Groente verlinkt kernafval

Steeds meer radioactieve stoffen komen in het milieu terecht. Maar wat er nu precies met die stoffen gebeurt, is niet goed bekend. Bioloog Gerard Krijger onderzocht de opname van een radioactieve stof, technetium, door de tomatenplant. Het materiaal blijkt zich vooral in de bladeren op te hopen. De concentraties kunnen wel duizend maal hoger zijn dan die van de omliggende grond. Half mei promoveert de onderzoeker van de afdeling radiochemie van het IRI op zijn bevindingen.

,,De tomatenplant is een modelplant”, legt hij uit. ,,Het plantje is makkelijk te kweken en er is veel over bekend. Ideaal dus voor het uitvoeren van mijn experimenten. En wat voor tomaten geldt, geldt ook voor veel andere hogere planten.”

,,In mijn onderzoek staat het radioactieve element technetium centraal. Om de opslag van langlevend radioactief afval te bestuderen is technetium de meest voor de hand liggende keus. Een ander belangrijk punt is de radioactiviteit in onze voedselketen. Ook in dit opzicht scoort technetium goed omdat het een stof is die overal terecht kan komen. Het is oplosbaar in water en daarom zo mobiel in ons milieu.”

Technetium is een onstabiel element dat in een tijd van enkele honderdduizend jaren vervalt in andere elementen. Omdat de aarde ongeveer vier miljard jaar oud is, komt het element niet van nature in ons milieu voor. De naam technetium is dan ook ontleend van het Griekse woord voor kunstmatig.
lozen

Radioactief technetium komt vrij bij het splijten van uranium in bijvoorbeeld kernreactors. Opwerkingsfabrieken verwerken het afval van de kernreactors tot hoogwaardig radioactief afval dat diep onder grond opgeslagen wordt. Tijdens het opwerken komt ook laagradioactief afval vrij dat de fabrieken gewoon in zee lozen. Het geloosde afval bevat relatief veel technetium. Het Engelse Sellafield aan de Ierse zee is regelmatig in het nieuws vanwege zijn opwerkingsfabriek.

Ook tijdens kernproeven komt technetium in ons milieu terecht. En verder gebruikt de nucleaire geneeskunde de radioactiviteit van een ander technetium isotoop. Artsen spuiten het in onze lichamen waarna ze driedimensionale scans maken. De isotoop leeft slechts zes uur, precies lang genoeg voor het maken van de scan. Als afvalproduct scheiden onze lichamen het technetium in de langlevende vorm uit die zo in het milieu terecht komt.

,,Voor de bestaande meetapparaten zijn de concentraties technetium eigenlijk te klein”, vertelt Krijger. ,,Betere meetmethodes zijn een oplossing, maar een andere manier is het gebruik van levende organismen. Het hoopt zich bijvoorbeeld op in zeewier zodat de concentraties duizend maal hoger zijn dan in het zeewater. Engelse onderzoekers gebruiken zeewier als biomonitor en houden daarmee de hoeveelheid radioactiviteit in de Ierse zee in de gaten.”

Over de opslag van radioactieve elementen in zeewier is redelijk wat bekend, maar over de opslag in planten op het land des te minder. De kernvraag is hoe het zit met de radioactiviteit in onze voedselketen. Hoe groot zijn de concentraties in de planten die wij eten? In welke chemische vorm zitten ze in planten en welke factoren beïnvloeden de opname door planten?

Als eerste onderzocht Krijger de opname van technetium door de tomatenplanten. Hij plaatste de planten in een oplossing met daarin de voedingsstoffen voor de plant en het radioactieve stofje. Via de wortels nemen planten de oplossing op. Door de stengels stroomt houtvatsap, dat de voedingsstoffen van de wortels naar de bladeren transporteert.
ziekenhuis

De onderzoeker ontdekte dat ook het opgeloste technetium mee naar boven stroomde. Een plant die vijf minuten in een oplossing met technetium had gestaan, hadden nog geen radioactieve stengels. Maar planten die na tien minuten uit de oplossing gehaald werden, bleken al sporen van radioactiviteit in de stengels te vertonen.

Om een beter beeld te krijgen waar het technetium verzeild raakte, zocht de onderzoeker contact met de stichtingsamenwerkende Delftse ziekenhuizen. In de avonduurtjes maakten dure medische apparaten driedimensionale scans van de radioactiviteit in zijn tomatenplanten. Inmiddels heeft de vakgroep op het IRI zelf een oud scanapparaat waar nu afbeeldingen mee gemaakt kunnen worden.

,,De afbeeldingen laten zien dat het technetium vooral in de bladeren terecht komt. Wij vermoeden dat processen die ook een rol spelen bij de fotosynthese, daar technetiumverbindingen produceren. Die nieuwe chemische verbindingen blijven natuurlijk radioactief, maar zijn niet meer zo mobiel. Veel technetium blijft aan eiwitten in de bladeren hangen en kan daarom niet naar de tomaten.”

