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福島環(huán)境治理:現(xiàn)狀和經(jīng)驗教訓(xùn)

【英國《國際核工程》網(wǎng)站2015年11月16日報道】 日本福島第一核電廠2011年3月因強(qiáng)烈地震及其引發(fā)的大規(guī)模海嘯發(fā)生嚴(yán)重核事故。在喪失電力供應(yīng)之前，事故機(jī)組已實現(xiàn)緊急停堆，從而延后了堆芯熔毀的發(fā)生時間。在喪失電力供應(yīng)至堆芯熔毀期間，許多短壽命放射性核素（這些核素是事故初期輻射場的最大貢獻(xiàn)者）發(fā)生了大量衰變。更為重要的是，事故機(jī)組安全殼極為有效地限制了揮發(fā)性放射性核素的釋放，并確保毒性最強(qiáng)的錒系元素的釋放可忽略不計。由于大部分釋放物質(zhì)（80%）分散在海上而不是陸地上，放射性影響進(jìn)一步降低。

福島第一核電廠的放射性釋放是由特定事件（通風(fēng)、爆炸）造成的，所導(dǎo)致的放射性核素輸運與放射性落下灰情況復(fù)雜，這取決于風(fēng)力強(qiáng)度和方向以及當(dāng)時是否下雨或下雪。落下灰的數(shù)量和特性還取決于發(fā)生的是“干性”還是“濕性”沉降及其隨后行為（取決于當(dāng)?shù)氐孛埠屯恋厥褂们闆r）。雖然在事故初期主要關(guān)注半衰期為8天的放射性碘，但事故已發(fā)生四年之后的現(xiàn)在，造成福島廠址外部污染的主要核素是半衰期為30年的銫-137以及放射性在迅速降低的半衰期為2.1年的銫-134。

理想情況下，當(dāng)發(fā)生涉及揮發(fā)性物質(zhì)釋放的重大事故時，可使用源項的堆棧測量結(jié)果和氣象數(shù)據(jù)來預(yù)測潛在的污染分布；然后基于地區(qū)輻射監(jiān)測結(jié)果加以細(xì)化。但是，福島第一核電廠的釋放情況沒有得到很好的細(xì)化，因為大部分監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)在地震和海嘯中受損。伽瑪劑量的空中測量（盡可能通過逐點分析和車載測量校準(zhǔn)）在污染測繪中起到了至關(guān)重要的作用。在事故初期，使用數(shù)據(jù)以反向模式運行落下灰模型“SPEEDI”，以量化釋放。

獲得的落下灰分布圖顯示，放射性最高的地區(qū)是福島第一核電廠西北部。這一分布圖最初用于指導(dǎo)疏散。但由于交通基礎(chǔ)設(shè)施損毀，當(dāng)時的疏散很困難。海嘯導(dǎo)致的大規(guī)模疏散使交通狀況進(jìn)一步復(fù)雜，其影響面積比放射性污染更大。

之后，污染分布圖又被用于規(guī)劃整治工作。在數(shù)千個位置使用人工方式測量了空氣劑量率。進(jìn)行土壤剖面取樣，用以建立對初始落下灰及其后續(xù)再分布的詳細(xì)3D認(rèn)識。大多數(shù)土壤剖面分析結(jié)果顯示，銫濃度隨深度增大而減?。簬缀跛袖C均集中在最上層5厘米之內(nèi)。

對于福島縣而言，植被是一個重要因素，因為該地區(qū)約70%的土地被森林覆蓋。落下灰捕獲程度取決于樹的大小和類型（落葉型或常綠型）。樹葉、落葉層和土壤間的落下灰后續(xù)分布情況有顯著差別，這與時間、不同類型的森林和不同的地形設(shè)定有關(guān)。

去污

從絕對數(shù)字來看，大部分疏散區(qū)的放射性銫污染水平較低，與1957年英國溫茨凱爾（Windscale）火災(zāi)或芬諾斯堪的亞（Fennoscandia）、英國和歐洲南部阿爾卑斯山脈因切爾諾貝利事故落下灰的污染水平相當(dāng)。在這兩起事故中，有一些對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)出食物的食用限制，但并沒有試圖進(jìn)行去污。而在福島，由于與土壤結(jié)合的放射性核素被清洗及其在更深層土壤中的再分布，放射性衰減速度快于僅因放射性衰變而導(dǎo)致的衰減速度。

日本進(jìn)行地區(qū)整治主要是出于社會與政治考慮，不過也同樣是因為認(rèn)識到輻射恐懼會產(chǎn)生嚴(yán)重的健康影響，且日本能夠采取相應(yīng)措施。這樣做是為了使疏散人群能夠盡快回歸故里，并向他們提供下述保證：能夠恢復(fù)過去的生活方式，且不用擔(dān)心自己及子孫后代的健康。

日本原子能研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAEA）正與多家日本和國際組織與研究機(jī)構(gòu)合作開展整治研究。這項工作將分三個階段進(jìn)行。第一階段，原研在疏散區(qū)外污染程度較低的兩個地點開展技術(shù)測試工作，以便在一系列具有代表性的農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村環(huán)境中開發(fā)和測試污染測量技術(shù)、去污技術(shù)和廢物處理技術(shù)。當(dāng)原研與工程公司聯(lián)合體簽署在更大范圍的環(huán)境（包括城市和工業(yè)區(qū)以及污染程度更高的地區(qū)）中開展整治工作的合同時，這些工作形成了在更大規(guī)模測試相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)。此外還研究了新去污方法。

