Toxicological Profile for Plutonium

PLUTONIUM 
173 
6.  POTENTIAL FOR HUMAN EXPOSURE 
weapons plant, were all <1x10
-5 
pCi/m
3
 (<4x10
-7 
Bq/m
3
) (DOE 2005d, 2005e, 2005f, 2006a).  
239,240
Pu 
concentrations in airborne particulate matter collected during the first and second quarters of 2005 at 
RFETS from an industrial area were 8.3x10
-5
 and 1.2x10
-4 
pCi/m
3
 (3.1 x10
-6
 and 4.4 x10
-6 
Bq/m
3
), 
respectively. 
Aerosol particulate samples were collected at three sites (On Site, Near Field, and Cactus Field) near the 
Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), a deep underground nuclear waste-storage facility near Carlsbad, 
New Mexico (Arimoto et al. 2005).  The On Site sampling location was 0.1 km downwind of the WIPP 
exhaust shaft.  The Near Field station was 1 km downwind of WIPP.  The Cactus Field station was 19 km 
upwind of the WIPP, and served as a reference background site.  Concentrations of 
241
Pu were below the 
minimum detection limit (1.2x10
-6 
Bq/m
3
 [3.2x10
-5 
pCi/m
3
]) for all 204 samples collected.  
238
Pu was 
detected above the minimum detection limit (3.9x10
-9 
Bq/m
3
 [1.1x10
-7 
pCi/m
3
]) in 6 of the 204 samples.  
239,240
Pu was detected above the minimum detection limit (2.6x10
-9 
Bq/m
3
 [7x10
-8 
pCi/m
3
]) in 203 of the 
204 samples.  Mean concentrations of 
239,240
Pu in the 10 µm particulate matter fraction were 1.1x10
-8
 and 
8.1x10
-9 
Bq/m
3
 (3.0x10
-7
 and 2.2x10
-7 
pCi/m
3
) at the Cactus Flats and Near Field stations, respectively. 
Mean concentrations of 
239,240
Pu in the total suspended particulate were 1.8x10
-8
, 1.3x10
-8
, and 1.4x10
-8 
Bq/m
3
 (4.9x10
-7
, 3.5x10
-7
, and 3.8x10
-7 
pCi/m
3
) at the Cactus Flats, Near Field, and On Site stations, 
respectively (Arimoto et al. 2005).  
Lehto et al. (2006) determined radionuclide concentrations from air sampler filters collected in the town 
of Kurchatov and the city of Astana in Kazakhstan.  Kurchatov is near the former Semipalatinsk nuclear 
test site, which is highly contaminated from nuclear explosions carried out from 1949 to 1989.  Astana is 
about 500 km west of Kurchatov.  Median concentration of 1x10
-7
 and 3.4x10
-8
 Bq/m
3
 (2.7x10
-6
 and 
9.2x10
-7 
pCi/m
3
) for 
239,240
Pu and 
238
Pu, respectively, were reported in weekly air samples (25,000 m
3 
volume) collected during 2000–2001 in Kuchatov.  Median concentrations of 2.9x10
-8
 and 9x10
-9 
Bq/m
3 
(7.8x10
-7
 and 2.4x10
-7 
pCi/m
3
) for 
239,240
Pu and 
238
Pu, respectively, were reported in air samples collected 
during a 3-month period in 2001 in Astana; 
238
Pu activity was below the detection limit in half of the 
filters (Lehto et al. 2006). 
Hölgye (2008) reported 
239,240
Pu and 
238
Pu concentrations in air collected from 1997 to 2006 in Prague, 
Czechoslovakia of 0.53–5.06 and <0.16–1.10 nBq/m
3
(1.4x10
-8
–1.7x10
-7 
and <4.3x10
-9
–3.0x10
-8 
pCi/m
3
), 
respectively. 
239,240
Pu concentrations in Prague post-Chernobyl air samples taken in April 29–May 5, 
1986 were 10–28Bq/m
3
 (2.7x10
-4
–7.6x10
-4 
pCi/m
3
). 

