2024年华数杯国际赛A题赛题

问题A：来自日本的放射性废水

背景

2011年3月，日本东海岸发生的地震引发了福岛第一核电站的事故。一场大规模海啸摧毁了该核电站的冷却系统，导致三个核反应堆熔毁，核燃料碎片熔化。为了冷却熔化的核燃料，海水不断地注入反应堆，产生大量被放射性核素污染的冷却水。2023年8月24日，尽管遭到了各国人民的反对，日本政府还是开始强行将经过处理过的福岛放射性废水排放入太平洋。被放射性核素污染的放射性废水总量超过100 万吨。整个项目预计将至少持续30年。附录是由日本政府宣布的四轮排放计划。

这些核废水含有氚，一种放射性同位素，可以在环境中停留相当长的时间。放射性元素的污染程度是指环境中存在的放射性元素的数量以及对人类和生态系统的潜在危害程度。它通常通过测量放射性元素的浓度、辐射水平、半衰期等参数来进行评估。氚的高放射性性质使它有可能用辐射破坏细胞和组织。在海洋环境中，氚会被生物吸收，进入食物链，对生态系统中的物种造成辐射破坏，影响海洋生物的繁殖和生态平衡。

放射性废水在海水中的扩散路径受到水的运动、海床地形、水深、潮汐和季节变化、环境条件等多种因素的影响。了解环境中放射性废水在环境中的运输和扩散可以帮助我们评估对周围海洋生态系统和人类健康的巨大影响。

要求

通过建立数学模型和分析，可以预测核废水的扩散范围和路径，制定环境保护措施和应急预案。

建立扩散数学模型，描述放射性废水在海水中的扩散速率和方向，考虑海水中的扩散速率和扩散方向。据了解，直到2023年8月27日凌晨12点，日本才有1095吨放射性废水被排放到海洋环境中。如果没有放射性废水的进一步排放，请于2023年9月27日预测日本附近海域的放射性废水污染的范围和程度。

2023年，日本政府曾三次倾倒放射性废水。如果以后不再倾倒，请建立数学模，研究放射性废水三次倾倒后的扩散路径。考虑到诸如海洋环流模式、水动力学、海床地形、深度变化、潮汐影响和季节波动等因素。污染中国的领海需要多长时间？

在日本政府宣布倾倒放射性废水后，有关部门已经对1万名中国居民进行了调查。包括他们是否会在放射性废水倾倒前后购买和食用海鲜。结果如表1所示。根据表1所示的调查结果，分析了放射性废水倾倒对中国未来渔业经济的长期影响。

表1。关于在放射性废水倾倒事故发生前后是否购买和食用海产品的调查结果。

	现在吃海鲜	现在不要吃海鲜	所有
用于海鲜	2238	6437	8675
以前是不吃海鲜	67	1258	1325
所有	2305	7695	10000

注：现在吃海鲜，现在不吃海鲜是指放射性废水排入大海后的态度。

在日本排放放射性废水30年后，请判断世界上所有的海洋是否会受到污染。哪一年会被完全污染？其中，哪个地方的污染会最严重？

根据你的研究，给联合国环境规划署写一封1页的建议信。

注：比赛的限制是25页。您提交的所有方面都有25页的限制（摘要表、目录、报告

、一页信、参考列表和任何附录）。您必须引用您的想法、图像和您的报告中使用的任何其他材料的来源。

附录

每一轮比赛的结束时间 受核污染的水的排放重量2023年9月9日 7100吨

2023年10月23日 7810吨

2023年11月20 7753吨

2024年2月 约7800吨