北黄海水体的^224 Ra

用锰纤维富集-射气法测量了北黄海水体的^224 Ra，研究了该海域夏季和冬季2个季节^224 Ra比活度及其垂直分布，并对其进行了比较研究．北黄海夏季^224 Ra 比活度为0．24—3．48Bq／m2，平均值为1．14Bq／m2；冬季^224 Ra比活度为0．37～6．68Bq／m2，平均值为0．94Bq／m2．北黄海的表层水有3个^224 Ra 高值区，分别位于东北部海域、渤海海峡南部和北黄海中北部海区．30m水深将^224 Ra比活度的垂直分布分成上层和下层2层．在0～30m水层，夏季，随着水深增加^224 Ra比活度逐渐增加，比活度变化较小；冬季部分站位由表层向下^224 Ra比活度逐渐降低．30m水深以下，^224 Ra比活度随着水深的增加而增加，而且变化幅度较大．由^224 Ra比活度的垂直分布得出该海域的垂直涡动扩散系数为2．5～43．5cm2／s，夏季北黄海冷水团中心海域底层溶解态化学物质输运补给到上层所经历的时间为9～15d左右．     

南海东北部表层水体水平涡动扩散的~(228)Ra示踪研究

研究了1994年8－9月南海东北部表层海水中228Ra的分布特征。采用Mn－纤维富集海水中的Ra同位素，通过其子体228Ac的β计数法来测量228Ra。表层海水中228Ra的放射性比活度从2．48Bq·m－3变化到4.47Bq·m－3，平均值为3.24Bq·m－3。228Ra的水平分布表现为调查海区东北部比活度较高，这与该航次的226Ra的分布特征相一致。根据各断面的228Ra放射性比活度与离岸距离之间的负相关关系，计算了它们所对应的水平涡动扩散系数，并讨论海域的地貌特征对228Ra比活度分布的影响。这些研究结果对表层水体的混合、交换，尤其是可溶性污染物的迁移、扩散以及海域的自净作用的研究都具有实际意义。     

应用镭-226解读南极普里兹湾表层水的来源与运移

中国第22次南极科学考察航次(2005年12月至2006年1月)期间,利用Mn-纤维富集大体积表层海水中的Ra同位素,并通过222Rn直接射气法测量226Ra的比活度,结果表明,普里兹湾表层水的226Ra比活度变化为0.92~2.09 Bq/m3,平均值为1.61 Bq/m3,在深海区域表现出226Ra含量高的特征。从空间分布看,表层水226Ra比活度呈现出由湾内向湾外增加的反常态势,反映出不同Ra含量水团的混合影响2。26Ra比活度与盐度的关系证实研究海域表层水的Ra含量主要受三种端元水体的混合所控制:其一为具有镭含量高、盐度高特征的南极夏季表层水;其二为低镭、低盐特征的冰融水;其三为高盐、中等镭含量的普里兹湾中深层水,该水体的226Ra纯粹由海底沉积物间隙水向上扩散所维持。结合S-226Ra示踪体系及上述三端元混合模型,计算出各组成水体的比例并描绘出它们的空间分布。南极夏季表层水的份额由湾外向湾内逐渐降低,并且在68°E断面向南影响范围较大;冰融水的比例由湾内向湾外降低,并且在湾内东部的高温水体中具有最大贡献;普里兹湾中深层水中受沉积物镭来源影响比较显著的区域出现在湾内西北部,其影响向湾外逐渐降低。冰融水与普里兹湾中深层水份额分别于普里兹湾湾顶东、西部出现高值的分布特征证实埃默里冰架前沿海流东进、西出的运移规律。     

