近日，清华SIGS海洋工程研究院胡振中团队针对福岛核污染水排海风险发表了新的研究成果。该研究综合考虑了三方面因素：核素扩散、生物富集和全球海产贸易，创新性地提出了福岛核污染水风险因子(Fukushima Contaminated Water Risk Factor，FCWRF)，用以定量评估福岛核污染水排海所带来的综合风险。在福岛核污染水对全球海洋生态及人类健康构成威胁的背景下，基于整合框架的无量纲因子FCWRF弥合了不同放射性核素风险评估领域之间的障碍，从而为及时有效的全球性应对措施提供了支持。
2023年8月24日，东京电力公司(TEPCO)启动了福岛核污染水的受控排放。经多核素去除设备(Advanced Liquid Processing System，ALPS)加工的处理水被稀释并排入太平洋，氚是其中的主要放射性元素。全球科学界对于此次排放持有不同的观点，但大多缺乏量化的指标支持。此外，现有文献中的讨论主要存在三方面的不足：一是未能充分考虑ALPS处理水中非氚放射性核素的去向和长期危害;二是用于研究生物影响的食物网模型忽略了生物迁移对核素扩散的影响，且缺乏精确性;三是现有的指标仅涉及海水、沉积物和生物中的放射性核素浓度等因素中的某一种，而未能考虑这些因素的综合影响。
针对这些不足，该研究提出了一种量化放射性核素释放相关风险的新方法。放射性核素被认为主要以三种途径进行传播：随洋流扩散，通过生物富集和运动主动迁移，以及通过海产品流通，而FCWRF将这三方面的风险整合为统一的无量纲因子并面向全球发布时空预测结果。
研究团队基于TEPCO排放计划及全球流场数据模拟了氚随海洋洋流的迁移及其衰变。根据扩散模拟的结果，研究团队定量研究了太平洋蓝鳍金枪鱼(Pacific Bluefin Tuna，PBFT)关于137Cs的体内富集及生物搬运效果。在此基础上，研究团队评估了与全球国家和地区的海鲜进出口相关的风险，并最终系统性整合上述分析结果，形成了涵盖全球多国家和地区的FCWRF时空分布动态数据库。
研究结果表明，由于福岛附近强烈的海洋洋流，排放的污染水主要向东扩散，到第4000天时，较高浓度区域主要集中于北太平洋。受弱垂向流的约束，放射性核素的垂向扩散有限，到第4000天的渗透率仅达到数百米。
研究结果表明，PBFT的洄游行为显著加速了放射性核素的跨洋迁移。自2023年10月起，体内富集了放射性核素的PBFT幼鱼会经过跨洋洄游到达东北太平洋，此过程约需60天，明显快于洋流驱动扩散所需的190天。这种生物搬运效应将随PBFT的节律性洄游而周期性出现，并影响放射性核素引发风险的时空分布。此外，PBFT体内富集的137Cs浓度随时间整体呈上升趋势，揭示了福岛核污染水排海对于海洋生物的影响。
研究结果表明，福岛核污染水排放所造成的潜在风险将通过海产全球性扩散，影响亚洲，欧洲和北美等地区。基于2024年以前的全球海产流通进出口数据，研究表明大多数进口东亚海产的国家和地区的风险系数将在排放后200天趋于稳定，其中进口量大的地区面临的风险显著偏高。同时，放射性核素扩散到公海及环太平洋国家和地区的专属经济区(EEZ)会对渔业造成显著风险。与随洋流扩散以及随生物迁移相比，海产跨国贸易所带来的风险传播更为迅速。
综合以上因素，以FCWRF为结果的计算结果表明，核污染水排放综合风险传播快于洋流驱动的扩散。可衡量的风险会在排放后100天左右出现在东太平洋，并在300天内扩散到全球。排放1000天后，由于生物累积、迁移和海产品流通，某些国家和地区可能面临的风险值是基准值的数百甚至数千倍(基准点选在福岛以东，150°E经线上的36°N、38°N和40°N处，以排放后360-1800天的增量环境风险作为基准风险值，因该值从排放后第二年开始趋于稳定)。排放后1800天内，不同国家和地区面临风险的主要来源不同，如美国主要面临来自海产进口的风险，日本的主要风险来源是环境，韩国和菲律宾则三者兼具;欧洲和非洲的国家也会面临潜在风险，海产流通是主要因素。
值得注意的是，FCWRF提供了一个定量的风险计算值，但其取值在什么范围会带来对人类身体健康的恶性影响，还有待进一步的深入研究。
相关研究成果以“福岛核污染水风险因子：全球影响”(Fukushima Contaminated Water Risk Factor: Global Implications)为题发表在国际期刊《环境科学与技术》(Environmental Science and Technology)上。论文通讯作者为清华大学海洋工程研究院及水利工程系张建民教授，和我院胡振中副教授。第一作者包括我院博士生刘毅、李一林和闵妍涛。合作者包括我院陈胜利助理教授、博士后李宜鸿、李孙伟副教授、李彬彬副教授及郭宇韬助理教授，我院博士生古锦韬、冯伟杰，SIGS环境与生态学院洪朝鹏副教授，浙江大学环境与资源学院杨武教授、国家海洋环境监测中心杜金秋博士。
研究团队还开发了FCWRF时空分布动态数据库的可视化网站Fukushima risk，对全球发布。该网站具备以下功能：1.可视化展示FCWRF全球分布的时空演化过程，易于理解及科普;2.可以通过选择/输入坐标和时间，查看模拟范围内任一位置、任一时间点的FCWRF值或扩散模拟结果;3.可以选定模拟范围内任一位置进行跟踪观察，生成该处的FCWRF-时间折线图，便于用户获取其所关心的信息;4.可以下载用户关心的分析结果数据。
该项目得到了广东省基础与应用基础研究基金，国家自然科学基金和崂山实验室的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c08145
