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福岛核事故后强降雨加速了林地垃圾中浸出的放射性铯

2021-08-09 09:39     来源:PHYS&ORG     放射性物质

信州大学教授榊原浩在暴雨期间通过森林集水区进行水文观测。图片来源:Sakakibara Koichi,信州大学

福岛第一核电站事故后,包括137 Cs(铯 137,半衰期:30.1 年)在内的放射性物质被释放到环境中。事故已经过去了大约 10 年,但137Cs 保留在环境中,尤其是在森林中。许多研究人员一直在研究放射性物质在环境中的动态和输运过程。人们发现,放射性物质随着水和沉积物的转移而被携带。由于重点集中在放射性物质大量残留的森林源头,据报道,在强降雨期间,溪水中溶解的放射性铯浓度会增加。

由于雨水中不含放射性铯,信州大学理学院的榊原浩一助理教授领导的研究小组很好奇,为什么在强降雨期间溪流中放射性铯的浓度会增加而没有被稀释。研究小组认为放射性铯可能从森林垃圾中浸出,并进行了浸出测试。他们发现大量放射性铯从这些森林垃圾中浸出。

下一步是提出这个问题,“为什么在强降雨期间从森林垃圾中浸出的放射性铯更多,而在不下雨时森林垃圾仍然在森林地面上?(背景信息:大部分雨水落在森林渗入地下。森林降雨时溪流水量增加的主要原因是地下水的排放。地下水几乎不含放射性铯。)于是研究组着手解开谜团,“暴雨期间,垃圾中的放射性铯是如何加入溪水中的?”

与通常只关注降雨和径流的降雨-径流过程不同,本研究关注的是降雨到径流的转化过程,如地下水位的变化、底部饱和表面积的产生。河谷,以及降雨期间水质和水龄的变化。因此,本研究要解决的问题的答案是,主要因素是由于饱和表面积的扩大导致水与凋落物接触面积的扩大。由森林源头地下水位上升引起的。虽然之前的研究往往只关注原因(降雨)和结果(径流),但坂原助理教授表示,“我们表明,解决无法解释的原因的突破在于为什么将原因(降雨)转化为结果(径流)。”

在自然环境中进行研究时,结果的不确定性是不可避免的。当研究在不同的时间和地点进行时,结果有何不同?由于从环境中获取的样本的异质性,结果有多少误差?这些是一些需要回答的问题。

在本研究中,深入询问了以下问题:

1) 对于目标森林以外的森林是否可以得出相同的结论,

2) 为研究收集的样本是否具有福岛地区的代表性,以及

3) 结果是否受到落叶时间和分解程度差异的影响。榊原说:“最困难的部分是对这些不确定性提出明确的答案或想法。”

榊原助理教授说,“环境中放射性物质的状态和传输是复杂的,需要长期研究。137 Cs的半衰期是 30 年。这项研究的结果只是部分澄清了这个问题。河流林区的排放向下游流向海洋。我们想弄清源自森林的放射性物质在从源头到海洋的水文过程中的路径和过程的全貌。我们认为这些发现对于创造一个安全可靠的环境以及可持续的未来和生计。”

该研究发表在《全环境科学》上。


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