日本基本决定将福岛核污水排入大海,《科学》曾刊文警告向海排污后果

科研圈 2021-04-09 17:09

据人民日报客户端援引日本时事通讯社报道,日本政府 4 月 9 日基本决定将福岛第一核电站核污水排入大海,将于 4 月 13 日召开内阁会议正式决定。对此,中国外交部发言人赵立坚表示,日本政府应当秉持对本国国民、周边国家以及国际社会高度负责任的态度,深入评估福岛核电站含氚废水处理方案可能带来的影响,主动及时地以严格准确、公开透明的方式披露信息,在与周边国家充分协商的基础上慎重决策。


目前福岛第一核电站的核污水用储存罐保存,目前储量已达上百万吨,并且仍在不断增加。东京电力公司称,到明年夏天将没有足够的场地来储存污水。


日本舆论认为,将核污水排放入海势必引起日本渔民以及国际社会的反对。有日本媒体指出,该核电站周边有大量因辐射量过高而不宜居住的区域,这些闲置土地完全可以用来新建存储设施。“核能市民委员会”认为,“大型储存罐在陆地上保管”或“用灰浆凝固处理”是现有技术下解决核污水问题的最佳方式,可以确保核污水在陆地上妥善保管。


福岛核泄漏事件之后的头号难题:污水罐。摄影:SPENCER LOWELL


编译丨石云雷


2011 年 3 月 11 日,福岛核泄露事故导致大量的放射性污染物流入海洋中。截至 2020 年中,经过 9 年多的清理后,除了一些严格限制的近海区域,福岛核电站周围海域的放射性已降低到正常范围。但现在的严峻问题是:冷却核电站产生的放射性污水和被核泄露污染的地下水已多达 100 万吨,要如何处理这些污水?一些日本官员表示这些污水在处理后可以排放到海洋中,但 2020 年 8 月一项发表于《科学》的观点文章认为,目前还为时还尚早。



福岛核电站现状


2011 年 3 月 11 日的福岛核泄露是切尔诺贝利事件之后最严重的核事故。当时,大地震引发的 14 米巨大海啸突破了日本福岛核电站 6 个反应堆周围的海堤。在海啸的冲击下,3 个反应堆堆芯出现过热并熔化,随后的 3 次氢气爆炸使这 3 座反应堆的建筑受损,大量的放射性碘、铯以及其他裂变产物泄漏到太平洋和陆地上。



日本环境放射性研究所的放射学与地球科学教授 Michio Aoyama 表示在这次核事故中,18000 万亿 Bq(贝克勒尔,放射性元素每秒有一个原子核发生衰变时,其放射性活度即为 1Bq)的放射性铯 137 被一次性释放到太平洋中。随后,每天约有 30 千兆 Bq 的铯 137 持续流入海洋中。


在事故之后,福岛核电站开始实施清理措施,包括封闭破碎的屋顶,移走受损反应堆中的乏燃料,并在沿海区域建造了新墙,用冻土修建了 1.5 千米的“冰墙”以阻止携带着污染物的地下水从核电站流向海洋。经过 9 年多的清理,除了发生爆炸的核反应堆附近的海域,其他地区的放射性已降低到了安全状态。如今,日本已允许在这些海域渔民进行捕鱼和其他海产品。


但一个新的危机逐渐浮出水面。由于核反应堆持续发热,核电站需要不断使用水对其进行冷却,这一过程产生的放射性污水正在逐渐累积。而它们和受到污染的地下水一直被运输和储存到核电站附近的污水处理罐中。最近一项发表于《科学》的观点文章指出,这些处理罐中还含有的多种放射性成分,我们需要更多地关注将这些污水释放到海洋可能带来的潜在危险。



放射性污水


从 2011 年开始,伍兹霍尔海洋学研究所的海洋化学家 Ken Buesseler 就一直在研究从福岛核电站释放的放射性物质在太平洋中的扩散模式。他说:“在过去 9 年多的时间内,我们一直观察到在海水和海洋生物中放射性铯的含量不断降低。但是,我们还需要考虑污水处理罐中的一些放射性污染物。虽然从 2011 年以来,它们的含量已经大幅度降低。但关键是,我们并不能确定它们对海洋带来的影响。”


他担心的源头正是福岛发电站周围的 1000 多个放射性污水处理罐,其中的污水主要来自反应堆冷却水和接触周围建筑后被污染的地下水。在 2019 年 8 月,东京电力公司称这些储水罐的容量最多只能撑到 2022 年夏天。而眼下最迫切的两个问题是,核电厂附近的这些放射性污水罐如何处理,以及如果将这些超过 100 万吨处理过的污水释放到海洋中带来的影响。



