捕捉钚元素，兴其利而除其弊：钚元素在环境中的迁移分布和模拟预测

引言：2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，地震引发海啸，导致福岛第一、第二核电站受到严重影响，产生大量核废水。2021年4月13日，日本政府正式决定将福岛第一核电站上百万吨核污染水排入大海。海洋是人类共同财产，地球是全世界的同一家园。谨慎、科学处理核废水处置问题不只是日本的国内问题，引起了国际社会及周边国家的严重关切。

钚(Pu)是一种放射性元素，也是一种重要的可裂变元素。1941年，Kennedy、Seaborg、Segre和Wahl发现了239Pu的裂变能力，这一重要发现奠定了239Pu成为重要核能资源的基础。目前，Pu主要用于核武器、核反应堆、同位素电池和中子源的制备。全球生态环境中Pu的主要来源是人类大规模的大气层核武器试验，通过大气扩散和洋流传输，Pu进入地球各个圈层，成为“地球科学”研究的重要“示踪”元素。

20世纪50年代期间，美国在太平洋核试验场进行了大规模的核武器试验，一部分核试验产生的放射性物质随大气运动，参与全球循环，另一部分沉降在周围海域的岛礁及海水中，随北太平洋暖流与黑潮运动，成为西北太平洋及其边缘海区域中放射性Pu污染的主要来源。此外，由于核电站事故，如1986年的苏联切尔诺贝利核电站事故、2011年的日本福岛核电站事故，核电堆芯中释放出的Pu对周边环境造成了区域性的放射性污染。

“人新世”（Anthropocene）由诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑在2000年率先提出。他认为地球已进入新的地质时代，在此时代中，人类处于主导地位，上至大气，下至地壳，都留下人类的深刻印记，地球在人新世中面临环境恶化、能源匮缺、物种灭绝的危险。目前，放射性元素Pu作为环境放射性示踪元素已经被广泛用于研究海洋、河流、湖泊等沉积物的沉积年代，土壤侵蚀模型的建立及推算，在大气气溶胶污染物的传输，耕地与森林等土地利用类型中钚的迁移，不同海域范围内海水及颗粒物质中钚的传输、迁移、转换吸附及混合沉降等复杂作用机制方面，更是取得了较好的研究成果。

《钚元素在环境中的迁移分布和模拟预测》一书作者刘志勇，博士研究生期间在导师潘少明和郑建教授的指导下，对长江口和江苏北部潮滩环境中的Pu的迁移动态进行了初步探索，并参与了日本放射线医学综合研究所在2011年福岛核电站事故之后对环境中Pu污染的部分分析评价工作。作为他在苏州大学特种医学博士后研究工作期间的导师，我了解他近年来对中国海岸带典型河口与海岸沉积环境中 Pu 的迁移动态等的研究进展。在《核电中长期发展规划》的纲要中，对Pu在环境中的迁移动态与模拟进行预测是一项非常重要的工作。作者尝试从同位素指纹特征入手，从陆海交互作用的“源”和“汇”等角度，建立中国近海海岸带Pu的指纹特征数据库，利用Pu同位素的指纹特征，判别Pu的污染来源和扩散特征，研究Pu指纹特征的演变历史与各阶段特征，确定近几十年来中国海岸带内Pu的指纹特征变化的时空特征与驱动机制；利用耦合模型模拟海岸带的放射性物质污染迁移的过程，通过模拟中国海岸带Pu的传输以及陆海交互作用下Pu的迁移分布，预测未来核工业发展和核污染情况发生等场景下的海陆Pu传输变化情景和通量特征；构建未来自然与人文驱动机制的Pu的综合模型，模拟不同量级的突发核事故影响下的中国沿海地区甚至内陆地区的放射性污染扩散情景，针对不同情景提出有效减缓污染扩散、疏散污染区群众、减小经济损失等应急措施。