蜂蜜里有一种放射性同位素
你在茶里搅拌的那种天然的、由蜜蜂产生的甜味剂，以及你在烤面包上大量使用的甜味剂，可能含有铯-137。
吉姆·凯斯特解释说，这是一种放射性同位素，是冷战时期原子弹试验的遗物。你的美味蜂蜜中很有可能含有可检测到的这种物质。
凯斯特赶紧指出，他在蜂蜜样本中发现的铯含量——即使是最高的——也低于人类食用的标准。
“我现在吃的蜂蜜比刚开始做这个项目时要多，”他盯着办公室里摆满罐子的架子说。“我给我的孩子喂蜂蜜。我并不是想告诉人们不要吃蜂蜜。”
凯斯特说，即使没有对人类食用蜂蜜的担忧，他的研究也可能与最近蜜蜂和其他传粉昆虫数量的锐减有关。
凯斯特是威廉与玛丽大学地质系副教授，同时担任环境科学与政策项目主任。他将与马里兰大学环境科学中心的Andrew J. Elmore和William & 玛丽大学的本科生Paul Volante一起，在美国地质学会的一次会议上分享他的发现。
他们将于3月20日在弗吉尼亚州莱斯顿举行的GSA东南/东北联合会议上展示他们的蜂蜜研究结果。作为演讲的一部分，凯斯特将邀请其他地球科学家检查蜂蜜样本中的铯-137。
凯斯特的研究专长是研究环境中的污染物，他使用各种技术从地球上提取人类世的隐藏方面。
故事从炸弹开始
一种放射性同位素是如何进入我们的蜂蜜的，这个故事不仅涉及地质学，还涉及地缘政治、物理学、气象学、历史、化学、植物学、昆虫学和农贸市场的商品。故事开始于人类渴望掌握炸毁世界大部分地区的技术。
“我们只是在四五十年代才发明了原子弹，”凯斯特说。“我们开始在新墨西哥州和内华达州的西部进行测试。”
核试验的放射性尘埃产生了一些可以想象到的最严重的意想不到的后果。牧场主们醒来时看到的是一群死牛。凯斯特说，癌症群在几十年后开始出现，特别是在受到放射性漂流冲击的“顺风者”中。
“有一段时间，我们在大气中测试了数百枚核武器，”他说。核试验从美国西部转移到太平洋岛屿，并最终在1963年底随着与苏联的条约生效而结束。
凯斯特解释说：“这样做的结果是，在一个非常狭窄的时间窗口内，把一层这些同位素放入环境中。”“这对地质学家来说太棒了，因为我们可以用那个山峰作为沉积物的追踪工具。”
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他是一群地质学家中的一员，他们通过在威廉和玛丽校区的Matoaka湖的细沉积物中沉积的污染物来研究工业的发展。他们知道在哪里可以找到原子弹时代：“在地核深处，大约27厘米深的地方，你可以看到这些同位素的放射性峰值，”凯斯特说。“我们知道那是1963年。”
铯-137是由铀和钚（核反应堆和核弹的燃料）的核反应产生的。铯-137会停留一段时间，正如凯斯特指出的那样，这种同位素的半衰期约为30年。铯衰变为寿命短的放射性同位素钡，钡进一步衰变为稳定形式的钡。
“炸弹里没有铯；炸弹含有铀。”“当发生裂变时，铯基本上是铀的碎片，会飞出去。”
看懂地图
Kaste显示一组地图。它们看起来很像天气图，除了不同颜色的区域解释了铯从爆炸到蜂蜜罐的过程。爆炸的力量将富含铯-137的沉降物向上和向外推进，最终落到地球上。它不是均匀或随机分布的。
根据能源部的研究，他的第一张地图显示了美国的铯浓度。这没有任何意义。许多“最热”地区，也就是放射性沉降物浓度最高的地区，大多集中在美国东部，而不是西部，那里离原子弹试验的地点更近。
