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福島核汙水該如何處理?十年科學觀測告訴你答案

2021-11-15由 科技史館 發表于 歷史

最近日本政府準備向海洋排放福島核汙水的決定引起了世界各國的強烈關注。

這是一次發生於十年前的事故,為什麼十年之後還沒有處理好?這些排放對我們的生活有哪些影響?特別是海鮮還能不能吃。

對此你一定有很多疑問,讓我們結合科學家長達十年的監測資料來看一看這次事故造成的生態環境影響,然後你就會知道其中的答案了。

十年之殤

2011年3月11日,在日本仙台市以東80英里處,海面突然開始晃動。被太平洋板塊長期擠壓而被緩慢壓縮的日本構造板塊然後突然滑回原處。片刻之內,巨浪湧動,差不多有半個足球場高的海嘯向日本列島襲來。

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日本福島

日本每年經歷數百次地震,但這次東北大地震是該國有史以來最強大的地震。9。0級地震持續了長達6分鐘,使日本力道主島向東移動了8英尺。

在不到半小時後,由於海底向上推升而產生的海嘯襲擊了日本海岸線,導致近16,000人死亡。

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海嘯場景

福島第一核電站也在這個過程中被損壞。核電站內部的爆炸導致在接下來的幾天裡,超過15萬人被迫轉移,以避免潛在的放射性塵埃。

在此後的十年內,更多的放射性物質被沖洗到海洋中或從大氣中沉積到海洋中。

資深海洋科學家肯·布塞斯勒評論說:“就災害的角度而言,福島第一核電站對海洋而言是史無前例的事件。以至於我們很有必要回顧並釐清這次事件造成的危害。”

在日本福島核災難發生十年後,這些影響逐步明晰。

事故過程

事實上,地震發生前,福島第一核電站是有完善的地震應對系統和方案的。當地震導致當地電網中斷時,核電站的六個反應堆中的三個活動反應堆是會自動關閉。

但是關閉核反應堆並不像關燈那樣簡單。

在福島沿岸進行過多次研究考察的東京海洋科學技術大學教授Jota Kanda說:“即使反應堆中的裂變反應停止,放射性物質也會繼續產生熱量。所以必須保證核反應堆的水冷裝置能正常執行。”

地震發生後,自動關閉的反應堆的冷卻裝置切換到了其備用發電機來供應,但這時候海嘯襲來。

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氫氣洩露造成了電站爆炸

福島第一核電站本身建在懸崖上,但懸崖已被挖出了低於海平面30英尺的高度。核電站在設計階段考慮的最大海嘯高度約為20英尺,但是當天襲來的海嘯高在37到50英尺之間,使得備用發電機的冷卻設施被海水淹沒和摧毀。

冷卻系統發生故障後,反應堆堆芯中的溫度開始升高,反應堆內部的燃料棒開始過熱和熔化,暴露出鈾燃料並損壞其安全殼。

同時,反應堆中的水變成蒸汽,並開始與金屬燃料棒反應,產生揮發性氫氣。

為了減輕反應堆堆芯中積聚的壓力,工廠工人在接下來的幾天中多次排放了氣體。這種氣體

將放射性同位素(也稱為放射性核素)帶入大氣

但事情並不止於此,在接下來的幾天裡,該工廠發生了三起

氫氣爆炸,使更多的放射性物質散入空中

,其中大部分最終沉入了海洋。

事故發生後,救援人員拼命地用水槍和消防水槍給過熱的反應堆灑水,軍用直升機從上面灑了數百加侖的水。這些水還吸收了放射性核素,溢位到海洋中或滲入地下,將這些同位素帶到海洋中。

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切爾諾貝利核電站照片

放射性元素對海水的影響

災難中釋放的一些最豐富的放射性核素是碘131,銫134和銫137。所有這些放射性物質都很危險,但是它們以不同的速率衰減,所以對海洋生態影響的時間或長或短。

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科學家測量海水中的放射性同位素含量

碘131的大部分在短短几周內就消失了。

銫134的半衰期為兩年,在10年後僅剩3%,這是福島核洩露對海洋的影響的一個非常重要的指標,科學家可以透過追蹤他們來判別這種影響。

銫137的半衰期為30年,其影響可持續數十年。實際上,由於1950年代和60年代的大氣核武器試驗,全世界海洋中仍然存在少量但可測量的銫137。

自核時代來臨以來,我們的環境中一直都有銫137元素存在,所以這裡的問題就是,這次事故使環境中的銫137增加了多少呢?

