清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)模擬日本核污水排海：240天到達(dá)我國沿海
2023年8月22日，日本首相岸田文雄宣布，將從24日開始向海洋排放福島第一核電站核污染水。東京電力公司已公布了向海洋排放的詳細(xì)步驟。按計(jì)劃，排放前在處理過的水中加入大量海水，如果確認(rèn)濃度降低到預(yù)想的水平，將在17天內(nèi)排放第一批共7800噸核污染水。2023年度預(yù)計(jì)排放約3.12萬噸，氚總量為5兆貝克勒爾，約為東電年計(jì)劃排放量上限（22兆貝克勒爾）的兩成。
今天上午，一則“有研究模擬日本核污水排海擴(kuò)散過程：240天到達(dá)中國沿海，1200天后覆蓋北太平洋”的消息，引發(fā)網(wǎng)友熱議。
據(jù)了解，該研究來自清華大學(xué)的團(tuán)隊(duì)。
2021年，清華大學(xué)就污水排放做了核廢水在太平洋擴(kuò)散機(jī)理的實(shí)驗(yàn)。
清華大學(xué)深圳國際研究生院海洋工程研究院張建民院士、胡振中副教授團(tuán)隊(duì)從宏觀和微觀兩種不同的角度分別建立了海洋尺度下放射性物質(zhì)的擴(kuò)散模型，并實(shí)現(xiàn)了福島核廢水排放計(jì)劃的長期模擬。
氚的宏觀擴(kuò)散模擬結(jié)果
宏觀模擬結(jié)果表明，核廢水在排放后240天就會到達(dá)我國沿岸海域，1200天后將到達(dá)北美沿岸并覆蓋幾乎整個北太平洋。隨后，污染物一邊在赤道洋流的作用下沿著美洲海岸向南太平洋快速擴(kuò)散，另一邊通過澳大利亞北部海域向印度洋轉(zhuǎn)移。
值得注意的是，盡管污染物的排放位置是在福島附近，但隨著時(shí)間的推移，污染物高濃度區(qū)域?qū)⒀刂?5°N線附近向東延伸，從開始的東亞附近海域擴(kuò)散到北美附近海域。在第2400天時(shí)，中國東南沿岸海域主要呈現(xiàn)濃度較低的淺粉色，而北美西側(cè)海域已經(jīng)基本被濃度較高的紅色覆蓋。
三個沿海城市及它們附近的污染物濃度變化
研究人員進(jìn)一步選取了日本宮崎、中國上海和美國圣迭戈這三個沿海城市進(jìn)行對比，從污染物濃度變化曲線圖中可以發(fā)現(xiàn)，在第4000天時(shí)圣迭戈附近的污染物濃度大約為0.01個單位，這一數(shù)值已經(jīng)是宮崎的三倍左右、上海的40倍左右。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要是日本附近強(qiáng)烈的洋流作用，福島處于日本暖流（向北）和千島寒流（向南）交匯的地方，所以大部分污染物不會沿著陸地邊緣向南北方向遷移，而是隨著北太平洋暖流向東擴(kuò)散。
這一結(jié)果也意味著，在核廢水排放的早期，應(yīng)主要考慮它對亞洲沿岸的影響。但在后期，由于北美沿岸海域的污染物濃度將持續(xù)高于大部分東亞沿岸海域，需要重點(diǎn)關(guān)注北美沿岸海域的受影響情況。
氚的微觀擴(kuò)散模擬結(jié)果
除宏觀擴(kuò)散外，研究人員還從微觀角度進(jìn)行了氚的擴(kuò)散模擬。
與宏觀擴(kuò)散分析注重污染物的整體分布不同，微觀擴(kuò)散分析更加關(guān)注污染物個體的行為，也因此它能夠支持污染物的擴(kuò)散路徑分析。
例如，對模擬結(jié)果中到達(dá)沿岸海域的某三個污染物微粒，以400天為取樣間隔，得到它們的運(yùn)動軌跡。基于這些運(yùn)動軌跡，可以知道美洲沿岸海域的污染物主要通過橫跨太平洋到達(dá)。
部分污染微粒的運(yùn)動軌跡
值得注意的是，根據(jù)日本的排放計(jì)劃，一單位氚污染物的濃度大約對應(yīng)每立方米0.29貝可，相比于氚在海洋中的背景濃度來說不算大。然而，這項(xiàng)研究對于污染物長期擴(kuò)散的預(yù)測、核廢水排放計(jì)劃的合理應(yīng)對以及后續(xù)放射性物質(zhì)濃度的監(jiān)測仍具有重要意義。在該研究的基礎(chǔ)上，還需要通過進(jìn)一步試驗(yàn)來探究生態(tài)環(huán)境對于放射性物質(zhì)的敏感性，確定放射性物質(zhì)濃度增加對于海洋生態(tài)環(huán)境和人類生活環(huán)境的影響程度，從而最終判斷排放核廢水這一行為對于整個海洋和人類的影響。
相關(guān)成果以《福島核事故處理水的排放——宏觀與微觀模擬》（Discharge of treated Fukushima nuclear accident contaminated water: macroscopic and microscopic simulations）為題發(fā)表在《國家科學(xué)評論》（National Science Review）期刊上。
來源：橙柿互動、清華大學(xué)、新浪微博、華商網(wǎng)
編輯：趙野平
編審：安軼倫
審簽：李 蓓
