森林核污染问题研究以日本福岛县森林为例

所属分类：农业论文阅读338次时间：2021-04-24 11:08

本文摘要：摘要：由核电站事故引发的森林核污染问题给当地的生存环境和林业发展带来了巨大的影响。如何有效地解决由森林核污染引发的问题成为当今环境学家和林学者需要面对的重要课题。文中以日本福岛县森林核污染问题为例，从放射性物质对福岛县森林及林产业的影响、

　　摘要：由核电站事故引发的森林核污染问题给当地的生存环境和林业发展带来了巨大的影响。如何有效地解决由森林核污染引发的问题成为当今环境学家和林学者需要面对的重要课题。文中以日本福岛县森林核污染问题为例，从放射性物质对福岛县森林及林产业的影响、日本政府针对福岛县森林核污染问题的举措以及森林核污染面临的诸多问题3个方面综述森林核污染问题的现状，并提出研究展望。研究表明，森林核污染面临着核污染问题长期化、除染工作局限性强、核污染物处理难等问题。认为有必要在政府的主导下，建立长期的监测调查体制，设定风险管理标准，再结合现地调查结果，开发和模拟出未来森林核污染预测模型，根据模型制定出下一步的森林核污染应对措施和方案。同时，尽快建立核污染物处理机制以及在确保作业人员健康安全的情况下开展森林除染工作。

　　关键词：森林核污染，森林除染，日本福岛县

森林资源

　　核能在给人类社会带来便利的同时也给人类社会和环境造成了危害。历史上发生过数起因核电站引发的重大事故，从美国三里岛核事故到苏联切尔诺贝利核灾难再到日本福岛核泄漏。这些核事故不但影响了人类的健康，也给人类的生存环境带来了巨大的影响。

　　森林论文范例：森林生态旅游与森林保护

　　1986年4月26日凌晨，乌克兰普里皮亚季城邻近的切尔诺贝利核电厂的第4号反应堆发生了爆炸。连续的爆炸引发了大火并散发出大量放射性污染物质到大气层中，这些放射性物质扩散到周边大片地区。释放的放射性物质达到12×1018Bq,其释放的放射性物质比广岛原子弹爆炸还多400倍[1]。事故导致白俄罗斯、俄罗斯和乌克兰等国家的森林遭受大面积的核污染。放射性物质还跨越国境导致周边国家芬兰、瑞典和奥地利的森林也遭受到不同程度的污染。

　　事故发生后，苏联政府并没有把精力投入到森林核污染处理上，而是旨在疏散人群禁止人群进入核污染区域来躲避核灾。苏联解体后，乌克兰的专家和学者开始着手研究森林受放射性物质污染的影响。乌克兰国立生命与环境科学大学SergiyZibtsev教授研究发现，由于长期暴露在核辐射环境下，切尔诺贝利地区森林内的树木都出现了反常的形态，这是因为树木的基因发生了突变。而不断增加的基因突变明显影响了树木的生长、繁殖和存活率等。虽然放射性物质一直在衰变，但生活在森林附近的人们被辐射的程度并没有因放射性物质的衰变而减弱[2]。

　　目前，切尔诺贝利周边森林核污染治理问题仍是困扰着当地环境专家和学者的重要难题。继切尔诺贝利核电站事故后，世界上又发生了一起重大的核事故。2011年3月11日，日本发生千年不遇的里氏9.0级大地震，地震和海啸引发东京电力福岛第一核电站反应堆的冷却设备和备用电源丧失机能，致使无法冷却的反应炉内压力上升，3台机组连续发生氢气爆炸，爆炸释放出大量的放射性物质。释放出的放射性物质主要是131I、134Cs和137Cs。

　　放射性131I的半衰期为8d，数日就会消失，但放射性的134Cs和137Cs的半衰期分别为2年和30年。这些放射性物质由福岛县双叶郡大熊町向周边地区扩散，致使福岛县的大部分区域都被放射性物质所污染。由于福岛县的森林地带占比较大，因此受放射性物质污染的森林地带面积也较大。受放射性物质的影响，福岛县的原木及其他林产品培育等营林活动无法开展，原木及其他林产品生产量相比核事故前大幅下降，森林荒废成为当地的重大问题[3]。

　　本研究以日本福岛县森林核污染问题为例，从放射性物质对福岛县森林及林产业的影响、日本政府针对福岛县森林核污染问题的举措以及森林核污染面临的诸多问题3个方面综述森林核污染问题的现状，以期借鉴日本政府在处理福岛县森林核污染问题的经验，对今后预防和处理此类事故的发生起到至关重要的作用。

