《Journal of Environmental Radioactivity》：Effects of non-decontamination human activities on the reduction of ambient dose equivalent rates in residential areas near the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant
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福岛核电站周边居民区环境剂量当量率降低受交通活动影响，通过现场测量与3D-Air Dose Rate Evaluation System模拟分析发现，交通量高的区域铯-137沉积量显著减少，铺装地面比例与剂量率衰减正相关，模拟显示20年累计减少约50%。
金敏植（Minsik Kim）| 吉村和也（Kazuya Yoshimura）| 坂间和之（Kazuyuki Sakuma）| 亚历克斯·马林斯（Alex Malins）| 阿部智久（Tomohisa Abe）| 中间茂夫（Shigeo Nakama）| 松田雅彦（Masahiko Machida）| 西藤公明（Kimiaki Saito）
日本原子能机构计算科学与电子系统中心，日本千叶县柏市若芝178-4-4，邮编277-0871
摘要
本研究通过实地测量和模拟分析，定量评估了除去污工作之外的人类活动（如交通）对福岛第一核电站（FDNPP）周边居民区环境剂量当量率降低的影响。在实地调查中，收集了放射性铯沉积数据和道路交通量数据（作为人类活动的代理指标），以研究人类活动与放射性状况之间的关联。结果表明，在人类活动较为频繁的区域，137Cs的沉积量显著减少。特别是，道路交通量与137Cs沉积量的减少呈正相关，这表明车辆行驶等活动可能加速了放射性铯的风化过程，从而加快了环境剂量当量率的下降。在模拟分析中，利用观测到的137Cs沉积量减少率作为参数，定量评估了与交通相关活动的影响。使用3D-Air Dose Rate Evaluation System（3D-ADRES）进行了蒙特卡洛模拟，该系统能够详细模拟周围环境。模拟结果证实，与交通相关的活动有助于降低铺砌表面的环境剂量当量率。此外，在铺砌路面占比较高的区域，环境剂量当量率的下降更为明显；FDNPP事故发生后10年，与无交通相关活动的情况相比，20年时的环境剂量当量率预计可减少约50%。这些发现表明，除去污工作之外的人类活动对环境剂量当量率的降低具有显著贡献，其影响可以通过综合测量和模拟方法进行定量评估。
引言
2011年东京电力公司运营的福岛第一核电站（FDNPP）事故预计会对当地居民的辐射暴露产生影响。为了降低辐射风险，明确预测环境剂量当量率随时间的变化并采取适当的安全措施至关重要。
环境剂量当量率（??(10)，单位为μSv/h），是在地面以上1米高度测量的，常被用作衡量环境放射性核素伽马辐射防护效果的定量指标（Saito和Petoussi-Henss，2014；Saito和Onda，2015；Andoh等人，2015；Mikami等人，2015）。环境剂量当量率的时间变化为受核灾害影响地区的辐射防护和风险沟通提供了关键信息。特别是，包括人口密集的城市地区在内的居住环境中环境剂量当量率的当前水平及其下降趋势，是环境管理和区域振兴决策的重要因素。
根据核事故后的环境动态研究，环境剂量当量率在城市地区的下降速度比其他环境更快（Kinase等人，2014；Saito等人，2019a；Andoh等人，2018）。这种趋势在铺砌表面上尤为明显，因为铺砌表面是城市地区的主要地表类型，其环境剂量当量率的下降速度比未铺砌表面更快（Golikov等人，1999，2002；Saito等人，2019a，2019b；Nakama等人，2019；Yoshimura等人，2020a，Yoshimura等人，2020b）。有研究表明，铺砌表面的放射性铯冲刷有助于降低城市地区的环境剂量当量率。这一信息是用于估算居住环境环境剂量当量率模型的关键参数（WHO，2012；UNSCEAR，2013，2020）。
