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随着日本福岛核电站事故的发展,为了给二号反应堆泄露的高辐射废水腾出存储空间,东京电力公司从4月4日开始向太平洋排放了大约11500吨的低辐射废水。在排出的废水中,主要的放射性污染物是碘131,铯134和铯137。按照官方的数据,其中碘131的浓度约为安全值的100倍,而铯134和铯137则为安全值的50-70倍。那么排出的这些放射性物质会跑到哪呢?

我们先来看一下福岛核电站周围的海流状况(题图)。福岛核电站位于日本本州岛的东北部,这个区域主要的海流有两支。一是从北往南的“亲潮”。通常情况下,这支海流会从北向南流经福岛核电站所在的位置,然后在千叶县东北部的铫子市往东转入太平洋。 另一支海流则是著名的“黑潮”。这支海流是从南往北,跟亲潮汇合后往东流向太平洋内部。因此,从背景的环流分布来推断,福岛核电站排放的废水会先向南流,然后向东进入太平洋内部。在其传播的过程中,因为海洋巨大的容积及各种扩散过程的作用,海水中放射性物质的浓度会迅速减小到自然界背景值附近。

虽然根据背景环流的状况可以大概的了解放射性物质的去向,但是海流的位置并不是固定的,而是一直处于变化中。为了相对精确的了解放射性物质在海洋中的扩散途径,我们应当寻找更加可靠的工具,现阶段能够提供这种预报结果的利器就是海洋数值模型。早在3月中旬,国际原子能组织就委托法国的The Observatory Midi Pyrenees 用海洋数值模式对海水中的放射性物质做出预测并每天发布相关的结果。从其模拟的结果来看,在这段时间因为风和潮流等的共同作用,过去这些天的海流状况跟平均状况有一定区别,但对放射性物质的总体输运还是朝向太平洋内部的,并且在离岸100千米左右的位置,放射性物质的浓度已下降到释放时数值的百分之一以下。相信随着扩散过程的进一步发展,受影响区域的放射性物质浓度会进一步下降。

下面是一些模拟结果,时间是从3月15日到4月12日。

直接排入海水、溶解状态的放射性元素含量(单位Bq是“贝克”,代表每秒有多少个放射性原子核正在衰变):

直接排入海水、颗粒状态的放射性元素含量:

除了福岛核电站直接排放的低辐射海水之外,它向大气中泄露的放射性物质也会有部分通过沉降作用进入海洋中。从现在掌握的数据及数值模式的模拟结果来看,这部分放射性物质对海洋的影响远小于直接排入的放射性海水的影响。不过,如果在停止排放放射性污水之后,后者也可能成为主要的影响海洋的因素。

从大气沉降到海水、溶解状态的放射性元素含量:

从大气沉降到海水、颗粒状态的放射性元素含量:

关于模型的结果,必须指出的一点是:现有的海洋数值模型跟天气预报很像,它给出的是在现有条件下对未来最佳的预测。虽然大体上的趋势应该是没有问题的,但实际的传播途径可能会跟预测的有些许的差距。另外,对于放射性物质浓度的预测是基于东电提供的有限的数据做出的。考虑到东京电力公司一直以来“不太靠谱”的表现,虽然科学界较倾向于相信放射性物质的浓度会很快降低,但具体的数值还是小心点才是。

总的来说,结合背景环流状况和具体的数值模式结果,我们可以看到受到日本核电站放射性物质污染的海水其主要的去向是日本东部的太平洋内部,所以应该不会对我国近海造成有实质意义的影响。另外,放射性物质的浓度也会在传输过程中迅速下降,因此这些污染物对太平洋内的水生生物造成损害可能并不严重。不过,因为核电站附近区域的发射性物质浓度还是相对较高的,这也许会对局部的水生生物造成影响。值得注意的是,这一切都是在现有的情况下的估计。如果福岛核电站的情况又发生改变,其排放量大大增加,那么其影响的范围就会变的更大了。让我们祈祷这样的事情不要发生吧。

海洋模型的相关介绍和模拟结果请见:SIROCCO网页

本文已发表于 果壳网 自然控

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