青岛市7Be, 210Pb 和210Po大气沉降通量的测定

运用本实验室建立的大气沉降中7Be,210Pb的γ谱分析方法和210Po的α谱分析方法,测定了青岛大气沉降通量.结果表明,青岛市2002年4～11月大气沉降的7Be和210Pb通量平均为1.67和0.32 Bq/(m2·d);2004年5～9月7Be,210Pb和210Po通量平均值为2.15,0.51和0.083 Bq/(m2·d).     

Behaviors of 210Pb and 210Po around hydrothermal vents in the Okinawa Trough

Vertical profiles for the uranium-series radioisotopes 210Pb and 210Po were obtained at thetwo hydrothermal vent sites, the Iheya Ridge and the Minami-Ensei Knoll, in the Mid-Okinawa Trough in 1993 and 1994, respectively. In 1995, both radioisotopes were measured at the Minami-Ensei Knoll a-gain. At the Iheya Ridge, where the hydrothermal activity is not active as reflected by the CH_4, and 222Rn data, both the total 210Pb and 210Po activities show deficiency relative to their parents, and the mean residence time of 210Pb and 210Po is approximately equal to 20 and 2-5 a, respectively. At the Minami-Ensei Knoll, which is characterized by black smokers, the total 210Pb(0.167 × 10~(-3)-2.5 × 10~(-3)_ Bq/kg) around the plumes is deficient relative to 226Ra but the total 210Po activities (1.83 × 10 ~(-3) - 2.83 × 10~(-3) Bq/kg) are in excess relative to 210Pb. The 210Po activities are higher than those in the East China Sea and the Okinawa Trough and excess 210Po has been found. The 210Pb/226Ra and 210Po/     

冬季台湾海峡210Po和210Pb的分布特征及颗粒物的输出

~(210) Po and ~(210) Pb are increasingly used to constrain particle dynamics in the open oceans, however they are less used in coastal waters. Here, distributions and partitions of ~(210) Po and ~(210) Pb were examined in the Taiwan Strait, as well as their application to quantify particle sinking. Activity concentrations of dissolved ~(210) Po and ~(210) Pb(0.6 μm)ranged from 1.21 to 7.63 dpm/(100 L) and from 1.07 to 6.33 dpm/(100 L), respectively. Activity concentrations of particulate ~(210) Po and ~(210) Pb varied from 1.96 to 36.74 dpm/(100 L) and from 3.11 to 38.06 dpm/(100 L). Overall,particulate ~(210) Po and ~(210) Pb accounted for the majority of the bulk ~(210) Po and ~(210) Pb. 210 Po either in dissolved or particulate phases showed similar spatial patterns to 210 Pb, indicating similar mechanisms for controlling the distributions of ~(210) Po and ~(210) Pb in the Taiwan Strait. The different fractionation coefficients indicated that particles in the Zhemin Coastal Current(ZCC) inclined to absorb 210 Po prior to 210 Pb while they showed an opposite effect in the Taiwan Warm Current(TWC). Based on the disequilibria between ~(210) Po and ~(210) Pb, the sinking fluxes of total particulate matter(TPM) were estimated to range from –0.22 to 3.84 g/(m2·d), showing an overall comparable spatial distribution to previous reported sediment accumulation rates. However, our sinking fluxes were lower than the sedimentation rates, indicating a sediment resuspension in winter and horizontal transport of particulate matter from the Taiwan Strait to the East China Sea.     

北冰洋表层积雪中7Be、210Po和210Pb的分布特征

大气输送的放射性核素7Be、210Po和210Pb,可以作为研究北冰洋大气沉降通量、海洋现代沉积以及海冰中物质传输的重要示踪剂,已被广泛应用于包括气团运动、土壤侵蚀以及水系统中颗粒物循环过程的研究。本文报道了2018年北极高纬度浮冰区表层积雪中7Be、210Po和210Pb的活度特征。7Be、210Po和210Pb的比活度变化范围分别为33.6～632.68 mBq/L、36.2～87.5 mBq/L、30.9～194.49 mBq/L。本文的研究发现,北冰洋表层积雪中7Be和210Pb比活度小于中纬度大陆地区。研究区域表层积雪中7Be的比活度随着纬度的增加而增加。此外,表层积雪中210Po/210Pb活度比值范围为0.70～1.48 (平均为0.93),210Po与210Pb活度已基本达到平衡,表明积雪样品年龄可能较“老”。     

