Bevezetés

Pontosan száz évvel ezelőtt, 1911-ben a svéd Királyi Tudományos Akadémia Marie Skłodowska-Curie-nek ítélte a kémiai Nobel-díjat „elismerésképpen a rádium és polónium felfedezésért, a rádium sikeres elszigeteléséért, és ennek a figyelemre méltó elemnek további tanulmányozásáért”.

A ²³⁸U bomlási sorában található, a ²¹⁰Pb izotópból keletkező, alfa-sugárzás kibocsátásával bomló 210Po radioizotóp felezési ideje 138 nap.

A ²¹⁰Po a természetben a levegőben, vízben, talajban, s így az élelemanyagokban (különösen a tengeri eredetű élelmiszerekben) is megtalálható. Egy év alatt egy fő szervezetébe átlagosan 58 Bq-nyi ²¹⁰Po izotóp kerül be (1 Bq [becquerel] azon anyag radioaktivitása, amelyben 1 atommag bomlik el másodpercenként), az összes többi természetes eredetű bomlási sorokban található radionuklid közül ez a legnagyobb érték. A lenyelésből származó lekötött éves effektív dózis súlyozott átlaga 85 µSv/év (Sv, sievert): az embert érő és elnyelt ionizáló sugárzás mértékegysége (J/kg). Mesterségesen, atomerőműben is előállítható; az így előállított ²¹⁰Po radioizotópot használták például 2006-ban Alekszandr Litvinyenko, korábbi KGB-ügynök meggyilkolásánál (kb. 185 MBq aktivitás alkalmazásával) (Somlai, 2011).

A növények a levegőből és a talajból veszik fel a polóniumot. Így ez elsősorban a hosszú tenyészidejű vagy speciális tulajdonságú élőlények esetén lehet jelentős.

Munkánk során a dohány és a gombák polóniumfelvételét tanulmányoztuk, és a fent említett centenárium adott aktualitást annak, hogy eddigi eredményeinkről beszámoljunk.

Polónium a dohányban, cigarettában

A dohányt több szempontból is szívesen alkalmazzák a polónium és ólom bioindikátoraként. Egyrészt elég hosszú a tenyészideje ahhoz, hogy képes legyen akkumulálni a kijutott radionuklidot (akár a gyökéren, akár a levélfelületen keresztül jut be), másrészt elég rövid ahhoz, hogy ne egy hosszú időszakról adjon integrális képet, mint például a fás szárú növények.

A dohányba került ólom és polónium a cigaretta izzási hőmérsékletén szublimál. Már az 1960-1970-es években számos cikk jelent meg a cigarettafüst polóniumtartalmáról. A későbbiekben az alfa-spektrometriai eljárások fejlődésével még többen számoltak be a vizsgált cigaretták polóniumkoncentrációjáról. Egyes kutatók jelentős szerepet tulajdonítanak a dohányzás rákkeltő hatása és a cigarettában lévő polónium közötti kapcsolatnak (Radford – Hunt, 1964; Robyn et al., 2009).

Mint a címben is szerepel, a ²¹⁰Po koncentrációját vizsgáltuk, de valójában a bomlási sorban előtte szereplő ²¹⁰Pb felvétele a meghatározó. Ennek oka, hogy a ²¹⁰Po felezési ideje T1/2=138 nap, így a dohány tenyészideje, illetve az utána történő érlelése, feldolgozása során, és végül a dohány elszívásáig eltelt idő alatt jelentős része le is bomlana. A ²¹⁰Pb felezési ideje viszont huszonkét év, így a növénybe beépült ólomizotópból folyamatosan keletkezik a polóniumizotóp, és beáll az egyensúly (²¹⁰Pb [T_1/2=22 év] → ²¹⁰Bi [T_1/2= 5 nap] → ²¹⁰Po [T_1/2=138 nap] → ²⁰⁸Po [stabil]).

