模擬核污水排海:240天到達(dá)我國沿海!

2023.8.23

8月22日，日本政府宣布定于24日開始將核污水排入海洋，這一極不負(fù)責(zé)的決定引發(fā)了周邊國家乃至全球?qū)τ谌梭w健康以及生態(tài)環(huán)境等問題的擔(dān)憂。中方對此提出嚴(yán)正交涉，并指出，日方強(qiáng)推核污染水排海，無疑是在拿全球海洋環(huán)境和全人類健康當(dāng)賭注。

盡管日本政府表示經(jīng)過處理后的污水中基本不存在除氚以外的放射性核素，并且氚的濃度也會降低到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的1/40，但核污水在排放之后將如何擴(kuò)散、對周邊國家乃至整個太平洋將產(chǎn)生哪些影響等問題均有待證實。此外，日本核污水排放計劃將持續(xù)30-40年，在此期間是否會出現(xiàn)放射性物質(zhì)聚集問題也尚未得到確認(rèn)。

早在2021年，清華大學(xué)深圳國際研究生院海洋工程研究院張建民院士、胡振中副教授團(tuán)隊從宏觀和微觀兩種不同的角度分別建立了海洋尺度下放射性物質(zhì)的擴(kuò)散模型，并實現(xiàn)了福島核污水排放計劃的長期模擬。其中，宏觀模擬結(jié)果表明，核污水在排放后240天就會到達(dá)我國沿岸海域，1200天后將到達(dá)北美沿岸并覆蓋幾乎整個北太平洋。

氚的宏觀擴(kuò)散模擬結(jié)果

隨后，污染物一邊在赤道洋流的作用下沿著美洲海岸向南太平洋快速擴(kuò)散，另一邊通過澳大利亞北部海域向印度洋轉(zhuǎn)移。值得注意的是，盡管污染物的排放位置是在福島附近，但隨著時間的推移，污染物高濃度區(qū)域?qū)⒀刂?5°N線附近向東延伸，從開始的東亞附近海域擴(kuò)散到北美附近海域。在第2400天時，中國東南沿岸海域主要呈現(xiàn)濃度較低的淺粉色，而北美西側(cè)海域已經(jīng)基本被濃度較高的紅色覆蓋。

三個沿海城市及它們附近的污染物濃度變化

研究人員進(jìn)一步選取了日本宮崎、中國上海和美國圣迭戈這三個沿海城市進(jìn)行對比，從污染物濃度變化曲線圖中可以發(fā)現(xiàn)，在第4000天時圣迭戈附近的污染物濃度大約為0.01個單位，這一數(shù)值已經(jīng)是宮崎的三倍左右、上海的40倍左右。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要是日本附近強(qiáng)烈的洋流作用，福島處于日本暖流（向北）和千島寒流（向南）交匯的地方，所以大部分污染物不會沿著陸地邊緣向南北方向遷移，而是隨著北太平洋暖流向東擴(kuò)散。這一結(jié)果也意味著，在核污水排放的早期，應(yīng)主要考慮它對亞洲沿岸的影響。但在后期，由于北美沿岸海域的污染物濃度將持續(xù)高于大部分東亞沿岸海域，需要重點關(guān)注北美沿岸海域的受影響情況。

除宏觀擴(kuò)散外，研究人員還從微觀角度進(jìn)行了氚的擴(kuò)散模擬。與宏觀擴(kuò)散分析注重污染物的整體分布不同，微觀擴(kuò)散分析更加關(guān)注污染物個體的行為，也因此它能夠支持污染物的擴(kuò)散路徑分析。例如，對模擬結(jié)果中到達(dá)沿岸海域的某三個污染物微粒，以400天為取樣間隔，得到它們的運動軌跡?；谶@些運動軌跡，可以知道美洲沿岸海域的污染物主要通過橫跨太平洋到達(dá)。

值得注意的是，根據(jù)日本的排放計劃，一單位氚污染物的濃度大約對應(yīng)0.29Bq/m3，相比于氚在海洋中的背景濃度來說不算大。然而，這項研究對于污染物長期擴(kuò)散的預(yù)測、核污水排放計劃的合理應(yīng)對以及后續(xù)放射性物質(zhì)濃度的監(jiān)測仍具有重要意義。在該研究的基礎(chǔ)上，還需要通過進(jìn)一步試驗來探究生態(tài)環(huán)境對于放射性物質(zhì)的敏感性，確定放射性物質(zhì)濃度增加對于海洋生態(tài)環(huán)境和人類生活環(huán)境的影響程度，從而最終判斷排放核污水這一行為對于整個海洋和人類的影響。

相關(guān)成果以《福島核事故處理水的排放——宏觀與微觀模擬》（Discharge of treated Fukushima nuclear accident contaminated water: macroscopic and microscopic simulations）為題發(fā)表在《國家科學(xué)評論》（National Science Review）期刊上。清華大學(xué)深圳國際研究生院海洋工程研究院2020級博士生劉毅為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國際研究生胡振中副教授和張建民院士為論文共同通訊作者，論文作者還包括李孫偉助理教授。該研究得到了深圳市規(guī)劃國土資源委員會和深圳市海洋智能感知與計算重點實驗室的支持。

論文鏈接：

https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwab209/6442253

日本核污水

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