核污染

核污染對自然界的破壞主要來自環境中存在的過量放射性核素衰變產生的電離輻射。電離輻射是指能夠通過初級或次級過程引起電離事件的帶電粒子或（和）不帶電粒子。在電離輻射防護領域，電離輻射也簡稱為輻射 ^[1]  。在不引起混淆的情況下，本詞條會使用輻射一詞指代電離輻射。

當輻射作用於生物體時，由於能量沉積，可能會使受到照射（暴露於輻射下）的器官產生損傷。損傷的強度取決於多種因素，包括輻射的種類及器官和組織對輻射照射的敏感性等。對於放射性核素而言，單位時間衰變掉的放射性原子核的數目稱為放射性活度，SI（國際單位制）單位為貝克勒爾（Bq），1 Bq等於每秒衰變一次。放射性核素衰變的快慢也可以用半衰期來表示，它意味着放射性原子核數目衰減一半所需要的時間，因此放射性核素的對環境的潛在危害程度與其半衰期有關。

事實上，在自然界中存在許多天然的輻射源，如宇宙射線以及岩石中含有的放射性核素。根據聯合國關於原子輻射的報告 ^[2]  ，世界人均天然本底輻射劑量通常為每年2.4毫西弗（mSv）。隨着人工輻射源的應用，可能發生的放射性物質泄漏會導致環境中出現遠高於天然本底的輻射劑量。可能的來源包括核武器測試時產生的放射性沉降物、核電站事故引發的放射性物質泄露、不恰當的核廢物存儲與處理、放射性材料丟失等。在國家標準GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》中，主要根據放射性核素進入人體後可能引起的損傷效應嚴重程度，將放射性核素分為極毒組、高毒組和低毒組等類別。極毒組中包含¹⁴⁸Gd、²³⁹Pu等，高毒組則包括¹⁰Be、³²Si以及氣態或蒸汽態放射性核素¹²⁶I、¹⁹⁴Hg等。

核污染可能導致多種危害，包括急性死亡、急性重度放射病、局部器官殘疾、水環境污染及土壤污染等。這些危害顯示了核污染對人類和環境的嚴重威脅。因此，預防和減輕核污染是極其重要的，需要綜合的安全措施和國際協作來保護人類和地球的生態系統。

核電廠運行過程中會產生氣態、液態及固態放射性廢物，在造成核污染方面具有極大的風險，因此為避免放射性產物擴散到環境中，必須在核燃料和環境間設置多道屏障。在設計上壓水堆堆型普遍具有氫複合裝置，可將氫氣複合成水，防止發生類似福島核電站事故中的氫氣爆炸，抗災能力優於沸水堆。又如AP1000採用非能動設計，在事故發生並失去電源72小時內，無需操縱員動作即可保持堆芯的冷卻和安全殼的完整性，減少核泄漏的發生。總的來説，反應堆安全屏障主要包括反應堆緊急停堆系統、穩壓器安全閥、安全殼自動隔離、用於降低安全殼內壓和減少放射性碘的安全殼噴淋系統、防止可能出現的氫爆的氫氣複合裝置、以及防止安全殼超壓的砂堆過濾器等。這些安全措施有助於降低核事故風險。

在發生核污染後，需要對土壤和水體進行修復。對於表層受污染的土壤，可以採用物理方法，如集中挖掘後進行掩埋，或者進行土壤清洗等。在大面積低劑量放射性污染情況下，可以採用植物修復方法，利用對某種放射性核素具有超量積累能力和忍耐的專性植物對放射性核素進行積累，再通過割取地上部分方法來進一步收集處理；或使用植物根際將放射性核素固定在某確定區域，防止放射性核素的擴散 ^[3]  。此外還可以利用化學反應將放射性物質進行處理與轉化，以對已發生的核污染進行處理。

為對放射性廢物進行安全經濟地處理，在《放射性廢物分類》 ^[4]  中按照放射性元素半衰期將放射性廢物分為低水平、中水平、高水平放射性廢物，其中低水平放射性廢物包含極短壽命放射性廢物和極低水平放射性廢物。這種分類有助於選擇適當的處理和處置方法，以確保這些廢物的長期安全管理。

核泄露帶來的大氣污染具有無國界的特點。例如，2011年福島核泄漏發生後，其產生的核污染在幾乎繞地球一週後，歷時兩週侵入貴陽市 ^[5]  。因此核污染需要多部門和多國家的協同處理，是一個國際性的問題。特別是在涉及放射性廢物的海洋處置問題上，在20世紀70年代前，很多人將海洋視作處置工業廢物的垃圾場，導致嚴重的環境問題。1972年聯合國人類環境大會後制定了《防止傾倒廢物及其他物質污染海洋的公約》（即《1972年倫敦公約》），高放射性廢物（HLW）被列入“黑色”名單，列入該名單的物質除數量極少者均被禁止傾倒。在1993年11月舉辦的締約方協商會議則進一步決定禁止傾倒所有類型的放射性廢物 ^[6]  ，這是國際社會為保護海洋環境採取的重要措施，減輕核污染對環境的潛在危害。 ^[4] 