A növény eddig pontosan nem tisztázott módon veheti fel az említett radionuklidokat. A dohánylevél felszíne hatalmas adszorpciós felületet jelent, amit a rajta lévő szőrök (trichomák) tovább növelnek, így sok kutató az egyik bejutási lehetőségnek tartja a dohány levelére ülepedett aeroszol ²¹⁰Pb-tartalmának megtapadását vagy felszívódását (Martell, 1974). A másik útvonal a gyökéren keresztül történő felszívódás, melyre szintén sok kutató rámutatott (Tso et al., 1966). Szerintük a talajból történő felszívódás lehet a meghatározó, több esetben mértek ugyanis nagy koncentrációt erősen műtrágyázott területeken (a foszforműtrágyák rádiumtartalma ugyanis gyakran akár ötvenszeresen is meghaladja a talajok átlagos rádiumtartalmát) (Naina et al., 2008).

Eddigi munkánk két fő csoportba osztható. Egyrészt mint bioindikátor növényt alkalmaztuk a korábbi uránbánya környezetében, másrészt a dohányminták vizsgálatával meghatároztuk a dohányzással együtt járó sugárterhelés mértékét.

Dohány a remediált területen

Az 1997-ben bezárt remediált Mecseki Uránbánya két területén, a zagytéren és a vízkezelő bázison, valamint a környező településeken (Bakonya, Kővágószőlős, Pellérd) 2001 óta folyamatosan termesztettünk dohánynövényt mint bioindikátort, és vizsgáltuk a talaj és a növény különböző részeinek ²¹⁰Pb- és ²¹⁰Po-koncentrációját.

Vizsgálataink során a begyűjtött minták (talaj, gyökér, levél) radionuklid-tartalmát mértük. A dohánymintákat szobahőmérsékleten szárítottuk, hogy a polónium-koncentrációjuk ne csökkenjen, majd kávédarálóval őröltük, a talajmintákat dörzsmozsárral finom szemcsékre aprítottuk. Nyomjelző radionuklid hozzáadását követően savas feltárás, majd a megfelelő alfa-forrás készítése, alfa-spektrometriás mérése következett.

Az eredmények egyértelműen bizonyították, hogy magas talajbeli koncentráció esetén a dohány levelében is jelentős a polónium-koncentráció (a talaj 1500 mBq/g körüli koncentrációjához a dohánylevél szintén viszonylag magas, 100 mBq/g-os polónium- és ólomkoncentrációja tartozott).

A 2002-es és 2009-es adatok alapján megállapíthattuk, hogy a zagytározó takarása megfelelően funkcionál, radionuklid migrációja nem történt, 2009-re már lecsökkent a talaj izotópkoncentrációja 30 mBq/g körüli értékre, amelyhez a dohánylevél 20 mBq/g körüli izotóp-koncentrációja tartozott (1. ábra).

Cigaretta radionuklid-koncentrációja

Hazai cigarettagyárak különböző termékeit vizsgáltuk, de a környező országokban kapható (illetve Japánból, Kínából származó) termékeket is elemeztünk. A ²¹⁰Po-tartalom 10-35 mBq/szál volt. A magyarországi átlagfogyasztást (16 szál/nap), 20%-os szervezetbe jutást és az ICRP (International Commission on Radiological Protection) által megadott dózistényezőt figyelembe véve becsültük a sugárterhelést, azaz az éves lekötött effektív dózist (2. ábra) (Papastefanou, 2001).

Méréseink alapján megállapítottuk, hogy az azonos márkanevű termékek korábban használt „light” stb. minősítése semmilyen eltérést sem jelentett a radionuklid-tartalomra vonatkozólag. A sugárterhelés, mint látjuk, relatíve nem elhanyagolható, sok esetben meghaladja a 0,1 mSv/év értéket, ami sokszor a dózismegszorítás határértékeként szerepel (például ivóvíz, nukleáris létesítmény stb.). A cigaretták 210Pb-tartalmából is hasonló mértékű sugárterhelés becsülhető. Így ezek együttesen elérik vagy meghaladják a csernobili atomerőmű-baleset okozta (összesen 0,2-0,3 mSv) magyarországi átlagos sugárterhelést.

