森林核污染問題研究以日本福島縣森林為例

　　摘要：由核電站事故引發(fā)的森林核污染問題給當(dāng)?shù)氐纳�存環(huán)境和林業(yè)發(fā)展帶來了巨大的影響。如何有效地解決由森林核污染引發(fā)的問題成為當(dāng)今環(huán)境學(xué)家和林學(xué)者需要面對(duì)的重要課題。文中以日本福島縣森林核污染問題為例，從放射性物質(zhì)對(duì)福島縣森林及林產(chǎn)業(yè)的影響、日本政府針對(duì)福島縣森林核污染問題的舉措以及森林核污染面臨的諸多問題3個(gè)方面綜述森林核污染問題的現(xiàn)狀，并提出研究展望。研究表明，森林核污染面臨著核污染問題長(zhǎng)期化、除染工作局限性強(qiáng)、核污染物處理難等問題。認(rèn)為有必要在政府的主導(dǎo)下，建立長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)調(diào)查體制，設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合現(xiàn)地調(diào)查結(jié)果，開發(fā)和模擬出未來森林核污染預(yù)測(cè)模型，根據(jù)模型制定出下一步的森林核污染應(yīng)對(duì)措施和方案。同時(shí)，盡快建立核污染物處理機(jī)制以及在確保作業(yè)人員健康安全的情況下開展森林除染工作。

　　關(guān)鍵詞：森林核污染，森林除染，日本福島縣

　　核能在給人類社會(huì)帶來便利的同時(shí)也給人類社會(huì)和環(huán)境造成了危害。歷史上發(fā)生過數(shù)起因核電站引發(fā)的重大事故，從美國(guó)三里島核事故到蘇聯(lián)切爾諾貝利核災(zāi)難再到日本福島核泄漏。這些核事故不但影響了人類的健康，也給人類的生存環(huán)境帶來了巨大的影響。

　　森林論文范例：森林生態(tài)旅游與森林保護(hù)

　　1986年4月26日凌晨，烏克蘭普里皮亞季城鄰近的切爾諾貝利核電廠的第4號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。連續(xù)的爆炸引發(fā)了大火并散發(fā)出大量放射性污染物質(zhì)到大氣層中，這些放射性物質(zhì)擴(kuò)散到周邊大片地區(qū)。釋放的放射性物質(zhì)達(dá)到12×1018Bq,其釋放的放射性物質(zhì)比廣島原子彈爆炸還多400倍[1]。事故導(dǎo)致白俄羅斯、俄羅斯和烏克蘭等國(guó)家的森林遭受大面積的核污染。放射性物質(zhì)還跨越國(guó)境導(dǎo)致周邊國(guó)家芬蘭、瑞典和奧地利的森林也遭受到不同程度的污染。

　　事故發(fā)生后，蘇聯(lián)政府并沒有把精力投入到森林核污染處理上，而是旨在疏散人群禁止人群進(jìn)入核污染區(qū)域來躲避核災(zāi)。蘇聯(lián)解體后，烏克蘭的專家和學(xué)者開始著手研究森林受放射性物質(zhì)污染的影響。烏克蘭國(guó)立生命與環(huán)境科學(xué)大學(xué)SergiyZibtsev教授研究發(fā)現(xiàn)，由于長(zhǎng)期暴露在核輻射環(huán)境下，切爾諾貝利地區(qū)森林內(nèi)的樹木都出現(xiàn)了反常的形態(tài)，這是因?yàn)闃淠镜幕�因發(fā)生了突變。而不斷增加的基因突變明顯影響了樹木的生長(zhǎng)、繁殖和存活率等。雖然放射性物質(zhì)一直在衰變，但生活在森林附近的人們被輻射的程度并沒有因放射性物質(zhì)的衰變而減弱[2]。

　　目前，切爾諾貝利周邊森林核污染治理問題仍是困擾著當(dāng)?shù)丨h(huán)境專家和學(xué)者的重要難題。繼切爾諾貝利核電站事故后，世界上又發(fā)生了一起重大的核事故。2011年3月11日，日本發(fā)生千年不遇的里氏9.0級(jí)大地震，地震和海嘯引發(fā)東京電力福島第一核電站反應(yīng)堆的冷卻設(shè)備和備用電源喪失機(jī)能，致使無法冷卻的反應(yīng)爐內(nèi)壓力上升，3臺(tái)機(jī)組連續(xù)發(fā)生氫氣爆炸，爆炸釋放出大量的放射性物質(zhì)。釋放出的放射性物質(zhì)主要是131I、134Cs和137Cs。

