黔中气溶胶传输的210 Pb和7 Be示踪:I.周时间尺度的解释

认识环境核素在不同地域空气中的浓度分布和沉降到地表环境的通量对气溶胶污染物全球扩散模型的建立和验证、沉积过程示踪和沉积计年、流域侵蚀示踪参比,以及生态系统受天然辐照的评价等多个领域都是关键的依据.自2001年以来在贵阳观风山等地逐周连续采样,对近地面空气和降水中210Pb和7Be浓度的观测结果表明:①因气象条件变化,近地面空气210mPb和7Be周浓度具有2～6周变幅不等的短周期波动.210Pb空气浓度在年内的总趋势呈现出受气温变化的总体影响和降水的短暂调控;而7Be空气浓度出现连续不断的峰-谷交替.②两核素在近地面空气周浓度的低值同步,210Pb/7Be比率较高(≥0.8),显示出海洋性贫210Pb-7Be气团的入侵影响;它们高的周浓度也同步耦合,比率较低(≤0.7),显示出高层大气富7Be气团的输入.③210Pb和7Be的周降水浓度及水-气分配系数在秋末春季较高,而春末-秋季明显偏低.周降水浓度随同期空气浓度呈增高趋势,其季节分界分别为0.2 Bq/L和1 Bq/L;而Kd值随同期空气浓度增大呈降低趋势.210Pb和7Be的降水沉降主要分布在每年的春夏季;周沉降量随同期降水量呈增大趋势,7Be增大的斜率约为210Pb的3倍;当近于零降水时,它们在降水中的初始比率约为2.5.它们出现高或者较高的周降水沉降都伴随当周或邻周空气浓度的急剧下降;降水中210Pb/7Be比率主要分布在≤0.5,并与空气中210Pb/7Be比率基本同步,显示出两核素被降水清洗的效率基本相近.④2008年冰冻极端天气过程中,210Pb-7Be空气浓度同步低谷并存在气溶胶低浓度与高比活度耦合.⑤观风山7Be周空气浓度显示低纬度、较高海拔地区的预期水平;短周期波动反映强下沉气流和低海拔上升气团影响分别在观风山和瓦里关山的滞后性.     

瓦里关山与观风山近地面空气7Be浓度季节性变化对比

7Be广泛应用于大气物质传输、表土季节性迁移和微粒混合作用的示踪。它在不同地域空气中的浓度分布构成了多领域研究的基础。7Be在对流层空气中的浓度随地表海拔高度而增加。基于瓦里关山和观风山的位置差异和海拔高差,对比观测其近地面空气7Be浓度变化不仅有益于区域尺度的大气和地表环境过程的示踪,而且对全球尺度的研究也将具重要意义。2002-10-09～2004-01-21,利用美国环境测量实验室的低水平核素表层大气采样系统在瓦里关山和观风山同步连续进行每周1个大气气溶胶样品的采集工作。7Be的比活度系用多道能谱仪进行γ谱测定,测量误差小于6%。中美两实验室对逐周样品测量结果表明两实验室的数据具有很好的可比性。两个站点7Be浓度逐周变化趋势总体相似,具有2～6周的短周期波动,波峰与波谷具有良好的对应关系,其高值或低值波动延迟或超前的差异与区域尺度的天气过程传播一致。瓦里关山和观风山7Be的年均浓度分别为(14.7±1.5)mBq/m3和(4.1±0.9)mBq/m3,前者约为后者的3.6倍。近地面空气7Be浓度与同期降水量的比较表明,在周时间尺度上,两者呈现出较好的预期负相关变化;而在月平均尺度上,两地7Be浓度变化比较稳定。位于内陆地区的瓦里关山受低海拔气团上升的影响较小,其空气中7Be浓度变化较真实地反映了中纬度、高海拔地区的背景水平。观风山地区虽然受到低纬度海洋性上升气团的影响,但7Be浓度变化仍然显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。     

