走进核废水,了解新污染|2023(第五届)城市水环境与水生态科普创意大赛优秀作品选登

发布时间:2023-11-20 阅读:338次

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2023(第五届)城市水环境与水生态科普创意大赛是由中国城市科学研究会水环境与水生态分会发起主办,重庆大学环境与生态学院、共青团重庆大学委员会、中关村汉德环境观察研究所共同承办,面向全国高校在校生征集并评选优秀科普创意作品的全国性比赛,旨在全社会营造关于水理念、水知识、与水行动的科学氛围,推动水共识的形成。


本届科普赛以“新污染物的前世今生”为主题,自2月份启动以来,组委会共收到500余份科普作品,经历了初评、复评的层层筛选,来自南京大学、中国人民大学、华中科技大学、重庆大学等高校的24支队伍杀出重围,进入决赛,并于11月4日在重庆进行最后的角逐,共评选出一等奖3名、二等奖6名、三等奖9名。接下来我们将陆续发布获奖的优秀科普作品,敬请关注!






二等奖




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科普文章类 《走进核废水,了解新污染》

李国双,刘蓉,劳萍,吕阳,叶锐琪,李家乐

桂林理工大学


2023年8月24日,日本不顾社会各界的反对,强行启动了核污水排海计划,正式开始将福岛第一核电站的核污水排放至太平洋。为了防范福岛核污水对食品安全造成的放射性污染风险,多国已经采取措施,禁止进口原产地为日本的水产品。

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(图源人民日报)

为什么大家会强烈反对日本政府的做法呢?这一切都与核污染相关。核污染主要是指核物质泄漏后的遗留物对环境的破坏,包括核辐射、原子尘埃等本身引起的污染,以及这些物质污染环境后带来的次生污染,如被核物质污染的水源对人畜的伤害






01

核污染会造成什么后果

1.核污染产生的放射性物质可以污染空气、水源和土壤。对污染地动植物及其生存的生态环境产生不利影响。核污染形成的核辐射可以直接或间接地与动物组织和细胞相互作用,引起细胞和组织的损伤。

2.受核污染形成的核辐射通过外照射与内照射对人体产生危害。

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人体暴露在核辐射源外部的外照射中,可能造成皮肤烧伤。外照射还可以导致细胞和组织的直接损伤,使其功能受损,引起组织坏死、溃疡等。此外,外照射可能影响机体的执行器官功能,如中枢神经系统、免疫系统、生殖系统等。 

人体摄入或吸入了放射性物质后,这些物质释放出的辐射作用于人体内部则可能造成人体内部的细胞和组织的直接破坏,引起损伤和炎症反应。长期接受内照射还可能增加患癌症的风险,特别是甲状腺、骨髓和肺部等易受核辐射影响的器官。

3.受核污染影响的有关国家和地区,生态环境被破坏后可能造成经济衰退,进而引起政治、文化等局面的动荡。

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(图源新华网)

02

核污染中的核废水与核污水

核废水与核污水是核污染的表现形式之一。核废水是指使用核能过程中产生的与核材料没有直接接触的生产废水,主要来自核能工厂,医疗设施和核电站等。目前全球产生的核废水主要来自运行中的核电站, 448个核电站在日常运行中产生数量巨大的核废水。根据国际原子能机构(IAEA)的数据,全球核电站每年产生的放射性废水约为1.5万立方米 ,经过严格处理的核废水可回收利用,对环境和人类影响较小。

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(图源网络)

而与它一字之差的核污水,在本质上相差甚远核污水产生于核事故等情况下,通常含有大量的放射性元素,与高放射性核材料接触过。如核泄漏事故中产生的高放射性废水,或者与核燃料直接接触的冷却水等。这些核污水难以被处理回收利用,对人类和环境的影响较大。

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(图源新华网)






03

核污染水的持久性污染特征

核污染水中含有多种放射性元素,如氚、铀、钚、铯、锶、碘、钴等。其中一些元素具有较长的半衰期,长期留存于自然环境中,如铀-238的半衰期为45亿年,钚-239的半衰期为2.4万年。而地球自诞生以来约45亿年,人类自诞生也不超过一千万年,足以可见放射性元素的影响之长