電離輻射具有較高的能量，當能量沉澱於細胞中會引起電離，對於細胞的主要組成部分水，電離會導致 ^[7]  ：

在物理化學層面，電離產生的離子會與水分子相互作用，產生

等產物，後兩種很活潑的產物稱為自由基，它們具有未配對的電子和很高的化學活性，如兩個

反應可以產生具有強氧化性的過氧化氫。這些化學產物與細胞內的分子結構相互作用，可能會導致細胞的早期死亡以及以DSBs（雙鏈斷裂）等方式產生的DNA直接損傷，如果DSBs無法正確修復，會導致細胞死亡、細胞突變及遺傳疾病等問題。

核輻射可以通過外照射或內照射對人體產生影響，無論是來自外部還是內部的輻射都可能導致輻射生物效應。高劑量粒子輻射通常引發急性輻射效應，包括放射性肺炎和放射性灼燒等。除急性輻射效應，還存在長期的慢性輻射效應，包括遺傳風險、慢性炎症等等。這些症狀的嚴重程度通常取決於多個因素，包括輻射量等。土壤是連接有機界和無機界的重要樞紐，長壽命放射性核素對土壤的污染具有長期性和積累性，土壤一旦受到污染就難以清除，這些放射性核素往往通過作物吸收，逐步流入食物鏈頂端，引發人類中毒和健康危害。比如碘-131可以從受污染的飼料迅速轉移至牛奶中，並在人體甲狀腺積聚，增加患甲狀腺癌的風險。 ^[8] 

核電站事故是造成核污染的主要來源之一。1990年國際原子能機構（IAEA）制定的國際核事故分級表將核事故分為若干等級，其中7級是最高級，代表重大事故，1986年前蘇聯切爾諾貝利核電廠事故和2011年日本福島核電站事故為7級。還有6級（嚴重事故）如前蘇聯克什特姆後處理廠事故、5級（具有廠外風險的事故）如美國三里島核電站事故、4級（沒有明顯廠外風險的事故）如1973年英國Windscale後處理廠事故、3級（嚴重事件）如西班牙Vandellòs核電廠事件、2級（事件）以及1級（異常）。

1979年3月28日,在美國賓夕法尼亞州薩斯奎哈納河三里島核電站發生嚴重放射性物質泄漏事故。三里島核電站有兩個壓水反應堆，其中二號機組（TMI-2）是電功率為959 MW的壓水反應堆 ^[17]  。該機組在事故發生時幾乎全新，本次事故是由於冷卻故障導致堆芯熔化，TMI-2反應堆損毀。

在這次事故中，由於反應堆安全殼的包容作用，對環境影響相對較小。運行人員受到略高的輻射，其中應急工作人員受到最大為40 mSv的輻照，距離核電站80 km半徑內的200萬人羣平均個體劑量為0.015 mSv ^[18]  ，最大可能的廠外劑量為0.83 mSv ^[19]  。 根據1981年一項研究，研究者認為 ^[9]  本次事故不會對周圍居民後代遺傳病發病率有太大影響。另外也有研究人員就三里島核泄漏事件發生後進行幾十年的追蹤，結果表明對於人體患病幾率並沒有特別大的增強 ^[10]  。雖然事故對人體患病幾率的增加似乎有限，但是核泄漏事件引發了擔憂和不信任感，這些心理和社會影響也需要得到認真對待。

1986年，前蘇聯普里皮亞特附近的切爾諾貝利核電站發生嚴重核事故。該核電站由六台1000 MW的RBMK機型機組組成，該機組採用的是大型石墨沸水反應堆。事故的發生主要是由於反應堆與停堆系統設計同時存在嚴重缺陷（無安全殼、落棒慢等），並且操作人員為了測試渦輪是否能在電力減少階段仍充足地供應能量給水泵，測試前違反操作規程閉鎖了許多反應堆的安全保護系統。

