論核污染與糧食質量安全

◎路子顯

論核污染與糧食質量安全

◎路子顯

本文介紹了世界核電發展簡史，以及我國核電發展的現狀；回顧了世界核電發展過程中遭遇的三次嚴重核事故；論述了核事故釋放的不同放射性核素向糧食中的轉移；闡明了核污染糧食或食物對生態系統，特別是對人類可能造成的危害；提出了加強核污染與糧食安全研究，確保糧油食品安全和促進核電正常發展的設想。

核能 核污染 放射性核素 糧油食品安全

一、世界核電發展狀況

1942年，美國建成了世界上第一座核反應堆，首次實現了可控制裂變連鎖反應。1954年6月前蘇聯奧布寧斯克核電站0.5萬千瓦核電機組并網發電，人類首次實現了核能的和平利用，此后核電站得到長足發展。核電是一種資金密集型、技術密集型的清潔能源。目前，全世界有30個國家擁有核電站，主要分布在歐美發達國家。截至2016年4月，全球在運核電機組共計444臺，總裝機容量38627.6萬千瓦。根據世界核協會統計數據顯示，2015年全世界核能發電總計24413億千瓦時。全球發電總量中，核能發電比例超過10%。其中，法國核能發電比例最高，核電發電占法國全部發電量的76.3%;擁有核電站數量最多的是美國，目前擁有104座反應堆，核電發電量占美國總發電量的19.5%。

1991年12月15日,中國大陸第一座核電站——秦山核電站并網發電。二十多年來，我國核電事業一直穩步發展，建成了浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇連云港、遼寧紅沿河、福建福清等幾個重要核電基地。截至2016年3月，我國大陸運行核電機組共有30臺，總裝機容量為2846.5萬千瓦;共有24臺在建核電機組，總裝機容量2672.9萬千瓦。2015年，核電累計發電量為1690億千瓦時，約占全國總發電量的 3.01%。與世界平均水平相比，我國核電發電比例偏小，具有較大的發展空間。2014年11月，《國家能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》正式發布。根據行動計劃，到2020年，我國大陸核電運行機組總裝機容量為5800萬千瓦，在建核電機組總裝機容量為3000萬千瓦。

作為一種能源，核電的確有著不可比擬的魅力——它是目前最新式、最干凈，且單位成本最低的一種電力資源；它穩定性高、壽期長、低污染，在解決資源緊缺，改善環境質量方面具備明顯優勢；它可以促進經濟發展并協調經濟發展與環境建設的關系，是可持續發展的重要能源。但是不可回避的是，在過去的近半個世紀中，核能也曾給人類帶來過巨大的傷害， “核泄漏”這一“隱患”就如一顆定時炸彈埋在了人們心里。歷史上曾發生過的核泄漏事故，都造成了相當的危害。

二、核能利用歷史上的核事故

5級以上的事故需要實施場外應急計劃，這種事故世界上共發生過三次，美國三里島事故和前蘇聯切爾諾貝利事故，以及由于9級地震引發的日本福島事故，分別簡要介紹如下：

（一）美國三里島事故

1979年3月28日凌晨4時,美國賓夕法尼亞州的三里島核電站第2組反應堆的堆心壓力和溫度驟然升高,2小時后,大量放射性物質溢出。6天以后,堆心溫度才開始下降,蒸氣泡消失——引起氫爆炸的威脅免除了。100噸鈾燃料雖然沒有熔化,但有60%的鈾棒受到損壞,反應堆最終陷于癱瘓。放射性裂變物質泄漏，使周圍50英里以內約200萬人口處在極度不安之中，人們停工停課，紛紛撤離，一片混亂。這次核事故導致美國31年不再建核電站。

（二）前蘇聯切爾諾貝利事故

1986年4月26日當地時間1點24分，前蘇聯的烏克蘭共和國切爾諾貝利 （Чорнобиль，Chernobyl）核能發電廠 （原本以列寧的名字來命名）發生嚴重泄漏及爆炸事故。事故導致31人當場死亡，上萬人由于放射性物質遠期影響而致命或重病，8噸多強輻射物質傾瀉而出,污染遍及居住著694.5萬人的15萬平方公里地區,320多萬人直接遭受核輻射侵害。至今仍有被放射線影響而導致畸形胎兒的出生。這是有史以來最嚴重的核事故。外泄的輻射塵隨著大氣飄散到前蘇聯的西部地區、東歐地區、北歐的斯堪地維亞半島。烏克蘭、白俄羅斯、俄羅斯受污最為嚴重，由于風向的關系，據估計約有60%的放射性物質落在白俄羅斯的土地。此事故引起大眾對于前蘇聯的核電廠安全性的關注，事故也間接導致了蘇聯的瓦解。蘇聯瓦解后獨立的國家包括俄羅斯、白俄羅斯及烏克蘭等每年仍然投入經費與人力在事故的善后以及居民的健康保健方面。因事故而直接或間接死亡的人數難以估計，且事故后的長期影響到目前為止仍是個未知數。2005年一份國際原子能機構的報告認為當時有56人喪生，47名核電站工人及9名兒童患上甲狀腺癌，并估計大約4000人最終將會因這次意外所帶來的疾病而死亡。