海洋气团对沿海城市大气环境影响与识别研究

本研究通过识别海洋气团特征及沿海城市大气受到海洋气团的影响方式与程度,为评价沿海城市空气环境质量提供科学依据。以青岛市为例,收集大气气溶胶样品中放射性核素~(210)Pb、40K数据及采集时段当地大气颗粒物数据;分析~(210)Pb活度浓度与气溶胶颗粒物浓度变化;对当地当时大气气团进行溯源分析。研究表明:(1)研究期间青岛沿岸地区2015年4月至2016年6月与2016年6月至2017年6月大气污染特征显著不同,前者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物浓度显著相关,而后者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物无相关关系;(2)穿越海洋的陆地气团呈现出高活度浓度、低颗粒物浓度的特征;来自海洋气团的气溶胶呈现出低活度浓度、低颗粒物浓度的特征;(3)海洋气团气溶胶中~(210)Pb活度浓度较低。临近大陆的海洋(黄海、东海)上层大气受到大陆气团的影响,其海洋气团的特征有所减弱。~(210)Pb活度浓度、颗粒物浓度(PM2.5)可作为判断海洋气团的指标,识别"来自海洋的气团"与"经过海洋的气团"。     

210Po-210Pb活度不平衡鉴年法测定北极冰区表层冰雪年龄

远离河流和大陆的北冰洋冰区,大气沉降是210Po、210Bi、210Pb和7Be核素等最重要的来源。降雪一旦形成即被标记具有特定的210Po/210Pb活度比值,并降落到海冰表面,进入封闭状态。在封闭体系的冰雪中,随着时间推移,210Po从相对于210Pb强烈亏损的状态逐渐达到210Po-210Pb平衡状态。因此可以通过分析北冰洋表层冰雪中210Po-210Pb活度不平衡特征,量化冰区表层冰雪的表观年龄。本文搜集整理了北极地区气溶胶的210Po/210Pb活度比值,结合2018年中国第9次北极科学考察航次和2015年美国GEOTRACES 北冰洋航次中若干冰站表层冰雪的210Po/210Pb活度比特征,估算了北冰洋表层冰雪的表观年龄。结果表明,2018年中国冰站采集的表层冰雪年龄变化范围为106～272 d,远大于2015年美国冰站采集的表层冰雪的年龄;而两国冰站表层冰雪的年龄都呈现一定的纬度效应,即随着采样站位越靠近北极点,总体上表层冰雪的年龄呈现越来越大的特点,表明北极冰区表层冰雪越靠近北极点,表层冰雪被保留的时间会越长。210Po-210Pb 活度不平衡定年法可以作为一种评估北冰洋冰雪年龄的方法并与遥感技术协同使用。     

厦门近岸210Po和210Pb的大气沉降通量

为揭示中国东南沿海地区210Po和210Pb的大气沉降时空变化特征，探讨该地区气溶胶的停留时间，于2013年1月至2014年12月对厦门地区210Po和210Pb的大气沉降通量进行了时间序列研究。结果发现，210Po和210Pb的平均日沉降通量分别为（65.38±4.79） mBq/（m2·d）（n=54）和（0.78±0.09） Bq/（m2·d）（n=54），表现出明显的周年变化。东北季风期间，210Po和210Pb的沉降通量较高，而西南季风期间其通量较低。2013年和2014年，210Po的年沉降通量分别为19.29 Bq/（m2·a）和9.25 Bq/（m2·a），210Pb的年沉降通量分别为159.2 Bq/（m2·a）和189.6 Bq/（m2·a）。两核素的年沉降通量表现出不同程度的年际差异。210Po与210Pb沉降通量之间存在显著的线性正相关关系，揭示了大气中210Po和210Pb具有相同的迁出机制，降雨和大气中核素含量是影响210Po和210Pb沉降通量的主要因素。该研究结果可以为探求台湾海峡海水中210Po与210Pb的收支平衡提供大气来源项。     