据报道，交通、城市发展和农业活动以及去污工作等人类活动有助于降低城市和郊区地区的环境剂量当量率（Andoh等人，2015；Saito等人，2019a，2019b；Andersson等人，2002；Mikami等人，2015；Malins等人，2016）。这些效应是通过特定的物理过程实现的，包括沉积放射性核素的移除、重新分布和屏蔽，尤其是在铺砌表面上，以及由人类活动引起的土壤混合和加速风化过程。在城市发展中，环境剂量当量率的降低归因于施工和维护过程中用未受污染的材料替换了受污染的环境介质。在铺砌表面上，通过表面更新和基础设施维护，沉积的放射性核素被有效移除或重新分布。例如，福岛县常磐高速公路的修复和重建工作与环境剂量当量率的显著下降有关，这可能是由于污染表面的移除或屏蔽（Takemiya等人，2018；环境省，2015；Yamashita和Sawada，2020）。农业活动通过耕作和翻土改变了土壤中放射性核素的垂直分布，从而稀释了表面污染。此外，这些活动被认为促进了风化过程，可能加速了放射性核素向深层土壤的迁移和稳定。这些效应已在福岛县的本地研究和国际评估中得到证实（IAEA，2010；Mikami等人，2015；Malins等人，2016）。去污工作通过从环境中移除受污染的土壤和其他放射性物质，直接降低了环境剂量当量率，从而大幅减少了导致外部暴露的放射性核素总量（环境省，2015；Nakama等人，2019；JAEA，2020）。这些研究表明，修复和人为驱动的土地管理可以加速环境剂量率的降低，其效果超过了单纯的放射性衰变。由于这些过程，人类活动密集的环境比单纯依靠放射性衰变的环境表现出更快的环境剂量当量率下降趋势（Andoh等人，2015；Saito等人，2019a，2019b；Mikami等人，2015）。此外，国际原子能机构（IAEA，2006）指出，在有人类活动的区域（如城市环境），去污工作、土地管理和基础设施维护导致的环境放射性核素浓度下降速度比自然区域更快。这一观察结果与福岛城市环境中的趋势一致，表明人类活动和环境传输过程加速了放射性物质的减少。然而，迄今为止，除去污工作之外的人类活动的影响很少被定量评估。
因此，本研究通过实地调查和模拟分析，定量评估了除去污工作之外的人类活动对FDNPP周边居民区环境剂量当量率随时间变化的影响。可能影响环境剂量当量率的人类活动包括建筑工程、农业活动、园艺和交通。本研究重点关注交通，因为交通被认为对铺砌表面上放射性铯的风化影响最大，并且可以通过实地调查直接量化。我们通过实地测量研究了交通量对放射性铯沉积密度和环境剂量当量率降低的影响，并将这些结果纳入模拟中，以定量评估其对剂量率衰减的影响。
研究区域
如图1所示，研究区域距离FDNPP 5-8公里。在调查时，这些区域被划分为难以返回的区域（人类活动受到限制）和允许居住的区域。在涵盖居住区和难以返回区域的14个地点进行了放射性铯沉积的现场测量（图1(b)）。在调查时，指定区域尚未进行去污工作。
137Cs沉积的时间变化
为了分析不同沉积水平地点的数据，将137Cs沉积密度标准化为2011年11月5日第四次空气监测调查时测量的初始沉积密度（文部科学省，2011）。
图4显示了难以返回区域和居住区铺砌表面上137Cs沉积的时间变化
结论
本研究旨在通过实地测量和模拟分析，定量评估非去污相关交通活动对FDNPP周边居民区环境剂量当量率降低的影响。
在实地调查中，为了研究交通相关活动与剂量率之间的关系，测量了放射性铯沉积量、环境剂量当量率以及作为人类活动指标的道路交通量
作者贡献声明
金敏植（Minsik Kim）：撰写——初稿撰写、可视化、验证、方法论、数据管理。吉村和也（Kazuya Yoshimura）：撰写——审稿与编辑、监督、调查、数据管理、概念化。坂间和之（Kazuyuki Sakuma）：撰写——审稿与编辑、方法论。亚历克斯·马林斯（Alex Malins）：软件开发、方法论。阿部智久（Tomohisa Abe）：调查、概念化。中间茂夫（Shigeo Nakama）：调查。松田雅彦（Masahiko Machida）：撰写——审稿与编辑、监督、方法论。西藤公明（Kimiaki Saito）：撰写——审稿与编辑
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢奥库马镇允许我们进行实地研究。同时，我们也感谢日本原子能机构计算科学与电子系统中心及CLADS环境监测小组同事的支持。本研究部分得到了日本环境省组织的“辐射健康影响研究项目”的资助。模拟是在JAEA的大规模并行计算机系统HPE SGI 8600上进行的。