这些放射性污水通过复杂的清理过程处理后,大量的放射性同位素均能被清除。此外,通过转移反应堆外的地下水,也大量减少了被污染的水量。目前,每日被核泄露污染的水已减少到了 200 吨以下。按照日本的标准,截至 2019 年 12 月,已有 28% 的反射性污水被净化至能向海洋排放的水平,另外 72% 的污水需要进一步净化。因此,日本政府成立的一个委员会认为应该将这些已经处理过的污水排放到海洋,以腾出空间来处理更多的污水。


在这些放射性污水中,有一种同位素——氚备受关注。到 2019 年 10 月,这些污水中氚的含量为 856 万亿 Bq,平均每升水中 0.73 千兆 Bq。虽然在这些放射性污水中,氚的含量处于最高水平,但它的半衰期相对较短,并不容易被海洋动物和海底沉积物吸收。它是一种危害较小的放射性元素,其衰变产生的低能量的 β 粒子对生命组织造成的损伤很小。这也是日本政府认为能排放污水的原因,不过,这样做真的完全没问题吗?



被忽视的放射性物质


实际上,除了难以去除的氚之外,2018 年科学家发现在处理后的污水中还存在一些放射性同位素,包括碳 14、钴 60 和锶 90。虽然这些同位素的含量远低于氚的含量,但它们在不同污水处理罐中的含量可能存在很大差异。根据东京电力公司的估计,有超过 70% 处理后的放射性污水,还需要通过第二次处理减少其中的放射性同位素含量后,才能满足释放到海洋的标准。


2019 年 12 月 31 日,东京电力公司报告了 200 多个污水处理罐中各种放射性同位素的浓度差异。


和氚不同,它们需要更长的时间降解,并且它们很容易进入海洋沉积物,且与海洋生物如鱼类具有很强的亲和力。这些同位素对人类具有潜在的毒性,同时能以更长久和复杂的方式影响海洋环境。例如,碳 14 在鱼体内的生理浓度可能是氚的 5 万倍。而钴 60 能在海底沉积物中富集,它的浓度可能会上升 30 万倍。


在不同的生物系统如鱼和海底沉积物中,放射性同位素的浓度会存在很大差异。


最近,Buesseler 在发表于《科学》的一篇观点文章中表达了他的担忧:这些放射性同位素进入海洋后,可能对环境和人类带来不利的影响。Buesseler 说:“目前人们对放射性污水的关注点主要是氚,因此忽视了污水中存在的其他放射性元素。虽然这个问题确实很棘手,但并不是不能解决。科学家首先要做的是,清除处理罐中剩余污水里的放射性污染物,随后我们需要根据污水中剩下的放射性同位素制定新的计划。”


而即使经过了第二次污水处理,为了评估处理过的放射性污水释放后带来的后续影响,仍需要对污水的每一种同位素含量进行全面的核算。不仅包括目前我们已经了解的 9 种放射性同位素,还应该包括更多可能的污染物,例如钚。他还表示,“任何考虑将放射性污染物排放到海洋的方案,都需要一个独立的小组对其进行跟踪,检测所有可能进入海水、海底和海洋生物的潜在污染物。”


2020 年 6 月,Buesseler 组织了一个科学家团队首次进行了国际性巡航研究,以检测铯 134 和铯 137 的早期扩散路线。这两种放射性同位素从福岛核反应堆释放到日本沿海后,能随着强劲的暖流扩散到其他地区。


此外,他还在美国和加拿大建立了“公民科学家”网络,以监测这些放射性物质是否到达北美洲的太平洋沿海以及它们的移动路线。Buesseler 说:“海洋环境健康以及无数人的生计,都将取决于正确的做事方式。”


论文信息:
Buesseler, K., 2020. Opening the floodgates at Fukushima. Science, 369(6504), pp.621-622.
https://science.sciencemag.org/content/369/6504/621 

参考来源:
1.https://en.wikipedia.org/wiki/Fukushima_Daiichi_nuclear_disaster
2.https://www-prod.whoi.edu/press-room/news-release/fukushima-tank-contaminants/ 
3.http://www.scientificamerican.com/article/crippled-fukushima-reactors-are-still-a-danger-5-years-after-the-accident1/


本文转载自公众号“环球科学”

(ID:huanqiukexue)



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