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。     

冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中210Pb和210Po的行为

讨论了在冲绳海槽伊平屋海岭和南奄西海丘两处海底热液喷出口附近海水中的铀系子体放射性核素210Pb和210Po浓度的垂直分布剖面.在伊平屋海岭,甲烷及222Rn的数据表明海底热液活动不强,总210Pb和210Po放射性均低于它们各自母体的放射性,210Pb和210Po在海水中的平均停留时间分别为20和2～5a,而在以“黑色烟雾”为特征的海底热液活动强烈的南奄西海丘,在”烟雾”中的总210Pb含量(0.167×10-3～2.50×10-3Bq/kg)相对其母体226Ra贫乏,而总210Po含量(1.83×10-3～2.83×10-3Bq/kg)则相对其母体210Pb过剩.该处海水中的210Po的放射性高于东海陆架区及冲绳海槽其他海区,并且显示了210Po过剩.210Pb/226Ra以及210Po/210Pb放射性比值的范围分别为0.1～0.4和1.1～7.8.在热液扩散带中210Pb被优先从海水中清除.控制南奄西海丘海水中210Pb浓度的可能机制涉及到210Pb通过扩散作用的横向输送.在热液扩散带中高210Po/210Pb放射性比值表明210Pb的耗尽及210Po从海底热液喷出口的加入.     

北太平洋亚热带环流区表层水的210Po/210Pb不平衡

对北太平洋亚热带环流区表层水中溶解态(＜0.2 μm)和颗粒态(≥0.2 μm)210 Po、210pb的含量、分布、停留时间及其在颗粒物清除迁出过程中的分馏效应开展了研究,结果表明,研究海域表层水中溶解态210Po、210Pb的比活度分别介于0.14 ～3.75和1.41 ～6.87 Bq/m3之间;颗粒态210Po、210Pb的比活度分别介于0.35 ～ 2.49和0.18 ～3.18 Bq/m3之间.溶解相和颗粒相中的210Po/210Pb不平衡状态呈现截然不同的特征,溶解相中210Po相对于210Pb呈亏损状态,而在颗粒相中则呈过剩状态,反映出210Po与210Pb生物地球化学行为的差异,210Po具有更强的颗粒(生物)活性.由稳态不可逆模型计算出溶解态和颗粒态210Po的平均停留时间分别为0.28、0.27 a;溶解态和颗粒态210Pb的平均停留时间分别为0.88、0.15 a.由清除速率常数法计算得到的溶解态210Po、210Pb在颗粒清除过程中的平均分馏因子为4.73,且该分馏因子随颗粒氮含量的增加呈增加的趋势.停留时间的差异以及明显大于1的分馏因子均表明,210Po、210Pb在颗粒清除过程中发生了明显的分馏,而分馏因子与颗粒氮(PN)之间存在的正相关关系则显示含氮组分对210 Po、210Pb的分馏起着一定的作用.     

210Pb法在测定沉积速率中的应用

~(2l0)Pb是~(226)Ra衰变后的一个子体产物。~(210)Ra吸附到大气尘埃、气溶胶上,或吸附到兩、雪中,沉降下来,参与陆地水系的循环。海水中也有~(226)Ra,它同样也能衰变为~(210)Pb,因此,大气沉降、大陆径流和水体中~(226)Ra的衰变是海水中~(210)Pb的来源。~(210)Pb在海水中很容易被粘土和有机质悬浮颗粒吸附,或与铁     

长江口及其邻近陆架沉积物中226Ra和210Pb的分布特征

本文利用放射化学分析法测定了长江口及其邻近陆架沉积物中~(226)Ra和~(210)Pb的含量。结果表明,在该海区的沉积物中,~(226)Ra含量的水平分布随经度增加而直线下降,而~(210)Pb含量的水平分布则随经度增加而直线上升,二者形成明显的同步反向分布。     

冲绳海槽海底热液喷出口附近海水中~(210)Pb和~(210)Po的行为

讨论了在冲绳海槽伊平屋海岭和南奄西海丘两处海底热液喷出口附近海水中的铀系子体放射性核素2 10 Pb和2 10 Po浓度的垂直分布剖面 .在伊平屋海岭 ,甲烷及2 2 2 Rn的数据表明海底热液活动不强 ,总2 10 Pb和2 10 Po放射性均低于它们各自母体的放射性 ,2 10 Pb和2 10 Po在海水中的平均停留时间分别为 2 0和 2～ 5a ,而在以“黑色烟雾”为特征的海底热液活动强烈的南奄西海丘 ,在”烟雾”中的总2 10 Pb含量 ( 0 1 6 7× 1 0 -3～ 2 50× 1 0 -3Bq/kg)相对其母体2 2 6Ra贫乏 ,而总2 10 Po含量 ( 1 83× 1 0 -3～ 2 83×1 0 -3Bq/kg)则相对其母体2 10 Pb过剩 .该处海水中的2 10 Po的放射性高于东海陆架区及冲绳海槽其他海区 ,并且显示了2 10 Po过剩 .2 10 Pb/ 2 2 6Ra以及2 10 Po/ 2 10 Pb放射性比值的范围分别为 0 1～ 0 4和 1 1～ 7 8.在热液扩散带中2 10 Pb被优先从海水中清除 .控制南奄西海丘海水中2 10 Pb浓度的可能机制涉及到2 10 Pb通过扩散作用的横向输送 .在热液扩散带中高2 10 Po/ 2 10 Pb放射性比值表明2 10 Pb的耗尽及2 10 Po从海底热液喷出口的加入 .     