事故釋放的源項超過100 MCi（

Bq），向環境釋放了幾乎100%的惰性氣體，約50%的碘-131，約30%的Cs-137 ^[20]  。事故發生後三小時內，從普里皮亞特鎮和切爾諾貝利撤離了45000人 ^[21]  ，從4月27日至8月中旬，約有116000人從切爾諾貝利核電廠附近撤離，其中不到10%的人受到50 mSv以上輻照劑量，不到5%的人受到超過100 mSv的輻照劑量。事故發生後一年內（1986-1987），核電廠參與清理工作的200000名工人接受的平均劑量約為100 mSv ^[11]  ，最初有134人被診斷為急性輻射綜合症（ARS），其中28人由於輻射損傷在三個月內死亡。事故周圍對放射性敏感的當地生態系統受到致死輻射劑量，當地生產的食品也受到污染，人們因攝入受污染食品受到內照射。短期內，主要受到放射性碘的影響，1987年之後主要來自於長壽命的鍶-134和鍶-137的影響。潛在的長期輻射引發惡性腫瘤，在切爾諾貝利事故，兒童甲狀腺惡性腫瘤發病率增加。受到切爾諾貝利事故影響的人羣，存在明顯的心理健康失調和心理症狀，影響因素包括由於疏散以及和社會聯繫中斷等因素引起的壓力。事故發生後，針對損毀的反應堆，在其四周建造了石棺以包容以衰變和未衰變的核燃料。2016年，烏克蘭開始建造新安全包容體以覆蓋切爾諾貝利核電廠4號機組及應急建造的反應堆石棺。 ^[12] 

1987年9月13日，巴西戈亞斯州戈亞尼亞市的戈亞諾放射治療研究所（IGR）在搬離舊址時遺棄了一台廢棄機器的放射性源。該放射性源含有93克高放射性氯化銫。由於IGR沒有對其進行妥善處置導致該源被盜竊。該事件被國際核事件分級表列為5級。在該事件中，放射源盒被打破，源的組合件被當作廢金屬被出售至廢金屬收購商，這些源碎片隨後在城市各地傳播，導致4人死亡，28人輻射燒傷，共產生了約3500立方米放射性廢物。最終該事故涉及的強放射性源的殘留部分與防止源的椅子一同被使用混凝土封存，該事件表明放射性源妥善管理和處置的重要性。 ^[13] 

2011年3月11日，在日本福島縣由於9級地震和海嘯影響，福島第一核電站發生重大核事故。福島核電廠共有兩個核電站，總共10台機組，均為沸水堆。地震破壞了福島第一核電站廠內供電，同時地震引發的海嘯也摧毀了備用柴油發電機，導致核電廠全廠停電（Station Blackout）。這使得反應堆冷卻系統失效，堆芯逐步開始裸漏和融化，鋯合金包殼與蒸汽反應產生大量氫氣，氫氣聚集在廠房頂部引起爆炸。第二核電站雖也受到地震及海嘯影響但沒有發生堆芯熔燬與輻射外泄的重大事故，被定性為第3級嚴重事件。對於第一核電站，日本原子能安保院3月13日定為4級，3月18日調為5級，一系列爆炸發生後，法國核安全主席將此事故級別認定為6級，4月12日，日本原子能安全保安院以總外釋輻射量作為主要參數，將事故進一步升級為最高級7級核事故。4月19日，東京電力公司將2號機地下室與隧道內高輻射污水，轉移至放射性廢料處理廠房。

12日在距離現場西北5.6公里的雙葉町上羽鳥（Kamihatori），觀察到周圍劑量當量率增至1590，隨後放射性核素沉降在地面下降至37

；15:36分1號機組氫氣爆炸後雙葉町新山（Shinzan）周圍劑量當量率於17:00上升到904

，放射性核素沉降於地面後為200

^[22]  。由於事態不斷升級以及部門間存在的溝通問題，疏散以及隱蔽的命令在24小時內多次修改，最終形成了半徑20 km的疏散區域，涉及到78000名人員。第一核電廠半徑3 km內的居民也被疏散 ^[23]  。事故發生後，為了對泄露廢物及損毀反應堆進行處理，東京電力公司和其他組織僱傭了大量工人。在此期間，大約有17500片藥片被開具給2000名工人用於減少輻射暴露。日本政府對食品中所含放射性物質制定了“臨時監管值”，禁止超過標準值的食品銷售與消費，對魚類產品，放射性碘的臨時監管值為200 Bq/kg，放射性銫的臨時監管值為500 Bq/KG, 之後將標準更改為100 Bq/kg, 在事故發生當年的樣本超過了100 Bq/kg，2015年為0.05%

^[14]  。

福島事故的重要後果是產生了大量（截至2020年5月底大約2.68億噸）放射性廢物。2016年6月日本核能主管部門經濟產業省設立工作小組，經過對海洋排放、地下掩埋、地層注入、氫氣釋放等方法評估後認為將經過ALPS處理後的核廢水稀釋排海是成本最低的方法，可以看出排放的核廢水對於環境的影響很大程度上取決於ALPS的可靠性 ^[15]  。2021年12月，東京電力公司向日本原子能規制委員會提出福島第一核電站核污染水排海計劃申請。2022年5月18日日本原子能規制委員會通過東京電力公司去年底提交的福島第一核電站核污染水排海計劃草案。2023年8月24日，日本福島第一核電站開始將“ALPS處理水”排海，由於核廢水排海對環境和人類健康可能的潛在影響，這一行為引發國際爭議。