森林核污染問題研究以日本福島縣森林為例

　　摘要：由核電站事故引發的森林核污染問題給當地的生存環境和林業發展帶來了巨大的影響。如何有效地解決由森林核污染引發的問題成為當今環境學家和林學者需要面對的重要課題。文中以日本福島縣森林核污染問題為例，從放射性物質對福島縣森林及林產業的影響、日本政府針對福島縣森林核污染問題的舉措以及森林核污染面臨的諸多問題3個方面綜述森林核污染問題的現狀，并提出研究展望。研究表明，森林核污染面臨著核污染問題長期化、除染工作局限性強、核污染物處理難等問題。認為有必要在政府的主導下，建立長期的監測調查體制，設定風險管理標準，再結合現地調查結果，開發和模擬出未來森林核污染預測模型，根據模型制定出下一步的森林核污染應對措施和方案。同時，盡快建立核污染物處理機制以及在確保作業人員健康安全的情況下開展森林除染工作。

　　關鍵詞：森林核污染，森林除染，日本福島縣

　　核能在給人類社會帶來便利的同時也給人類社會和環境造成了危害。歷史上發生過數起因核電站引發的重大事故，從美國三里島核事故到蘇聯切爾諾貝利核災難再到日本福島核泄漏。這些核事故不但影響了人類的健康，也給人類的生存環境帶來了巨大的影響。

　　森林論文范例：森林生態旅游與森林保護

　　1986年4月26日凌晨，烏克蘭普里皮亞季城鄰近的切爾諾貝利核電廠的第4號反應堆發生了爆炸。連續的爆炸引發了大火并散發出大量放射性污染物質到大氣層中，這些放射性物質擴散到周邊大片地區。釋放的放射性物質達到12×1018Bq,其釋放的放射性物質比廣島原子彈爆炸還多400倍[1]。事故導致白俄羅斯、俄羅斯和烏克蘭等國家的森林遭受大面積的核污染。放射性物質還跨越國境導致周邊國家芬蘭、瑞典和奧地利的森林也遭受到不同程度的污染。

　　事故發生后，蘇聯政府并沒有把精力投入到森林核污染處理上，而是旨在疏散人群禁止人群進入核污染區域來躲避核災。蘇聯解體后，烏克蘭的專家和學者開始著手研究森林受放射性物質污染的影響。烏克蘭國立生命與環境科學大學SergiyZibtsev教授研究發現，由于長期暴露在核輻射環境下，切爾諾貝利地區森林內的樹木都出現了反常的形態，這是因為樹木的基因發生了突變。而不斷增加的基因突變明顯影響了樹木的生長、繁殖和存活率等。雖然放射性物質一直在衰變，但生活在森林附近的人們被輻射的程度并沒有因放射性物質的衰變而減弱[2]。

　　目前，切爾諾貝利周邊森林核污染治理問題仍是困擾著當地環境專家和學者的重要難題。繼切爾諾貝利核電站事故后，世界上又發生了一起重大的核事故。2011年3月11日，日本發生千年不遇的里氏9.0級大地震，地震和海嘯引發東京電力福島第一核電站反應堆的冷卻設備和備用電源喪失機能，致使無法冷卻的反應爐內壓力上升，3臺機組連續發生氫氣爆炸，爆炸釋放出大量的放射性物質。釋放出的放射性物質主要是131I、134Cs和137Cs。

　　放射性131I的半衰期為8d，數日就會消失，但放射性的134Cs和137Cs的半衰期分別為2年和30年。這些放射性物質由福島縣雙葉郡大熊町向周邊地區擴散，致使福島縣的大部分區域都被放射性物質所污染。由于福島縣的森林地帶占比較大，因此受放射性物質污染的森林地帶面積也較大。受放射性物質的影響，福島縣的原木及其他林產品培育等營林活動無法開展，原木及其他林產品生產量相比核事故前大幅下降，森林荒廢成為當地的重大問題[3]。

　　本研究以日本福島縣森林核污染問題為例，從放射性物質對福島縣森林及林產業的影響、日本政府針對福島縣森林核污染問題的舉措以及森林核污染面臨的諸多問題3個方面綜述森林核污染問題的現狀，以期借鑒日本政府在處理福島縣森林核污染問題的經驗，對今后預防和處理此類事故的發生起到至關重要的作用。