福岛第一核电站事故及核污水排海进入中国海路径及其影响

自2011年3月日本福岛第一核电站事故发生以来,其对中国海的影响一直备受国内高度关注。基于近10年的研究成果,本文综述了福岛第一核电站事故释放的放射性核素进入中国海的海洋传输路径主要为表层环流和模态水(亚热带模态水和中央模态水),经表层环流和模态水到达中国海的时间尺度分别在10—15年和2—3年之间。对比分析福岛第一核电站事故前后可知:南海¹³⁷Cs活度持平,黄海¹³⁷Cs活度稍有降低,但东海¹³⁷Cs活度有所升高。鉴于目前有限的监测站位和短期的观测时间,福岛第一核电站事故对中国海的影响程度大小还有待于长期监测和进一步的评估。同时针对日本政府宣布福岛第一核电站核污水排海计划,分析了其潜在的风险和指出了未来的研究方向。     

210Pb测年的“延年”与“折寿”

放射性同位素²¹⁰Pb适于百年尺度的定年和沉积速率计算，已经在冰芯、土壤、湖泊、水库、河口、潮滩、潟湖、海湾和浅海陆架等多种环境得到广泛应用。目前，²¹⁰Pb测年方法的应用有两种现象值得注意：一种是“延年”，即根据测算的沉积速率回溯定年的时间，有时回溯的时间跨度可达二、三百年；另一种是“折寿”，即根据测算的表观沉积速率计算得到的²¹⁰Pb本底层位之上的时间跨度不足百年。根据²¹⁰Pb测年的原理和有关仪器的检出限来分析，本文作者认为，²¹⁰Pb直接定年的上限以110 yr~155 yr为宜。因此，“延年”的运用有一定的前提条件，即研究区的沉积环境在回溯的数百年尺度内应该保持稳定，同时回溯的定年结果最好有其他独立的定年方法（如历史文献记录或生物标志物等）来印证、以增加其可靠性。对于²¹⁰Pb测年的“折寿”现象，可能的原因有四种。第一，沉积及取样的压实效应没有在分析和计算过程中得到校正。第二，²¹⁰Pb活度测量的精度和不确定度影响了对本底的判断；为稳妥起见，研究者选定的本底层位一般会比真实的本底年龄要年轻一些，导致定年结果的时间跨度缩小。第三，²¹⁰Pb定年计算模式决定了本底活度值的微小差异将带来计算出来的时间跨度产生显著差异。第四，沉积过程事实上发生了后期的侵蚀和迁移，导致保存在柱样中的沉积记录不完整。为了有效地减少²¹⁰Pb测年法的结果误差，可以采取减小²¹⁰Pb活度测量子样的间距、并同步测量²²⁶Ra活度等技术手段；另外，在计算时应该使用沉积通量而不是表观沉积速率。我们相信，²¹⁰Pb测年方法的正确运用和解译将对物源判断、沉降后的侵蚀和扰动等问题提供一些有益的信息。     

南极普里兹湾及其邻近海域表层水镭同位素的分布及应用

中国第27次南极科学考察期间(2010年12月30日至2011年1月16日),对普里兹湾及其邻近海域表层海水进行了226Ra和228Ra的分析,结果表明:226Ra和228Ra比活度的变化范围分别为1.47—2.43Bq/m3和0.17—0.45Bq/m3,平均值分别为2.13Bq/m3和0.29Bq/m3,228Ra/226Ra)A.R.(228Ra与226Ra的活度比)的变化范围为0.08—0.20,平均值为0.14。根据盐度和226Ra的质量平衡方程,计算出研究海域表层水中冰融水、南极夏季表层水和普里兹湾中深层水的份额。研究海域表层水中温度、盐度、226Ra、228Ra、228Ra/226Ra)A.R.和冰融水份额的空间分布显示,在埃默里冰架前沿海域,西侧海域较东侧海域具有低温、高盐、高226Ra、低228Ra、低228Ra/226Ra)A.R.、低冰融水份额的特征,证实埃默里冰架下水体东进西出的运动规律。根据埃默里冰架前沿东、西侧水体228Ra/226Ra)A.R.的差异,估算出埃默里冰架下表层水体东进西出所经历的时间为1.85a。此外,在普里兹湾湾口中部海域(66.5—67.5°S,72°—74°E),观察到次表层水的上升通风作用,该区域较高的228Ra含量和228Ra/226Ra)A.R.证明这些表层水体并非来自湾外绕极深层水的上涌,而可能来自湾内埃默里冰架输出水体。     