（三）日本福島事故

福島第一核電站位于東京東北部170英里 (約合270公里)，是世界上規模最大的核電站之一，共建有6座核反應堆，負責為東京和日本電網供電。2011年3月11日，日本發生9級大地震，仙臺未能幸免遇難。地震引起的斷電導致反應堆冷卻劑泵停止工作。由于1號反應堆所在建筑內的發電機無法啟動，反應堆芯溫度不斷升高，安全殼建筑內的氫氣不斷積聚，達到危險水平。發電機產生的火花可能導致氫氣爆炸，安全殼的屋頂被掀翻。第二天，3號反應堆所在建筑內的氫氣發生強度更大的爆炸。14日，2號反應堆所在建筑也發生爆炸。由于貯水池內的水蒸發殆盡，4號反應堆所在建筑內存儲的燃料可能起火燃燒。2016年9月，深圳市市場和質量監督管理委員會市場稽查局的執法人員發現一些跨境電商平臺上都在銷售來自日本的食品，有奶粉、麥片、大米、 酒類等。這些食品均來自日本核污染區，若不是及時制止，將會給我國人民的身體健康埋下重大隱患。

三、核事故釋放的放射性核素向糧食中的轉移

根據理化性質，放射性核素分為兩類，非金屬放射性核素 （3氫、14碳、85氪、127碘、131碘、129碲和133氙等） 和金屬放射性核素 （23鈉、45鈣、89鍶、90鍶、106銠、106釕、134銫、137銫、140鑭、144鈰、147Pm、210釙和239钚等）。按放射性核素來源，它們分為天然放射性核素 （即釷系、鈾系、錒系、3氫、14碳、40鉀、138鑭和176镥等）和人工放射性核素 （即18氟、60鈷、125碘、131碘和137銫等）。 放射性3氫、131碘、90鍶和137銫是核反應堆發生事故以后釋放的主要放射性核素，它們可以污染空氣、水源和土壤，通過生態系統轉入農作物，到達農作物籽實，最終進入人體，危害人體健康。

放射性核通過沉降物、雨水和污水將放射性核素帶到植物表面，并滲透入植物組織即直接污染；植物根系也可從土壤中吸收放射性核素即間接污染。放射性核素在植物表面聚集和向內轉移的量與氣象條件、核素理化性質、植物種類和農業生產技術等因素有關。雨水沖刷可降低植物表面污染量，葉類植物表面積大易聚集較多的放射性核素；帶纖毛的籽實和帶殼的產品污染量較低。放射性核素中131碘易被植物吸收，137銫，90鍶易從葉部向內部組織轉移，有些易從根系吸收，其吸收速度順次為89鍶，90鍶＞=131碘＞140鋇＞137銫＞106釕＞144鈰，90釔＞238钚。土壤中的鈣和鉀影響89鍶和137銫向植物轉移。90鍶在含鈣低的砂土中比含鈣高的粘土中更易進入植株，在土壤中加石灰，硫酸鈣和鉀肥可使90鍶和137銫進入植株的量降低。土壤中加腐植質，或當土壤中放射性核素的穩定性同位素含量增加時，均可減低植株從土壤的吸收量。放射性核素在土壤表層吸附較多，深耕可將大部分放射性核素埋入深層，使根須短的植物如水稻吸收量減低。

閥板式進水口優點：相比傳統轉盤水閥，閥板式進水口通過打磨平順沉箱進水口位置，在沉箱下潛時由于沉箱內外水頭差，外水壓通過橡膠墊板壓緊沉箱進水口，密封性能好。在沉箱出駁安裝施工時，以往傳統水閥進水控制全靠潛水員進行控制，需要配備數個潛水員下水擰緊或擰松轉盤進行開關控制進水，程序較為復雜，且容易導致每個格倉水量不一致。而閥板式進水口，只需要在進水口相應的位置沉箱頂上安排人員進行拉繩或松繩操作，在技術人員的控制口令下，立即能進行沉箱進水量控制，操作簡單便捷，控制壓載水速度快，沉箱格倉壓載水量平衡，沉箱調平效果好，且不需要潛水員進行潛水作業。

