福岛核泄漏:我们所知

挥之不去的问题包括放射性物质如何污染人类食用的海洋生物

以下是关于日本福岛核电站泄漏到太平洋的放射性水的一些你需要了解的信息。

2011年3月地震和海啸引发日本福岛第一核电站核泄漏以来,太平洋两岸的科学家都测量了鱼类和其他海洋生物中不断变化的放射性水平。2013年8月2日,日本东京电力公司(TEPCO)首次估算了自灾难以来从核电站流入海洋的放射性水量,该公司终于正视了科学家多年来认识到的事实。

“作为一名研究反应堆的海洋学家,我们从2011年就知道了这一点,”马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的海洋化学家肯·布塞勒说。“现在的新闻是东京电力公司终于承认了这一点。”


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据日本报纸朝日新闻报道,东京电力公司估计,自灾难以来,有20万亿到40万亿贝克勒尔(每秒衰变的放射性单位)的放射性氚泄漏到海洋中。据日本政府官员称,福岛核电站每天仍有约300吨放射性水泄漏到海洋中。[信息图:日本核反应堆内部]

日本仍然被这场灾难的两个遗留问题困扰:首先,放射性物质可能严重污染作为人类海鲜来源的海洋生物;其次,是否能够阻止福岛核电站的放射性水泄漏。

放射性并非等同
与2011年6月核泄漏发生后不久的情况相比,福岛核电站今天泄漏的污染水要少得多——当时科学家测量到有5000到15000万亿贝克勒尔的放射性物质进入海洋。即使地下水中的放射性水平最近像日本新闻媒体报道的那样飙升,布塞勒预计总体水平仍将低于2011年6月期间。

“现在的增加量仍然比2011年小得多,”布塞勒告诉LiveScience。“我不太担心人类直接接触的健康威胁,但我担心长期来看对海洋生物的污染。”

2011年6月,直接从福岛反应堆流入海洋的污染水中最大的威胁是大量的被称为铯的放射性核素。但随着地下水成为泄漏到海洋的主要来源,危险性也随之改变。土壤可以自然吸收地下水中的铯,但其他放射性核素,如锶和氚,更容易通过土壤流入海洋。(东京电力公司仍在估算有多少锶进入了海洋。)

与铯和锶相比,氚对海洋生物和人类的放射性威胁最低。铯的放射性能量大于氚,但它和氚都能相对较快地进出人类和鱼类的身体。相比之下,的危险性更大,因为它会取代骨骼中的钙,并在体内停留更长时间。

不钓麻烦
2011年和2012年在福岛县海岸捕获的许多鱼类品种的铯污染水平高于日本海产品监管限制(每公斤100贝克勒尔),但美国和日本科学家也报告说,自2011年秋季以来,海洋生物的铯污染总体水平显著下降。最大的污染风险来自福岛核电站附近的底栖鱼类。[照片:福岛蝴蝶被缺陷困扰]

美国科学家表示,如果东京电力公司不能控制这个问题,放射性地下水泄漏未来可能会变得更糟。但他们警告说,在新的同行评审研究出来之前,不要对海洋生物的最新影响妄下定论。

“对于在离岸100英里[160公里]处捕获的鱼类,我怀疑这会是一个问题,”纽约州石溪大学的海洋生物学家尼古拉斯·费舍尔说。“但在该地区,是的,当地的海鲜可能存在足够的污染,因此食用这些海鲜是不明智的。”

与自然产生的放射性以及20世纪60年代美国和苏联核武器试验遗留下来的污染相比,福岛核泄漏对海洋生物的整体污染仍然非常低。费舍尔说,如果持续泄漏的污染水对海洋生态系统产生重大影响,他会感到“震惊”。

放射性水的来源
东京电力公司在阻止放射性水泄漏方面面临两个巨大问题。首先,来自附近山脉的地下水在流经福岛核电站反应堆建筑物被淹没的地下室时受到污染。这些水以每天约400吨的速度排入核电站的人工港口,而东京电力公司一直在努力阻止水泄漏到现有屏障之外流入海洋。

“在很长一段时间内,水问题将是他们面临的最大挑战,”美国核管理委员会前负责人戴尔·克莱恩说。“在三里岛(1979年3月28日在宾夕法尼亚州发生的局部核泄漏事故)期间,这对美国来说是一个挑战,而这次的挑战性要大得多。”

其次,东京电力公司还必须处理来自地下隧道和坑洞的污染水,这些隧道和坑洞用于存放福岛核电站应急系统的电缆和管道。在福岛核电站反应堆最初发生泄漏期间,地下区域被高放射性水淹没,尽管东京电力公司努力封闭隧道和坑洞,但此后这些水仍泄漏到海洋中。

日本京都大学核工程师小出裕章表示,东京电力公司也在竞相解决储存来自福岛核电站的数十万吨放射性水的问题。这家日本公用事业公司正在测试一种名为ALPS的水净化系统,该系统几乎可以去除所有放射性物质,除了氚,但与此同时,它已将大部分污染水储存在储罐中。

“储罐是一种紧急解决方案,不适合长期储存,”小出说。“水会从任何储罐中泄漏,如果发生这种情况,它将与地下水混合。”

必须做什么
那么,除了建造更多的储罐之外,还有什么解决方案呢?克莱恩在被选为调查福岛核事故的独立咨询委员会负责人时,曾与东京电力公司审查了一些可能的解决方案。

一种可能的解决方案是使用制冷剂冷冻福岛核电站周围的地面,并创建一个屏障,阻止来自山脉的地下水流入。东京电力公司还在考虑一项计划,将凝胶状物质注入地下,使其硬化成类似于混凝土的人造屏障,从而阻止受污染的地下水流入海洋。

这些屏障可以在东京电力公司抽出水、使用ALPS等净化系统对其进行处理,然后最终确定如何处理去污后的水时,帮助守住底线。

“我的首要任务是立即阻止隧道泄漏,”克莱恩说。“第二步是制定一项计划,以阻止地下水的流入和渗透。第三步是制定一个综合的系统性水处理计划。”

与此同时,日本和美国的科学家继续收集关于放射性如何影响海洋生物的最新科学数据。尽管总体污染水平较低,但研究表明,某些物种的差异很大,这取决于它们在海洋中的生活和觅食地点。

“日本现在可以做的最直接的事情是测量鱼组织中的放射性核素,包括在海底和水柱中,距离污染地下水释放点的不同距离,”费舍尔说。

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

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