Transport of 137Cs And 239,240Pu with Ice-rafted Debris in the Arctic Ocean

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Landa, Edward R., Reimnitz, Erk, Beals, Donna M., Pochkowski, J.M., Winn, Willard G., Rigor, Ignatius
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 1998
• Subjects: sea ice; ice-rafted debris; radionuclides; cesium-137; plutonium; glace de mer; débris de transport glaciel; radionucléides; césium 137; Arctic; Arctic Ocean; Canada; Fosse; Franz Josef Land; Kara Sea; Laptev Sea; Severnaya Zemlya; Arctic Basin; Arctique*; canada basin; ice pack; laptev; Mer de Kara; Sea ice; Severnaïa Zemlia; Spitzberg; Spitsbergen
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/64098

Ice rafting is the dominant mechanism responsible for the transport of fine-grained sediments from coastal zones to the deep Arctic Basin. Therefore, the drift of ice-rafted debris (IRD) could be a significant transport mechanism from the shelf to the deep basin for radionuclides originating from nuclear fuel cycle activities and released to coastal Arctic regions of the former Soviet Union. In this study, 28 samples of IRD collected from the Arctic ice pack during expeditions in 1989-95 were analyzed for 137Cs by gamma spectrometry and for 239Pu and 240Pu by thermal ionization mass spectrometry. 137Cs concentrations in the IRD ranged from less than 0.2 to 78 Bq/kg (dry weight basis). The two samples with the highest 137Cs concentrations were collected in the vicinity of Franz Josef Land, and their backward trajectories suggest origins in the Kara Sea. Among the lowest 137Cs values are seven measured on sediments entrained on the North American shelf in 1989 and 1995, and sampled on the shelf less than six months later. Concentrations of 239Pu + 240Pu ranged from about 0.02 to 1.8 Bq/kg. The two highest values came from samples collected in the central Canada Basin and near Spitsbergen; calculated backward trajectories suggest at least 14 years of circulation in the Canada Basin in the former case, and an origin near Severnaya Zemlya (at the Kara Sea/Laptev Sea boundary) in the latter case. While most of the IRD samples showed 240Pu/239Pu ratios near the mean global fallout value of 0.185, five of the samples had lower ratios, in the 0.119 to 0.166 range, indicative of mixtures of Pu from fallout and from the reprocessing of weapons-grade Pu. The backward trajectories of these five samples suggest origins in the Kara Sea or near Severnaya Zemlya. Le transport glaciel constitue le principal mécanisme responsable du transport des sédiments à grain fin depuis les zones côtières jusqu'à la fosse du bassin Arctique. La dérive des débris du transport glaciel pourrait constituer un important mécanisme de transport, depuis la plate-forme continentale jusqu'à la fosse marine, pour des radionucléides provenant d'activités connexes au cycle du combustible nucléaire, radionucléides qui sont éliminés vers les zones côtières arctiques de l'ancienne Union Soviétique. Dans cette étude, on a analysé 28 échantillons de débris de transport glaciel recueillis dans la glace arctique au cours d'expéditions effectuées de 1989 à 1995, en vue d'y déceler du 137Cs par spectrométrie gamma ainsi que du 239Pu et du 240Pu par spectrométrie de masse réalisée par thermo-ionisation. Les concentrations de 137Cs dans les débris de transport glaciel allaient de moins de 0,2 à 78 Bq/kg (poids sec). Les deux échantillons ayant les concentrations en 137Cs les plus élevées ont été recueillis à proximité de l'archipel François-Joseph, et leurs trajectoires régressives suggèrent qu'ils proviennent de la mer de Kara. Parmi les plus faibles valeurs de 137Cs, sept ont été mesurées sur des sédiments arrivés sur la plate-forme continentale nord-américaine en 1989 et 1995 et prélevés sur celle-ci moins de six mois plus tard. Les concentrations en 239Pu et 240Pu allaient d'environ 0,02 à 1,8 Bq/kg. Les deux valeurs les plus élevées venaient d'échantillons recueillis au centre du bassin Canada et près du Spitzberg; le calcul des trajectoires régressives suggère que le 239Pu est resté au moins 14 ans en circulation dans le bassin Canada et que le 240Pu tire son origine des environs de Severnaïa Zemlia (à la frontière de la mer de Kara et de la mer des Laptev). Tandis que la plupart des échantillons de débris de transport glaciel révélaient des rapports 240Pu/239Pu proches de la valeur moyenne (0,185) des retombées radioactives mondiales, cinq des échantillons affichaient des rapports inférieurs, allant de 0,119 à 0,166. Cette fourchette est caractéristique de mélanges de Pu provenant de retombées radioactives et du retraitement du Pu pouvant être utilisé à des fins militaires. Les trajectoires régressives de ces cinq échantillons suggèrent qu'ils proviennent de la mer de Kara ou des environs de Severnaïa Zemlia.