在2011年6月的一次測量中發現,福島附近海洋中每立方米海水的的輻射超過5000萬貝克勒爾的銫137輻射。

一個單位貝克勒爾的放射性當於每秒衰減一個原子核,世界衛生組織建議,每立方米飲用水不應含有超過10,000貝克勒爾的銫137輻射。

災難發生前,福島周圍的水域銫137輻射水平為每立方米約有2貝克勒爾,事故發生後立即激增至超過5000萬貝克勒爾。

隨後在幾個月內日本當局採取了一系列措施,以遏制放射性元素的進一步釋放。但海水中的元素已開始擴散,雖然有一部分放射性元素積聚在海底沉積物中,但大部分放射性被強烈的黑潮(Kuroshio Current)散佈到太平洋中,引發了沿岸各國的普遍擔憂。

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多彩的海洋生態

為了調查福島放射性核素在太平洋上的移動,科學家從沿岸各地採集了海水樣本。

之後他們發現有證據表明,福島的某些放射性確實是透過洋流送到北美,但其水平極低,每立方米不到10 貝克勒爾。

這是一個非常小的數字,你在這樣的海水中游泳一年被輻射的劑量(額外的照射)比單次牙科X射線照射少一千倍。風險不為零,但它是如此之小,以至於我們不必擔心在太平洋沿岸游泳,衝浪或划船。

但是對於日本來說,由於福島核電站釋放的放射性元素並沒有完全擴散。反應堆的洩漏水、河流中的放射性沉積物以及受汙染的地下水繼續流入海洋,儘管其數量遠少於災難發生後的頭幾年,但依然遠高於其它區域。自2016年以來,福島附近沿海海域的水位一直保持在每立方米100貝克勒爾。

對魚類的影響

放射性元素突然湧入海洋,這對於當地海洋生物是一場無妄之災,也是海鮮愛好者的的長期關切。

事故發生後日本政府立即關閉了當地漁業,並開始了一項廣泛的監測和測試計劃,以確定該地區哪些海鮮(如果有的話)可以安全食用。

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核輻射將影響魚類生存

法國放射防護和核安全研究所高階專家薩賓·查馬森說:“已經釋放到海洋中的放射性核素可以是溶解的或顆粒狀的。兩者都可以被海洋生物吸收。”

生活在受汙染環境中的魚類可能會透過其面板吸收放射性核素,或者將其與食物或水一起攝入,但是它們保留的時間取決於特定的元素。

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放射性同位素透過食物鏈進入各類動物身體

例如,銫在元素週期表中的作用類似於表兄,鉀,很容易被肌肉和器官吸收,之後可以在動物體內保留數週或數月。

是氫的一種放射性形式,其行為主要類似於水,可以在幾天內從動物身體中代謝而出。

而鍶則類似於鈣,並且可以在生物的骨骼中停留數年。

對每一個動物物種進行特定的研究也很重要。具有快速新陳代謝的魚可能會更快地清除汙染,比如說章魚吸收某些放射性核素的方式就與海膽不同。。

研究人員發現,即使水中的汙染物水平開始下降,生活在福島附近海底附近的動物也具有較高的放射性水平。

這是因為這些魚生活在受汙染沉積物上或並以附近的獵物為食。、

不過從資料上來說,幾年之後,在日本東北海岸以外捕獲的絕大多數海鮮,包括福島附近的漁業,都低於日本規定的每公斤百貝克勒爾的嚴格輻射限值。

自2015年以來,在測試的數千種魚中,只有兩種超過了該水平。

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福島附近水域的海產品中放射性含量較高

信任危機

儘管當地的海產在資料上的安全性得到了驗證,但人們心理上的陰影將長期存在。

卡洛琳·肯尼迪(Caroline Kennedy)曾於2013年至2017年擔任美國駐日本大使,他曾經多次前往該地區。

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放射性物質在海洋中的擴散

肯尼迪說:“你遇得到那些出售其產品釣魚人或農民,但沒人敢買,這是可以理解的。對於一場災難,在災難響應的層面上我們有很多分級,這當中從個人和集體責任以及科學方面有很多教訓值得我們總結。”

對福島的不信任是在災難發生後的幾天和幾周內建立的,當時人們迫切希望獲得一個似乎很簡單的問題的答案:放射性物質在陸地和海洋中將如何流動?哪些人需要疏散?什麼食物是安全的?

