日本完了?新核辐射谣言

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流言: 日本完了!日美及挪威科学家周一发表联合调查报告,显示日本各地均受到不同程度的放射物铯137污染,尤以东部及东北部地区最严重,西部亦不幸免。福岛周边地区超标三倍,东京则是辐射量最高的旅游城市。铯137半衰期长达30年,被土地吸收后难以去除,遗祸未来两三个世代。日本部分农地已不宜种植。[1]

真相: 这条微博流言的来源是11月中旬《东方日报》上一篇题为《全日本核污染 东京铯量 冠绝旅游城市》的文章,介绍了日本岛在福岛核事故中的铯污染情况。“日美及挪威科学家发表的联合调查报告”是指在《美国科学院院报》(PNAS)上最新发表的两篇论文。但这篇报道措辞浮夸,引发了人们对日本核污染的又一轮恐慌[2]。PNAS的最新研究报告到底蕴含了哪些讯息呢?接下来由核工程师给大家做一下分析。

核电站泄露的裂变产物多种多样,但其中的碘131、铯134和铯137[注1]是释放量最大、危害最为显著、也最受关注的放射性核素。碘131的半衰期只有8.3天,是核事故早期密切关注的污染物,但随着时间的推移,危害会逐渐降低,而铯-134和铯137的半衰期达到30年,沉降在土壤中后,难以去除,在很长一段时间里会对农作物的生产造成影响,是核事故后期人们主要关注的污染物。

PNAS的这两篇论文——《福岛核事故中铯的沉降以及对日本土壤的污染情况》[3]以及《福岛核事故中放射性核素在日本中东部的分布评估》[4],正是主要评估了事故后日本本土的铯污染分布情况,由来自日本、挪威、美国等专家组成的两个独立团队在近期完成。

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日本本土机周边海域铯分部情况图,图片来源:[3]

由于福岛核事故在日本中东部造成了大范围的铯污染,单纯的人工测量数据无法满足日本政府制定相关政策以及一些研究的需求,所以这两份利用数学模型,根据已有的部分数据得出的铯污染分布评估报告在业内以及公众中都能引起了很大的关注。但是报告仅仅是对污染分布进行了进一步的细化和补充,并没有骇人听闻的新消息爆出。[3]

铯在日本本土的分布

由于地理和气候的影响,在福岛核事故初期(3月12日至20日),福岛氢爆导致的大量辐射尘埃以积雨云的形式大部分向东日本海迁移,期间,3月15日的辐射尘随雨水被部分冲刷至福岛周边地区。3月20日至4月19日这一个月里,铯以尘埃的形式随雨水开始沉降在日本中部以及东北部的地区。三月中下旬的几次降雨之后,中东部地区陆续出现辐射剂量超标的报告[4]。但总的来说,由于山脉和峡谷阻隔了辐射尘埃的迁移步伐,同时有海洋作为吸收体,大大降低了辐射物质对陆地的污染程度。

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福岛周边地区铯分布图,图片来源:[4]

尽管相对于其他地区,位于日本中部的东京及福岛周边等地区的确受到了铯沉降的影响,但其量值并不可怕。由上图可以看出,东京地区(处于蓝色区域)的铯沉积在数KBq/㎡左右[注2]。如果对这个数值没有什么概念,我们可以回溯到20世纪中叶。如同世界上其它地区一样,大气层核爆试验导致的辐射尘[注3]在20世纪50到60年代以每年100—1000 Bq/㎡的速度沉降在日本本土;70年代,沉降速率减缓至10 Bq/㎡每年。由此造成的陆地本底铯含量达到了7 KBq/㎡,这一剂量水平已经伴随人类很长时间了。《东方日报》中以“东京铯量冠绝旅游城市”为题是不负责任的言辞。以旅游城市做比并没有什么意义,各地的辐射量本来就不一样,是不是对人体安全才是值得关注的。根据东京地区的实际污染情况,以及有关安全限值,亦可得出这样的结论:虽然由于受到福岛核事故的影响,东京地区受到了一定的铯沉降污染,但其污染情况是轻微的,甚至低于本底剂量水平,对正常的生活和旅游并没有什么危害。

上图中,半圆形空白是隔离警戒圈,缺乏数据;红色和黄色区域,是受污染比较严重的地方。而日本西部及西北部地区,由于福岛外围的Kanto、Echigo以及Ohwu山脉作为屏障,污染是非常轻微的:均在1KBq/㎡以下,不到本底水平的十分之一[3]。将其换算为表层土壤铯含量[注4]:1000Bq/㎡÷(53±15Kg/㎡)≈20 Bq/Kg,也远低于日本政府2500 Bq/Kg的种植限值,这些地区的正常生活和作物种植并不会受到福岛核事故的明显影响。

特别要予以说明的是,福岛核事故中,氢气爆炸威力有限,辐射尘埃大都停留在离地表较近的低云层。4月20日之前的雨水已经将绝大部分辐射尘冲刷干净,不会出现像大气层核爆试验以及切尔诺贝利那样长期的沉降过程。可以预计在未来并不会出现辐射水平的剧烈变化。