---

PLUTONIUM 
174 
6.  POTENTIAL FOR HUMAN EXPOSURE 
6.4.2 
Water 
Hirose and Aoyama (2003) used the HAM database, a comprehensive data set of various anthropogenic 
radionuclides, to calculate background levels of 
239,240
Pu concentrations surface waters of the Pacific 
Ocean.  In this study, the authors divided the Pacific Ocean basin into 12 “boxes”, which take into 
account the analyses of latitudinal and longitudinal distributions of anthropogenic radionuclides.  Based 
on their analysis, 
239,240
Pu concentrations ranged from 6x10
-7
 to 2.7x10
-6
 Bq/L (2x10
-5
–7.3x10
-5 
pCi/L) 
within the 12 “boxes”.  
Seawater samples collected in 1999 in various regions of the southern Baltic Sea were analyzed for 
plutonium (Struminska and Skwarzec 2004).  The highest concentrations of plutonium were generally 
found in the dissolved fractions of seawater, and ranged from 1.5x10
-6
 to 1.45x10
-4
 Bq/L (4.1x10
-5
– 
3.92x10
-3 
pCi/L) for 
238
Pu in samples from Gdansk Bay seaport and 
239,240
Pu in samples from Pomeranian 
Bay, respectively.  The lowest plutonium concentrations were found in the colloidal fractions.  
238
Pu and 
239,240
Pu concentrations in the colloidal fractions were generally ≤1x10
-6 
Bq/L (2.7x10
-5 
pCi/L) 
(Struminska and Skwarzec 2004).  Hirose and Aoyama (2002) reported that the 
239,240
Pu particulate 
concentrations in surface waters of the western North Pacific Ocean ranged from 3x10
-8
 to 3x10
-7 
Bq/L 
(8x10
-7
–8x10
-6 
pCi/L) during 1987–1997.  Ahier and Tracy (1995) reported 
239,240
Pu water concentrations 
in Lake Michigan, Huron, Erie, and Ontario of 4.4x10
-7
, 4.8x10
-7
, 1.8x10
-7
, and 1.7x10
-7
 Bq/L (1.1x10
-5 
, 
1.3x10
-5
, 4.8x10
-6
, and 4.6x10
-6 
pCi/L), respectively. 
Hirose et al. (2007) reported 
239,240
Pu concentrations in surface waters collected during 2003–2004 from 
the South Pacific Ocean mid-latitude region (32.5°S) ranging from 0.5 to 4.1 mBq/m
3
 (0.01–1.1 pCi/m
3
).  
Yamada and Zheng (2008) reported 
239,240
Pu surface water concentrations in samples taken in the vicinity 
of the nuclear fuel reprocessing plant at Rokkasho, Japan of 7.6 and 7.8 mBq/m
3 
(0.20 and 0.21 pCi/m
3
) 
on sampling dates September, 1991 and June 1993, respectively.  
239,240
Pu concentrations in surface water 
collected at sites along the Japan Sea coast sampled in June, 2003 were 4.9 and 5.9 mBq/m
3
 (0.13 and 
0.16 pCi/m
3
) at Sado Island and at Ajigasawa, respectively.  Yamada et al. (2007) reported 
239,240
Pu 
concentrations of 13.4, 20.7, 37.2, 26.8, 39.6, 20.6, and 19.2 mBq/m
3
 (0.362, 0.559, 1.01, 0.724, 1.07, 
0.557, and 0.519 pCi/m
3
) at depths of 0, 150, 250, 600, 900, 1,200, and 1,490 m, respectively, in samples 
from Sagami Bay, Japan, western Northwest Pacific Ocean collected on March 23, 1992. 
During 2004, water samples from the Columbia River were collected at Priest Rapids Dam, the most 
upstream dam from the Hanford Site, and from Richland, Washington, on the Hanford Site.  Average 

---