【核災之後】福島核電廠事故的海水放射性元素監測

■福島核電廠事故所造成的放射性元素外洩,經過洋流等大規模海水運動,已經飄到太平洋另一端了。

圖片來源:http://ppt.cc/Ah57
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撰文|駱宛琳

2011年發生日本三一一大地震所引起的海嘯,造成福島第一核電廠受到嚴重毀損。發生核洩漏意外之後,放射線元素隨著海水洋流等大規模海水運動,漂到太平洋另一端,似乎也只是遲早的事。於是許多科學家都致力於模擬估計放射性物質飄洋過海到北美洲海岸線的時程,並且組織起來,並實地執行偵測與監控放射線物質的相關研究計畫。

最初的模擬研究多半預測這些因福島核災事故而排放入太平洋的放射線物質,會在2013到2015年間到達北美洲西海岸線。由Behrens所帶領的團隊預估放射線物質最早會在2015年初在北美洲西海岸監測到;而由Rossi團隊所推估的模擬數據則顯示大概在2013年左右就有可能在北緯49o附近監測到。而轉眼間,也來到2015年了,因福島核外洩所流入太平洋中的放射性物質,如今的蹤跡漂流到哪裡了呢?由Smith 博士所組成的一個加拿大監測團隊,日前在《美國國家科學院院刊》上發表了他們自2011福島核電廠事故以來,直到2014年的完整監測紀錄。

為了能夠準確監測海水中因福島核災而導致的放射性物質含量,科學家選擇監控銫-134與銫-137的濃度,並把銫-134的海水中濃度作為福島核災放射性物質抵達北美洲沿岸的最主要指標。銫-134 跟銫-137都是元素銫的放射線同位素。自然環境中的銫是穩定的銫-133,含量極低,可以和其他元素結合而存在於岩石、土壤中。但遇到核爆炸時,會產生兩種型態的放射線銫,分別為銫-134和銫-137。福島核電廠事故後估計約有10到30 PBq的銫-137被釋放到大氣與海水中。並且,科學家也發現測到的銫-134跟銫-137的比例大概是1。於是這讓科學家在監測福島核電廠事故所造成的放射元素漂移時,可以仰賴銫-134作為指標,更可以在測得銫-134的檢測值之後,回推銫-137的檢測值。

為什麼選擇銫-134,而不是銫-137呢?這是因為銫-134的半衰期只有兩年,但銫-137的半衰期卻長達30年。在1940到1960間的核武器試爆,及上世紀其他一些零星的核意外,也都產生了放射線銫-134跟銫-137到環境中。環境中殘存的銫-137的輻射量,使得銫-137監測結果沒有辦法做為非常準確的觀測指標。但銫-134就不同了,銫-134在與銫-137相較之下較短的半衰期,使得科學家在檢測到銫-134時,可以極有信心的推斷,檢測的海水取樣中含有福島核電廠事故所造成的放射性銫。

Smith博士所領導的團隊沿著一條被稱作「P線」上的監測站取樣海水。「P線」上的監測站從加拿大卑詩省維多力亞沿岸開始,向西往太平洋深處延伸大約1500公里。Smith博士所發表的數據中,大部分集中討論P4與P26兩個監測點的結果。P26監測站在太平洋中、維多力亞西邊1500公里處,而P4監測站則就在溫哥華島的南邊。2011年P4與P26兩處監測站,海水表層100公尺內的海水取樣中,銫-137的檢測值大約是1~1.5 Bq/m3;而在1000公尺深處的海水則降低到大約0.1 Bq/m3。並且,在所有的海水取樣中,都檢測不到銫-134。這些結果提供給科學家一個粗略的放射線銫背景值。

2012年的六月,是Smith團隊第一次在P26監測站的海水取樣中檢測到銫-134。在海水表層100 公尺內的取樣中,銫-134檢測值為0.2~0.4Bq/m3,顯然是福島事故所造成的放射線銫元素已經漂到P26監測站的第一盞信號燈。在2013年六月時,在較靠海岸的P4監測站也可以測到銫-134了。P26監測站的檢測值是0.8Bq/m3,P4則是0.4Bq/m3。在2013年六月到2014年二月之間,檢測值則仍然持續上升。而Smith博士的團隊所檢測的結果,也顯示跟Rossi博士當時所模擬的結果較為接近。那居住在北美洲沿岸的居民需要擔心嗎?Smith博士也表示所監測到的放射性銫遠遠低於國際上所規定的飲用水標準容許含量, 因此並不用擔心。而且因為含量很低,對東太平洋沿岸的海洋生態衝擊也並不大。

參考資料:

  • Smith JN, et al. (2014) Arrival of the Fukushima radioactivity plume in North American continental waters.ProcNatlAcadSci U S A.pii: 201412814. [Epub ahead of print]
  • Highly Diluted Fukushima Radioactivity Becomes an Ocean Tracer, Providing New Insights into Ocean Circulation. http://www.dfo-mpo.gc.ca/science/publications/article/2014/11-05-14-eng.html
  • Behrens E, et al. (2012) Model simulations on thelong-term dispersal of 137-Cs released into the Pacific Ocean off Fukushima. EnvironRes Lett 7:034004.
  • Rossi V, et al. (2013) Multi-decadal projections of surface and interior pathways of theFukushima cesium-137 radioactive plume. Deep Sea Res Part I Oceanogr Res Pap 80:37–46.
  • Rossi V, et al. (2014) Corrigendum to “Multi-decadal projections of surface and interiorpathways of the Fukushima cesium-137 radioactive plume”. Deep Sea Res Part IOceanogr Res Pap, 10.1016/j.dsr.2014.08.007.

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作者:駱宛琳 美國聖路易華盛頓大學(Washington University in St. Louis)免疫學博士,從事T細胞發育與活化相關的訊息傳導研究。

 

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