用镭-226示踪胶州湾的海底地下水排泄

海底地下水排泄（SGD）是全球水循环的一个组成部分,其输送的溶解物质不仅参与海洋的生物地球化学循环,而且影响近岸海域的生态环境。为了评估胶州湾海底地下水排泄状况,通过建立胶州湾内海水中²²⁶Ra的质量平衡模型来计算海底地下水排泄通量。胶州湾海水中²²⁶Ra的源主要有河流的输入、沉积物扩散输入和地下水的输入,海水系统在稳定状态下,这几种源应该与湾内海水和湾外海水的混合损失达到平衡。除了将地下水输入作为未知项外,对其他源和汇逐个进行量化,计算得知：2011年9-10月胶州湾的海底地下水排泄通量为7.85×10⁶ m³·d^-1;2012年4-5月胶州湾的海底地下水排泄通量为4.72×10⁶ m³·d^-1。在此基础上,对地下水输入胶州湾的营养盐进行了评价。     

用氡-222评价五缘湾的地下水输入

海底地下水排泄(SGD)近年来成为陆-海相互作用的研究热点,地球化学示踪方法是其主要研究手段,尝试用天然示踪剂氡-222评价厦门五缘湾的SGD。为了评价五缘湾SGD的入海通量及其变化,对五缘湾海水中²²²Rn和²²⁶Ra活度、大气中²²²Rn活度、风速、水温和水深进行了连续2 d的测量,对沉积物进行了培养实验用以获得其²²²Rn扩散通量和孔隙水中²²²Rn活度。基于海水中²²²Rn通量的质量平衡,对实测的海水中²²²Rn活度实施了母体支持、涨落潮影响、大气逃逸损失、沉积物扩散输入、混合损失的校正,保守估计SGD输入的²²²Rn通量在0~126.7 Bq/(m²·h)范围内变化,对海水中²²²Rn的平均贡献达54%。以井水和孔隙水中²²²Rn的加权平均值作为SGD端元的代表,获得SGD的输入速率为0~29.3 cm/d,平均输入速率9.3 cm/d。SGD输入速率的动态变化基本围绕12 h的周期波动,是对本海域正规半日潮的具体响应。假设SGD以平均速率在五缘湾海底输入,则五缘湾海底的SGD输入量为1.86×10⁵ m³/d。以陆源地下淡水占SGD输入量的10%考虑,五缘湾的陆源地下淡水输入量约为1.86×10⁴ m³/d。     

用镭同位素评价海水滞留时间及海底地下水排泄

海底地下水排泄(submarine groundwater discharge, SGD)难以直接测量, 镭同位素和氡-222等天然示踪剂使得间接评价SGD通量成为可能.为了评价五缘湾的水体滞留时间和SGD通量, 实测了湾内海水、湾外海水和地下水中224Ra和226Ra的活度, 利用224Ra和226Ra半衰期的差异, 采用224Ra与226Ra的活度比值计算湾内水团的年龄和平均滞留时间, 利用224Ra和226Ra的质量平衡模型计算SGD通量.五缘湾13个站位的水团年龄在0.6~2.4 d之间, 湾顶水团年龄相对较大, 平均海水滞留时间1.4 d.地下水输入五缘湾的224Ra和226Ra通量分别为5.17×106 Bq/d和5.28×106 Bq/d, 将该通量用地下水端元的活度转换成为SGD通量分别是0.21 m3/m2/d(224Ra平衡模型)和0.23 m3/m2/d(226Ra平衡模型), 两种模型的结果较接近, 其平均值0.22 m3/m2/d可作为五缘湾的海底地下水排泄通量.      

镭同位素示踪隆教湾的海底地下水排泄

福建省漳州市隆教湾海水中镭同位素的研究,目的是评价海底地下水排泄量。在2007年6月的航次中,垂直于岸线的9km剖面上布置15个站位,每个站位用潜水泵采集表层海水样60L于塑料桶中。水样运回实验室后,立即用装有锰纤维的PVC管以虹吸的方式富集水样中的镭同位素,水通过PVC管的流速小于300ml/min。224Ra活度用连续射气法测定,测完224Ra后密封7d以上,然后用直接射气法测定226Ra活度。224Ra和226Ra活度都呈现自岸向海逐渐降低的规律,表明扩散控制镭同位素的分布,由224Ra获得68.83km2d-1的扩散系数,同时226Ra形成-0.963dpm100l-1km-1的活度梯度。用扩散系数和活度梯度建立的226Ra的离岸通量为6.62×1011dpmkm-2d-1,这个通量一定是得到SGD输入的镭支持,从而获得隆教湾的海底地下水排泄量是3.03×109m3km-2d-1。该排泄量包括陆源地下淡水排泄量和再循环海水排泄量,绝大部分可能是再循环海水,有待进一步研究。     