环境210Pb研究新进展

210Pb等核素对于大气物质传输途径、流域侵蚀作用和水体沉积过程有重要示踪价值.认识它们在环境运移过程的作用机理、速率和通量是示踪研究的基本内容.我们最新的研究进展主要有1)取得采样及分析数据的国际可比性;2)揭示黔中地区近地面空气210Pb呈现高浓度U型年分布特征;3)获得青海瓦里及山关顶部7Be的高浓度分布;气流强下沉影响在观风山的滞后性和低海拔气团上升影响在瓦里关山的滞后性;4)模拟显示210Pb在一些地区近地面空气的高浓度分布和在全球的高沉降通量环带分布;5)揭示富营养湖泊出现的微粒清洗效应及210Pbex对湖泊生产力变化的示踪价值.     

SEASONAL VARIATION OF BERYLLIUM-7 IN NEAR-SURFACE AIR IN QINGDAO,CHINA

本文报道了从2009年8月至2010年7月在青岛市崂山区(36.03°N,120.18°E)以每周3天的采样频率连续采集近地面大气气溶胶12个月,测定近地面空气中7Be浓度值的研究结果.青岛市近地面空气中7Be浓度的变化范围为1.52～14.58mBq/m3,年平均值为6.83±0.40mBq/m3,显著高于全球平均水平.最高值出现在4月,最低值出现在7月.秋季为7Be浓度平均值最高的月份(9.02mBq/m3);其次为春季( 7.39mBq/m3);夏季为最低的月份(4.46mBq/m3).7Be浓度秋季水平高于夏季水平一倍.“春季泄漏”现象出现在4月份.青岛地区夏季受东南季风的影响,近地面空气中7Be浓度偏低.2009年秋季受厄尔尼诺影响,大气环流异常以及台风频发促使平流层底部和对流屡大气的交换,导致近地面空气中7Be的增多.冬季近地面空气中7Be浓度略高于夏季.青岛市近地面空气中7Be浓度的振荡变化与青岛年内气象条件振荡有关,季节性变化明显,反映了东亚季风区大气环流的特点.     

深圳市大气210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率研究

2017年1月至12月,研究分析了深圳市大气气溶胶中210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率.结果表明,深圳市大气210Pb比活度范围为0.59～4.72 mBq/m3(平均值为1.58 mBq/m3);沉降通量范围为0.45～1.31 Bq/(m2·d)(平均值为0.74 Bq/(m2·d));沉积速率范围为0.09～1.44 cm/s(平均值为0.71 cm/s).研究发现,深圳市大气210Pb比活度冬季高、夏季低,其季节变化受气象条件和不同气团来源综合影响.大气210Pb的沉降通量和沉积速率均与降水量呈明显的正相关关系,提示降雨是大气中210Pb去除的有效途径.     

广州不同季风期近地面大气气溶胶中7Be与持久性有机污染物的同步观测

2006年8月-2007年7月,在广州市天河区以每周采集2～3天的采样频率连续12个月采集近地面大气气溶胶样品,同步测定近地面气溶胶中7Be和有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)等持久性有机污染物的浓度值.7Be浓度全年平均值为2.59 mBq/m3,最高值出现在5月(8.5 mBq/...     

不同季风时节北京近地面大气颗粒物中7Be和POPs的变化

2009年8月至2010年7月在东亚季风区中纬度城市北京连续一年以每周3天的时间尺度同步采集近地面大气中气溶胶样品并测定了宇宙射线成因核素7Be 和8种有机氯农药（OCPs）、7种多氯联苯（PCBs）的浓度。7Be浓度全年平均值为（8.39±0.49） mBq/m^3,显著高于欧洲地区具有相同纬度的城市。最高值出现在9月（15.64 mBq/m^3）,最低值出现在5月（1.35 mBq/m^3）。夏季7Be浓度值较低,春、秋季浓度值较高。对大气气溶胶中7Be进行不同季风时节的比较要比季节性的比较可更好地揭示7Be的变化规律及其来源。夏季的低值与东南季风导致的多降雨气象条件有关。秋季的高值为大气环流异常所致。OCPs和PCBs总浓度（∑OCPs和∑PCBs）呈现夏季低,秋、冬季高的现象。西风和西北风为北京市大气气溶胶中POPs浓度最高的季风时节。较高氯代PCBs （PCB153和PCB180）在冬季占主导优势。较高的PCB101和PCB118可能来自北京周边的污染源。在部分时期7Be与DDTs和δ-HCH有显著的相关性,而在春季和夏季PCB-101与7Be有很好的相关性。     

