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。     

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。     

白令海表层营养盐水平输送的镭-228示踪

对白令海表层海水228Ra的分析表明,白令海表层海水228Ra比活度从低于检测限变化至0.81 Bq/m3,低于西北冰洋陆架区的报道值。表层水228Ra比活度和228Ra/226Ra)_A.R.的空间分布均呈现由西南部中心海盆向东北部陆架区增加的趋势。由228Ra/226Ra)_A.R.和盐度的关系揭示出白令海环流、白令海陆坡流和阿拉斯加沿岸流对228Ra和228Ra/226Ra)_A.R.分布有明显影响。运用一维稳态扩散模型计算出白令海由中心海盆向东北部陆架方向上水体混合的水平涡动扩散系数为1.9×108 m2/d。结合海盆-陆架界面营养盐的水平浓度梯度,估算得硝酸盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐由白令海中心海盆向东北部陆架区的水平输送通量,该通量对白令海东北部陆架区新生产力的贡献很小,其他途径输送的营养盐更为重要。     

地下卤水中镭的富集与测定方法研究

以自配人工卤水,采用硫酸钡（镭）共沉淀法富集其中的镭,同时用γ谱仪同步测量^226Ra和^228Ra的含量。不同pH和共沉淀剂作用下的化学及放化回收率计算表明,该方法操作简单,回收率高,适用于地下卤水及其它水体较高含量^226Ra、^228Ra的同步测定。用该方法测定的莱州湾地下卤水^226Ra和^228Ra含量分别为0．341Bq／L和1．615Bq／L,远高于海水中镭的含量。     

北太平洋亚热带环流区表层水中226Ra和228Ra的分布与变化

对1999年9～10月采自北太平洋亚热带环流区的19份表层海水样品的Ra同位素分析表明。研究海域表层水中的^226Ra、^228Ra放射性比度分别介于0．67～0．92、0．08～0．30Bq／m^3之间，平均值分别为0．74、0．11Bq/m^3．^226Ra/^228Ra)A．R．活度比的变化范围为0．11～0．44，平均值为0．19．上述数值明显低于近岸海域水体的相应值，表现为典型的开阔大洋水的特征．从空间分布的特征看，研究海域Ra同位素含量与^226Ra/^228Ra)A.R.值均呈均匀分布态势．将本研究结果与历史数据进行对比后发现，本研究获得的^226Ra、^228Ra放射性比度比20世纪60～80年代得到的数据来得低，可能与水体层化作用加强导致的Ra补充量的减少以及生物生产力升高导致的Ra迁出量的增加有关．北太平洋亚热带环流区表层水中Ra同位素的时间变化与文献报道的该海域叶绿素a、硅酸盐、磷酸盐含量与初级生产力的历史变化趋势相吻合．     

渤海中部沉积物铅来源的同位素示踪

本研究对渤海中部表层和柱状沉积物中Pb的含量和同位素进行了分析,研究了其时空分布规律,并探讨了其物质来源。结果表明,表层沉积物中Pb的含量为14.54×10-6~59.42×10-6,其含量在渤海湾近岸、黄河口附近、研究区的东北部较高,而在研究区的中部和渤海湾北部含量较低;Pb同位素207Pb/206Pb的值为0.8341~0.8489,208Pb/206Pb的值为2.0828~2.0980。岩心沉积物中Pb含量、同位素组成与表层沉积物相似,整体上较为稳定,但在1990s以来呈现增大的趋势。渤海中部沉积物中Pb以自然来源为主,黄河沉积物是其主要物质来源,但渤海湾北端则与滦河源物质或沿岸侵蚀相关;人类活动影响主要出现在1990s以后,与中国含Pb矿石的燃烧等工业活动相关,但影响微弱,仅在黄河口西北近岸海域、渤海湾等个别站位得到体现。     