北黄海水体的226Ra和228Ra

用锰纤维富集-射气法测定了北黄海海水中的镭同位素226Ra和228Ra,研究了该海域水体中镭同位素的含量和分布.研究结果表明北黄海水体夏季226Ra的比活度为1.80～4.35 Bq/m3,平均值为3.06 Bq/m3;冬季226Ra的比活度为2.08～5.20 Bq/m3,平均值为3.28 Bq/m3.北黄海夏季228Ra的比活度为3.85～25.60 Bq/m3,平均值为10.60 Bq/m3;冬季228Ra的比活度为3.14～15.60Bq/m3,平均值为7.66 Bq/m3.该数据范围和中国近海其他海域、孟加拉湾、泰国昭披耶河口、濑户内海等海域相近.北黄海东北部海域,渤海海峡靠近山东半岛的海区和中北部海区表层镭同位素活度较高.C1断面镭同位素的分布特征从镭同位素的方面证实了渤海海峡水交换表现为北进南出特征这一结论的正确性.226Ra和228Ra的垂直分布较为复杂,大部分站位呈现出底层活度变高的趋势,其他少数站位呈现出中间层活度高的分布特征,不同来源的镭同位素输入至该海域形成了这样的分布特征.     

大洋表层水中~(226)Ra的分布

采用碳酸盐富集－EDTA纯化－Ba（Ra）SO4制源－α计数法，测定了我国第13,14 次南极科学考察期间，从西太平洋、南大西洋和东印度洋采集的 16个表层水样中的226 Ra比活度。测定结果表明，表层水中溶解态226Ra的比活度范围：西太平洋为 0．46──0．95Bq·m－3，平均值为 0．66Bq·m-3；东印度洋为0．5 6──1．2 7 Bq·m-3，平均值为0．81 Bq·m-3；南大西洋为1．17──1．63Bq·m－3，平均值为 1．45 Bq·m－3。还测定了上述海域 5个表层水样中颗粒态226Ra比活度为0.006──0．030Bq·m－3，颗粒态226Ra很低，只占溶解态的1．0％──2．6％，说明226Ra主要以溶解态形式存在于上述洋区。测定结果还表明，52°S以南离南极较近的测站226Ra比活度较高，特别是 60°Ｓ以南的南大洋海域，226Ra比活度更高，与其他作者的测定结果一致。     

历次核试验进入海洋的~(137)Cs对中国近海影响的模拟研究

1945年以来,世界各主要核国家进行了数千次核试验,这些核试验产生的绝大部分放射性物质通过多种途径进入海洋,对海洋环境造成放射性污染。本文建立了一个准全球海洋的放射性物质输运和扩散数值模式,通过数值模拟手段评估了历史核试验释放的放射性物质137 Cs对中国近海海洋环境的影响。本文借助前人工作评估了核试验释放137Cs进入海洋的途径和总量;通过比较模拟结果与观测资料,表明本文建立的放射性物质模式能够较好地模拟出137Cs在中国近海及其邻近海域的分布情况和随时间演变特征;模拟结果表明中国近海里的137Cs浓度在20世纪50年代中期达到最大,其中吕宋海峡海域137Cs浓度最高,达80.99Bq/m3;进一步分析了2011年3月份日本福岛核事故前中国近海137Cs浓度分布状况,2011年整个中国近海137Cs浓度介于1.0~1.6Bq/m3间,且其浓度垂向分布较均匀,相对封闭的南海浓度略高于其他海域。     

应用于白光显示的Tm3+/Ho3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光特性研究

用高温熔融法制备了Tm³⁺/Ho³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃(TeO₂-ZnO-La₂O₃)样品,测试了玻璃样品的吸收光谱和上转换发光光谱,分析了上转换发光机理.结果发现:在975 nm波长激光二极管(LD)激励下,制备的碲酸盐玻璃样品可以观察到强烈的红光(662 nm)、绿光(546 nm)和蓝光(480 nm)三基色上转换发光,红光对应于Tm³⁺离子     

