4月13日，日本政府宣布，將于兩年后開始把處理福島核事故所累積的廢水逐步排入海洋。這一決定立即引起國際社會的強(qiáng)烈關(guān)注，各國民眾亟需科學(xué)界對其影響進(jìn)行定量評估。

受《海洋污染通報》(Marine Pollution Bulletin)邀請，中國、荷蘭、烏克蘭、韓國、西班牙、馬來西亞和泰國等多國科學(xué)家聯(lián)合組成科研團(tuán)隊，對日本核廢水排海可能造成的影響進(jìn)行了評估。

這一研究成果發(fā)表于最新一期的《海洋污染通報》，該文第一作者為自然資源部第一海洋研究所趙昌博士，通訊作者為自然資源部第一海洋研究所研究員喬方利。

放射性物質(zhì)在海洋中將通過三種方式傳播

“如果日本排放核廢水入海后，放射性物質(zhì)在海洋中將通過三種方式傳播。”喬方利告訴記者，聯(lián)合團(tuán)隊迅速建立了核污染傳播的海洋數(shù)值模式，對福島核廢水的傳輸路徑及影響(圖1)進(jìn)行了預(yù)測。

預(yù)測成果顯示：首先，含有放射性物質(zhì)的核廢水主體在進(jìn)入海洋后將隨洋流不斷向東輸運(yùn)，4—5年后可抵達(dá)北美沿岸，然后沿海岸向南、北輸運(yùn)。其中，向南輸運(yùn)的部分將在10—15年后隨海流返回西太平洋海域;其次，在核廢水主體隨海流向東輸運(yùn)的同時，少部分放射性物質(zhì)也會向南、向北擴(kuò)散，甚至?xí)S著中尺度渦旋等海洋動力過程逆流西傳;最后，相當(dāng)一部分放射性物質(zhì)也會進(jìn)入海洋次表層的北太平洋模態(tài)水，并向南傳輸(形象地可以表達(dá)成“核廢水潛泳”)，2—3年內(nèi)即可侵入中國海域(見圖1虛線)。

預(yù)測結(jié)果顯示，隨核廢水入海的放射性物質(zhì)經(jīng)過長時間、大范圍的稀釋擴(kuò)散和自身衰減，進(jìn)入中國海時，氚的濃度要小于0.1 Bq/m3(貝克勒爾/立方米)。相對于現(xiàn)今海洋中氚的背景濃度(50 Bq/m3)來講，此次核廢水排放不會明顯增加海洋背景氚的濃度(圖2)，但廢水中含有其他高污染核素及其潛在的生態(tài)影響仍需長期連續(xù)的科學(xué)監(jiān)測與評估。

福島核廢水起因可追溯至10年前。2011年3月11日，源于日本東部太平洋海域的巨大海嘯摧毀了福島核電站的冷卻系統(tǒng)，使得部分核電機(jī)組因無法冷卻而發(fā)生爆炸，大量泄漏的放射性物質(zhì)迅速進(jìn)入大氣和海洋。此外，日本采用注水方式冷卻核反應(yīng)堆，導(dǎo)致高濃度的核廢水源源不斷產(chǎn)生。今年4月，日本方面出于經(jīng)濟(jì)方面考慮，決定將累積的將近130萬噸核廢水排入海洋。

早在2011年福島核事故發(fā)生之初，喬方利就帶領(lǐng)科研團(tuán)隊對事故泄漏的核物質(zhì)進(jìn)入大氣和海洋后的輸運(yùn)路徑進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)表了國際上首篇關(guān)于福島核事故的科學(xué)論文，預(yù)測結(jié)果隨后被大量的觀測所證實(shí)。隨后，該團(tuán)隊成功地模擬和預(yù)測了福島核事故泄漏入海的核物質(zhì)在海洋中的長期輸運(yùn)路徑，系列成果在《科學(xué)通報》和《海洋學(xué)報(英文版)》等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。該團(tuán)隊還與烏克蘭、韓國、荷蘭、西班牙等國家的科學(xué)家開展了長期務(wù)實(shí)合作，分析了福島核事故對海洋生物鏈的影響。

預(yù)測研究有賴于新型海洋模式

喬方利告訴記者，此次預(yù)測研究有賴于核污染傳播的海洋數(shù)值模式，該模式是基于新型海洋模式——國際首個浪-潮-流耦合海洋模式開發(fā)的。

海洋與氣候數(shù)值模式是預(yù)測預(yù)報的核心，是國家科技綜合實(shí)力的體現(xiàn)，相當(dāng)于工業(yè)領(lǐng)域的“芯片”。該研究組發(fā)展的新型海洋模式，曾多次在國內(nèi)外重大海洋事件的應(yīng)急處置中成功應(yīng)用，預(yù)測結(jié)果均被后續(xù)的觀測所證實(shí)。如2006年國務(wù)院高度關(guān)注的渤海漂油事件中，該研究組利用海洋模式溯源與預(yù)測技術(shù)，準(zhǔn)確鎖定了肇事船只;2008年奧帆賽前期，黃海滸苔逼近青島奧帆賽區(qū)，該研究組一天之后即6月23日就利用溯源技術(shù)推算出滸苔來自江蘇外海，并給出最佳攔截打撈路徑，有效地保障了奧帆賽的順利進(jìn)行;在2018年1月東海“桑吉輪”撞船事故后，該研究組迅速預(yù)測了溢油的影響范圍，研究結(jié)果1月24日被國際頂級期刊《自然》(Nature)報道，并被后續(xù)日本沿岸的漂油觀測所證實(shí)。