2011年3月福岛核电站事故后,核电站释放了大量放射性核素,其中包括大量的137Cs[1]。而在1986年切尔诺贝利核电站泄漏事故发生后,大量的放射性Cs也进入到环境当中。这些放射性核素以放射性原子尘的形式即不同尺寸的颗粒物污染了森林、牧场、住宅、河流及湖泊。

通过收集切尔诺贝利核电站泄漏事故发生四天后的气溶胶颗粒发现,大部分含放射性Cs的放射性原子尘的粒径为0.93μm,其颗粒分布规律与一些大气中的无机物气溶胶相似,如NH4+、SO42-、NO3-等,推测其在大气中存在互相聚合并传送的现象[2]。这与日本福岛核电站事故中所得的结果相似[3]。

放射性原子尘的沉降可分为 3 种情况:(1)局地性沉降:颗粒较大的粒子因重力作用而沉降于爆心周围几百公里的范围内。(2)对流层沉降:较小的粒子则在高空存留较长时间降落到大面积的地面上,其中进入对流层的较小颗粒主要在同一半球同一纬度绕地球沉降。沉降时间一般在爆炸后20 d ~ 30 d,在爆心的同一纬度附近造成带状污染。(3)全球沉降或平流层沉降:百万 T 级或以上的大型核爆炸,产生的放射性物质带入平流层,然后再返回地面,造成世界范围的沉降,平均需 0.5 a ~ 3 a 年时间[4]。

三年后,137Cs已成为福岛地区主要的放射性来源。而切尔诺贝利事故产生的放射性Cs也对美国、欧洲以及俄罗斯西部造成了长期的放射性污染[5]。因此跟踪放射性Cs在环境中精确的行为表现,对研究核电站核泄漏事故对生态环境的影响以及修复方式的选择具有重要的意义。

放射性Cs的特点及其危害

放射性Cs的半衰期为30.07年,在生态系统中停留时间长。其化学活性高,向外辐射γ射线。人体可受其直接辐射伤害,或食用含放射性Cs的蔬果并造成内照射伤害[6]。而核电站事故多向环境中释放大量的放射性Cs,对生态环境造成污染,对人类健康造成伤害。

研究表明,切尔诺贝利事故发生后,对一些巴伐利亚地区的人民进行体内放射性物质的跟踪检测,发现事故发生后几年人们体内仍有不同程度的放射性Cs积累,其中,食用蘑菇等来自森林的食物的人群受到明显更高的放射性内照射伤害[7]。

可见,核电站事故所向外释放的大量放射性Cs,通过大气气溶胶的输送,直接对人类造成外辐射影响,或通过停留在农作物上通过食物摄入进入人体造成内照射影响,都将对短距离或远距离的居民造成长期的健康危害。

核电站污染土壤的植物修复技术

目前针对放射性污染土壤所采用的填埋法、表层覆盖、深翻客土法实际上并不适用于核电站污染的大面积低浓度Cs放射污染土壤。目前,植物修复技术更多地被应用到核电站污染的大面积低浓度放射污染土壤修复,其主要包括利用超富集植物富集土壤中放射性物质并收割植物进行后续处理,以及使用一些有耐受性的多年生常绿植物对土壤中的放射性物质进行固定[8]。

这两者与重金属污染土壤修复的思路类似。此外,国外一个研究表明,一些能通过气化来合成甲醇并发电的禾本科生物燃料作物,在发生核电站事故后受到了放射性物质的污染,其能从土壤中吸收积累少量的放射性Cs,含放射性同位素的植物在燃烧后放射性物质残留在气化炉中的炭中,而不在气体形态中[9]。虽然在大面积低浓度污染的土壤上种植该种生物燃料作物并不能起到迅速修复土壤的作用,但其能提供一定的经济效益并缓慢地提取土壤中的放射性物质,也不失为一种修复的新思路。

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