原研主要通過下述方式支持地區(qū)整治：加深對銫環(huán)境行為的認(rèn)識（這一項目被稱為F-TRACE）；評價那些不能進(jìn)行簡單去污的林區(qū)的管理；開發(fā)天然自潔流程（即通過河流系統(tǒng)將放射性物質(zhì)輸送至海洋環(huán)境中）的量化模型；以及評估控制措施如何使環(huán)境影響最小化。

清理工作會產(chǎn)生大量被污染的土壤和植被廢物。必須采用安全且經(jīng)濟(jì)高效的方式對這些廢物進(jìn)行管理。將土壤再利用于土建是一個重要選項，前提是能夠滿足對有機(jī)物和黏土含量限值的要求?？梢詫τ袡C(jī)物含量高的廢物以及其他可燃物質(zhì)進(jìn)行焚燒。但是需要一個明確的方案來指導(dǎo)焚燒產(chǎn)物的整備、包裝和貯存工作。

在現(xiàn)場對簡單包裝的廢物進(jìn)行臨時貯存是一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因為貯存庫很容易受到地震、臺風(fēng)、高溫及嚴(yán)寒的影響，而且廢物還可能沉淀和降解。較長一段時間內(nèi)，可以將廢物運往現(xiàn)場附近污染程度較高地區(qū)的中間貯存設(shè)施貯存30年。目前還沒有做出有關(guān)最終處置的任何決定。

盡管已經(jīng)努力向公眾廣泛宣傳相關(guān)的環(huán)境整治工作，但顯然可以做的還有很多。人們對于森林、湖泊、沿海等整治工作受到限制的地區(qū)環(huán)境表示擔(dān)心。此處十分重要的是，應(yīng)將福島與下述兩類地區(qū)進(jìn)行客觀比較：一類是曾受到類似污染的地區(qū)，例如英國湖區(qū)（Lake District）——非常受歡迎的旅游地，過去受到的污染幾乎被完全遺忘；另一類是被認(rèn)為是健康度假勝地的高天然本底輻射地區(qū)，例如芬蘭——高海拔滑雪勝地。

雖然疏散人員正在返回已完成整治的地區(qū)，但福島第一核電廠附近污染最嚴(yán)重地區(qū)的清理仍需花費很長時間并且可能需要使用新技術(shù)。必須長期保持有效的技術(shù)交流并獲得多學(xué)科團(tuán)隊的隱性知識，因此需要使用以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的知識管理工具。目前已有可以使用英語的交流平臺（即Cleanup Navi）可供使用，并且原研已在其技術(shù)報告和兩次國際研討會上匯總了相關(guān)信息。

經(jīng)驗教訓(xùn)

一個重要教訓(xùn)是：對于有大量人口和敏感設(shè)施暴露于自然災(zāi)害風(fēng)險之下的地區(qū)，完全基于過去經(jīng)驗的應(yīng)急預(yù)案是危險的。災(zāi)害應(yīng)對預(yù)案應(yīng)更好地覆蓋低頻事件。

對于地區(qū)性放射性污染，應(yīng)急預(yù)案可以大幅減輕影響并幫助恢復(fù)。預(yù)案應(yīng)包括應(yīng)急小組培訓(xùn)、溝通渠道和材料的建立以及監(jiān)管基礎(chǔ)架構(gòu)的組建。

大多數(shù)發(fā)達(dá)國家已有民防或災(zāi)害響應(yīng)系統(tǒng)，因此可能只需編制涉及范圍更廣泛的情景。福島的經(jīng)驗教訓(xùn)告訴人們，對于難以想象的嚴(yán)重災(zāi)難，相對于事故發(fā)生原因，災(zāi)難應(yīng)對措施更應(yīng)受到關(guān)注，這一點十分重要。瑞士聯(lián)邦核安全檢查局（ENSI）的事故響應(yīng)就是一個很好的例子。

溝通是福島第一核電廠事故響應(yīng)中應(yīng)當(dāng)改善的關(guān)鍵問題之一。每個層級都存在問題——當(dāng)?shù)?、地區(qū)、國家和國際。公平地說，過去沒有針對哪個同類事故進(jìn)行過深入交流，這些事故也從未被媒體如此廣泛報道。必須認(rèn)識到，在很多情況下，對輻射的恐懼會比輻射本身造成更嚴(yán)重的健康影響，因此，減少這種恐懼應(yīng)當(dāng)成為任何災(zāi)難應(yīng)對預(yù)案的重要組成部分。同時，也要采取積極措施，打擊其他政治團(tuán)體蓄意“散播恐懼”的行為。

盡管日本政府迅速通過了去污法案，但清理活動的實施仍面臨挑戰(zhàn)，特別是廢物的移動、貯存和處置。2014年11月通過的法案規(guī)定處置場所應(yīng)設(shè)在福島縣外。這一武斷決定顯然是在社會壓力下做出的：如果監(jiān)管框架在事故前就已到位，那么它不僅有助于開展清理工作，而且也會建立在一個更合理的技術(shù)基礎(chǔ)上。

福島工作表明，如果土地價值足夠高，大規(guī)模去污是可以具有成本效益的，盡管有關(guān)污染性質(zhì)和適用技術(shù)方面的日本國情不一定能在其他地區(qū)復(fù)制。

福島工作建立了一個有關(guān)銫環(huán)境行為的廣泛數(shù)據(jù)庫。盡管過去已對銫這種常見污染物開展廣泛研究，但是，從山林到沿海海洋環(huán)境的綜合地區(qū)評估是獨一無二的，可能會對其他具有相似地理及氣候條件的國家有所幫助。

（趙 宏譯 伍浩松校）