　　放射性131I的半衰期為8d，數(shù)日就會(huì)消失，但放射性的134Cs和137Cs的半衰期分別為2年和30年。這些放射性物質(zhì)由福島縣雙葉郡大熊町向周邊地區(qū)擴(kuò)散，致使福島縣的大部分區(qū)域都被放射性物質(zhì)所污染。由于福島縣的森林地帶占比較大，因此受放射性物質(zhì)污染的森林地帶面積也較大。受放射性物質(zhì)的影響，福島縣的原木及其他林產(chǎn)品培育等營(yíng)林活動(dòng)無法開展，原木及其他林產(chǎn)品生產(chǎn)量相比核事故前大幅下降，森林荒廢成為當(dāng)?shù)氐闹卮髥栴}[3]。

　　本研究以日本福島縣森林核污染問題為例，從放射性物質(zhì)對(duì)福島縣森林及林產(chǎn)業(yè)的影響、日本政府針對(duì)福島縣森林核污染問題的舉措以及森林核污染面臨的諸多問題3個(gè)方面綜述森林核污染問題的現(xiàn)狀，以期借鑒日本政府在處理福島縣森林核污染問題的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后預(yù)防和處理此類事故的發(fā)生起到至關(guān)重要的作用。

　　1放射性物質(zhì)對(duì)福島縣森林及林產(chǎn)業(yè)的影響

　　1.1森林生態(tài)系中的放射性物質(zhì)

　　由東日本大地震引發(fā)的東京電力福島第一核電站事故導(dǎo)致大量的放射性Cs被釋放出來，放射性Cs以氣體或粒子的形式被風(fēng)吹到附近廣闊的森林地帶。放射性Cs隨風(fēng)沉降在樹木的樹冠和樹皮上，沉降的放射性Cs并不是均勻地分布在森林內(nèi)，而是呈點(diǎn)狀分布。事故發(fā)生時(shí)正值初春，闊葉樹林尚未展葉，因此闊葉樹林的樹干和地被物層受到了特別嚴(yán)重的放射性物質(zhì)污染。在針葉林內(nèi)，高處的樹枝受到放射性污染物的污染度更高，而且同樣的樹枝，朝上的一側(cè)比朝下的一側(cè)污染更為嚴(yán)重。

　　在事故發(fā)生2年后，日本森林綜合研究所的高橋[4]和小林等[5]對(duì)福島縣森林的放射性Cs濃度測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，樹葉、樹枝和樹皮的放射性Cs濃度減少到為事故發(fā)生時(shí)的一半，而地被物層表層土壤(0~5cm)的放射性Cs濃度增加至原來的2～3倍。放射性Cs濃度減小的原因一方面在于舊葉被新葉代替導(dǎo)致樹葉上的放射性Cs濃度降低;另一方面在于樹冠上的放射性Cs通過森林內(nèi)雨水的沖刷，順著樹干移動(dòng)到地表的落葉層，落葉層分解后放射性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到地被物層和表層土壤。

　　土壤能夠吸附放射性污染物并阻止其繼續(xù)蔓延最終使其不再移動(dòng)�，F(xiàn)在，森林中的大部分放射性物質(zhì)都已經(jīng)轉(zhuǎn)移到土壤中。從土壤整體的放射性Cs濃度來看，表層土壤的放射性Cs濃度最高，下層土壤的放射性Cs濃度最低。這種情況與切爾諾貝利核電站附近的森林核污染情況相似[6]，不同的是切爾諾貝利與福島相比降雨量少，由于沒有火山，粘土質(zhì)土壤少，沙子多，植物更容易經(jīng)根吸收放射性物質(zhì)[7-8]。因此，福島縣森林內(nèi)的放射性物質(zhì)處于林內(nèi)生態(tài)循環(huán)狀態(tài)[9-10]。

