北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素

北部湾是我国大西南地区重要的海上通道，也是我国重要的渔场之一。本研究利用高纯锗γ谱仪系统分析北部湾表层和柱状沉积物中4种最主要的天然放射性核素(238U、226Ra、228Ra、40K)含量和分布特征。结果显示，北部湾沉积物中放射性核素含量低于我国大部分海域的结果，高于珊瑚礁区的极低放射性水平的结果。北部湾沉积物中4种核素都存在“蝴蝶”状空间分布特征，该特征主要源于沉积物粒径的非线性调控，且与沉积物总有机碳浓度存在正相关。此外，利用Mn和210Pb所指示的氧化还原状态和物理/生物扰动过程也可以对柱状沉积物中氧化还原敏感型核素(比如，238U)分布产生一定的影响。本文从232Th/238U、40K/238U、226Ra/238U活度比值角度，发现北部湾沉积物具有典型的陆源沉积物特征，且显著不同于南海珊瑚礁区中生源沉积物特征。本研究有利于掌握滨海核电发展背景下的北部湾海洋环境中放射性核素水平，揭示核素的“蝴蝶”状分布特征和控制因素，探索基于放射性核素的地球化学新指标在海洋沉积过程中的应用。     

胶州湾表层沉积物放射性核素含量与矿物组成

用HPGeγ谱分析方法测定了胶州湾表层沉积物中放射性核素含量。样品中^40K、^137Cs、^210Pb、^226Ra、^228Ra、^228Th和^238U的平均含量分别为688，3．28，61．0，26．5，40．3，44．8，39．2Bq／kg；东部海区沉积物^40K和^137Cs含量比其余海区低，但^210Pb、^226Ra、^228Ra、^228Th和^238U比其他海区高；除湾东部样品中的^210Pb、^226Ra、^228Ra、^228Th和^238U之外，粒径小于0．063mm部分中的放射性核素含量高于粒径大于0．063mm部分。除东部海区外，湾内其余海区表层沉积物中放射性核素含量和矿物组成基本一致，说明东部海区的沉积物的物质来源与其余海区不同。胶州湾表层沉积物与流域土壤放射性核素含量水平一致，所以胶州湾沉积物主要物源为流域陆源碎屑。表层沉积物中放射性核素含量与矿物组成具有相关性。铀和钍放射系衰变不平衡，总体样品和粒径小于0．063mm部分，铀系中^210Pb相对于^226Ra过剩，^226Ra相对于^238U亏损，^228Th相对于^228Ra过剩。     

兴化湾西岸潮间带沉积物岩心放射性核素分布与沉积速率

利用2007年8月31日采集于福建兴化湾西岸的潮间带沉积物岩心样品,用γ谱方法测量了其放射性核素含量,对岩心中核素的分布及其成因进行了讨论,估算了研究区沉积物的沉积速率,探讨了沉积物的物源,结果表明:(1) 238U、228Th、228Ra、226Ra、210Pb、137Cs和40K的含量分别为35.0～60.6、52.6～69.3、49.0～66.5、22.7～36.2、26.3～84.8、0.5～1.3和775～831 Bq/kg;(2) 用238U、226Ra、137Cs和40K作为示踪剂进行物源分析发现,兴化湾潮间带沉积物主要源于邻近的福州和莆田地区的土壤,所占比率分别为54%和46%;(3) 用210Pbex和137Cs方法估算得兴化湾西岸潮间带沉积物的平均沉积速率分别为0.38 cm/a和0.36 cm/a.岩心中210Pbex分布表明,自20世纪末,研究区潮间带沉积速率加快.     

北部湾白龙半岛邻近海域沉积物中放射性核素含量水平

2016年在北部湾白龙半岛邻近海域采集了表层沉积物,用高纯锗γ能谱仪测量了沉积物中放射性核素的活度.沉积物中40K、210Pb、226Ra、228Th、228Ra、238U和137Cs比活度分别为354±125、89.2±41.2、32.40±9.38、49.2±14.7、42.8±12.6、48.3±20.2和0.74±0.33 Bq/kg.白龙半岛邻近海域沉积物238U、232Th、226Ra含量水平与我国其他近岸海域的含量水平接近,40K、137Cs含量低于我国其他近岸海域的含量.由沉积物放射性核素活度计算的平均γ辐射吸收剂量(D)和平均年有效剂量当量(AEDE)都与世界平均水平相当,镭当量比活度(Raeq)远低于UNSCEAR建议的最低限值.     