南海与厦门湾海水中210Po和210Pb的粒级分布

对南海和厦门湾表层水中210Po和210Pb的粒级分布特征进行了研究.结果表明,南海海水中210Po和210Pb在不同粒级颗粒物中的体积比活度高低顺序为:(＜0.4μm)＞(0.4～2.0 μm)＞(2.0～10 μm)＞(＞10μm).210Po、210Pb主要存在于＜2.0 μm粒级颗粒物中.厦门湾210Po体积比活度高低顺序为:(2.0～10 μm)＞(＜1.2μm)＞(＞10μm)＞(1.2～2.0 μm),210Po主要存在于＞2.0μm粒级颗粒物中.南海不同粒级颗粒物中210Pb的质量比活度差异不大,0.4～2.0 μm和2.0～10 μm粒级210Po质量比活度约为10μm粒级210Po比活度的3倍.厦门湾210Po的质量比活度比南海相应粒级210Po低约1个数量级,且各粒级间差异不大,表明不同粒径颗粒物在210Po和210Pb清除过程中的作用不同.210Po和210Pb的固-液分配系数(Kd)及分馏因子(α)进一步证实南海0.4～2.0 μm粒级颗粒物对210Po的清除能力比其它粒级颗粒物更强,而＞10μm粒级颗粒物对210Pb的清除能力比其它粒级颗粒物更强.不同粒级颗粒物中210Po与210Pb之间的不平衡状况揭示了不同粒级颗粒物不同的来源,为210Po/210Pb不平衡示踪颗粒物来源提供了依据.     

210Pb沉积速率测定法在浅水动力环境中的应用

本文根据瓦登海(Waddensea)潮滩沉积物。~(210)Pb强度的测定和有关实验,讨论了~(210)Pb沉积速率测定法在浅水动力环境中应用所存在的一些问题和原因;提出了~(210)Pb“转换时间”和“沉降时间”概念;分析了泥沙运动与沉积物~(210)Pb强度的关系并依据粒度指标对某些不规则~(210)Pb剖面进行修正;发现Jade湾潮滩现代沉积速度为0.16—0.29cm/a,Greetsiel为0.16cm/a,Afsluitdfijk大坝附近达6.0cm/a,反映了大坝工程改变动力环境后出现的聚淤现象。     

赣北黄茅潭近代湖泊~(137)Cs蓄积特点、SCP计数和事件性沉积及其对~(210)Pb计年的矫正

对赣北黄茅潭近代湖泊沉积岩芯进行了~(137)Cs、~(210)Pb测试和SCP(球状碳粒)计数分析,阐述了~(137)Cs蓄积特征,结合SCP计数、粒度指标及降水记录厘定了一些事件性沉积层位。研究表明,1986年前后是沉积环境中~(137)Cs行为的转折点;在这之前,~(137)Cs以大气散落为主,其蓄积行为大致与降水存在正相关关系,在这之后,~(137)Cs以流域侵蚀为主,其蓄积行为与降水呈负相关关系。1953—1954年、1974—1975年、1998—1999年,流域降水丰沛,相应沉积层位~(137)Cs比活度低,这与流域强烈侵蚀稀释了进入湖泊的~(137)Cs有关。1963—1964年沉积层位~(137)Cs蓄积峰稳定而显著,与高通量的大气散落有关,也与当时降水量低,大雨、暴雨次数少,流域侵蚀强度低造成较低的沉积速率等密切相关,是可靠的定年时标。1986年存在同样的气候环境特点,其蓄积峰可能也是存在的,但需要进一步确认。基于~(210)Pb方法,利用多种计年模式计算了沉积岩芯的年代,发现与这些事件性沉积层位具有较大差异。研究认为,在长江中游这种降水高、流域侵蚀强度高的较为复杂的沉积环境中,~(210)Pb计年存在较大误差。复杂沉积环境中近代沉积的定年,有必要深度挖掘~(137)Cs环境行为,在全面阐述其蓄积特点的基础上,辅以SCP计数、粒度指标及降水等识别事件性沉积层位,矫正~(210)Pb计年,是精确建立近代沉积时标的必要方法。     