福岛核事故泄漏入海的137Cs长期输运的数值研究

The Fukushima nuclear accident in 2011 released large amounts of radionuclides, including ~(137)Cs, into the Pacific Ocean. A quasi-global ocean radioactive transport model with horizontal grid spacing of 0.5°×0.5° and 21 vertical layers was thereafter established to study the long-term transport of the Fukushima-derived ~(137)Cs in the ocean.The simulation shows that the plume of ~(137)Cs would be rapidly transported eastward alongside the Kuroshio Current and its extensions. Contaminated waters with concentrations lower than 2 Bq/m3 would reach the west coast of North America 4 or 5 years after the accident. The ~(137)Cs tends to be carried, despite its very low concentration, into the Indian and South Pacific Oceans by 2016 via various branches of ocean currents.Meanwhile, the ~(137)Cs concentrations in the western part of the North Pacific Ocean decrease rapidly with time. Up to now the highly contaminated waters have remained in the upper 400 m, showing no evidence of significant penetration to deeper layers.     

Fifteen years experience in measuring Ra and Ra by delayed-coincidence counting

The RaDeCC™ system has proved to be a robust method of measuring ²²³Ra and ²²⁴Ra extracted from natural waters. Samples ranging in size from < 1 to > 1000 L are first concentrated onto Mn-fiber. The Mn-fiber is partially dried and placed into a circulation system with helium as the carrier gas. Alpha decays of the radon daughters of ²²³Ra and ²²⁴Ra are recorded in a scintillation cell. These data are used to activate electronic gates in the delayed coincidence system, which separate events due to ²²³Ra from those due to ²²⁴Ra. The system combines a high detection efficiency with low background to accurately measure ²²³Ra and ²²⁴Ra at concentrations on the order of 5 atoms per liter. Since this system was first deployed, numerous improvements in electronics and technique have occurred. In this paper I present tests we have conducted to confirm certain assumptions and improve the overall technique of sample collection and measurement.     

白令海峡水团来源的镭同位素示踪

对白令海峡64.3°N纬向断面镭同位素的研究表明,水体中226Ra比活度、228Ra比活度和228Ra/226Ra)A.R.存在明显的纬向变化,反映出太平洋与北冰洋水体交换的多种路径.根据温度、盐度和镭同位素的水平与垂直分布,太平洋水进入北冰洋的路径可能主要有3支,分别为白令海峡西侧的阿拉德水、白令海峡东侧的阿拉斯加沿...     

Seasonal variation in the Ra/Ra ratio of coastal water within the Sea of Japan: Implications for the origin and circulation patterns of the Tsushima Coastal Branch Current

In the current study, low-background γ-spectrometry was employed to determine the ²²⁸Ra/²²⁶Ra activity ratio and ¹³⁷Cs activity of 84 coastal water samples collected at six sites along the main island of Japan (Honshu Island) within the Sea of Japan, including the Tsushima Strait, and two other representative sites on Honshu Island (a Pacific shore and the Tsugaru Strait) at 1-month intervals in 2006.The ²²⁸Ra/²²⁶Ra ratio of coastal waters in the Sea of Japan exhibited similar patterns of seasonal variation, with minimum values during early summer (²²⁸Ra/²²⁶Ra = 0.6–0.8), maximum values during autumn (²²⁸Ra/²²⁶Ra = 1.5–3), and a time lag in their temporal changes ( 2.5 months and over  1300 km distance). However, the 2 other sites represented no clear periodic variation.In contrast to the positive correlation between ¹³⁷Cs activity (0.6–1.7 mBq/L) and salinity (15–35), the ²²⁸Ra/²²⁶Ra ratio of coastal water samples from the Sea of Japan was not observed to correlate with salinity, and the increase in the ²²⁸Ra/²²⁶Ra ratio was not as marked (0.5–1; May–June 2004 and 2005) during the migration along Honshu Island. The input of land-derived water and/or the diffusion of radium from coastal sediments is unlikely to have affected the wide seasonal variation in the ²²⁸Ra/²²⁶Ra ratio observed in these water samples.The seasonal variation in the ²²⁸Ra/²²⁶Ra ratio recorded for the coastal waters of the Sea of Japan is considered to be mainly controlled by the remarkable changes in the mixing ratio of the ²²⁸Ra-poor Kuroshio and the ²²⁸Ra-rich continental shelf waters within the East China Sea (ECS). After passing through the Tsushima Strait, this water mass moves northeast along the coastline of the Sea of Japan as the Tsushima Coastal Branch Current (TCBC).     

