近日，清華SIGS海洋工程研究院胡振中團(tuán)隊(duì)針對福島核污染水排海風(fēng)險(xiǎn)發(fā)表了新的研究成果。該研究綜合考慮了三方面因素：核素?cái)U(kuò)散、生物富集和全球海產(chǎn)貿(mào)易，創(chuàng)新性地提出了福島核污染水風(fēng)險(xiǎn)因子（Fukushima Contaminated Water Risk Factor，F(xiàn)CWRF），用以定量評估福島核污染水排海所帶來的綜合風(fēng)險(xiǎn)。在福島核污染水對全球海洋生態(tài)及人類健康構(gòu)成威脅的背景下，基于整合框架的無量綱因子FCWRF彌合了不同放射性核素風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域之間的障礙，從而為及時(shí)有效的全球性應(yīng)對措施提供了支持。

1

2023年8月24日，東京電力公司（TEPCO）啟動了福島核污染水的受控排放。經(jīng)多核素去除設(shè)備（Advanced Liquid Processing System，ALPS）加工的處理水被稀釋并排入太平洋，氚是其中的主要放射性元素。全球科學(xué)界對于此次排放持有不同的觀點(diǎn)，但大多缺乏量化的指標(biāo)支持。此外，現(xiàn)有文獻(xiàn)中的討論主要存在三方面的不足：一是未能充分考慮ALPS處理水中非氚放射性核素的去向和長期危害；二是用于研究生物影響的食物網(wǎng)模型忽略了生物遷移對核素?cái)U(kuò)散的影響，且缺乏精確性；三是現(xiàn)有的指標(biāo)僅涉及海水、沉積物和生物中的放射性核素濃度等因素中的某一種，而未能考慮這些因素的綜合影響。

針對這些不足，該研究提出了一種量化放射性核素釋放相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的新方法。放射性核素被認(rèn)為主要以三種途徑進(jìn)行傳播：隨洋流擴(kuò)散，通過生物富集和運(yùn)動主動遷移，以及通過海產(chǎn)品流通，而FCWRF將這三方面的風(fēng)險(xiǎn)整合為統(tǒng)一的無量綱因子并面向全球發(fā)布時(shí)空預(yù)測結(jié)果。

2

研究團(tuán)隊(duì)基于TEPCO排放計(jì)劃及全球流場數(shù)據(jù)模擬了氚隨海洋洋流的遷移及其衰變。根據(jù)擴(kuò)散模擬的結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)定量研究了太平洋藍(lán)鰭金槍魚（Pacific Bluefin Tuna，PBFT）關(guān)于137Cs的體內(nèi)富集及生物搬運(yùn)效果。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)評估了與全球國家和地區(qū)的海鮮進(jìn)出口相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，并最終系統(tǒng)性整合上述分析結(jié)果，形成了涵蓋全球多國家和地區(qū)的FCWRF時(shí)空分布動態(tài)數(shù)據(jù)庫。

研究結(jié)果表明，由于福島附近強(qiáng)烈的海洋洋流，排放的污染水主要向東擴(kuò)散，到第4000天時(shí)，較高濃度區(qū)域主要集中于北太平洋。受弱垂向流的約束，放射性核素的垂向擴(kuò)散有限，到第4000天的滲透率僅達(dá)到數(shù)百米。

3

研究結(jié)果表明，PBFT的洄游行為顯著加速了放射性核素的跨洋遷移。自2023年10月起，體內(nèi)富集了放射性核素的PBFT幼魚會經(jīng)過跨洋洄游到達(dá)東北太平洋，此過程約需60天，明顯快于洋流驅(qū)動擴(kuò)散所需的190天。這種生物搬運(yùn)效應(yīng)將隨PBFT的節(jié)律性洄游而周期性出現(xiàn)，并影響放射性核素引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空分布。此外，PBFT體內(nèi)富集的137Cs濃度隨時(shí)間整體呈上升趨勢，揭示了福島核污染水排海對于海洋生物的影響。

