日本核污染水中含氚、锶-90、铯-137、钴-60、碳-14等放射性核素。
中国海洋法学会会长、国际海洋法法庭前法官高之国表示，现在国际社会最担心的是核放射性元素和物质进入海洋环境。日本一直在做出“问题只在于点元素”的误导，但世界上很多科学家都有一个共识，就是核污染水中含高达64种核放射性元素，并且七成以上都是超标的，多核素设备难以完全处理。
氚
极微量的氚对人体影响较小，但气的氧化物能够最大程度地被肺脏组织和无损伤的皮肤所吸收，产生内照射，会对遗传、生殖和生长发育造成严重伤害。
铯
铯-137具有较强的放射性、挥发性以及活性，环境中的铯-137进入人体后容易滞留在全身软组织，尤其是肌肉中，摄入量过大会增加患癌症的风险。
碘
放射性碘污染中131碘属于高毒性核素，进入人体后容易在甲状腺中积累，损伤甲状腺细胞，当损伤持续发生时，人体会发生低甲状腺素血症，严重的甚至导致癌变。另外，未成年人由于甲状腺代谢比较旺盛，受到的伤害相对比较严重。
锶
锶具有很高的毒性，当大剂量的放射性锶进入体内时，会引起机体的急性或慢性损伤，因为锶与钙的化学性质相似，作为典型的亲骨性元素，容易影响骨骼和牙齿的钙化过程，导致畸变、癌变等，危害骨骼健康。
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