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.     

南海东北部春季海表pCO_2分布及海-气CO_2通量

2013年南海东北部春季共享航次采用走航观测方式,现场测定了表层海水和大气的二氧化碳分压(pCO2)及相应参数。结合水文、化学等同步观测要素资料,对该海域pCO2的分布变化进行了探讨。结果表明,陆架区受珠江冲淡水、沿岸上升流及生物活动的影响,呈现CO2的强汇特征;吕宋海峡附近及吕宋岛西北附近海域受海表高温、黑潮分支"西伸"、吕宋岛西北海域上升流等因素影响,呈现强源特征。根据Wanninkhof的通量模式,春季整个南海东北部海域共向大气释放约4.25×104 t碳。     

Analysis of Ac in seawater by delayed coincidence counting

The activity of ²²⁷Ac in seawater was determined using a delayed coincidence counting technique based on the measurement of the short-lived daughter ²²³Ra (half-life of 11 days). Two 180-l aliquots of Ac free seawater from surface waters of the California borderlands were spiked with Harwell Uraninite standard and the added Ac and Ra were extracted on Mn-fibers. The measured activities on the fibers agreed to within 5% of the equilibrium Ac activity of the spike addition, well within the 2σ counting error of 7% for the measurements. Thus, any recovery error was indistinguishable from counting error. Large volume samples were collected from the water column of the Eastern North Pacific in December of 1998 and processed through Mn-fiber columns. The ²²³Ra activities on the fibers were measured four or more times over a period of 2 months by the technique of [J. Geophys. Res. 101 (1996) 1321] to determine if the activity of ²²³Ra was wholly supported by ²²⁷Ac. In most cases, no significant differences in ²²³Ra activity were observed during repeated counting of the same sample, again implying that ²²³Ra was supported wholly by ²²⁷Ac. In samples where unsupported ²²³Ra were present, samples were counted beyond five half live of the ²²³Ra (>60 days). Two depth profiles of ²²⁷Ac in the Eastern North Pacific showed similar shape and activity to profiles in the Western and Central Pacific measured with alpha-spectrometry by [Nature 310 (1984) 486). Surface waters of the Southern Ocean were relatively enriched in ²²⁷Ac compared to Eastern North Pacific waters, possibly indicating export of the parent ²³¹Pa from Atlantic surface waters or upwelling.     

基于223Ra和224Ra的桑沟湾海底地下水排放通量

海底地下水排放（SGD）是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素223Ra和224Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑沟湾的海底地下水排放通量。结果表明,海底地下水样尤其是间隙水中Ra活度[224Ra=（968±31）dpm/（100 L）,223Ra=（31.4±4.9）dpm/（100 L）,n=9]远高于表层海水[224Ra=（38.7±2.0）dpm/（100 L）,223Ra=（1.70±0.50）dpm/（100 L）, n=21]。假设稳态条件下,考虑Ra的各源、汇项,利用Ra平衡模型,估算出桑沟湾SGD排放通量为（0.23~1.03）×107 m3/d。潮周期内的观测结果显示,涨潮时,水力梯度较小,SGD排放变弱,落潮时,水力梯度较大,导致了相对较多的SGD排放。在一个潮周期间,基于223Ra和224Ra得到的SGD排放通量平均为0.39×107 m3/d。潮汐动力下的SGD排放平均占总SGD排放的61%,因此桑沟湾沿岸的地下水排放主要受潮汐动力的影响,并对海水组成及海陆间物质交换有显著贡献。