Het bleek een enorme klus om uitzoeken in welke chemische vorm het technetium in de bladeren blijft steken. Een groot probleem is dat de chemische samenstelling verandert als de planten in stukjes worden gesneden. Krijger ontwikkelde testverbindingen om de chemische vorm te analyseren. Zijn techniek staat nu ook in de belangstelling als kwaliteitscontrole van radioactieve verbindingen voor medisch gebruik.
lekker

Volgens de onderzoeker stelt de hoeveelheid radioactieve stoffen in onze groenten niet veel voor. ,,De concentraties zijn op dit moment een factor miljoen kleiner dan wetenschappers schadelijk achten. Wil je helemaal geen radioactieve stoffen binnen krijgen, dan moet je tomaten eten. Ik verwacht wel dat ze in bladgroentes zoals spinazie zitten. Het hangt er dus van af wat je lekker vindt.”

De tomatenplant als biomonitor lijkt Krijger niet zo’n goed idee. ,, De tomatenplant is slechts een modelplant en waarschijnlijk niet het meest geschikt om het milieu in de gaten te houden. Een bepaald soort gras dat overal groeit, zou veel beter zijn.”

Als andere toepassing van zijn onderzoek noemt hij het schoon maken van radioactief vervuild terrein. De planten op de vervuilde aarde slaan het afval in hoge concentraties op. Weliswaar zijn de planten nu vervuild, maar de radioactiviteit is dan geconcentreerd in een kleiner volume. Verbranding zorgt voor een verdere volumeverkleining. Voor de radioactieve as moet daarna natuurlijk wel een veilige opbergplaats gezocht worden.

Wat er door toedoen van de mens met voedselketens gebeurt, blijft echter de hamvraag. ,,Het gaat hierbij niet alleen om radioactiviteit, maar ook om zware metalen en bijvoorbeeld pesticiden. Overheden willen weten waar ze hun geld in moeten steken. In landen zoals Engeland, waar lozingen van laagradioactief afval plaats vinden, staat radioactiviteit hoog op de lijst. In Nederland is dat veel minder het geval. Toch vind ik dat het een taak van de vervuiler is om enige verantwoordelijkheid te nemen voor de gevolgen. Daarom zou er op het IRI altijd een promovendus moeten zijn die naar de radioactiviteit in het milieu kijkt.”

Steeds meer radioactieve stoffen komen in het milieu terecht. Maar wat er nu precies met die stoffen gebeurt, is niet goed bekend. Bioloog Gerard Krijger onderzocht de opname van een radioactieve stof, technetium, door de tomatenplant. Het materiaal blijkt zich vooral in de bladeren op te hopen. De concentraties kunnen wel duizend maal hoger zijn dan die van de omliggende grond. Half mei promoveert de onderzoeker van de afdeling radiochemie van het IRI op zijn bevindingen.

,,De tomatenplant is een modelplant”, legt hij uit. ,,Het plantje is makkelijk te kweken en er is veel over bekend. Ideaal dus voor het uitvoeren van mijn experimenten. En wat voor tomaten geldt, geldt ook voor veel andere hogere planten.”

,,In mijn onderzoek staat het radioactieve element technetium centraal. Om de opslag van langlevend radioactief afval te bestuderen is technetium de meest voor de hand liggende keus. Een ander belangrijk punt is de radioactiviteit in onze voedselketen. Ook in dit opzicht scoort technetium goed omdat het een stof is die overal terecht kan komen. Het is oplosbaar in water en daarom zo mobiel in ons milieu.”

Technetium is een onstabiel element dat in een tijd van enkele honderdduizend jaren vervalt in andere elementen. Omdat de aarde ongeveer vier miljard jaar oud is, komt het element niet van nature in ons milieu voor. De naam technetium is dan ook ontleend van het Griekse woord voor kunstmatig.
lozen

Radioactief technetium komt vrij bij het splijten van uranium in bijvoorbeeld kernreactors. Opwerkingsfabrieken verwerken het afval van de kernreactors tot hoogwaardig radioactief afval dat diep onder grond opgeslagen wordt. Tijdens het opwerken komt ook laagradioactief afval vrij dat de fabrieken gewoon in zee lozen. Het geloosde afval bevat relatief veel technetium. Het Engelse Sellafield aan de Ierse zee is regelmatig in het nieuws vanwege zijn opwerkingsfabriek.

Ook tijdens kernproeven komt technetium in ons milieu terecht. En verder gebruikt de nucleaire geneeskunde de radioactiviteit van een ander technetium isotoop. Artsen spuiten het in onze lichamen waarna ze driedimensionale scans maken. De isotoop leeft slechts zes uur, precies lang genoeg voor het maken van de scan. Als afvalproduct scheiden onze lichamen het technetium in de langlevende vorm uit die zo in het milieu terecht komt.