人类活动影响下的龙口海岸带海底地下水排泄通量研究

在沿海地区,以²²³Ra和²²⁴Ra为示踪剂建立的镭质量平衡模型已广泛应用于海底地下水排泄量(SGD)的研究中,然而目前国内外关于在人类活动复杂影响较大情况下的SGD研究却极为少见。本文对比研究了在有防渗墙(A区)和填海造陆(B区)两种不同人为因素影响下的龙口海岸带水体表现年龄、海底地下水排泄量及其携带的氮磷营养盐通量。结果表明,A区平均水体表现年龄为14.26 d,B区平均水体表现年龄为10.64 d。此外,B区沿岸地下水以及近岸海水中的Ra活度均普遍高于A区,而盐度低于A区。在SGD方面,A区的SGD速率为1.26~1.60 cm·d^-1,B区为1.43~1.82 cm·d^-1,考虑SGD在评估方法上存在一定的误差,因此两个区域的SGD速率相差不大。但与我国其他自然海域相比,这两个区域的SGD速率均处于较低水平。此外,B区的氮磷营养盐浓度普遍高于A区,而且由SGD驱动的氮磷营养盐通量不同,地下水输入的不平衡的营养盐极易改变龙口海域的营养盐结构,对海洋生态环境产生不利影响,这也进一步证实SGD在沿海生态环境以及水体污染治理中的重要地位。     

辽宁省主要煤田含煤岩系放射性特征分析

通过对煤田钻孔天然伽玛测井资料的二次解译,发现辽宁省内部分煤田含煤岩系存在放射性异常.筛查钻孔3437个,发现异常孔841个,其中与煤层相关的异常钻孔49个,异常值为50~123γ,个别钻孔异常峰值高达260 γ.采集康平、蒲河等5处煤矿原煤作为分析对象,对5处煤矿原煤样品和燃烧后的煤灰进行分析,确定²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、²¹⁰Pb、²¹⁰Po在燃烧后迁移的比例及其影响因素.²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K、²¹⁰Pb元素在煤/灰活度比与煤燃烧后灰分比对比结果显示两者相近,表明元素在燃烧过程中未发生挥发及化学反应,元素含量几乎全部富集于灰分中;而²¹⁰Po元素煤/灰活度比与煤燃烧后灰分比相差较大,认为在煤的燃烧过程中Po易以气态形式迁移到空气中.因此应重视与煤炭开采利用直接相关含煤岩系的放射性异常,避免对环境产生放射性污染.     

福建兴化湾外近海210Pb法沉积速率及校正方法

运用γ谱仪,对采自福建省兴化湾外近海海域的D37和FJ3-12孔进行了 ²¹⁰Pb 、²²⁶Ra和 ¹³⁷Cs 活度的测试,得到这3种核素活度随深度变化特征。分别运用 ²¹⁰Pb 法的CFCS模式(恒定通量恒定沉积模式,Constant Flux and Constant Sedimentation)和CRS模式(恒定供给速率模式,Constant Rate of Supply)以及 ¹³⁷Cs 时标法计算平均沉积速率,发现3种方式的计算结果存在一定差异。在排除粒度变化对核素剖面的影响后,对比不同取样深度的结果发现,指数衰减剖面不完整度(取样深度未达 ²¹⁰Pb 的本底值区)对运用CFCS和CRS模式计算平均沉积速率均有不利影响,其中对CRS模式的影响随剖面不完整性愈强而愈显著。为此提出了相关校正方法作为参考,即先根据CFCS模式估算平均沉积速率和相应的²¹⁰Pb_ex累积量,再通过CRS法建立钻孔年龄框架,由此可计算得出D37和FJ3-12孔的平均沉积速率分别为2.76cm/yr和4.53cm/yr。     