南极长城站附近企鹅栖息地粪土沉积地层放射性核素210Pb定年

用γ谱方法测定了南极长城站附近特有生物群落栖息地沉积物中放射性核素含量,地表沉积物中40K,137Cs,210Pb,226Ra,228Ra,228Th.和238U平均比活度,分别为143,7.56,24.1,3.65,5.36,4.15和6.5Bq/kg.同时测试了阿德雷岛企鹅栖息地粪土沉积地层中放射性核素含量,利用其中的210Pb比活度,210Pb_ex垂向变化特征,推演沉积物的沉积速率和地质历史年代:其中AD1-a柱样时间跨度约为74a(1928~2002年),据此计算了沉积速率为0.063mm/a(r=0.794),并讨论了在南极特定条件下,放射性核素示踪对定年影响以及与区域现代气候环境变化的内在联系.     

厦门潮间带表层沉积物天然放射系不平衡研究

用HPGeγ谱仪测定了厦门潮间带表层沉积物中的放射性核素,得到11种核素238U2、34Th2、26Ra2、22Rn2、10Pb2、28Ra2、28Ac2、28Th2、24Ra2、12Pb、40K的平均比活度分别为:40.2、82.7、32.4、28.9、94.2、69.3、57.1、71.6、64.0、71.4、692Bq/kg.结果表明潮间带沉积物中天然放射系不平衡,其中234Th相对于238U2、10Pb相对于226Ra过剩,222Rn相对于226Ra2、28Ac相对于228Ra2、24Ra相对于228Th亏损.     

不平衡铀系和钍系核素的γ谱测定

求解初始时刻子体活度不为零时两个子体级连衰变动力学方程,给出γ谱分析测量不平衡铀系和钍系核素活度的计算公式.作为应用测量了两个沉积物样品中的238U,234Th,226Ra,222Rn,228Ra,228Th,224Ra,212Pb,210Pb和40K的活度.     

海洋放射年代学的若干问题

海洋放射年代学是同位素地质学的一门分支学科.它主要是应用天然放射性核素:230Th、231Pa、234U、238U、232Th、226Ra、210Pb、14C测定珊瑚礁、鲕岩、海泥、软体动物贝壳的年龄,测定锰结核和海洋沉积物积累的速度;研究放射性元素在海水、悬浮物和沉积物中垂直和空间分布的特征;讨论放射性元素和同位素存在形式和沉淀机理;阐述海洋物质来源;探讨锰结核成因等.     

中国近岸海域沉积物226Ra的分布特征

本文对中国7个近岸海域沉积物226Ra的分布进行了研究,结果表明珠江口表层沉积物的226Ra含量较高,其余6个近岸海域(黄河口、胶州湾、长江口、杭州湾、厦门湾、大亚湾)的226Ra含量相近。226Ra含量值显示了研究海域沉积物的“亲陆性”,但不同站位226Ra含量受物源区域、水动力作用及其他环境理化诸因素的影响。226Ra在况积物盐酸沥取相的放射性比度及总量均大于残渣相的相应数值,说明陆源物质在风化及向海迁移过程中绝大部分镭进入到水相中。元洪码头附近海域岩心中226Ra的垂直分布表明,镭发生了沉积后的再迁移。所有各相的活度比(238Ra/226U)_a.r、(226Ra/230Th)_a.r.均小于1.0,进一步证明中国近岸沉积物普遍存在226Ra-238U、226Ra-230Th不平衡现象。     

环厦门海域沉积物放射性核素分布与沉积速率

用HPGe探测器γ谱仪测定了厦门海域两个沉积物岩心的放射性核素,研究了40K、137Cs、210Pb、226Ra、228Ra、228Th和238U 7种放射性核素的垂直分布特征.综合文献数据与我们的研究结果给出沉积物中7种核素的比活度分别为510～1 096、2.64～4.01、48.4～129、9.6～40.0、49.9～94.3、56.3～89.2、11.5～82.3Bq/kg.用210Pbex方法计算得到的厦门西南和东北海域的沉积速率为2.62、2.43cm/a.文献给出的环厦门海域沉积速率范围值为0.07～13.2cm/a,算术平均值为3.2cm/a,主要集中在0.07～2.5、3.5～6.0cm/a范围内.     