　　1.2放射性物質(zhì)對(duì)森林內(nèi)溪流水及飲用水的影響

　　為了確認(rèn)放射性Cs是否經(jīng)河川從森林生態(tài)系統(tǒng)流出至外界，日本森林綜合研究所自事故后每日定時(shí)檢測(cè)福島縣內(nèi)6處以森林為源流的溪流水中放射性Cs濃度，但并沒有在溪流水中檢測(cè)出放射性Cs，只有雨天才能從部分樣本中檢測(cè)出微量的放射性Cs，這些含有放射性Cs的溪流水樣本中往往混有土、砂礫等顆粒。

　　對(duì)這些樣本進(jìn)行過濾后發(fā)現(xiàn)，過濾后的溪流水樣本中檢測(cè)不到放射性Cs，據(jù)此可以判斷放射性Cs來源于混入溪流水中的土、砂礫等顆粒。日本環(huán)境省自2012年12月開始對(duì)福島縣內(nèi)可飲用的溪流水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示，在9個(gè)市町村(飯館村、大熊町、葛尾村、川內(nèi)村、川俁町、田村市、浪江町、楢葉町、廣野町)共9020個(gè)樣本中，有8963個(gè)樣本沒有檢測(cè)出放射性物質(zhì)，在對(duì)樣本進(jìn)行過濾后所有的樣本都沒有檢測(cè)出放射性物質(zhì)。說明放射性Cs基本留在森林內(nèi)，并沒有隨水源流出到森林之外。

　　1.3放射性物質(zhì)對(duì)福島縣林產(chǎn)業(yè)的影響

　　日本林野廳為了調(diào)查木材中被放射性物質(zhì)污染的程度，從2011年開始對(duì)福島縣川內(nèi)村及大玉村的杉樹林、日本扁柏林、小橡樹林和紅松林等10處樹木的心材和邊材的放射性Cs濃度進(jìn)行觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，杉樹邊材中的放射性Cs濃度基本沒有變化，心材中的放射性Cs濃度到2014年一直在增加;小橡樹的邊材和心材中的放射性Cs濃度都有增加的趨勢(shì);沒有發(fā)現(xiàn)紅松中的放射性Cs濃度有增加的趨勢(shì)，相比于其他樹種濃度較低。

　　觀測(cè)認(rèn)為，木材的放射性Cs濃度整體上并沒有發(fā)生較大的變化[11]。福島縣是日本國(guó)內(nèi)蘑菇栽培用原木和食用菌類的重要生產(chǎn)和供給基地，每年都向日本國(guó)內(nèi)各地輸出大量的蘑菇栽培用原木和食用菌類。但受到核泄漏事故影響，原木林遭到放射性Cs的污染。

　　事故后的調(diào)查結(jié)果顯示，要想栽培低于食品的放射性物質(zhì)基準(zhǔn)值100Bq/kg的蘑菇，需要使用放射性Cs含量低于50Bq/kg的原木。但事故造成福島縣原木中的放射性Cs濃度超過了50Bq/kg并導(dǎo)致蘑菇栽培用原木無法生產(chǎn)，栽培用原木的污染致使食用菌類的生產(chǎn)也受到影響。

　　因此，核泄漏事故也給福島縣的林產(chǎn)業(yè)帶來了沖擊。根據(jù)農(nóng)林水產(chǎn)省特用林產(chǎn)物統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，核泄漏事故前福島縣的木材原料生產(chǎn)量為71.1萬m3，事故后降至63.6萬m3，為事故前的9成;食用菌類的出產(chǎn)總額也由事故前的49.3億日元降至事故后的24.5億日元，為事故前的5成;菌類生產(chǎn)量也由事故前的2890t降至事故后的1533t，為事故前的5成。

　　2日本政府針對(duì)福島縣森林核污染問題的舉措

　　為了盡快解決福島縣森林核污染問題，日本政府出臺(tái)了一系列的舉措。如對(duì)森林及周邊輻射吸收劑量進(jìn)行定期測(cè)量和調(diào)查、設(shè)置森林除染試驗(yàn)區(qū)、利用K肥抑制樹木吸收放射性Cs、除去地被物層表面堆積有機(jī)物及雜草、制定林內(nèi)作業(yè)人員放射性安全防護(hù)措施、為福島縣的林業(yè)和林產(chǎn)業(yè)復(fù)興提供幫助等。這些舉措為森林除染工作及振興當(dāng)?shù)亓謽I(yè)起到了一定的作用。