深圳市大气7Be含量分布及其示踪意义

研究分析了2011年10月至2012年5月期间深圳市大气气溶胶中7Be的含量变化及影响因素。深圳市7Be的含量范围为0～7．6mBq／m3,平均值为3．1mBq／m3,气象条件中降雨对大气7Be的影响最大,而温度以及大气颗粒物PM2．5与7Be的相关性不明显。在春季月份期间,大气7Be比活度与近地面O3的含量变化吻合良好,提示7Be可用于示踪平流层臭氧向地表的动力输送。     

四川阿坝土壤与空气中氡气浓度及分布调查

采用IED-3000R轻便型测氡仪,对四川阿坝地区土壤、空气中的氡气浓度开展初步调查。结果表明：(1)测区空气中氡气浓度较高,均在平均值185 Bq/m3附近;(2)所测得土壤的氡气浓度范围为2 736～93 486 Bq/m3,平均值为26 021 Bq/m3,远远高于全国城市土壤中氡气浓度7 300 Bq/m3的平均值,同时在156个土壤氡气浓度被测点中共有91个测点氡气浓度值超过20 000 Bq/m3,而按照国家标准,对于民用建筑工程土壤中氡气浓度超过20 000 Bq/m3要进行不同程度的防氡工程;(3)地质环境、土壤松散度、岩土性质、土壤含水率为影响阿坝地区土壤氡气浓度的主要因素。     

散落核素7Be和137Cs在洱海和红枫湖沉积物中蓄积对比

沉积物柱芯分别采自滇西地区的洱海和黔中地区的红枫(及百花)湖,散落核素7Be和137Cs在沉积物中的蓄积特征对比分析表明,7Be在洱海及红枫湖沉积物中的累计值分别为(237±73)Bq/m2和(783±44)Bq/m2;按校正到沉降年代的数值,1986年以前137Cs的累计值分别为(519±26)Bq/m2及(3704±56)Bq/m2.由模式计算获知,(1)7Be和137Cs在红枫湖沉积物中的蓄积以侵蚀影响为主;在洱海的蓄积受直接散落控制.(2)在洱海和红枫湖地区7Be大气散落累计值分别为(0.07±0.02)Bq/cm2及(0.08±0.01)Bq/cm2;1986年以前137Cs大气散落累计值分别为(0.11±0.01)Bq/cm2及(0.37±0.01)Bq/cm2,显示出滇西与黔中地区之间137Cs散落的地区差异.这一现象可能反映出青藏高原对滇西地区存在着全球性大气扩散污染物散落的屏蔽效应.     

匈牙利东北部地下水中氡（^222Rn）浓度的参数变化

研究了匈牙利东北部地区地下水中氡浓度的变化，该区特殊的地质特征造成井水（在100-350Bq.L^-1之间）和住宅空气中（有时可高达10000Bq.m^-3)高氡浓度，井水中观测到的氡浓度显示出在空间和时间上都无法预测的变化特征，在相邻的井中，浓度值的变化可能达10倍，在一些井中，一年中可测到3-6倍（在20-180Bq.L^-1之间）的浓度值变化，观测的目的是探明壤中气的氡浓度，水中的氡浓度和气象参数（即，大气压、温度、风速和空气湿度）之间的相关性，获得了壤中气氡浓度和气压之间的良好相关性（相关系数k=-0.84)。     

白龙江下游涉核地区的放射性环境水平现状调查

通过对白龙江下游涉核地区及周边地区的汽车能谱测量和地面伽玛能谱测量以及空气中的氡浓度的监测,得出区内各地层中的U、Th、K含量均符合当地各地层的特性,与当地本底基本一致,空气氡浓度范围为183.9~305.8 Bq/m3,均属正常,符合当地的天然放射性环境情况,对环境无任何影响。     