4

研究結(jié)果表明，福島核污染水排放所造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)將通過海產(chǎn)全球性擴(kuò)散，影響亞洲，歐洲和北美等地區(qū)?；?024年以前的全球海產(chǎn)流通進(jìn)出口數(shù)據(jù)，研究表明大多數(shù)進(jìn)口東亞海產(chǎn)的國家和地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)將在排放后200天趨于穩(wěn)定，其中進(jìn)口量大的地區(qū)面臨的風(fēng)險(xiǎn)顯著偏高。同時(shí)，放射性核素?cái)U(kuò)散到公海及環(huán)太平洋國家和地區(qū)的專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)（EEZ）會對漁業(yè)造成顯著風(fēng)險(xiǎn)。與隨洋流擴(kuò)散以及隨生物遷移相比，海產(chǎn)跨國貿(mào)易所帶來的風(fēng)險(xiǎn)傳播更為迅速。

5

綜合以上因素，以FCWRF為結(jié)果的計(jì)算結(jié)果表明，核污染水排放綜合風(fēng)險(xiǎn)傳播快于洋流驅(qū)動的擴(kuò)散。可衡量的風(fēng)險(xiǎn)會在排放后100天左右出現(xiàn)在東太平洋，并在300天內(nèi)擴(kuò)散到全球。排放1000天后，由于生物累積、遷移和海產(chǎn)品流通，某些國家和地區(qū)可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)值是基準(zhǔn)值的數(shù)百甚至數(shù)千倍（基準(zhǔn)點(diǎn)選在福島以東，150°E經(jīng)線上的36°N、38°N和40°N處，以排放后360—1800天的增量環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)作為基準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)值，因該值從排放后第二年開始趨于穩(wěn)定）。排放后1800天內(nèi)，不同國家和地區(qū)面臨風(fēng)險(xiǎn)的主要來源不同，如美國主要面臨來自海產(chǎn)進(jìn)口的風(fēng)險(xiǎn)，日本的主要風(fēng)險(xiǎn)來源是環(huán)境，韓國和菲律賓則三者兼具；歐洲和非洲的國家也會面臨潛在風(fēng)險(xiǎn)，海產(chǎn)流通是主要因素。

值得注意的是，F(xiàn)CWRF提供了一個(gè)定量的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算值，但其取值在什么范圍會帶來對人類身體健康的惡性影響，還有待進(jìn)一步的深入研究。

6

相關(guān)研究成果以“福島核污染水風(fēng)險(xiǎn)因子：全球影響”（Fukushima Contaminated Water Risk Factor: Global Implications）為題發(fā)表在國際期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(Environmental Science and Technology）上。論文通訊作者為清華大學(xué)海洋工程研究院水利工程系張建民教授，和我院胡振中副教授。第一作者包括我院博士生劉毅、李一林和閔妍濤。合作者包括我院陳勝利助理教授、博士后李宜鴻、李孫偉副教授、李彬彬副教授及郭宇韜助理教授，我院博士生古錦韜、馮偉杰，SIGS環(huán)境與生態(tài)學(xué)院洪朝鵬副教授，浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院楊武教授、國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心杜金秋博士。

研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了FCWRF時(shí)空分布動態(tài)數(shù)據(jù)庫的可視化網(wǎng)站Fukushima risk，對全球發(fā)布。該網(wǎng)站具備以下功能：1.可視化展示FCWRF全球分布的時(shí)空演化過程，易于理解及科普；2.可以通過選擇/輸入坐標(biāo)和時(shí)間，查看模擬范圍內(nèi)任一位置、任一時(shí)間點(diǎn)的FCWRF值或擴(kuò)散模擬結(jié)果；3.可以選定模擬范圍內(nèi)任一位置進(jìn)行跟蹤觀察，生成該處的FCWRF-時(shí)間折線圖，便于用戶獲取其所關(guān)心的信息；4.可以下載用戶關(guān)心的分析結(jié)果數(shù)據(jù)。

該項(xiàng)目得到了廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金，國家自然科學(xué)基金和嶗山實(shí)驗(yàn)室的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c08145



內(nèi)容來源于：清華SIGS海洋工程研究院

如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！