南沙海区表层沉积物放射性核素分布特征

用HPGeγ能谱方法测定了南沙海域表层沉积物，探测到的核素有^40K,^137Cs,^210Pb,^226Ra,^228Ra,^228Th,^238U.整体趋势为：^40K,^228Ra,^228Th,^238U4核素比活度为海盆＞陆坡＞陆架，^210Pb,^226Ra为陆坡＞海盆＞陆架，在陆坡区未探测到^137Cs，海盆的^137Cs高于陆架，波折沉积物中核素含量表现了与陆架和陆坡区不同的特征，而坡区^40K,^228Th,^238U4种核素的比活度中帽西向东逐渐降低，整个海区^228Ra,^228Th两种核素由南北向逐渐增大。     

渤、黄、东、南海沉积物中~(226)Ra的含量比较

我们测定了渤海、黄海、东海和南海沉积物中~(226)Ra的含量,从所测结果表明:四大海区的所有近岸河口区,~(226)Ra的含量都小于0.017Bq/g,而南海中部的深海区,~(226)Ra的含量基本上都大于0.017Bq/g。另一方面,在近岸河口区,~(226)Ra的含量也有差别,其中珠江口最低,为0.006Bq/g;九龙江口最高,为0.014Bq/g;长江口、黄海和渤海三个海区,~(226)Ra的含量基本相等,即在0.012～0.013Bq/g之间。这些现象说明,在近岸河口区~(226)Ra主要来源于陆源物质;在深海区~(226)Ra主要来源于海底沉积物中~(230)Th的衰变产物,这种规律和世界其他海区基本一致。     

渤、黄、东、南海沉积物中^226Ra的含量比较

我们测定了渤海、黄海、东海和南海沉积物中^226Ra的含量，从所测结果表明：四在海区的所有近岸河口区，^226Ra的含量都小于0．017Bq/g，而南海中部的深海区，^226Ra的含量基本上都大于0．017Bq/g。另一方面，在近岸河口区，^226Ra的含量也有差别，其中珠江口最低，为0．06Bq/g；九龙江口最高，为0．014Bq/g；长江口、黄海和渤海三个海区，^226Ra的含量基本相等，即在0．012－0．013Bp/g之间。这些现象说明，在近岸河口区^226Ra主要来源于陆源物质；在深海区^226Ra主要来源于海底沉积物中^230Th的衰变产物，这种规律和世界其他海区基本一致。     

南海东北部表层沉积物天然放射性核素与137Cs

用HPGeγ谱仪测定了南海东北部表层沉积物中的放射性核素.结果给出7种核素的平均比活度分别为40K:538Bq/kg,210Pb:116Bq/kg,226Ra:27.7Bq/kg,228Ra:4.49Bq/kg,228Th:42.0Bq/kg,238U:35.4Bq/kg和137Cs:1.16Bq/kg,210Pb的比活度随离岸距离增大,226Ra比活度随离岸距离没有明显变化,其余核素比活度随离岸距离减小.与对我国近海其他海域报道的沉积物放射性核素含量相比,40K和137Cs稍低于其他海域,其余核素为中等水平.     

234 Th示踪法测定北太平洋西北海域冬季真光层中颗粒态有机碳输出通量

讨论了1997年冬季在北太平洋西北海域7个站位的表层至200m水深水柱中溶解及颗粒态234Th,颗粒态有机碳(POC)、氮(PON)及叶绿素a浓度的垂直分布剖面.溶解态、颗粒态及总的234Th的放射性在真光层中显著低于母体238U的放射性,总的234Th放射性在水深大于100m时趋于平衡.利用234Th-238U在海洋表层海水中的放射性不平衡推导出了北太平洋西北海域冬季真光层海水中234Th的平均停留时间和输出通量以及颗粒态有机碳和有机氮的输出通量.在亚北极环流区溶解态234Th的停留时间为40~50d,而在黑潮-亲潮共同影响区为20d左右.颗粒态有机碳和有机氮从真光层的输出通量范围分别为3.8~8.2和0.50~0.98mmol/(m2·d),西部海区高于东部海区,南部海区高于北部海区.在黑潮-亲潮共同影响区较高的颗粒态有机碳输出通量表明光照量及陆源营养盐物质的提供是两个决定生产力的主要因素.叶绿素a的水深分布和POC/PON的值同Redfield的比值的一致性表明这个海区的冬季颗粒物主要由浮游植物构成.北太平洋西北海域在冬季的颗粒有机碳输出通量可高于世界大洋一些海区春、夏季的颗粒有机碳输出通量.     

