多国联合研究团队:日本排放核废水后,4-5年抵达北美

来源:科技日报

2021-05-26 21:57

4月13日,日本政府宣布,将于两年后开始把处理福岛核事故所累积的废水逐步排入海洋。这一决定立即引起国际社会的强烈关注,各国民众亟需科学界对其影响进行定量评估。

受《海洋污染通报》邀请,中国、荷兰、乌克兰、韩国、西班牙、马来西亚和泰国等多国科学家联合组成科研团队,对日本核废水排海可能造成的影响进行了评估。

位于日本福岛第一核电站用于储存核废水的储水罐。图源:新华网

这一研究成果发表于最新一期的《海洋污染通报》,该文第一作者为自然资源部第一海洋研究所赵昌博士,通讯作者为自然资源部第一海洋研究所研究员乔方利。

放射性物质在海洋中将通过三种方式传播

“如果日本排放核废水入海后,放射性物质在海洋中将通过三种方式传播。”乔方利告诉记者,联合团队迅速建立了核污染传播的海洋数值模式,对福岛核废水的传输路径及影响进行了预测。

核废水排海后放射性物质的传输路径示意图。实线是核废水沿上层海洋的传播途径,虚线是通过太平洋模态水经次表层传播的路径。

预测成果显示:首先,含有放射性物质的核废水主体在进入海洋后将随洋流不断向东输运, 4-5年后可抵达北美沿岸,然后沿海岸向南、北输运。 其中,向南输运的部分将 在10-15年后随海流返回西太平洋海域。

其次,在核废水主体随海流向东输运的同时,少部分放射性物质也会向南、向北扩散,甚至会随着中尺度涡旋等海洋动力过程逆流西传。

最后, 相当一部 分放射性物质也会进入海洋次表层的北太平洋模态水,并向南传输(形象地可以表达成“核废水潜泳”),2-3年内即可侵入中国海域(见上图虚线)。

预测结果显示,随核废水入海的放射性物质经过长时间、大范围的稀释扩散和自身衰减,进入中国海时,氚的浓度要小于0.1 Bq/m³(贝克勒尔/立方米)。

相对于现今海 洋中氚的背景浓度(50 Bq/m³)来讲,此次核废水排放不会明显增加海洋背景氚的浓度(见下图),但废水中含有其他高污染核素及其潜在的生态影响仍需长期连续的科学监测与评估。

 a1、a2、a3、a4分别代表废水在一个月内完成排放后的一年后、两年后、五年后、十年后,氚在海洋表层传输过程图。

福岛核废水起因可追溯至10年前。

2011年3月11日,源于日本东部太平洋海域的巨大海啸摧毁了福岛核电站的冷却系统,使得部分核电机组因无法冷却而发生爆炸,大量泄漏的放射性物质迅速进入大气和海洋。 此外,日本采用注水方式冷却核反应堆,导致高浓度的核废水源源不断产生。

今年4月,日本方面出于经济方面考虑,决定将累积的将近130万吨核废水排入海洋。

早在2011年福岛核事故发生之初,乔方利就带领科研团队对事故泄漏的核物质进入大气和海洋后的输运路径进行了预测,发表了国际上首篇关于福岛核事故的科学论文,预测结果随后被大量的观测所证实。

随后,该团队成功地模拟和预测了福岛核事故泄漏入海的核物质在海洋中的长期输运路径,系列成果在《科学通报》和《海洋学报(英文版)》等学术期刊上发表。

该团队还与乌克兰、韩国、荷兰、西班牙等国家的科学家开展了长期务实合作,分析了福岛核事故对海洋生物链的影响。

预测研究有赖于新型海洋模式

乔方利告诉记者,此次预测研究有赖于核污染传播的海洋数值模式, 该模式是基于新型海洋模式,国际首个浪-潮-流耦合海洋模式开发的。

海洋与气候数值模式是预测预报的核心,是国家科技综合实力的体现,相当于工业领域的“芯片”。 该研究组发展的新型海洋模式,曾多次在国内外重大海洋事件的应急处置中成功应用,预测结果均被后续的观测所证实。

如2006年国务院高度关注的渤海漂油事件中,该研究组利用海洋模式溯源与预测技术,准确锁定了肇事船只;2008年奥帆赛前期,黄海浒苔逼近青岛奥帆赛区,该研究组一天之后即6月23日就利用溯源技术推算出浒苔来自江苏外海,并给出最佳拦截打捞路径,有效地保障了奥帆赛的顺利进行;在2018年1月东海“桑吉轮”撞船事故后,该研究组迅速预测了溢油的影响范围,研究结果1月24日被国际顶级期刊《自然》报道,并被后续日本沿岸的漂油观测所证实。

(科技日报记者 陈瑜)

责任编辑:连政
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