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海洋放射性污染的概念及来源

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发布日期:2018-01-09 浏览次数:914
核心提示:近年来随着社会经济的发展,人们对于海洋资源的开发利用越来越多,海洋放射性污染的问题由于其巨大的危害性成为人们关注和研究的重点。本文主要介绍了海洋放射性污染的来源、污染的转移、污染的分布、对生物的影响、对人体健康的影响、海洋放射性监测以及防污染措施。

随着近年来国际和我国沿海地区核电站的大量建设,沿海地区核电站的大量建设将给海岸带地区带来极大的风险隐患,放射物质的事故性污染将成为海洋环境一个重要的问题。本文介绍了海洋放射性污染的来源以及污染的分布,为海洋与海岸带环境管理提供科学决策依据,以便采取相应措施减缓影响,维护海洋生态系统健康与安全。

简介

人类活动产生的放射性物质进入海洋环境而造成的污染。海洋中的天然放射性核素,主要有40K、87Rb、14C、3H、Th、Ra、U等60余种,它们不是人为产生,不作为污染研究的范畴。

海洋放射性污染是指人类活动产生的放射性物质进入海洋而造成的污染  。危害大的主要是放射性元素。海洋环境中,核设施正常运行、核事故、核试验释放到海洋环境中的人工放射性核素种类繁多,特性各异。

人工反射性核素主要有:

3H,14C,51Cr,54Mn,55Fe,59Fe,57CO,58Co,60Co,65Zn,85Sr,90Sr,95Zr,95Nb,110mAg,103Ru,106Ru,124Sb,125Sb,125I,129I,131I,134Cs,136Cs,137Cs,152Eu,235U,238U,239Pu,241Pu等。

污染来源

1944年,美国汉福特原子能工厂通过哥伦比亚河把大量人工核素排入太平洋,从而开始了海洋的放射性污染。海洋的放射性污染主要来自:

① 核武器在大气层和水下爆炸使大量放射性核素进入海洋。核爆炸所产生的裂变核素和诱生(中子活化)核素共有200多种,其中90Sr、137Cs、239Pu、55Fe以及54Mn、65Zn、95Zr-95Nb、106Ru、144Ce等最引人注意。据估算,到1970年为止,由于核爆炸注入海洋的3H为108居里,裂变核素约达(2~6)×108居里(其中90Sr约为8×106居里,137Cs为12×106居里)使整个海洋都受到污染。

② 核工厂向海洋排放低水平放射性废物。建在海边或河边的原子能工厂,包括核燃料后处理厂,核电站和军用核工厂在生产过程中,将低水平放射性废液直接或间接排入海中。最典型的例子是美国汉福特工厂和英国温茨凯尔核燃料后处理厂。前者1960年排入太平洋的放射性废物达36万居里,主要是51Cr、65Zn、239Np和32P,后者自 50年代初起,每天大约把 100万加仑含有137Cs、134Cs、90Sr、106Ru、Pu、241Am和3H等核素的放射性废水排入爱尔兰海,年排放总量近20万居里,该厂137Cs的排放总量逐年增加,1975年高达 141360居里,已成为爱尔兰海、北海和北大西洋局部水域的放射性主要污染源。核电站向水域排入的低水平放射性液体废物,其数量要比核燃料后处理厂少的多。据对32座加压水动力堆核电站1978年液体放射性废物的排放量调查,除3H外,大多数没有超过 1居里。但设在沿海的原子能工厂,由于定点向近海排废,所以对环境的污染问题应予重视。

③ 向海底投放放射性废物。美国、英国、日本、荷兰以及西欧其他一些国家从1946年起先后向太平洋和大西洋海底投放不锈钢桶包装的固化放射性废物,到1980年底为止,共投放约 100万居里。据调查,少数容器已出现渗漏现象,成为海洋的潜在放射性污染源。

④ 此外,核动力舰艇在海上航行也有少量放射性废物泄入海中。不测事故,如用同位素作辅助能源的航天器焚烧,核动力潜艇沉没,也是不可忽视的污染源。

污染转移

放射性物质入海后,经过物理、化学、生物和地质等作用过程,改变其时、空分布。

海流是转移放射性物质的主要动力,风能影响放射性物质在海中的侧向运动。由于温跃层的存在,上混合层海水中的离子态核素难于向海底方向转移,只有通过水体的垂直运动,被颗粒吸着,与有机或无机物质凝聚、絮凝、或通过累积了核素的生物的排粪、蜕皮、产卵、垂直移动等途径才能较快地沉降于海洋的底部。沉积物对大多数核素有很强的吸着能力,其富集系数因沉积物的组成、粒径、环境条件有较大的差异,据室内试验,沉积物从海水中吸着核素的能力大致是:

45Ca<90Sr137Cs<86Rb<65Zn<59Fe,95Zr-95Nb<54Mn<106Ru<147Pm。

核工厂向近海排放的低水平液体废物,大部分沉积在离排污口几公里到几十公里距离的沉积物里。海流、波浪和底栖生物还可以使沉积物吸着的核素解吸,重新进入水体中,造成二次污染。近海和河口核素沉积的速率高于外海。

在海水中,有些人工放射性核素的理化形式可能与其稳定性元素不同。如,60年代中期,太平洋东北部鲑鱼体内55Fe的比活性(放射性原子与相同元素的总原子之比)要比鲑鱼生活环境(海水)的比活性高 1000到10000倍。由此推测,从大气沉降到海水中的55Fe与海水中的稳定性Fe有不同的理化形式,而海洋生物又比较能吸收和积累55Fe。环境条件能改变核素的存在形式。在pH=8时,65Zn在海水中以离子、微粒子和络合物的形式存在;当pH=6时,仅以离子和络合物的形式存在。核素在海水中的存在形式,与核素在海洋中的迁移归宿密切相关。核素可以用作示踪剂,帮助阐明诸如海流运动,海气相互作用,沉积速率、生物海洋学和污染物扩散规律等一些重要海洋学问题。

污染分布

由于苏联和美国核武器试验在北半球进行,所以北太平洋放射性污染比南太平洋严重。在20世纪50年代中期,北太平洋西部水域放射性强度高于东部。由于大洋水的混合,60年代中期,北太平洋东、西水域海水的放射性强度即趋于相等。据日本学者三宅泰雄报道,离子态的90Sr和137Cs在太平洋西北部,通过垂直涡动扩散作用,大约经过3~5年即已渗透到5000米水深处。但这一结果没有得到其他大洋水域调查结果的证实。

放射性强度的降低仅遵循各核素的衰变规律,而不受外界理化条件的影响。自1964年以后,由于核武器试验主要在地下进行,因此除核工业排污海域外,海洋放射性污染逐渐减轻。如,日本沿海表层海水中放射性强度在70年代初为15~20皮居里/100升,70年代末降为7~15皮居里/100升。

海洋是地球生物圈的最底部分,海洋放射性污染和海洋生态环境破坏的问题亦成为不可忽视的问题。本文在理清海洋放射性污染的概念及其来源的基础上,分析了当前主要的海洋放射性污染的分布情况,并提出了海洋放射性污染的污染转移,以期能够对防治海洋放射性污染和维护海洋生态环境有所裨益。

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