乌鲁木齐某实验楼室内氡浓度测量及影响因素分析

对乌鲁木齐某实验楼室内氡浓度的测量结果表明,该实验楼室内氡浓度在39～137 Bq/m3,平均76.1 Bq/m3,吸入氡及其子体对相关人员的年均有效剂量为0.51～0.68 mSV,平均值为0.57 mSV,高于乌鲁木齐平均水平,推测与研究区活动断层出露有关。分析数据显示,研究区地下土体扩散氡对一层室内氡浓度影响较大,导致一层室内氡浓度较高,且室内氡浓度在一定程度上受到房屋朝向影响。并结合影响因素,有针对性的提出了预防和降低室内氡浓度的措施。     

某铀矿山废石堆场氡污染调查

通过对某铀矿山11个废石堆场氡析出率和大气氡浓度的测量及氡所致年有效剂量估算表明,该矿山正在使用的废石堆场氡析出率值均超出了国家规定的管理限值水平,只有退役治理后的废石堆场氡析出率在管理限值以内;矿山废石堆场产生的大气氡浓度值为72.35Bq/m3,其所致的年有效剂量值为0.69mSv。     

江西金山金矿田矿山辐射调查

对金山金矿田的金山金矿、花桥金矿区露天水源天然铀、氡,居民区和井下作业人员γ外照射有效剂量等进行调查的结果表明：金山、西蒋矿区露天水源天然铀、氡浓度均小于限值0.05 m g/L和37.00 Bq/L,空气氡浓度为0.008~0.013 Bq/L.居民和井下作业人员γ外照射年有效剂量均小于1 m s和5 m s.矿区放射性均在国家规定的环境评价指标限制之内,对矿山的人身和环境无影响.     

东亚季风区近地面大气气溶胶中OCPs和PCBs纬度分布：以7Be为参照系

连续一年在北京、青岛、广州以每周3d的时间尺度同步采集近地面大气中气溶胶中7Be的测定数据以及在春、秋季节变换时期我国5个不同纬度城市大气气溶胶中7Be和典型持久性有机污染物（有机氯农药和多氯联苯1的同步观测数据,并对文献上发表的我国其他城市近地面大气中气溶胶中’Be年平均值数据进行了分析。通过对以上数据资料的总结和分析,观察到在东亚季风区近地表大气气溶胶中7Be浓度的年平均值呈现正态分布模式,并且在中纬度北纬40°N附近达到极大值。大气气溶胶中7Be在春、秋季节变换时期我国不同纬度城市的瞬时纬度分布仍呈现正态分布模式,但以30°N为最大值。在秋季大气颗粒相中HCHs和PCBs浓度最大值出现在30°N。气相中PCB-28所占百分比随纬度增高而增大,而颗粒相中PCB-28的纬度变化不大。蒸汽压较低的PCB-180在气相中的浓度基本上不随纬度变化,而颗粒相中PCB-180则基本上集中在纬度36。N左右,表明在东亚季风区大气中挥发性较低的POPs化合物具有某种纬度聚焦作用。以宇宙射线成因核素7Be作为大气环流的参照系,可以得出东亚季风区大气环流可影响持久性有机污染物纬度分布的结论。     

重庆雪玉洞氡浓度变化特征及其危害防护

利用 PRM-2100氡子体监测仪对重庆市丰都县雪玉洞氡子体平衡当量浓度进行连续12个月的监测。研究表明：（1）雪玉洞洞内氡子体平均平衡当量浓度为2135.7 Bq/m3;取平衡因子为0.5,则其平均氡浓度为4271.4 Bq/m3;（2）氡子体平衡当量浓度总体呈现出夏季高、冬季低及洞层越高,浓度越高的特点,而且氡子体平衡当量浓度变化与洞内温度变化相关性不明显,但与洞外的相关性则较强;（3）雪玉洞游客因吸入氡子体所致的年均有效剂量当量为0.02 mSv/a,只是联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）估计的氡子体对公众产生危害的年有效剂量界限值（1.30 mSv/a）的1.54%,因此短时间游览对游客的健康不会产生影响。但是,由于洞穴讲解员、保安、拍照人员在洞内工作时间较长,接受氡子体照射的年均有效剂量当量分别为7.69 mSv/a、11.96 mSv/a、59.48 mSv/a,均高于UNSCEAR 的年有效剂量。因此,需要合理安排洞穴内工作人员工作时间和科学地制订出他们的年工作时间上限;加强氡危害相关知识的普及与洞穴工作人员的个人防护;在高氡浓度析出区域进行屏蔽防护或在适当位置安装空气净化器;与此同时,还要加强氡及其子体浓度的分析和监测等。     