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(图源新华社)

福岛核电站放射性排放水不同于正常运行的核电站排放废水,其本质上属于核污水。2011年福岛地震引发的核电站事故,造成核燃料棒融化,为防止核爆炸,系统输入了大量液态水对核反应堆进行冷却,核燃料棒中的放射性污染源与冷却水直接接触,形成了非常规的重污染核电站放射性废水,其污染成分已与常规冷却水有了巨大差别,放射性极强的铯-137、锶-90等不易在常规排放废水中出现的放射性元素也在福岛处理废水中发现。这些放射性组分难以通过常规处理完全转化成固体废弃物,特别是氢的放射性同位素——氚将长期存留在处理废水中,成为持久性放射性污染源。

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(图源东京电力公司官网)

04

放射性核污染水对人类和生态环境的可能影响 

放射性污染是一种持久性污染,它的影响取决于释放的放射性物质的种类、浓度、持续时间和环境条件等因素。不同的放射性物质具有不同的半衰期和生物可利用性,因此其影响也会有所不同,但都表现出在事发及此后相当长的时间内给社会发展及人类产生持续性负面影响。

除了对人类健康有直接影响外,放射性元素对生态系统中动植物的影响更加深远,难以预这些放射性核素对植物的损害作用与对人体损坏相似,还能够被植物吸收,通过食物链成为放射性物质的传播介质。放射性元素除了可能引发植物物种变异外,某些元素如铯,锶可降低植物叶绿素含量,使植物抗氧化相关酶活性先增加后减少,给物种的存活带来风险。放射性物质的释放可能还会破坏生态系统中的关键生物过程,如光合作用和氮循环。此外,放射性物质还对生物体的遗传物质DNA造成损害,可能导致遗传突变的发生,在高剂量情况下还可能直接导致物种的灭绝,影响到生物多样性。

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图源东京电力公司官网)

历史上,1986年切尔诺贝利核电站爆炸事故,核污染造成了排放区内树种丰富度和树种分布显著变化,该区域的欧洲赤松因高污染致死,最终被白桦树代替,大多数暴露于辐射的植物和土壤动物群落物种组成和生物多样性减少。除此之外,还有1945年广岛原子弹事件、1993年俄罗斯托姆斯克化工厂爆炸事故以及1987年戈亚尼亚核事故等都给人类、生态系统带来了不可估量的影响。

放射性核污染水还会影响到农业渔业等关系经济民生的产业,造成农业和渔业生产受损:核污水可能会对农业和渔业生产造成影响,影响到农作物和水产品的质量使得这些行业的产量、质量下降,并最终影响相关行业的正常发展。

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(图源新华网)

此外,放射性核污染水的紧急响应和清理工作、由核污染水间接导致的贸易和投资受限以及社会心理影响可能需要耗费大量资金和资源,这将给政府和社会经济造成重大负担,对经济社会产生负面影响。






05

福岛处理核污水排放情况

了解完福岛核电站的污水核污染物质具有哪些特点后,下面我们来看看日本政府对于核污水的排放计划。根据计划,日本在今年一共要向太平洋排放约3.12万吨处理核污水,分4次排放,每次约排放7800吨。

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(图源东京电力公司官网)

据日本共同社报道,目前福岛第一核电站存储约有134万吨核污水,该污水中主要含有放射性同位素铯- 137 ,氚( 超 重 水 ) ,碳 - 14 ,以及其它放射性物质,如碘 - 129 和钴 -60 。这些污水的放射性可以持续几十万年之久 ,而这类污水未来排放入海将持续最少30年作为日方处理核污水的关键设施“多核素处理系统(ALPS)”,在运行期间稳定性令人堪忧,经过该系统处理过的福岛核污水中仍含有氚、碳-14,锶-90、钴-60等放射性核素。这些核污水长年排放入海,可能威胁到整个海洋生态系统。

