2024年3月11日，在美國舊金山的日本駐舊金山總領事館前，人們抗議日本政府無視民意將核污染水排海 新華社發（李建國攝）

文/《環球》雜誌記者毛振華 編輯/馬琼

韓國大邱慶北科學技術院的研究團隊近日宣稱，他們已成功開發並測試了一種新型太陽能驅動的人工植物，可以在短短20天內將受放射性銫污染的土壤凈化，凈化率超過95%。

核污染具有潛伏期長、治理難度大等特點，如何解決土壤中的核污染受到科學界長期關注。如果上述太陽能人工植物技術能夠大規模應用，有望為核事故現場和受污染農田的清理提供一種開創性的解決方案。

核污染土壤治理新突破

上述太陽能人工植物，通過模擬植物自然蒸騰作用的原理，無需外部電力或水源，僅依靠陽光即可持續運行。研究負責人介紹稱：“這項研究的意義在於，我們通過模仿自然界植物的方式，利用太陽能實現土壤凈化，只需簡單安裝設備，無需其他輔助設施。”

放射性銫，尤其是銫-137同位素，因其約30年的半衰期，對生態環境和人類健康構成長期威脅。其易溶於水，能在生態系統中迅速擴散，並被農作物和動物吸收。一旦進入人體，會積聚在肌肉和骨骼中，增加患癌和器官損傷的風險。

2011年日本福島核事故發生後，大面積土地受到銫污染，農産品與海産品的安全性引發全球廣泛擔憂。雖然含銫廢水可通過吸附材料進行處理，但土壤凈化仍是一大全球性難題。“長期以來，唯一可行的方法就是將污染土壤挖出後集中處理，但這種方式不僅成本高昂，而且會破壞生態。”上述研究人員稱。

雖然人們已經探索過如何利用天然植物吸收污染物，但這種方式存在效率低下、受氣候影響大等多種弊端，而且吸收了放射性物質的植物本身也會成為新的放射性廢物，進而帶來二次處理難題。

韓國研究團隊研發的人工植物則能有效克服這些局限。該裝置可直接插入污染土壤中，其“莖幹”結構在太陽能驅動下將受污染的水從土壤中抽出，攜帶溶解的銫離子進入裝置頂部的“葉片”部分。葉片內含有特製吸附材料，能高效捕獲放射性銫離子。凈化後的水通過蒸發重新回歸土壤，整個過程無需額外補水。

值得一提的是，該裝置具備良好的可重復使用性能。當“葉片”吸附的銫達到飽和狀態後，可輕鬆更換“葉片”；廢棄“葉片”還可通過酸性溶液清洗去除其中的銫元素，且這種吸附劑可多次回收利用，從而降低成本並減輕環境負擔。

該研究機構對外公布的實驗結果顯示，與傳統修復相比，該技術大幅縮短了修復所需時間，原本需要數月甚至更久的修復過程，在20天內即可實現95%以上的凈化效果。由於完全依賴太陽能運行，無需電網支持，它特別適用於偏遠地區的核污染現場或農業用地的治理。專家認為，這項技術標誌着人類在應對放射性污染方面邁出了關鍵一步。

2024年3月11日，在美國舊金山的日本駐舊金山總領事館前，人們抗議日本政府無視民意將核污染水排海 新華社發（李建國攝）

持續探索新技術化解污染

人類對於核污染土壤治理的努力從未停止。

據業內人士分析，通常來説，放射性污染的間接防治法是先採用機械物理、化學、電化學和物理化學聯合去污等方法對放射性污染水源、大型設備、車輛等進行去污，然後再將放射性物質焚燒、固化、掩埋，防止放射性污染物進入土壤，因為土壤核污染的處置難度更大。

目前比較直接的處理方法主要有自然衰減消除法、化學處理法和物理填埋法。自然衰變可使放射性污染土壤的放射性水平降至可接受程度，適用於偏遠的試驗區和核事故現場；對小規模的放射性土壤的處理，可採用化學處理法，但該方法造價高且會産生二次污染；物理填埋法從理論上講比較簡單，但在處理大規模、低劑量的污染物時會面臨較多困難。近年來隨着技術發展，土壤放射性污染的生物修復技術得以應用。具體而言，針對放射性核素污染的土壤，可利用耐輻射的微生物、超積累植物和森林的吸附、攔截作用來實現生物修復。