　　1放射性物質對福島縣森林及林產業的影響

　　1.1森林生態系中的放射性物質

　　由東日本大地震引發的東京電力福島第一核電站事故導致大量的放射性Cs被釋放出來，放射性Cs以氣體或粒子的形式被風吹到附近廣闊的森林地帶。放射性Cs隨風沉降在樹木的樹冠和樹皮上，沉降的放射性Cs并不是均勻地分布在森林內，而是呈點狀分布。事故發生時正值初春，闊葉樹林尚未展葉，因此闊葉樹林的樹干和地被物層受到了特別嚴重的放射性物質污染。在針葉林內，高處的樹枝受到放射性污染物的污染度更高，而且同樣的樹枝，朝上的一側比朝下的一側污染更為嚴重。

　　在事故發生2年后，日本森林綜合研究所的高橋[4]和小林等[5]對福島縣森林的放射性Cs濃度測量后發現，樹葉、樹枝和樹皮的放射性Cs濃度減少到為事故發生時的一半，而地被物層表層土壤(0~5cm)的放射性Cs濃度增加至原來的2～3倍。放射性Cs濃度減小的原因一方面在于舊葉被新葉代替導致樹葉上的放射性Cs濃度降低;另一方面在于樹冠上的放射性Cs通過森林內雨水的沖刷，順著樹干移動到地表的落葉層，落葉層分解后放射性污染物質轉移到地被物層和表層土壤。

　　土壤能夠吸附放射性污染物并阻止其繼續蔓延最終使其不再移動。現在，森林中的大部分放射性物質都已經轉移到土壤中。從土壤整體的放射性Cs濃度來看，表層土壤的放射性Cs濃度最高，下層土壤的放射性Cs濃度最低。這種情況與切爾諾貝利核電站附近的森林核污染情況相似[6]，不同的是切爾諾貝利與福島相比降雨量少，由于沒有火山，粘土質土壤少，沙子多，植物更容易經根吸收放射性物質[7-8]。因此，福島縣森林內的放射性物質處于林內生態循環狀態[9-10]。

　　1.2放射性物質對森林內溪流水及飲用水的影響

　　為了確認放射性Cs是否經河川從森林生態系統流出至外界，日本森林綜合研究所自事故后每日定時檢測福島縣內6處以森林為源流的溪流水中放射性Cs濃度，但并沒有在溪流水中檢測出放射性Cs，只有雨天才能從部分樣本中檢測出微量的放射性Cs，這些含有放射性Cs的溪流水樣本中往往混有土、砂礫等顆粒。

　　對這些樣本進行過濾后發現，過濾后的溪流水樣本中檢測不到放射性Cs，據此可以判斷放射性Cs來源于混入溪流水中的土、砂礫等顆粒。日本環境省自2012年12月開始對福島縣內可飲用的溪流水進行檢測，結果顯示，在9個市町村(飯館村、大熊町、葛尾村、川內村、川俁町、田村市、浪江町、楢葉町、廣野町)共9020個樣本中，有8963個樣本沒有檢測出放射性物質，在對樣本進行過濾后所有的樣本都沒有檢測出放射性物質。說明放射性Cs基本留在森林內，并沒有隨水源流出到森林之外。

　　1.3放射性物質對福島縣林產業的影響

　　日本林野廳為了調查木材中被放射性物質污染的程度，從2011年開始對福島縣川內村及大玉村的杉樹林、日本扁柏林、小橡樹林和紅松林等10處樹木的心材和邊材的放射性Cs濃度進行觀測發現，杉樹邊材中的放射性Cs濃度基本沒有變化，心材中的放射性Cs濃度到2014年一直在增加;小橡樹的邊材和心材中的放射性Cs濃度都有增加的趨勢;沒有發現紅松中的放射性Cs濃度有增加的趨勢，相比于其他樹種濃度較低。

　　觀測認為，木材的放射性Cs濃度整體上并沒有發生較大的變化[11]。福島縣是日本國內蘑菇栽培用原木和食用菌類的重要生產和供給基地，每年都向日本國內各地輸出大量的蘑菇栽培用原木和食用菌類。但受到核泄漏事故影響，原木林遭到放射性Cs的污染。

　　事故后的調查結果顯示，要想栽培低于食品的放射性物質基準值100Bq/kg的蘑菇，需要使用放射性Cs含量低于50Bq/kg的原木。但事故造成福島縣原木中的放射性Cs濃度超過了50Bq/kg并導致蘑菇栽培用原木無法生產，栽培用原木的污染致使食用菌類的生產也受到影響。