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(ALPS系统,图源东京电力公司官网)

06

福岛核污水排放未来可能造成的环境影响

自从2011年日本福岛核泄漏事故发生后,清理工作一直在持续。最初日本东京电力公司表示,排放水中除了“氚”没有办法清除外,其他绝大部分的放射性元素可以有效去除,但是近日据日本媒体披露,处理水中其他放射性物质也存在超标问题,随后东京电力公司承认碘-129、锝-99、碳-14等放射性物质超标,且超标废水占总量的72%,部分甚至超过排放标准的100倍。

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(图源东京电力公司官网)

也因此,处理方法的可靠性及处理装置的稳定性成为质疑日本排放政策新的焦点。特别是在缺少国际机构广泛监督的条件下,以现在东电公司和日本政府的表现看,高浓度的“超标”污水极有可能在30年乃至更长的时间内出现。

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(图源玉渊洞天)

就目前情况看,海洋洋流专家预测 ,排放的福岛核污水所含的放射性物质 57天内就将扩散至太平洋大半区域 ,并最终逸散到全球四大洋。

此后,太平洋上空形成的风暴也可能将放射性元素通过全球大气水循环带到陆地,给相关地区造成放射性危险

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福岛核污水污染海洋扩散范围时间图

(图源新浪新闻)

当前,福岛核污水排放的生态影响还不甚明显,有待时日验证,但海洋经济,以及以海洋经济为主的沿海地区及国家,核污水排放的不利影响已成为公认的事实。受到核辐射的海鲜,不再被人们食用,来自辐射影响区域的海产品不再被人们喜爱(如目前全球各国大部分不接纳福岛地区的海洋水产品,致使福岛地区水产行业遭受毁灭性打击),渔民的正常工作活动无法维持,大量失业引发的后续政治经济问题,最终可能干扰到全球的经济发展。无论短期还是长期,日本核污水对于太平洋沿岸国家乃至全球海洋国家及地区的影响必将是长期、复杂和深远的。

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(图源中国日报)

我们的愿景


人类的命运是休戚与共的,海洋更是人类赖以生存的共同家园。核污染的持久性影响对全球生态环境,人类生活的危害是长期,不可估量的,势必威胁到全球其他沿海国家及地区的海洋环境、生态系统和⼈类的健康安全。在缺乏对核污染全球风险更加科学完善的评估之前,我们呼吁应当以更科学、更可靠、更安全的方法来处理福岛核污水问题 ,共同维护全球生态系统环境,而不仅仅是一排了之 。

拒绝核事故污水排放公共水体应该成为全球共识,否则随着这个“潘多拉”魔盒打开,意味着未来更多国家、更多事故排放的可能,人类只有一个地球,保护好地球环境,共建和谐进步的“人类命运共同体”需要当下每一个人每一个国家以对未来负责的精神去实现我们的承诺——保护碧水蓝天,共建美好家园!

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部分参考文献来源:

 1.王斯佳.核污染的主要来源及防治对策[J].中国资源综合利用,2017,35(07):75-76+79.

 2.光明网,“日本核污染水排海将对海洋生态和人类健康带来巨大风险”

 3.中国青年网,“六问日本核污染水排海:何时到达中国沿海?海鲜还能吃吗?”

 4.中国纪检监察报,“在国际社会强烈质疑和反对下,日本政府24日单方面强行启动福岛核污染水排海,一倒了之 祸害全球”

 5.周平坤.核辐射对人体的生物学危害及医学防护基本原则[J].首都医科大学学报,2011,32(02):171-176.

 6.澎湃新闻,“硬核科普——关于核辐射,你应该知道这些……”

 7.魏龙,高常军,李树光.切尔诺贝利事故灾害对生态系统的影响[J].低碳世界,2016(23):7-8.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2016.23.004.

 8.姜晓燕,闫冬,何映雪等.放射性核素对植物的生物效应[J].癌变·畸变·突变,2022,34(03):237-241.

 9.玉渊谭天, 73秒看懂,日本核污水排放会影响哪里?







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