實際上，在韓國的研究成果公布前，多個國家也在進行相關科研探索。

中國科學院成都生物研究所科技處曾公布，該所科研人員發明了一種鈾或銫污染土壤的處理方法。該方法分為土壤篩分、菌液配製、反應培養基配製、促溶助劑配製和污染土壤處理五個步驟。首先採用鐵柵篩、雙板篩和螺旋篩對鈾微污染土壤進行篩分，篩出較粗大的乾淨土粒，再將篩分後剩餘的污染土壤與嗜酸氧化亞鐵硫桿菌活性菌液在微生物促溶反應器中混合處理，經過濾後，沉澱為乾淨土壤，濾液轉出後與硫酸鹽還原菌活性菌液混合處理，這個過程中鈾或銫被沉澱下來。最後，通過分離操作，回收鈾或銫，經處理後的水也可回收利用。該方法操作簡便、成本低，能夠實現對微污染土壤中鈾或銫的快速、高效去除。

在日本，日本原子能研究開發機構發現，針對受放射性銫污染的土壤，添加氯化鈉（食鹽）並在真空中加熱至800攝氏度，可在短時間內去除其中九成的銫。這一結果被認為與一種名為“高速離子交換”的現象有關。

以往的清除方法是將含有放射性銫的土壤與食鹽等一同在1000-1300攝氏度的高溫環境下溶解，再去除汽化後的銫。但由於加熱溫度越高，能源成本也越高，因此科學家一直研究如何降低處理溫度。

為此，研究團隊將土壤與等量的食鹽在氣壓10-20帕斯卡（約為一個大標準氣壓的萬分之一）這一近似真空的狀態下加熱。結果顯示，當溫度處於600-700攝氏度時，放射性銫的去除率有所上升，加熱約60分鐘達到800攝氏度時，去除率達到約九成。而不進行抽真空操作，直接在大氣中加熱至800攝氏度，去除率僅為真空狀態中的六分之一左右。此外，若不混合食鹽，即便處於真空狀態，也不能達到預期水平。這一探索為低成本凈化核污染土壤提供了新思路。

加速推進技術走出“實驗室”

核污染對人類的危害不容小覷，進入土壤後其危害變得更具隱蔽性。

研究證明，土壤被放射性物質污染後，通過放射性衰變，能産生α、β、γ射線，這些射線能穿透人體組織，損害細胞或造成外照射損傷，或通過呼吸系統或食物鏈進入人體，造成內照射損傷。放射性衰變對人體造成的危害是多方面的，主要包括細胞損傷、機體功能障礙以及長期暴露可能導致的患癌風險增大等。

不注重環境保護的核廢料處置代價往往是巨大的。據媒體報道，1942年，美國開始了“曼哈頓計劃”。加州大學伯克利分校物理學教授、炸彈實驗室科學主管J·羅伯特·奧本海默建議進駐洛斯阿拉莫斯。洛斯阿拉莫斯國家實驗室後來也成了美國核彈“搖籃”，該實驗室共研製了3枚原子彈，並一直將核試驗後産生的放射性廢物排放至附近的峽谷，導致當地充斥着有毒物質，也被稱為“酸峽谷”。

此後，美國原子能委員會和美國能源部耗資至少20億美元，用於修復當地的環境。但直到20世紀80年代，美國才宣布該地區的環境已經符合聯邦標準，可重新開放給公眾使用，並將這片區域的管轄權重新移交給當地政府。然而就在不久前，有學者與新墨西哥州核能觀察組織合作前往“酸峽谷”收集土壤、水和植被樣本，聲稱當地的相關核元素濃度極高。

最近，日本環境省就福島核事故産生的核污染土處置方案召開專家會議，計劃將放射性相對較低的核污染土命名為“復興再生土”，希望爭取日本民眾“理解”並接受將這類廢土用於全國各地的公共工程。

據報道，自2015年3月起，福島縣開始將善後清理作業産生的核污染土轉移至縣內雙葉町和大熊町的臨時儲存設施，截至2025年7月已存土約1411萬立方米。依據日本法律，放射性水平過高且無法回收的核污染土應在2045年3月前在福島縣外完成處理。對於放射性活度不超過每千克8000貝克勒爾的核污染土，日本政府計劃進行回收，滿足本國各地公共工程的填土等需求。

值得一提的是，日本政府曾計劃將部分核污染土用於東京都和玉縣的公園和廣場等公共設施，但因遭到附近居民反對而擱置。

核污染從來不是單一國家面臨的孤立難題，而是跨越國界的全球性生態危機。核污染治理需要全球協同，更需技術加速落地。如今，韓國的太陽能人工植物帶來了新希望，但唯有推動此類創新技術從實驗室走向産業應用，才能真正為核污染區域的土壤修復提供可行方案，讓受損土地重獲健康，為人類應對核災害築牢希望屏障。