近代黄河三角洲海域210Pb多阶分布与河口变迁

黄河是中国的第二大河流,输沙量居世界之冠(平均年输沙量约12亿吨),黄河的频繁改道和大量泥沙入海促成了黄河三角洲的迅速形成。测定黄河口外海区近代沉积速率和沉积通量对沉积动力学的研究及黄河三角洲的治理与开发有重要意义。近年来,国内外学者利用~(210)Pb法广泛测定了江、河、湖泊和浅海陆架的沉积速率,取得了可喜的成果。然而,测定象黄河口外高速沉积环境海域的近代沉积速率是一个新的尝试。本文利用~(210)Pb法测定了黄河三角洲海域4个岩芯~(210)Pb的放射性强度,结果报告于后。     

137Cs对三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

滨海核电站排放的低放射性污染物对海洋浮游生物及其生态系统的辐射影响日益受到人们关注。为探讨人工放射性核素对海洋浮游藻类的辐射效应机制,研究了放射性~(137)Cs暴露下电离辐射对海洋浮游藻类三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的形态、生长速率以及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,三角褐指藻在放射性为1 000 Bq/dm~3比活度的~(137)Cs处理组、CsCl对照组和空白组的比生长速率均值分别为0. 600/d、0. 600/d和0. 610/d,组间差异不显著(p 0. 05)。在叶绿素荧光特征的影响方面,随培养时间的延长~(137)Cs暴露下的三角褐指藻F_o、F_m呈上升趋势; F_v/F_m、F_v/F_o、NPQ呈先上升后趋于稳定的趋势,其稳定范围分别为0. 5～0. 6、1. 0～1. 4和0. 7～1. 1; Q_p呈现先下降后稳定的趋势,其稳定范围为0. 5～0. 6。通过差异显著性比较分析处理组和对照组、空白组的比生长速率和叶绿素荧光特性参数无显著性差异。研究结果可为海洋放射性污染的预防和治理提供理论依据和实际参考。     

长江水下三角洲邻近海域~(210)Pb分布特征及沉积动力学指示意义

为了研究长江水下三角洲及邻近海域沉积动力环境对长江入海输沙量减少的响应,进行了野外采样以及论文数据收集工作,利用~(210)Pb放射性同位素的测量和分析,分别比较表层和柱状沉积物的~(210)Pb活度在2003年前后的变化。结果显示,在2003年后,表层沉积物~(210)Pb活度分布特征由原来的明显梯度变化变为均一分布,同时活度值普遍降低;而柱状沉积物的~(210)Pb垂向分布曲线也由原来的稳定沉积曲线变为混合强烈的均匀分布。这说明了,在长江入海输沙量减小的背景下,研究区内的沉积动力环境随之发生改变,河口过程主导的沉积作用在不断减弱,而陆架过程主导的混合作用却在不断加强。     

长江口崇明东滩不同植被带沉积速率研究

利用2007年丰水期、枯水期在崇明东滩芦苇带、藨草带和光滩采集的6根沉积物柱状样,研究了沉积物的粒度特征和过剩的210Pb和228Th及7Be活度的垂向分布特征,探讨了由陆地向海洋不同植被间的沉积物粒度变化规律。依据恒定比活度沉积速率模型,估算了不同时间尺度的崇明东滩芦苇带、藨草带和光滩的表观沉积速率。结果表明:3种核素示踪的崇明东滩的表观沉积速率都随潮滩植被的不同从陆到海方向逐渐降低,同时依过剩的210Pb和228Th,7Be的次序而增大。由过剩的210Pb和228Th计算的夏季沉积速率比冬季的稍高,而由7Be计算的夏季表观沉积速率则明显高于冬季的。结合沉积物粒度的时空分布和这些核素的大气通量,对利用这些核素测定潮滩沉积速率的影响因素进行了探讨。