　　1放射性物质对福岛县森林及林产业的影响

　　1.1森林生态系中的放射性物质

　　由东日本大地震引发的东京电力福岛第一核电站事故导致大量的放射性Cs被释放出来，放射性Cs以气体或粒子的形式被风吹到附近广阔的森林地带。放射性Cs随风沉降在树木的树冠和树皮上，沉降的放射性Cs并不是均匀地分布在森林内，而是呈点状分布。事故发生时正值初春，阔叶树林尚未展叶，因此阔叶树林的树干和地被物层受到了特别严重的放射性物质污染。在针叶林内，高处的树枝受到放射性污染物的污染度更高，而且同样的树枝，朝上的一侧比朝下的一侧污染更为严重。

　　在事故发生2年后，日本森林综合研究所的高桥[4]和小林等[5]对福岛县森林的放射性Cs浓度测量后发现，树叶、树枝和树皮的放射性Cs浓度减少到为事故发生时的一半，而地被物层表层土壤(0~5cm)的放射性Cs浓度增加至原来的2～3倍。放射性Cs浓度减小的原因一方面在于旧叶被新叶代替导致树叶上的放射性Cs浓度降低;另一方面在于树冠上的放射性Cs通过森林内雨水的冲刷，顺着树干移动到地表的落叶层，落叶层分解后放射性污染物质转移到地被物层和表层土壤。

　　土壤能够吸附放射性污染物并阻止其继续蔓延最终使其不再移动。现在，森林中的大部分放射性物质都已经转移到土壤中。从土壤整体的放射性Cs浓度来看，表层土壤的放射性Cs浓度最高，下层土壤的放射性Cs浓度最低。这种情况与切尔诺贝利核电站附近的森林核污染情况相似[6]，不同的是切尔诺贝利与福岛相比降雨量少，由于没有火山，粘土质土壤少，沙子多，植物更容易经根吸收放射性物质[7-8]。因此，福岛县森林内的放射性物质处于林内生态循环状态[9-10]。

　　1.2放射性物质对森林内溪流水及饮用水的影响

　　为了确认放射性Cs是否经河川从森林生态系统流出至外界，日本森林综合研究所自事故后每日定时检测福岛县内6处以森林为源流的溪流水中放射性Cs浓度，但并没有在溪流水中检测出放射性Cs，只有雨天才能从部分样本中检测出微量的放射性Cs，这些含有放射性Cs的溪流水样本中往往混有土、砂砾等颗粒。

　　对这些样本进行过滤后发现，过滤后的溪流水样本中检测不到放射性Cs，据此可以判断放射性Cs来源于混入溪流水中的土、砂砾等颗粒。日本环境省自2012年12月开始对福岛县内可饮用的溪流水进行检测，结果显示，在9个市町村(饭馆村、大熊町、葛尾村、川内村、川俣町、田村市、浪江町、楢叶町、广野町)共9020个样本中，有8963个样本没有检测出放射性物质，在对样本进行过滤后所有的样本都没有检测出放射性物质。说明放射性Cs基本留在森林内，并没有随水源流出到森林之外。

　　1.3放射性物质对福岛县林产业的影响

　　日本林野厅为了调查木材中被放射性物质污染的程度，从2011年开始对福岛县川内村及大玉村的杉树林、日本扁柏林、小橡树林和红松林等10处树木的心材和边材的放射性Cs浓度进行观测发现，杉树边材中的放射性Cs浓度基本没有变化，心材中的放射性Cs浓度到2014年一直在增加;小橡树的边材和心材中的放射性Cs浓度都有增加的趋势;没有发现红松中的放射性Cs浓度有增加的趋势，相比于其他树种浓度较低。

　　观测认为，木材的放射性Cs浓度整体上并没有发生较大的变化[11]。福岛县是日本国内蘑菇栽培用原木和食用菌类的重要生产和供给基地，每年都向日本国内各地输出大量的蘑菇栽培用原木和食用菌类。但受到核泄漏事故影响，原木林遭到放射性Cs的污染。

　　事故后的调查结果显示，要想栽培低于食品的放射性物质基准值100Bq/kg的蘑菇，需要使用放射性Cs含量低于50Bq/kg的原木。但事故造成福岛县原木中的放射性Cs浓度超过了50Bq/kg并导致蘑菇栽培用原木无法生产，栽培用原木的污染致使食用菌类的生产也受到影响。