Polónium a gombákban

A kalapos gombák gyűjtése széles körben elterjedt szabadidős tevékenység. A gombák azonban nemcsak az élvezeti értékük miatt kerülhetnek az érdeklődésünk középpontjába, hanem az erdei ökoszisztémában betöltött szerepük, a speciális életfolyamataik során felhalmozott nyomelemek, de akár a gyógyító/mérgező hatásuk miatt is.

A gombák legnagyobb része, a micélium a felszín alatt található, és akár több négyzetméter kiterjedésű is lehet. Ez teszi lehetővé a gombák számára, hogy a talajból nagy hatékonysággal felvegyék a különböző nyomelemeket. Az utóbbi időszakban számos vadon termő gombafaj nyomelem-koncentrációját vizsgálták. A két legjelentősebb és legátfogóbb összefoglaló tanulmányt a témában Pavel Kalač és Lubomír Svoboda (2000), valamint Riina Pelkonen, Georg Alfthan és Olli Järvinen (2008) készítették.

A gombák nehézfém-koncentrációja általában jelentősen magasabb, mint más mezőgazdasági növények, zöldségek, gyümölcsök esetében. Ez arra utal, hogy a gombákban egy olyan hatékony mechanizmus működik, amely lehetővé teszi számukra a nehézfémek megkötését az ökoszisztémából, ezért a nehézfém-szennyezések jól nyomon követhetőek a segítségükkel (Ángeles-García et al., 2009).

Mivel egyes gombafajok képesek a nehézfémeket felhalmozni a szervezetükben, így a különböző radionuklidokat is tudják akkumulálni. Ezek alapján már az 1960-as évektől, az atomrobbantási kísérletek kezdetétől vizsgálták egyes ehető gombafajok mesterséges és természetes eredetű radionuklid-koncentrációját (Grünter, 1964; Seeger, 1978).

A gombák nehézfém- és nyomelem-akkumulációja mellett elkezdték vizsgálni, hogy a természetes eredetű radionuklidok megkötésére is képesek-e. Számos tanulmány készült arról, hogy milyen természetes radionuklidokat képesek megkötni ezek az élőlények. Vizsgálták a 40K, a ²²⁶Ra és a ²¹⁰Pb izotópokat. Arról is folytattak kutatásokat, hogy mennyiben függ össze a talaj radionuklid-tartalma a gombákban mérhető radionuklidok koncentrációjával (Eckl et al., 1986; Baeza – Guillén, 2006).

A gombák radionuklid-akkumulációja nemcsak radioökológiai és közegészség‑védelmi szempontból fontos, hanem segítheti a szennyezett területek kármentesítését is. A mikoremediáció vonzó alternatíva a drága eljárásokkal szemben, és képes nagy területek nehézfém- vagy radionuklid-szennyezésének megszüntetésére (Entry et al., 1996).

Ebben a munkában a gombák kevésbé tanulmányozott ²¹⁰Po-koncentrációjának meghatározása volt a cél. A Déli-Bakony területén tizenöt különböző gombafajt vizsgáltunk. A mintavételi terület egy viszonylag kis, 20×50 méteres erdősáv volt az Öcs-Pula határában lévő erdei tó környékén. A gombákat, illetve a talajmintákat is erről a területről gyűjtöttük. 2000 óta szinte minden évben a gombákat igyekeztünk megközelítőleg ugyanabban az időszakban szedni, így azok évenkénti koncentrációváltozása figyelhető meg, mivel az alattuk levő talaj ugyanaz.

A mintákhoz feldolgozás előtt jelzőizotópot adtunk (a hatásfok nyomon követése céljából), amelyet a megfelelő előkészítés, savas feltárás és az alfa-spektrometriás mintakészítés, majd mérés követett.

Az eredmények meglepőek voltak. A gomba és a talaj polónium-koncentrációját összevetve azt tapasztaltuk, hogy a vargánya fajok dúsítják a polóniumot (3. ábra). Az ízletes vargánya esetén az évenkénti eloszlás a 4. ábrán látható. Jelentős eltérést tapasztaltunk a tavaszi és ősszel gyűjtött minták esetén. Az okok kiderítésére tovább folytatjuk a vizsgálatokat.