燃烧试验在煤的放射性环境评价方法研究中的应用

采集康平、沈北、东梁、辽阳、阜新、浑江、舒兰、海拉尔、珲春、凉水、七台河共11处煤矿样品，设置了燃烧试验，使煤在近密闭燃烧炉中燃烧，杜绝飞灰造成的物质损失，然后测定煤及其对应灰分的²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K活度.分析得出：在理论燃烧状态下，假设燃烧无飞灰产生，煤灰的²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K天然放射性核素富集因子f与煤灰分比Ad的乘积为1.根据煤燃烧后核素的迁移富集规律和影响辐射水平的核素权重，提出了应用于煤的比活度、吸收剂量率、年吸收剂量、内辐射指数等放射性环境评价参考值.经11处煤矿验证，评价结果可以反映煤灰的辐射水平，辐射水平排序与实际测量结果基本一致.     

燃烧试验在煤的放射性环境评价方法研究中的应用

采集康平、沈北、东梁、辽阳、阜新、浑江、舒兰、海拉尔、珲春、凉水、七台河共11处煤矿样品,设置了燃烧试验,使煤在近密闭燃烧炉中燃烧,杜绝飞灰造成的物质损失,然后测定煤及其对应灰分的²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K活度.分析得出：在理论燃烧状态下,假设燃烧无飞灰产生,煤灰的²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra、⁴⁰K天然放射性核素富集因子f与煤灰分比Ad的乘积为1.根据煤燃烧后核素的迁移富集规律和影响辐射水平的核素权重,提出了应用于煤的比活度、吸收剂量率、年吸收剂量、内辐射指数等放射性环境评价参考值.经11处煤矿验证,评价结果可以反映煤灰的辐射水平,辐射水平排序与实际测量结果基本一致.     

格尔木河222Rn同位素变化及其对地表水-地下水交互关系的指示意义

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月和8月的²²²Rn浓度和典型断面流量,结果发现：山区河段河水²²²Rn浓度最高,平均值为948.72 Bq·m^-3,指示基岩裂隙水是山区河段重要补给来源;山前冲洪积扇河水²²²Rn浓度最低,平均值为76.71 Bq·m^-3,地下水补给较少;溢出带地区河水²²²Rn浓度上升至平均676 Bq·m^-3,地下水溢出补给河水,向下至细土平原,河水²²²Rn浓度呈下降趋势。时间变化上,8月与5月相比,河水²²²Rn浓度下降,表明地下水补给减少。溢出带S1~S2河段河水与地下水交互关系以双向转化为主,基于质量守恒原理计算河水与地下水交互通量,5月和8月累积河水渗漏通量分别为3.87 m³?s^-1和0.9 m³?s^-1,地下水补给通量分别为0.51 m³?s^-1和0.47 m³?s^-1,河水渗漏强度大于地下水补给,二者交互通量存在时空差异。     

Variations of Hydrodynamics and Submarine Groundwater Discharge in the Yellow River Estuary Under the Influence of the Water-Sediment Regulation Scheme

The “Water-Sediment Regulation Scheme” (WSRS) is critically important to the hydrologic evaluation of the Yellow River estuary since a huge pulse of water and sediment are delivered into the sea during a short period. We used the natural geochemical tracers radium (²²³Ra, ²²⁴Ra, ²²⁶Ra) and radon (²²²Rn) isotopes as well as other hydrological parameters to investigate the mixing variations and submarine groundwater discharge (SGD) in the Yellow River estuary under the influence of the 2013 WSRS. Dramatically elevated radium and radon isotopic activities were observed during this WSRS compared with activities measured during a non-WSRS period. Radium “water ages” indicated that the offshore transport rate nearly tripled when the river discharge increased from 400 to 3400 m³/s. We calculated the SGD flux in the Yellow River estuary based on a radium mass balance model as well as radium and radon time-series models. The SGD flux was estimated at 0.02~0.20 m/day during a non-WSRS period and 0.67~1.22 m/day during the 2013 WSRS period. The results also indicate that large river discharge tends to lead more intense SGD along the river channel direction with a large amount of fresh SGD.     