核污染对农作物种植的影响

《东方日报》在文中还专门对辐射污染作物的种植销售情况进行了指摘,认为农产品受污染情况已经失控。依据是PNAS《福岛核事故中铯的沉降以及对日本土壤的污染情况》论文中的这句“福岛县东部地区的作物生产因土壤含铯137量超过2500 Bq/Kg的限值而受到了很大影响。而岩手、宫城、山形、新潟、枥木、茨城及千叶七个县土壤中的铯137含量,达到了250 Bq/Kg,作物种植也可能受到部分影响。”

福岛县东部地区是受污染比较严重的地方,农作物种植会受到影响并不意外。对于这种情况,需要政府制定合理的应对措施,这应该也是此类评估报告的目的吧。

而其他地区的情况并非媒体描述的那样。“部分影响”其实是指一些需要浓缩加工的作物,例如大面积种植的茶叶,经过烘炒会富集其含有的铯。

依据以往的研究,铯在随后的数十年里都只会停留在地表5cm左右的土壤中[5]。它的化学性质虽然与钾相关,但对大多数土壤来说,铯的有效性很低:铯会被蛭石和层状矿物固定,产生的固定态原子是非交换态,这导致植物对铯的吸收非常有限,造成的不良影响会进一步降低[6]

值得一提的是,前段时间爆出的铯含量超标的牛肉和茶叶,都是因为辐射尘埃落在叶子表面或饲料表面所致。通过清洗被污染的作物表面,可以有效地降低这类辐射影响。并且,这种情况只存在于事故初期,在事态已渐平息的眼下,几乎不可能再出现了。同时,日本政府对高辐射污染区域的隔离措施也起到了作用,从土壤中吸收辐射物质而导致农作物辐射含量超标的情况至今鲜有发生。自然杂志(Nature)网站上的一篇文章提到五月中旬在东京的试验田里收获的土豆和卷心菜,即便受到核事故之后带有辐射尘埃的雨水浇灌,它们的含铯水平仅9 Bq/Kg,远低于500 Bq/Kg的食品限值[7]

结论: 《东方日报》的这篇关于日本核事故污染的文章虽然使用了PNAS论文的科学数据,但是措辞浮夸,危言耸听之中,已然偏离了福岛核事故的真实状况,歪曲了PNAS中事故评估模型的本意。虽然福岛周边的部分区域受到了污染,不适宜人类居住和种植作物,但这部分区域已经处于严格的隔离疏散状态。东京等中部地区的确受到了福岛事件的影响,但铯沉积量非常有限,对人体照射的剂量远低于本底剂量水平,对人体健康影响很小。日本大部分地区的土壤含铯137量都远低于2500 Bq/Kg的种植限值,对于农业生产的影响还在可接受范围内。

 
[注1] 铯134也是重要的核污染物,在剂量计算中,都会作考虑。但因为铯的化学属性相同,辐射剂量差不多,泄露比例比较固定(切氏事故中,与铯137的比例大概是1/1.5的关系),经过比例换算后,一般只讨论铯137,后文也是如此。
[注2] Bq:每秒钟的衰变次数,用来表征放射性核素自衰变放出的射线多少。Bq/㎡:每平方米的土壤中所包含的核素每秒发生了多少次衰变,用来表征放射性核素对土壤的污染情况。[注2] 上世纪50到60年代,欧美国家的大气层核爆实验导致了大量的辐射尘悬浮在大气层中,以逐渐变缓的趋势随雨雪落到地面,成为全球本底辐射剂量的主要来源。
[注3] 上世纪50到60年代,欧美国家的大气层核爆实验导致了大量的辐射尘悬浮在大气层中,以逐渐变缓的趋势随雨雪落到地面,成为全球本底辐射剂量的主要来源。
[注4] Bq/Kg:取5厘米的土壤厚度,将Bq/㎡换算成为表层土壤中的放射性物质含量Bq/Kg。在PNAS的论文中,这一转换因子为53±15Kg/㎡。这个数值能更有效的评估被污染的土壤对农作物种植的影响。

参考资料:

[1] 新浪微博
[2] 全日本核污染 东京铯量 冠绝旅游城市 东方时报 2011.11.16
[3] (1, 2, 3) Cesium-137 deposition and contamination of Japanese soils due to the Fukushima nuclear accident
[4] (1, 2) Assessment of individual radionuclide distributions from the Fukushima nuclear accident covering central-east Japan
[5] 《切尔诺贝利沉降物Cs137和Sr90在乌克兰、白俄罗斯和俄罗斯土壤中的迁移》 Journal of Environmental Radioactivity 35(1),1—21 1997
[6] 《切尔诺贝利放射性核素在30km地带外的土壤中的状况》 国外铀金地质 Vol.13 No.2 1996.6
[7] No fallout legacy for Japan’s farms

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