137銫是核爆炸過程中產生的一種重要的放射性核素，飄浮在大氣中，隨著雨水降落到地面，嚴重地污染農業環境，并通過食物鏈進入人體，危害人們的健康。作者本人研究表明：利用我國秦山和大亞灣兩個核電廠周圍7個地區土壤對137銫吸附作為研究對象，在實驗條件下，137銫污染主要積累在土壤表層，0-2厘米土壤吸收達99%，土壤上層5厘米滯留量達100%。水稻對137銫吸收主要集中在根、莖、葉和谷殼中，籽粒含量僅占總含量的10-19%。在相同137銫污染水平下，大亞灣地區水稻將吸收更多的137銫，比秦山地區水稻食用價值低；在水稻生育后期發生137銫污染情況下，較前期和中期影響更大，稻米食用價值更低，經濟損失更大。

范仲學研究表明：在水稻不同生育期，以137銫污染主莖單個葉片，137銫向植株未污染部位的轉移率與污染葉的葉位有關，137銫主要分布在莖葉中。受污染的水稻各部位，137銫積累量與污染量呈線性正相關，植株非污染部位137銫比活度大小順序為葉〉莖〉根〉穗。

四、核污染對糧食或食物的危害

(一)放射性鍶污染的危害

90鍶屬于高毒性核素，半衰期28.8年；89鍶屬于中毒性核素，半衰期50.5天。在核爆炸或反應堆過程中產額很高，是典型親骨性核素，取代鈣的位置，容易積累在骨骼中。90鍶主要沉降在農作物或蔬菜葉片上，進入人或動物體內。

(二)放射性銫污染的危害

137銫是最主要的核裂變產物，屬于中等毒性核素，半衰期 30.17年；134銫是也屬于中等毒性核素，半衰期2.06年。137銫是造成核污染的重要放射性核素，進入人體或動物體以后均勻分布。進入淡水或海水的137銫能夠在生態系統中快速轉移和富集。

碘有26種放射性同位素，131碘、129碘、125碘和123碘比較重要。131碘屬于高毒性核素，主要通過空氣——蔬菜或牧草——牛奶等途徑進入人體，并在甲狀腺中積累。129碘屬于低毒性核素，但半衰期很長，隨著核能的開發和大氣層核試驗的開展，環境中的129碘比1945年以前增加了 1萬倍以上，其危害已引起人們的重視。

(四)放射性氚污染的危害

氚 (3氫)屬于低毒性核素，以氚水的形式進入人體，與細胞中核酸 （DNA和RNA）結合，直接產生輻射作用，引起染色體畸變。人對氚水的吸收比對氚氣大4個數量級，氚中毒可造成中樞神經和造血系統改變，甚至誘發惡性腫瘤。

結語

核電發展是核科學和核技術發展的必然，科學技術是一把雙刃劍，有利也有弊。在未來的核電廠建設中，審慎穩健發展，安全有效運轉，嚴防事故發生，才能保證核能和平利用。特別是在內陸大江大河的中上游地區，一旦發生核泄漏，可能核電廠周圍地區以及中下游地區人民的生態安全與糧油食品安全。若是發生了核污染事故，也不要驚慌失措，鏟除核污染表土層，種植富集能力強的植物，把核污染降到最低限度。

由于糧食與食品核污染方向的研究工作相對薄弱，今后還要加強對核污染糧食、油料及其食品的基礎研究，特別是核污染對主要糧食 （水稻、小麥、大豆、玉米和花生等）的影響，確保糧油食品安全，促進核電正常發展。

1．陸地.高風險放射性核素簡介.檢驗檢疫科學,2007,17(4):52-55．

2．范仲學.Cs葉面污染在水稻中的轉移、積累與分布.核農學報1998,12(04).

3．路子顯，徐世明.137Cs在水稻體內及土壤中動移,累積和分布.1992,原子能出版社,中國核情報中心.

4．路子顯，徐世明.秦山和大亞灣核電廠周圍土壤對137Cs吸附的研究. 1992,原子能出版社,中國核情報中心.

（作者為國家糧食局科學研究院研究員）