,,Voor de bestaande meetapparaten zijn de concentraties technetium eigenlijk te klein”, vertelt Krijger. ,,Betere meetmethodes zijn een oplossing, maar een andere manier is het gebruik van levende organismen. Het hoopt zich bijvoorbeeld op in zeewier zodat de concentraties duizend maal hoger zijn dan in het zeewater. Engelse onderzoekers gebruiken zeewier als biomonitor en houden daarmee de hoeveelheid radioactiviteit in de Ierse zee in de gaten.”

Over de opslag van radioactieve elementen in zeewier is redelijk wat bekend, maar over de opslag in planten op het land des te minder. De kernvraag is hoe het zit met de radioactiviteit in onze voedselketen. Hoe groot zijn de concentraties in de planten die wij eten? In welke chemische vorm zitten ze in planten en welke factoren beïnvloeden de opname door planten?

Als eerste onderzocht Krijger de opname van technetium door de tomatenplanten. Hij plaatste de planten in een oplossing met daarin de voedingsstoffen voor de plant en het radioactieve stofje. Via de wortels nemen planten de oplossing op. Door de stengels stroomt houtvatsap, dat de voedingsstoffen van de wortels naar de bladeren transporteert.
ziekenhuis

De onderzoeker ontdekte dat ook het opgeloste technetium mee naar boven stroomde. Een plant die vijf minuten in een oplossing met technetium had gestaan, hadden nog geen radioactieve stengels. Maar planten die na tien minuten uit de oplossing gehaald werden, bleken al sporen van radioactiviteit in de stengels te vertonen.

Om een beter beeld te krijgen waar het technetium verzeild raakte, zocht de onderzoeker contact met de stichtingsamenwerkende Delftse ziekenhuizen. In de avonduurtjes maakten dure medische apparaten driedimensionale scans van de radioactiviteit in zijn tomatenplanten. Inmiddels heeft de vakgroep op het IRI zelf een oud scanapparaat waar nu afbeeldingen mee gemaakt kunnen worden.

,,De afbeeldingen laten zien dat het technetium vooral in de bladeren terecht komt. Wij vermoeden dat processen die ook een rol spelen bij de fotosynthese, daar technetiumverbindingen produceren. Die nieuwe chemische verbindingen blijven natuurlijk radioactief, maar zijn niet meer zo mobiel. Veel technetium blijft aan eiwitten in de bladeren hangen en kan daarom niet naar de tomaten.”

Het bleek een enorme klus om uitzoeken in welke chemische vorm het technetium in de bladeren blijft steken. Een groot probleem is dat de chemische samenstelling verandert als de planten in stukjes worden gesneden. Krijger ontwikkelde testverbindingen om de chemische vorm te analyseren. Zijn techniek staat nu ook in de belangstelling als kwaliteitscontrole van radioactieve verbindingen voor medisch gebruik.
lekker

Volgens de onderzoeker stelt de hoeveelheid radioactieve stoffen in onze groenten niet veel voor. ,,De concentraties zijn op dit moment een factor miljoen kleiner dan wetenschappers schadelijk achten. Wil je helemaal geen radioactieve stoffen binnen krijgen, dan moet je tomaten eten. Ik verwacht wel dat ze in bladgroentes zoals spinazie zitten. Het hangt er dus van af wat je lekker vindt.”

De tomatenplant als biomonitor lijkt Krijger niet zo’n goed idee. ,, De tomatenplant is slechts een modelplant en waarschijnlijk niet het meest geschikt om het milieu in de gaten te houden. Een bepaald soort gras dat overal groeit, zou veel beter zijn.”

Als andere toepassing van zijn onderzoek noemt hij het schoon maken van radioactief vervuild terrein. De planten op de vervuilde aarde slaan het afval in hoge concentraties op. Weliswaar zijn de planten nu vervuild, maar de radioactiviteit is dan geconcentreerd in een kleiner volume. Verbranding zorgt voor een verdere volumeverkleining. Voor de radioactieve as moet daarna natuurlijk wel een veilige opbergplaats gezocht worden.

Wat er door toedoen van de mens met voedselketens gebeurt, blijft echter de hamvraag. ,,Het gaat hierbij niet alleen om radioactiviteit, maar ook om zware metalen en bijvoorbeeld pesticiden. Overheden willen weten waar ze hun geld in moeten steken. In landen zoals Engeland, waar lozingen van laagradioactief afval plaats vinden, staat radioactiviteit hoog op de lijst. In Nederland is dat veel minder het geval. Toch vind ik dat het een taak van de vervuiler is om enige verantwoordelijkheid te nemen voor de gevolgen. Daarom zou er op het IRI altijd een promovendus moeten zijn die naar de radioactiviteit in het milieu kijkt.”