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日本政府難道要先排放然後再道歉?

但是由於日本政府內部混亂而不完整的溝通,以造成了資訊的延誤以及缺失,災難發生七個月後,直到2011年10月,才釋出了第一張顯示東京地區輻射汙染的官方地圖。

謠言和虛假資訊比任何官方通訊傳播得更快,更遠,這加劇了混亂。

信任不是可再生資源。一旦丟失,您可能永遠也無法收回。

在福島核災難之前,日本對魚類的放射性限制為每公斤500貝克勒爾,已經比國際標準更為嚴格。為了建立公眾對福島海產品安全性的信心,在2012年4月,該限量降低到每公斤100貝克勒爾。

但是,圍繞這一變化缺乏清晰的溝通,為許多人帶來了更多的困惑和焦慮。每個人都會懷疑以前自己是否曾經吃過不安全的海鮮。

當應對一場災難時的資訊釋出您不考慮目標、民眾可能的反應及獲取資訊的方式的話,釋出的資訊就不會達成你的目標。政府必須預見潛在的問題並做好準備。

而福島核事故中,許多人在災難初期就對官方資訊來源失去了信心,持續的失誤以及某些資訊的虛假陳述使問題更加複雜,在福島周圍引發了更大的信任危機。

對國民心態的重塑

除了改變當地的環境外,這場災難也從根本上改變了日本人的國民心態。

災難之後,日本人對志願服務和慈善事業有了新的理解。傳統上,日本社會抵制外界的幫助,無論它來自國外還是家庭之外。

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事故後的救援客觀上提升了日本女性對社會事物的參與

當時,漁業家庭基金會的受託人和日本婦女領導力倡議的共同創始人敦子敏子(Atsuko Toko Fish)在地震和海嘯發生僅三週後就去了日本東北,派發從波士頓籌集的救助資金。她花了很長時間才取得當地人的信任,。

她和其他許多人的努力構成了“基於信任的慈善事業”的基礎。特別的地方在於,婦女在建立援助方面發揮了作用,她們幫助和外界建立了信任,這是傳統日本婦女的全新角色。

這些婦女將肩負東北的未來,他們也將成為日本未來社會的重要領導人。

在社會生活和慈善救助方面,依然有許多工作要做,因此社會將需要他們的領導。

福島核事故的持續影響

如今,福島第一核電站聳立著1000多個儲水罐,裡面全是受放射性汙染的水。目前,廢水的蓄積量每天超過100噸,而儲存場地即將用盡。日本政府最近更是宣佈計劃將其緩慢釋放到海洋中。

但是這個決策還存在不少問題,東京電力公司和日本政府缺乏透明度的計劃已經引起了公眾對該計劃的強烈反對。

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福島第一核電站的儲水箱

東京電力公司多年來堅持認為,儲水罐中的放射性元素只剩下氚,這是一種很難除去的放射性元素,但與其他放射性核素相比,其健康風險較低。

但到2018年10月,該公司最終承認水中仍然含有其他汙染物。

這些其他放射性核素對人類健康更加危險,並且更有可能留在海底並在海洋生物中積累。東京電力公司和日本政府增加透明度將使我們接受更完全的資訊是當務之急。

需要做的第一步是對罐中的物品進行全面核算。

然後,東京電力公司需要證明他們可以去除額外的放射性核素,既然超過70%的儲罐都有這些放射性核素。

最後,需要對海洋進行獨立監測,以確保它們僅釋放允許的和以允許的速率釋放的物質。

日本政府還應該在周邊地區建造更多儲水設施,以允許一些壽命較短的汙染物儘快消解。不過還應該考慮是否會有另一場大地震,導致水箱破裂並造成無法控制的洩漏。

無論採用哪種解決方案,全面停用和淨化現場將是一個長達數十年的專案。

隨著海洋生態系統的反彈和該地區社群的不斷重建,公眾對福島核電站的關切才會慢慢消失。

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