引绰济辽工程文得根引水隧洞放射性调查评价

对长约70 km引水工程洞线上进行的地面伽马能谱测量、陆地伽马剂量率测量、土壤氡浓度测量、岩石表面氡析出率测量以及钻孔岩芯样品的放射性元素U、Ra、Th、K含量分析的综合放射性地质调查,并对获得的测量数据进行分析研究。结果表明,测区引水沿线地质体放射性核素当量含量平均值为：U 1.56×10-6,Th 14.12×10-6,K 2.16×10-2;钻孔岩芯放射性元素分析含量平均值为：U 32.34 Bq/kg,Ra 35.68 Bq/kg,Th 35.29 Bq/kg,K 865.65 Bq/kg。陆地伽马剂量率为90.42 nGy/h;土壤氡浓度平均值为4 272.1 Bq/m3;岩石表面析出率平均值为4.01×10-2 Bq/m2·s。根据测量结果,利用内照射和外照射辐射剂量计算了对施工人员造成的辐照剂量为0.759 mSv,低于国家对公众的剂量限值1 mSv/a,表明引水工程输水隧洞的施工在安全辐射范围内。     

成都市东区大气总悬浮颗粒物(TSP)质量浓度及其重金属分布特征

大气总悬浮颗粒物(TSP)中的重金属污染物具有不可降解性,可经由干湿沉降转移到地表土壤和地表水体中,通过一定的生物化学作用,进入动植物体内,严重危害人体健康。研究了成都市东区TSP质量浓度,以及颗粒物重金属元素的浓度分布特征,并对该区重金属进行了污染评价。结果表明,2015年研究区大气TSP的年平均浓度为0.219 9mg/m3,略超过国家二级标准规定的年均浓度限值。研究区TSP平均质量浓度的变化为冬季春季秋季夏季,呈现明显的季节变化。富集因子分析表明,TSP中重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Cu富集程度不一,其中Cd、Cu、Zn和Pb元素人为来源明显。     

长江三角洲南汇潮滩沉积速率及其影响因素

近100余年来,南汇潮滩尤其是中、高潮滩,以淤涨为主,使岸线迅速向海推进。但潮滩沉积并 非连续,而是以冲、淤相间,长期净淤积的方式进行。潮滩沉积剖面主要由风暴成因的小型层序组成,粗、细 粒交替分别代表风暴与平静天气的产物。潮滩沉积环境的不稳定性使其难以满足两种常用来计算210Pb沉积速率 的方法---CIC （稳定的初始比度） 模型和CRS（稳定的沉降通量） 模型的前提条件。在实验时,如果只选择 代表平静天气沉积的细颗粒层进行210Pb活度分析,则可能得到一组相对符合CIC模型的数据,利用此方法计算 出南汇潮间带环境的平均沉积速率为6.11~6.23 cm/yr。对历史海图数字化建立的数字高程模型（DEM） 分析 表明,中、高潮滩近50余年的平均沉积速率为1.91~2.05cm/yr,不及210Pb沉积速率的一半。造成这种差异的 原因有：（１） DEM法在高程推算过程中使用简单的潮滩纵剖面模型,导致计算的沉积速率偏低;（２）210Pb法受 到沉积过程中强烈的物理混合作用和沉积后的生物扰动、化学迁移作用等影响,使计算的沉积速率偏高。推断 近50余年来,南汇中、高潮滩的沉积速率为4～5cm/yr。