“这违反直觉，对吧？”Kaste问道。然后他解释说：这一切都与降雨有关。
“当这些炸弹被引爆时，一些碎片进入平流层，”凯斯特解释说。“清除它最有效的方法是降雨。”
因此，充满碎片的云层飘过干旱的西部和大平原各州，在密西西比河以东水分丰富的地区降落到地面。然后凯斯特展示了另一张铯浓度图，这张图上标有他的蜂蜜样本的来源。
再一次，这张地图似乎没有意义：地图上有圆圈表示“热”蜂蜜的位置。X表示蜂蜜中不含铯的地方。蜂蜜热点和环境中的铯含量之间没有明显的相关性。
然后凯斯特拿出第三张地图。蜂蜜样本在那里，但这张地图显示了土壤中钾的范围。有一个明确的，反向的相关性：来自低钾地区的蜂蜜样本更有可能富含铯。
“钾对植物来说是一种非常重要的营养物质，”他说。“而且钾原子和铯原子看起来非常相似。”
凯斯特拿出一份元素周期表。他指向原子序数为19的K，然后指向原子序数为55的Cs。
“它们在这儿，在同一栏里，”他说。“原子在电荷和离子大小上看起来非常相似。所以，铯被吸收的原因是它在植物看来像钾。”
凯斯特还说，植物可以区分这两种元素，它们更喜欢钾——当有钾的时候。
“六七十年代的人们表明，如果你给庄稼施肥，你就减少了被污染物污染的机会。所以，如果你是一种在富含钾的土壤中的植物，你就会得到钾，”他解释说。“如果你是一种在钾含量有限的土壤中寻找钾的植物，你会抓住一些看起来像钾的东西。但植物总是喜欢好的东西。”
开花植物在花蜜中释放铯；蜜蜂收集了含有铯的花蜜，然后回到蜂巢完成了从炸弹到蜜蜂的循环。
这个项目从一个研讨会开始
蜂蜜项目起源于凯斯特教授的新生研讨会，地质学150：放射性污染。他说，他突然想到，即将入学的威廉玛丽学生——甚至可能是他们的父母——都不记得炸弹试验。他们没有参加过学校的民防演习。凯斯特提到，他的母亲在纽约的学校里得到了一条狗牌状的项链，这样在“Big One”掉下来的时候，她的尸体就能被认出来。
凯斯特说：“我想告诉他们测试期的情况，以及一些受到影响的人，即内华达州和犹他州的‘顺风车’。”“还有马绍尔群岛的人们，由于美国这里的政治反弹，我们将测试从拉斯维加斯外转移到太平洋后，那里有很多当地人流离失所。”
当学生们要去放春假的时候，凯斯特让他们从家里带回当地的植物性食物，在他的佳博体育里测试铯的含量。
“学生们对此很兴奋。我从东部各州买到了各式各样的美食，”他说。“我买了纽约苹果。我从马萨诸塞州买了蔓越莓。佛罗里达橘子。来自北卡罗来纳的山核桃。”
还有枫糖浆，甚至还有长岛啤酒厂的啤酒花。凯斯特测量了所有的样品。
他说：“说实话，我以为我们会在一些食物中发现非常微小的铯-137气味。”“这是我的怀疑，因为它在土壤中无处不在，植物会意外地吸收它。”
测试显示，许多样本中有一些非常微小的气味，大约一半的样本中有一些可检测到的铯。但其中一个样本的温度是其他样本的100倍。那是来自北卡罗来纳州罗利农贸市场的蜂蜜。
“我简直不敢相信，真的，”凯斯特说。“我又测量了一遍，因为我认为容器出了问题，或者我的探测器坏了。我重现了测量结果。再一次，它比其他任何食物都要热100倍。所以我做了下一个合乎逻辑的事情。”
顺理成章的下一件事是获得一笔5000美元的夏季研究经费，然后疯狂购买蜂蜜。但不是任何蜂蜜都可以。
凯斯特解释说：“关键是要知道蜂蜜来自哪里，因为如果你去一家大型连锁杂货店，他们的蜂蜜可能是从很多州混合而成的。”“你必须去养蜂人那里和农贸市场。”