Összegzés

Megállapíthatjuk, hogy a természetes eredetű radionuklidok szinte mindenhol megtalálhatók a környezetünkben, és az ezektől származó sugárterhelés – a rendkívül súlyos balesetek környezetét leszámítva – jelentősebb, mint a mesterséges eredetű radionuklidok okozta sugárterhelés. Ebben a környezetben alakult ki az emberi faj, így ezek a sugárterhelések nagy valószínűséggel jelentősen nem befolyásolják életünket.

Kulcsszavak: ²¹⁰Po, ²¹⁰Pb, alfa-spektrometria, dohány, cigaretta, gomba, felszívódás, effektív dózis, remediáció, uránbánya
 

IRODALOM

Ángeles-García, María – Alonso, J. – Julia-Melgar, M. (2009): Lead in Edible Mushrooms Levels and Bioaccumulation Factors. Journal of Hazardous Materials. 167, 777–783. DOI:10.1016/j.jhazmat. 2009.01.058

Baeza, Antonio – Guillén, Javier (2006): Influence of the Soil Bioavailability of Radionuclides on the Transfer of Uranium and Thorium to Mushrooms. Applied Radiation and Isotopes. 64, 1020–1026. doi:10.1016/j.apradiso.2006.04.003

Eckl, Peter – Hofmann, W. – Türk, R. (1986): Uptake of Natural and Man-made Radionuclides by Lichens and Mushrooms. Radiation and Environmental Biophysics. 25, 43–54. DOI: 10.1007/BF01209684

Entry, James A. – Vance, N. C. – Hamilton, M. A. et al. (1996): Phytoremediation of Soil Contaminated with Low Concentrations of Radionuclides. Water, Air, & Soil Pollution. 88, 167–176. • WEBCÍM >

Grünter, Hans (1964): Eine selektive Anreichung des Spaltproduktes 137Cs in Pilzen. Naturwissenschaften. 51, 161–162. DOI: 10.1007/BF00622291

Kalač, Pavel – Svoboda, Lubomír (2000): A Review of Trace Element Concentrations in Edible Mushrooms. Food Chemistry. 69, 273−281. DOI:10.1016/j.foodchem. 2008.04.019

Martell, Edward A. (1974): Radioactivity of Tobacco Trichomes and Insoluble Cigarette Smoke Particles. Nature. 249, 454, 215–217. doi:10.1038/249215a0

Naina, M. – Chauhanb, R. P. – Chakarvarti, S. K. (2008): Alpha Radioactivity in Tobacco Leaves: Effect of Fertilizers. Radiation Measurements. 43, 515–519.

Papastefanou, Constantin (2001): Radioactivity in Tobacco Leaves. Journal of Environmental Radioactivity. 53, 67–73. • WEBCÍM >

Pelkonen, Riina – Alfthan, G. – Järvinen, O. (2008): Element Concentrations in Wild Edible Mushrooms in Finland. The Finnish Environment. 25. Finnish Environment Institute, Helsinki

Radford, Edward P. – Hunt, Vilma R. (1964): Polonium-210: A Volatile Radioelement in Cigarettes. Science. 143, 1603, 247–249. • WEBCÍM >

Prueitt, Robyn L. – Goodman, J. E. – Valberg, P. A. (2009): Radionuclides in Cigarettes May Lead to Carcinogenesis via p16INK4a Inactivation. Journal of Environmental Radioactivity. 100, 157–161. doi:10.1016/j.jenvrad.2008.11.008

Seeger, Ruth (1978): Kaliumgehalt höherer Pilze. Zeitschrift für Lebensmittel- Untersuchung und Forschung. 167, 23–31.

Somlai János (szerk.) (2011): Radioaktív sugárzások a politika szolgálatában. Radioökológiai Tisztaságért Társadalmi Szervezet, Veszprém

Tso, Tien C. – Harley, N. – Alexander, L. T. (1966): Source of Lead-210 and Polonium-210 in Tobacco. Science. 153, 3738, 880–882. • WEBCÍM >