　　因此，核泄漏事故也給福島縣的林產業帶來了沖擊。根據農林水產省特用林產物統計結果顯示，核泄漏事故前福島縣的木材原料生產量為71.1萬m3，事故后降至63.6萬m3，為事故前的9成;食用菌類的出產總額也由事故前的49.3億日元降至事故后的24.5億日元，為事故前的5成;菌類生產量也由事故前的2890t降至事故后的1533t，為事故前的5成。

　　2日本政府針對福島縣森林核污染問題的舉措

　　為了盡快解決福島縣森林核污染問題，日本政府出臺了一系列的舉措。如對森林及周邊輻射吸收劑量進行定期測量和調查、設置森林除染試驗區、利用K肥抑制樹木吸收放射性Cs、除去地被物層表面堆積有機物及雜草、制定林內作業人員放射性安全防護措施、為福島縣的林業和林產業復興提供幫助等。這些舉措為森林除染工作及振興當地林業起到了一定的作用。

　　2.1開展森林及周邊輻射吸收劑量的定期測量和調查

　　日本環境省和林野廳自2011年8月開始，對福島縣內的森林持續開展核輻射吸收劑量的測量工作。測量地點也由2011年的362處增加至2018年的1300處。在持續對森林內362處地點進行測量后發現，森林內放射性Cs的濃度從2011年8月的0.91μSv/h降至2019年3月的0.23μSv/h，降幅達到75%，與放射性Cs的物理半衰期基本一致。森林內的放射性Cs濃度超過1μSv/h的地點也由測量開始占總數(地點)的35%降至0.5%;低于0.23μSv/h的地點也由測量開始的12%增加至64%。因此，今后如果福島縣森林內的放射性Cs濃度與銫的半衰期繼續保持一致的話，至2041年，森林內的放射性Cs濃度將會全部降至0.1μSv/h以下。

　　3森林核污染面臨的諸多問題

　　雖然日本政府出臺的一系列舉措對森林除染工作起到了一定的作用，森林核污染問題得到緩解、當地林業和林產業也在慢慢朝事故前的狀態恢復，但仍然存在除染效率不高、核污染物處理難、除染費用高等諸多問題。

　　1)除染的局限性。從日本政府的森林除染舉措來看，雖然起到了一定的效果，但面對廣闊的森林面積，當前的森林除染措施顯得微不足道，甚至對于一些放射性物質濃度較高的森林地帶至今還沒有任何除染應對措施。另外，森林中的部分區域無法使用工程機械，只能靠人工進行除染作業。由于長期暴露在核輻射環境下，林內除染作業人員的人身健康問題也是森林除染過程中面臨的難題。由于沒有工程機械的遮擋來隔絕放射性物質，只能靠防護服進行核輻射防護，其防護效果是有限的，這無疑縮減了除染作業時間，降低了除染工作效率。

　　2)核污染物處理難度大。有效處理從森林除染現場中清理出來的污染物也是森林除染過程中面對的難題。隨著季節的更迭，大量的含有放射性Cs的樹葉、樹枝和土渣被清理出來，由于目前還沒有有效的處理方法，這些污染物都被存放在大型沙袋中集中堆放在大型儲藏設施內，對這些大型儲藏設施內的核污染物將需要大約30年的時間進行處理。另外，雖然放射性物質濃度低的木材可以作為木質生物質的燃料，但燃燒后的灰燼也具有放射性，焚燒灰燼的最終處理也是需要面對的問題。

　　4研究展望從日本政府應對福島縣森林核污染所采取的一系列舉措來看，對抑制森林核污染和振興當地林產業起到了一定的效果。但由于放射性物質衰變的過程是漫長的，因此對森林的影響也是長期的。在這個過程中需要考慮到除染作業人員的人身健康安全、核污染物的有效處理方法、除染產生的費用以及森林內放射性物質的實時動態變化等環節。

　　參考文獻：

　　[1]劉國華,舒洪嵐,周早弘,等.森林在凈化放射性核污染中的作用[J].世界林業研究,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.國內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回日本森林學會関連研究會)[J].森林科學(日本林學會會報),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].森林科學,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].學術の動向,2013(6):68-71.

　　作者：劉心來1劉翔2

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