　　因此，核泄漏事故也给福岛县的林产业带来了冲击。根据农林水产省特用林产物统计结果显示，核泄漏事故前福岛县的木材原料生产量为71.1万m3，事故后降至63.6万m3，为事故前的9成;食用菌类的出产总额也由事故前的49.3亿日元降至事故后的24.5亿日元，为事故前的5成;菌类生产量也由事故前的2890t降至事故后的1533t，为事故前的5成。

　　2日本政府针对福岛县森林核污染问题的举措

　　为了尽快解决福岛县森林核污染问题，日本政府出台了一系列的举措。如对森林及周边辐射吸收剂量进行定期测量和调查、设置森林除染试验区、利用K肥抑制树木吸收放射性Cs、除去地被物层表面堆积有机物及杂草、制定林内作业人员放射性安全防护措施、为福岛县的林业和林产业复兴提供帮助等。这些举措为森林除染工作及振兴当地林业起到了一定的作用。

　　2.1开展森林及周边辐射吸收剂量的定期测量和调查

　　日本环境省和林野厅自2011年8月开始，对福岛县内的森林持续开展核辐射吸收剂量的测量工作。测量地点也由2011年的362处增加至2018年的1300处。在持续对森林内362处地点进行测量后发现，森林内放射性Cs的浓度从2011年8月的0.91μSv/h降至2019年3月的0.23μSv/h，降幅达到75%，与放射性Cs的物理半衰期基本一致。森林内的放射性Cs浓度超过1μSv/h的地点也由测量开始占总数(地点)的35%降至0.5%;低于0.23μSv/h的地点也由测量开始的12%增加至64%。因此，今后如果福岛县森林内的放射性Cs浓度与铯的半衰期继续保持一致的话，至2041年，森林内的放射性Cs浓度将会全部降至0.1μSv/h以下。

　　3森林核污染面临的诸多问题

　　虽然日本政府出台的一系列举措对森林除染工作起到了一定的作用，森林核污染问题得到缓解、当地林业和林产业也在慢慢朝事故前的状态恢复，但仍然存在除染效率不高、核污染物处理难、除染费用高等诸多问题。

　　1)除染的局限性。从日本政府的森林除染举措来看，虽然起到了一定的效果，但面对广阔的森林面积，当前的森林除染措施显得微不足道，甚至对于一些放射性物质浓度较高的森林地带至今还没有任何除染应对措施。另外，森林中的部分区域无法使用工程机械，只能靠人工进行除染作业。由于长期暴露在核辐射环境下，林内除染作业人员的人身健康问题也是森林除染过程中面临的难题。由于没有工程机械的遮挡来隔绝放射性物质，只能靠防护服进行核辐射防护，其防护效果是有限的，这无疑缩减了除染作业时间，降低了除染工作效率。

　　2)核污染物处理难度大。有效处理从森林除染现场中清理出来的污染物也是森林除染过程中面对的难题。随着季节的更迭，大量的含有放射性Cs的树叶、树枝和土渣被清理出来，由于目前还没有有效的处理方法，这些污染物都被存放在大型沙袋中集中堆放在大型储藏设施内，对这些大型储藏设施内的核污染物将需要大约30年的时间进行处理。另外，虽然放射性物质浓度低的木材可以作为木质生物质的燃料，但燃烧后的灰烬也具有放射性，焚烧灰烬的最终处理也是需要面对的问题。

　　4研究展望从日本政府应对福岛县森林核污染所采取的一系列举措来看，对抑制森林核污染和振兴当地林产业起到了一定的效果。但由于放射性物质衰变的过程是漫长的，因此对森林的影响也是长期的。在这个过程中需要考虑到除染作业人员的人身健康安全、核污染物的有效处理方法、除染产生的费用以及森林内放射性物质的实时动态变化等环节。

　　参考文献：

　　[1]刘国华,舒洪岚,周早弘,等.森林在净化放射性核污染中的作用[J].世界林业研究,2002,15(4):34-34.

　　[2]ZIBTSEVS,KASHPAROVV,YOSCHENKOV.チェルノブイリ原発災害後の汚染森林での25年間の放射線影響研究の概説(基調講演1,I.国内外の先行研究の紹介,福島原発事故の森林生態系への放射能汚染影響を考える,第123回日本森林学会関連研究会)[J].森林科学(日本林学会会報),2012(65):27-30.

　　[3]早尻正宏.福島の林業再建に何が必要か「公共の任務」を考える[J].森林科学,2014(72):21-24.

　　[4]高橋正通.福島県の森林の放射性セシウム汚染の実態と長期モニタリング[J].学術の動向,2013(6):68-71.

　　作者：刘心来1刘翔2

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