福島核洩漏:我們所知

揮之不去的問題包括放射性物質如何汙染人類食用的海洋生物

以下是關於日本福島核電站洩漏到太平洋的放射性水的一些你需要了解的資訊。

2011年3月地震和海嘯引發日本福島第一核電站核洩漏以來,太平洋兩岸的科學家都測量了魚類和其他海洋生物中不斷變化的放射性水平。2013年8月2日,日本東京電力公司(TEPCO)首次估算了自災難以來從核電站流入海洋的放射性水量,該公司終於正視了科學家多年來認識到的事實。

“作為一名研究反應堆的海洋學家,我們從2011年就知道了這一點,”馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的海洋化學家肯·布塞勒說。“現在的新聞是東京電力公司終於承認了這一點。”


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據日本報紙朝日新聞報道,東京電力公司估計,自災難以來,有20萬億到40萬億貝克勒爾(每秒衰變的放射性單位)的放射性氚洩漏到海洋中。據日本政府官員稱,福島核電站每天仍有約300噸放射性水洩漏到海洋中。[資訊圖:日本核反應堆內部]

日本仍然被這場災難的兩個遺留問題困擾:首先,放射性物質可能嚴重汙染作為人類海鮮來源的海洋生物;其次,是否能夠阻止福島核電站的放射性水洩漏。

放射性並非等同
與2011年6月核洩漏發生後不久的情況相比,福島核電站今天洩漏的汙染水要少得多——當時科學家測量到有5000到15000萬億貝克勒爾的放射性物質進入海洋。即使地下水中的放射性水平最近像日本新聞媒體報道的那樣飆升,布塞勒預計總體水平仍將低於2011年6月期間。

“現在的增加量仍然比2011年小得多,”布塞勒告訴LiveScience。“我不太擔心人類直接接觸的健康威脅,但我擔心長期來看對海洋生物的汙染。”

2011年6月,直接從福島反應堆流入海洋的汙染水中最大的威脅是大量的被稱為銫的放射性核素。但隨著地下水成為洩漏到海洋的主要來源,危險性也隨之改變。土壤可以自然吸收地下水中的銫,但其他放射性核素,如鍶和氚,更容易透過土壤流入海洋。(東京電力公司仍在估算有多少鍶進入了海洋。)

與銫和鍶相比,氚對海洋生物和人類的放射性威脅最低。銫的放射效能量大於氚,但它和氚都能相對較快地進出人類和魚類的身體。相比之下,的危險性更大,因為它會取代骨骼中的鈣,並在體內停留更長時間。

不釣麻煩
2011年和2012年在福島縣海岸捕獲的許多魚類品種的銫汙染水平高於日本海產品監管限制(每公斤100貝克勒爾),但美國和日本科學家也報告說,自2011年秋季以來,海洋生物的銫汙染總體水平顯著下降。最大的汙染風險來自福島核電站附近的底棲魚類。[照片:福島蝴蝶被缺陷困擾]

美國科學家表示,如果東京電力公司不能控制這個問題,放射性地下水洩漏未來可能會變得更糟。但他們警告說,在新的同行評審研究出來之前,不要對海洋生物的最新影響妄下定論。

“對於在離岸100英里[160公里]處捕獲的魚類,我懷疑這會是一個問題,”紐約州石溪大學的海洋生物學家尼古拉斯·費舍爾說。“但在該地區,是的,當地的海鮮可能存在足夠的汙染,因此食用這些海鮮是不明智的。”

與自然產生的放射性以及20世紀60年代美國和蘇聯核武器試驗遺留下來的汙染相比,福島核洩漏對海洋生物的整體汙染仍然非常低。費舍爾說,如果持續洩漏的汙染水對海洋生態系統產生重大影響,他會感到“震驚”。

放射性水的來源
東京電力公司在阻止放射性水洩漏方面面臨兩個巨大問題。首先,來自附近山脈的地下水在流經福島核電站反應堆建築物被淹沒的地下室時受到汙染。這些水以每天約400噸的速度排入核電站的人工港口,而東京電力公司一直在努力阻止水洩漏到現有屏障之外流入海洋。

“在很長一段時間內,水問題將是他們面臨的最大挑戰,”美國核管理委員會前負責人戴爾·克萊恩說。“在三里島(1979年3月28日在賓夕法尼亞州發生的區域性核洩漏事故)期間,這對美國來說是一個挑戰,而這次的挑戰性要大得多。”

其次,東京電力公司還必須處理來自地下隧道和坑洞的汙染水,這些隧道和坑洞用於存放福島核電站應急系統的電纜和管道。在福島核電站反應堆最初發生洩漏期間,地下區域被高放射性水淹沒,儘管東京電力公司努力封閉隧道和坑洞,但此後這些水仍洩漏到海洋中。

日本京都大學核工程師小出裕章表示,東京電力公司也在競相解決儲存來自福島核電站的數十萬噸放射性水的問題。這家日本公用事業公司正在測試一種名為ALPS的水淨化系統,該系統幾乎可以去除所有放射性物質,除了氚,但與此同時,它已將大部分汙染水儲存在儲罐中。

“儲罐是一種緊急解決方案,不適合長期儲存,”小出說。“水會從任何儲罐中洩漏,如果發生這種情況,它將與地下水混合。”

必須做什麼
那麼,除了建造更多的儲罐之外,還有什麼解決方案呢?克萊恩在被選為調查福島核事故的獨立諮詢委員會負責人時,曾與東京電力公司審查了一些可能的解決方案。

一種可能的解決方案是使用製冷劑冷凍福島核電站周圍的地面,並建立一個屏障,阻止來自山脈的地下水流入。東京電力公司還在考慮一項計劃,將凝膠狀物質注入地下,使其硬化成類似於混凝土的人造屏障,從而阻止受汙染的地下水流入海洋。

這些屏障可以在東京電力公司抽出水、使用ALPS等淨化系統對其進行處理,然後最終確定如何處理去汙後的水時,幫助守住底線。

“我的首要任務是立即阻止隧道洩漏,”克萊恩說。“第二步是制定一項計劃,以阻止地下水的流入和滲透。第三步是制定一個綜合的系統性水處理計劃。”

與此同時,日本和美國的科學家繼續收集關於放射性如何影響海洋生物的最新科學資料。儘管總體汙染水平較低,但研究表明,某些物種的差異很大,這取決於它們在海洋中的生活和覓食地點。

“日本現在可以做的最直接的事情是測量魚組織中的放射性核素,包括在海底和水柱中,距離汙染地下水釋放點的不同距離,”費舍爾說。

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Jeremy Hsu is a New York City–based writer who has contributed to publications such as 大眾科學, IEEE Spectrum, Undark Magazine and Wired.

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