氡(222Rn)在地下水-地表水相互作用中的应用研究进展

地下水-地表水相互作用是水资源管理和地表水生态系统保护中重要的一个环节,氡同位素(²²²Rn)由于其在地下水与地表水中含量差异显著、性质保守、检测难度低,广泛运用于地下水-地表水相互作用的研究当中。本文通过总结分析²²²Rn在不同地表水体(海水、河水、湖水等)中的应用,指出刻画地下水氡浓度的异质性是估算地下水排泄的重点和难点。在估算海底地下水排泄(SGD)时,氡的混合损失项估算不确定、海水氡浓度时空变异性、SGD的多组分特征等可能给估算结果带来较大不确定性;在估算河流地下水排泄时难以确定氡的大气逃逸量;研究人员对氡在示踪地表水补给地下水方面的研究程度相对不足。本文从科学研究和实际生产方面,对²²²Rn的研究应用提出以下潜在方向:(1)降低地下水氡空间变异性对估算地下水排泄量的影响;(2)针对不同水体、不同水文条件,准确刻画氡的大气逃逸量;(3)拓展²²²Rn示踪能够解决的科学问题;(4)将氡质量平衡模型计算与不确定分析相结合,实现软件化。     

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。     

深圳大沙河河水与海水关系的水文化学识别

为了解深圳沿岸河口处海水与河水的混合关系,在大沙河下游靠近河口段密集取17件河水样,依据其水化学数据,分析了主要离子Ca、Mg、Na、K、SO4、HCO3与Cl的关系,Br与Cl的关系以及piper三线图解,在研究区河段从上游至入海口,对河水样品有如下认识:(1)上游4个样品(Cl<100mg/L)接受降水和地下水的补给;(2)4个样品(150mg/L     

Fallout plutonium and natural radionuclides in annual bands of the coral Montastrea annularis, St. Croix, U.S. Virgin Islands

We have investigated the banded coral Montastrea annularis as a recorder of the history of fallout Pu in surface seawater. Thirty annual growth bands, representing growth during ‘coral years’ 1951–1980, were subsampled from M. annularis collected at St. Croix, U.S. Virgin Islands. ‘Coral years’ begin and end in late summer-early autumn and are designated for the calendar year in which they end. ^239,240Pu was finite in coral years 1954–1980, and the coral Pu record is very simply related to the fallout history of ⁹⁰Sr. Peaks in coral Pu in coral years 1959 and 1964 correspond to fallout peaks in 1959 and 1963, respectively. Peak broadening and time lags in the coral Pu record, as compared to the ⁹⁰Sr fallout record are consistent with retention of fallout Pu in surface seawater for about two years (characteristic removal time) during the period of major fallout, and possibly longer thereafter. The simplicity of the coral Pu record and its close correspondence with fallout history suggest that ^239,240Pu was incorporated into the coral skeleton with constant discrimination relative to Ca; the effects of speciation and oxidation state upon Pu incorporation are presently unknown.

To aid the Pu interpretation Ca, Mg, Sr, Na and natural radionuclides (²³⁸U, ²²⁸Ra, ²³²Th and ²¹⁰Pb) were also determined in the annual bands. In small samples (0.5 g) Ca, Mg and Na show correlated variations which could be due to seasonal variability in uptake. The ²³⁸U and ²²⁸Ra records were generally consistent with uptake, at constant discrimination, from surface-water reservoirs of nearly constant concentration, although one sample showed probable diagenetic addition of U. ²³²Th was not detected with certainty; this implies that terrigenous particles were not consistently entrapped within the coral skeleton. Interpretation of ²¹⁰Pb was difficult because ²²⁶Ra was not measured.

Montastrea annularis preserves a record of fallout Pu. To make this record useful it must be considered in the broadest possible geochemical context.     

唐山曹妃甸浅层地下水水化学特征及咸化成因

为了查明曹妃甸浅层地下水水化学及咸化成因,采集研究区河水、地下淡水、微咸水、咸水、卤水、雨水和海水等不同类型水样,对其水化学组成、离子比、Piper三线图、吉布斯图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析。结果表明：(1)曹妃甸浅层地下水包括全新世沉积层潜水和晚更新世沉积层微承压水,且非原始封存在地层中而是形成于全新世中晚期。(2)地下潜水向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型,微承压水以咸水和卤水为主要水质类型;近冲洪积扇前缘水化学特征主要受岩石风化作用控制,围填海区及河口处水化学特征受海水混合作用控制,滨海平原区水化学特征主要受蒸发/结晶作用控制。(3)曹妃甸浅层地下水咸化过程主要是晚更新世以来海侵海退时期形成海洋蒸发盐经大气降水和河水多期溶滤所致,其盐分来源于海水蒸发盐,河口及围填海区地下潜水盐分主要来源于现代海水入侵。