沃兰特是威廉玛丽学院2020届的一员，也是发现热蜂蜜的新生研讨会的一员。他加入了凯斯特的研究，从首席蜂蜜采购官开始。Volante与养蜂人和单一来源蜂蜜的供应商联系，记录蜂箱的GPS数据，并获得蜜蜂使用的植物种类的任何可用信息。
“我认为对我来说最有趣的事情是，我们看到蜂蜜比其他食物有更多的反应性，我们并不知道为什么，”Volante说。“但我想最令人兴奋的事情是投入一个项目，却不知道它将走向何方。”
一旦研究开始，Volante说他喜欢比较不同假设来解释数据趋势的大脑方面。Volante和Kaste说，他们研究的一个早期假设，后来被拒绝了，与核电站的点源铯污染有关。
他们最终得到了佳博体育个蜂蜜样本，他可以在县级采购。蜂蜜来自从缅因州到佛罗里达的东部地区。Volante和Kaste把样品送到Kaste在威廉玛丽综合科学中心的伽马佳博体育。
蜂蜜会被送到伽马佳博体育
伽马佳博体育在ISC的底层，有一个很好的理由。里面有三个伽马探测器，每个都被铅屏蔽了。大量的铅。其中两个探测器被砖头大小的铅块堆包围着。第三个探测器位于特制的防护罩内。
“我在eBay上买的，”凯斯特说。“康涅狄格州的这些核电站正在关闭。”
eBay探测器本质上是一个装饰着世界地图的铅圆柱体。凯斯特的三个伽马探测器总共被9000磅的铅屏蔽。沃兰特夏天的大部分时间都在搬运铅锭：“我得到了锻炼，”他说。
如此多的铅是必要的，因为伽马探测器对太阳耀斑、脉冲星甚至雷暴等自然事件产生的伽马射线很敏感。
“这是一个固有锗探测器，”凯斯特说。“如果没有这个屏蔽，这个东西就会一直亮着。”
一旦你的检测器被屏蔽，样品的制备就非常简单了：“你把蜂蜜倒进培养皿，放在检测器上，等几天。铯会衰变。当它衰变时，会发射出伽马射线。伽马射线向四面八方发射，其中一些击中了我的探测器，”凯斯特说。“伽马射线具有这种同位素特有的能量。”
这个过程可能是无损评估的终极。凯斯特说，你可以从培养皿中舀出测试过的蜂蜜，涂在你的松饼上。
沃兰特和凯斯特发现，大约一半的蜂蜜样本中含有可检测到的铯。他们观察到一些模式。一般来说，几乎所有的南方蜂蜜——从南卡罗来纳开始——都含有铯。从弗吉尼亚开始，铯的存在是混合的——凯斯特说，弗吉尼亚皮埃蒙特蜂蜜中没有发现铯。然而，奇怪的是，在缅因州，铯开始重新出现。
“我和那里的养蜂人谈过，”凯斯特说，“他告诉我，蜜蜂无法在缅因州的冬天生存，所以它们把蜂巢迁往南方过冬。”
凯斯特说，食物中辐射的作用水平不同，这取决于你问谁。但在福岛灾难之后，大多数当局将人类消费的行动水平设定在每公斤100贝克勒尔左右。他补充说，贝克勒尔是核衰变的科学单位。
“在福岛周围，当食品的核辐射量达到数百贝克勒尔时，他们就开始从市场上撤下。我们检测到的最高水平约为19贝克勒尔。”
然而，昆虫是不同的。凯斯特指出，在福岛的研究发现，当蝴蝶以富含铯的植物为食时，影响会以突变和低繁殖的形式出现。
“所以，这实际上可能对蜜蜂有害，”他说。
凯斯特还有另一个发人深思的想法：考虑到衰变的速度，今天铯的特征只是40年前的一小部分。铯-137的半衰期为30年，这意味着它需要几百年的时间才能达到背景水平。
他说：“当然，除非我们发生核灾难，或者有人用原子弹做了愚蠢的事情。”
有荨麻疹?
地质学家吉姆·凯斯特正在寻找蜂蜜来检测铯-137的存在。他的要求:
•单一来源的蜂蜜，而不是混合蜂蜜。
- 蜜蜂啃食植物的信息。
- GPS/蜂巢经纬度。
联系他：jmkaste@wm.edu