海水U、Th长寿命核素的高精密度MC-ICP-MS测定方法

建立了适合海水U、Th同位素高精密度测量要求的MC-ICP-MS方法.确定了采用Mg(OH)2共沉淀法富集海水U、Th同位素时的最佳NH3·H2O浓度为0.14 mol/dm3.采用CRM-145 U标准溶液,经质量分馏、电子倍增器增益、丰度灵敏度、仪器及试剂本底和记忆效应等校正后,历时3个月得235U/238U和234U/238U的准确度分别优于0.05%和0.08%,精密度分别优于0.12%和0.10%.将该方法应用于台湾海峡B9站位3份平行水样中U、Th同位素含量及比值的测定,得238U平均含量为3.05±0.05μg/kg,234U/238U平均值为(6.28±0.11)×10-5,U含量及其同位素比值的标准偏差均小于3%;232Th的平均含量为(1.66±0.04)×103pg/kg,232Th/230Th平均值为(1.95±0.01)×105,Th含量及其同位素比值的标准偏差均小于2%.测定结果与海区的水文学条件及物质来源相吻合,证明了方法的可靠性.     

东太平洋多金属结核中放射性核素的不破坏γ谱分析

用HPGeγ谱仪不破坏地直接测定了采自东太平洋的20个多金属结核样品,样品中可探测到的核素有238U,230Th,226Ra,210Pb,228Ra,228Th,235U,227Ac(或231Pa)和40K.对样品顶侧和底侧分别面对探测器的计数率和计数率比进行了分析,获得了其所蕴含的多金属结核生长、运动、放射性核素来源及其与环境关系的信息.提出了判断多金属结核顶、底侧的新方法.并根据顶、底侧230Th计数率比推测多金属结核不同的滚动时间.     

黄、渤海泥质沉积区现代沉积速率

利用α多道能谱仪对黄、渤海泥质沉积区岩芯的2 1 0 Pb放射性活度进行测定 ,并结合历史数据 ,对2 1 0 Pb放射性活度在岩芯中的垂向分布和现代沉积速率的平面分布进行了分析。研究区岩芯的2 1 0 Pb放射性活度垂向分布表现出 5种形式。从沉积速率来看 ,渤海东北部泥区、南黄海中部和东部泥区 ,以及北黄海中部泥区的沉积速率小于 0 .2cm/a ,为低速沉积区 ;黄河三角洲海域和莱州湾西部的沉积速率大于 1cm/a,为高速沉积区 ;山东半岛南部沿岸海域的沉积速率也较高 ;山东半岛成山头及苏北辐射沙脊群外缘海域的沉积速率为 0 ,属于无沉积区或侵蚀区。黄、渤海泥质沉积区现代沉积速率的分布特征的解释有待于沉积动力过程的深入分析     

~(234)Th/~(238)U不平衡法及其在海洋颗粒物循环研究中的应用

一直以来,对于测定从海洋表层到深层整个全水柱的颗粒物输出通量都是一个很大的挑战。放射性元素~(234)Th因其合适的半衰期(t_(1/2)=24.1d)和超强的颗粒物活性而被广泛应用于示踪颗粒物的循环以及和生物有关的海洋过程,并且~(234)Th/~(238)U不平衡法因其采样简单且能得到高分辨率的垂向和水平向数据而具有更远的发展前景。主要介绍了~(234)Th/~(238)U不平衡法的原理、发展历史、采样和分析方法及其在海洋颗粒物循环过程和其他海洋学研究中的应用、存在的问题和发展前景,并重点探究其对于研究颗粒物有机物再矿化过程和受控机制以及深海碳循环的可能。     

铀系不平衡与洋中脊下的岩浆形成及其迁移过程

综述了20多年来洋中脊新生玄武岩中铀系不平衡研究成果,分析了铀系不平衡的形成机制和主要影响因素,并探讨了铀系不平衡研究中的一些问题。结果表明:(1)玄武质岩浆中230Th/238U不平衡可能产生于石榴子石稳定的深部源区,也可能来自230Th的"内部增长"(in-growth),过剩230Th更可能形成于含铝单斜辉石;(2)226Ra/230Th不平衡可能来自岩浆的形成过程,也可能来自岩浆迁移过程;(3)铀系不平衡与岩浆滞留时间和上升速率紧密相关,226Ra的大量过剩显示,这个不平衡事件形成于8ka以内,如果不考虑玄武质岩浆迁移过程的事件,则意味着岩浆迁移时间不超过8ka。提出当前亟待解决的问题:①准确模拟地幔部分熔融条件并测定铀系子体在熔体/地幔残留相间的分配系数;②提出更合理的结晶分异模型;③探索流体对226Ra/230Th不平衡的影响。