Fukushima – a view from the ocean Ken Buesseler, Senior Scientist

Woods Hole Oceanographic Institutionhttp://cafethorium.whoi.edu

Yokohama June 2011 Daisan Kaiyu Maru Sept 2013

Natural sources are larger than man‐made sources

Fukushima total still poorly known

We can measure less than 1 Bq

In the ocean (and human body) different radionuclides have different fate and toxicity

Cesium is soluble in seawater

137Cs half‐life = 30 years134Cs half‐life = 2 years

Ken BuesselerWHOI

We live in a radioactive world (and ocean)

1 Bq = 1 Becquerel = one radioactive decay per second1 PBq = peta‐Becquerel = one million billion Bq

1015 Bq = 1,000,000,000,000,000 Bq

What are levels of cesium‐137 in ocean prior to Fukushima? 

Range from <1 to >60 Bq m‐3

Higher in Baltic and Black Seas due to Chernobyl & Irish Sea due to Sellafield

Sources of Fukushima radionuclides to the ocean

Atmospheric deposition

１

Mid‐March2011

Direct discharge２

Early April 2011 peaknow small and continues

Through river runoff３

Through underground water flow

４

small and continues

small and continues Y. MasumotoJAMSTEC

One year history of cesium‐137 in ocean off Fukushima 

Levels priorto March 11

At nuclear power plant Ocean Cs levels peak on April 6th‐ possible reproductive effects and mortality for marine biota

Levels of concern for seafood 

Highest ocean levels post Chernobyl

US drinkingwater limit

Fukushima is an unprecedented event for the ocean

levels highest in 2011, then leveled off

reactor site remains a source

levels now safe for marine biota & human exposure

still concern for seafood?

one banana

April 1      June 1      Aug 1      Oct 1        Dec 1       Feb 1  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 2011  ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ ‐‐‐‐2012‐‐‐

Data from TEPCO Buesseler et al., 2012

Japan regulatory limit

134Cs  varies by 3 orders of magnitude‐ up to 4000 Bq m‐3

134Cs  seen from 30 km out 600 km off shore Highest values associated with near shore eddy Kuroshio acts as barrier (if air deposition to south, not very much)

Buesseler et al. PNAS April 2012‐ data available on line

134Cs in ocean‐ June 2011

134Cs t1/2 = 2 yr>99.5% soluble

10100

1,00010,000

100,0001,000,000

10,000,000100,000,000

3/18/11 10/4/11 4/21/12 11/7/12 5/26/13 12/12/13

137 C

s (B

q/m

3 )

Cesium source continues at Fukushima Dai‐ichi

Evidence includes  TEPCO reporting  Independent ocean studies Seafood monitoring

What about surface ocean cesium‐134 in May 2013

134Cs indicates continued source at NPP

Highest Cs closest to shore, associated with locations of higher groundwater input

Lower overall in Sept. than May 2013• but 150 Bq m‐3 at 1 km 

(WHOI)• >1‐2,000 Bq m‐3 at coast 

(TEPCO)

Max =45 Bq m‐3

Buesseler, Yoshida et al, unpublished

What about Fish and cesium accumulation?

information page from Japanese Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries (MAFF)

Cesium uptake and loss from fish is rapid

50% loss in 50 days

Data from Japan FisheriesFigure adapted from Buesseler, Science, 2012

Fisheries closed offFukushima

Elevated Cs consistentwith continued sources

Tbq = 1012 Bqadapted from J. Kanda

How big is NPP source today?

For cesium isotopes Total today = 0.3 TBq/mo (1 TBq = 1012 Bq) Source in March/April 2011 = 10‐30,000 TBq/mo

For strontium‐90 Total today = 0.1 TBq/mo? Source in March/April 2011 = 100 TBq/mo

At NPP, Cs is actively being removed from cooling water, and naturally sorbed to sediments, while 90Sr and tritium are not w/diversion of groundwater, salt water intrusion could lead to Cs 

remobilization  w/leaking tanks, large potential 90Sr source

Each tank= 300 tons x 40 x 106 Bq/L = 12 TBq

Predicted surface ocean  137Cs

April2012

April2014

ArrivalN. US Coast& Hawaii

Seattle

San Diego

How long until cesium reaches US west coast?

2014

Arrives 2013‐2014 (after debris) Predicted 137Cs off US varies from 1‐2 to 30 Bq m‐3

Levels are low for exposure & fisheries US public concern but no government monitoring

Rossi et al., DSRI, 2013

In response, launched citizen scientist crowd funding siteJan. 14, 2014

url‐ http://ourradioactiveocean.org email‐ ourradioactiveocean@whoi.edu

First 2 month’s successstories

Public attention high

>55,000 views

30 sampling sites in progress

>215 donors

$28K raised  

No 134Cs YET along US west 

coast

Our Radioactive Ocean SUPPORTERS Alaska Ocean Observing SystemBamfield Marine Science CentreDavid Suzuki FoundationDeerbrook Charitable TrustGordon and Betty Moore FoundationGwaii Haanas National Park Reserve, 

Parks CanadaHumboldt State University, Marine LabKUSP Santa CruzMothers for Peace of San Luis ObispoOnset ComputerPacific Blue FoundationPoint Blue Conservation SciencePrince William Sound Science CenterSanta Barbara Channel KeeperSay Yes! to Life Swims LLCScripps Institution of OceanographyTopanga Wildlife Youth ProjectUniversity of California Davis, Marine 

Pollution Studies LabUniversity of Guam Sea GrantUniversity of HawaiiWoods Hole Oceanographic Institution& thanks to more than 160 concerned citizens who have made donations!