　　2.1開展森林及周邊輻射吸收劑量的定期測(cè)量和調(diào)查

　　日本環(huán)境省和林野廳自2011年8月開始，對(duì)福島縣內(nèi)的森林持續(xù)開展核輻射吸收劑量的測(cè)量工作。測(cè)量地點(diǎn)也由2011年的362處增加至2018年的1300處。在持續(xù)對(duì)森林內(nèi)362處地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，森林內(nèi)放射性Cs的濃度從2011年8月的0.91μSv/h降至2019年3月的0.23μSv/h，降幅達(dá)到75%，與放射性Cs的物理半衰期基本一致。森林內(nèi)的放射性Cs濃度超過1μSv/h的地點(diǎn)也由測(cè)量開始占總數(shù)(地點(diǎn))的35%降至0.5%;低于0.23μSv/h的地點(diǎn)也由測(cè)量開始的12%增加至64%。因此，今后如果福島縣森林內(nèi)的放射性Cs濃度與銫的半衰期繼續(xù)保持一致的話，至2041年，森林內(nèi)的放射性Cs濃度將會(huì)全部降至0.1μSv/h以下。

　　3森林核污染面臨的諸多問題

　　雖然日本政府出臺(tái)的一系列舉措對(duì)森林除染工作起到了一定的作用，森林核污染問題得到緩解、當(dāng)?shù)亓謽I(yè)和林產(chǎn)業(yè)也在慢慢朝事故前的狀態(tài)恢復(fù)，但仍然存在除染效率不高、核污染物處理難、除染費(fèi)用高等諸多問題。

　　1)除染的局限性。從日本政府的森林除染舉措來看，雖然起到了一定的效果，但面對(duì)廣闊的森林面積，當(dāng)前的森林除染措施顯得微不足道，甚至對(duì)于一些放射性物質(zhì)濃度較高的森林地帶至今還沒有任何除染應(yīng)對(duì)措施。另外，森林中的部分區(qū)域無法使用工程機(jī)械，只能靠人工進(jìn)行除染作業(yè)。由于長(zhǎng)期暴露在核輻射環(huán)境下，林內(nèi)除染作業(yè)人員的人身健康問題也是森林除染過程中面臨的難題。由于沒有工程機(jī)械的遮擋來隔絕放射性物質(zhì)，只能靠防護(hù)服進(jìn)行核輻射防護(hù)，其防護(hù)效果是有限的，這無疑縮減了除染作業(yè)時(shí)間，降低了除染工作效率。

　　2)核污染物處理難度大。有效處理從森林除染現(xiàn)場(chǎng)中清理出來的污染物也是森林除染過程中面對(duì)的難題。隨著季節(jié)的更迭，大量的含有放射性Cs的樹葉、樹枝和土渣被清理出來，由于目前還沒有有效的處理方法，這些污染物都被存放在大型沙袋中集中堆放在大型儲(chǔ)藏設(shè)施內(nèi)，對(duì)這些大型儲(chǔ)藏設(shè)施內(nèi)的核污染物將需要大約30年的時(shí)間進(jìn)行處理。另外，雖然放射性物質(zhì)濃度低的木材可以作為木質(zhì)生物質(zhì)的燃料，但燃燒后的灰燼也具有放射性，焚燒灰燼的最終處理也是需要面對(duì)的問題。

　　4研究展望從日本政府應(yīng)對(duì)福島縣森林核污染所采取的一系列舉措來看，對(duì)抑制森林核污染和振興當(dāng)?shù)亓之a(chǎn)業(yè)起到了一定的效果。但由于放射性物質(zhì)衰變的過程是漫長(zhǎng)的，因此對(duì)森林的影響也是長(zhǎng)期的。在這個(gè)過程中需要考慮到除染作業(yè)人員的人身健康安全、核污染物的有效處理方法、除染產(chǎn)生的費(fèi)用以及森林內(nèi)放射性物質(zhì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化等環(huán)節(jié)。

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　　[2]ZIBTSEVS,KASHPAROVV,YOSCHENKOV.チェルノブイリ原発災(zāi)害後の汚染森林での25年間の放射線影響研究の概説(基調(diào)講演1,I.國(guó)內(nèi)外の先行研究の紹介,福島原発事故の森林生態(tài)系への放射能汚染影響を考える,第123回日本森林學(xué)會(huì)関連研究會(huì))[J].森林科學(xué)(日本林學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)),2012(65):27-30.

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　　作者：劉心來1劉翔2

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