flesta fall avgörande för den till grödor och livsmedel transporterade fraktionens storlek. Omedelbart inses att konsekvenserna ur föroreningssynpunkt blir mycket mindre om nedfallet kommer före eller efter vegetationsperioden än om det kommer under densamma. Bak- grunden härtill är att den direkta föroreningen av en växande gröda som ex- poneras mot atmosfären är så många gånger effektivare än den som sker genom upptag senare från en förorenad markyta eller jordvolym. Grödornas bladrike- dom och exponerad yta i förhållande till vikt varierar starkt både mellan grödor och under vegetationsperioden. Bladrika gräs kan få hög förorenings- grad efter ett nedfall under försommaren. Detta i förening med ett kort tids- avstånd till skörden, vilket ger dels liten tillväxtbetingad utspädning och dels små tidsberoende förluster av uppfångat nedfall till mark, gör därför gräsgrödorna till den mest kritiska inkörsporten för nedfallsnuklider till djurledet. Övriga grödor, i huvudsak spannmalsgrödor, spelar en mindre roll, eftersom kärnan nos de senare utvecklas relativt sent och har ett lägre yta/viktförhållande än vegetativa växtdelar.
Tidiga nuklidnedfall måste för att nå kärnan penetrera bladytan och sedan translokeras till axregionen när denna börjar tillväxa. P*Ua sker lättare för envärda katjoner som cesium än för övriga, ex.vis strontium. Transporten denna väg är således selektiv, men som ovan framgår även långsam och mindre effektiv än den direkta utom för cesium [jfr 1,2,3]. A andra sidan har direkt förorening av axet med strontium befunnits vara en väsentlig orsak till kärnans förorening [1,2]. Nuklidtransporten till spannmål har beräknats enligt [3,4].
Sammanfattningsvis framstår jordbruket som ett dynamiskt system i sig. Ett nedfall under vegetationsperioden undergår en dynamisk transport i detta system: uppfångning av grödorna, tidsberoende penetration i eller fall off från gröda till mark, utspädning genom tillväxt och slutligen överföring till djurledet vid betning och till foderlager vid skörd. Vid skattning av transporten till livsmedel av nedfallsnuklider måste alla dessa förhållanden beaktas i den tankemodell som anländes.
IV:2. Nuklidtransporten från vallama
Arealförhållanden och tillväxtnivåer har behandlats ovan. Det har ovan nämnts att lerjorden omfattar ca 50, sandjorden 40 och torvjorden 10 % av blockets areal. Betesmarken omfattar 100 ha, varjämte hälften av vallarealens 250 ha efter den första skörden används för betesändamål. Gräsets tillväxt approximeras till att följa en exponentiell funktion. Tillväxten på vallarna förutsätts starta 1 maj, dag nr 121 från en levande bas ovan mark av 0,05 kg torrsubstans m ( = Y i ) . För betesmarken gäller att betning startar dag nr 130, 10 maj, då beteshorisonten, Y2, uppnår 0,1 kg ts, och att Yi + Y2 = 0.15 kg ts m', där Yi och Y2 betecknar gräset i stubb- resp. beteshorisont. Kontinuer- lig tillväxt och avbetning tankes råda med betestrycket i jämvikt med till- växten. Tillväxten per dag eller betesproduktionen per ytenhet avtar till hälften från vår till höst men uppgår totalt till ca 6 ton ts per ha och år.
Transporten av 131I, 137Cs, '"Sr Och wSr från betesmarker och vallar till mjölk och kött efter nedfall före snösmältning, under tidig vår, under sommar och under tidig höst har skattats med hjälp av modeller, i vilka hänsyn tagits till radioaktivt sönderfall, förluster från grä till mark och upp- transport från mark och från .stubbhorisont till oetesgräs samt till mark-