水团混合及其稳定同位素成分的变化

水团的概念，一般是指在海洋中由同一源地形成的，物理、化学性质和运动状态基本一致的水体。水团本身是均匀、稳定的，但彼此之问则存在比较明显的差别。     

镭、氡同位素示踪调水调沙对黄河口水体运移及营养盐分布特征的影响

为研究调水调沙影响下的镭、氡同位素和营养盐在黄河口的分布特征,于2013年7月调水调沙期间在黄河口及其邻近海域进行了多点的连续观测。研究发现:(1)黄河口海域镭、氡同位素分布呈现明显的“分区”现象,南北两区分别为“调水调沙影响非显著区域”和“调水调沙影响显著区域”,北部海域镭、氡同位素浓度高值主要来源于陆源输入(包括河流输入和海底地下水排放);(2)调查期间,北部海域水体年龄为(2.9±1.6)d,南部海域水体年龄为(5.0±2.1)d;水龄随潮汐变化表现出涨潮时水龄增大、落潮时水龄减小的波动趋势;(3)北部海域溶解无机氮(DIN)和溶解硅(DSi)含量明显高于南部海域,而溶解无机磷(DIP)在两个区域的含量相差不大。     

南海东北部表层水体水平涡动扩散的^228Ra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的放射性比活率从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扮布特征个相一致。     

海水镭同位素富集的锰纤维制作效果的扫描电镜分析

镭同位素在河口与海洋近岸区域的生物地球化学行为、水体交换、地下水的输运等研究中发挥了重要的作用。准确测定海水中的镭同位素是应用的基础,锰纤维的富集效率是镭同位素测定过程中一个重要的因素。应用无镭水的KMnO4溶液和聚丙烯纤维材料进行了锰纤维制作实验,用扫描电镜分析技术进行了制作效果的研究,优化了锰纤维详细制作过程的详细参数。扫描电镜的表面形态分析和能谱的元素分析可以很好地评价锰纤维的制作效果,可见扫描电镜可以作为一种锰纤维制作效果的有效识别工具。     

Water mass of the northward throughflow in the Bering Strait in the summer of 2003

1 IntroductionTheBeringStrait, with them aximum depth lessthan 60 m , isthe uniquepassagebetween the ArcticOcean and the North Pacific Ocean, and links twoshelfseas:theBeringSeainthesouthandtheChukchiSea in the north. The background flow field oftheBering…     

2003-2012年间白令海峡断面淡水构成的时空变化

通过对2003-2012年间白令海峡64.3°N断面海水氧同位素组成的分析,应用海水δ18 O值和盐度的质量平衡关系区分出淡水中河水和海冰融化水组分的贡献,探讨白令海峡淡水组成的分布特征及其年际变化。研究表明,断面东侧阿拉斯加沿岸水影响区呈现低δ18 O值、低盐、高温、高河水组分的特征,西侧阿拉德尔水具有高δ18 O值、高盐、低海冰融化水的特征,中部白令陆架水的δ18 O值、盐度和淡水组成则居于上述二者之间。阿拉斯加沿岸水影响区河水组分的份额约为阿拉德尔水和白令陆架水的2倍,并呈现出2010年2012年2003年2008年的时间变化规律,受控于育空河入海径流量的时间变化。白令陆架水和阿拉斯加沿岸水影响区的海冰融化水份额较为接近,均比阿拉德尔水影响区的海冰融化水份额高约45%。海冰融化水的年际变化表现出2003年2008年≈2012年2010年的规律,受控于白令海海冰的年际变动。从断面淡水构成看,通过白令海峡的淡水平均由46%的河水和54%的海冰融化水构成,且阿拉德尔水、白令陆架水和阿拉斯加沿岸水影响区河水组分与海冰融化水组分的比值自2003年至2012年间呈增加趋势,证明太平洋入流中淡水构成的变化对北冰洋海冰的融化也起着一定的作用。     

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.     

白令海峡夏季流量的年际变化及其成因

白令海峡是连接太平洋和北冰洋的唯一通道,穿过海峡的海水体积通量在年际尺度上的变化主要取决于海峡南北两侧的海面高度差,白令海峡的入流对北冰洋海洋过程有重要的意义。利用SODA资料计算夏季白令海峡海水体积通量,对其年际变化及成因进行分析。结果表明夏季白令海峡的体积通量主要是正压地转的;当体积通量为正距平时,楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海以及波弗特海南部海面高度为负距平,同时,白令海陆架海面高度为正距平;对这些海域的Ekman运动、上层海洋温度、盐度和垂直流速进行分析,发现海面高度异常与海峡体积通量的这种关系主要是与海面气压异常分布所产生的Ekman运动有关。当白令海峡的体积通量为正距平时,北冰洋中央海面气压为正距平,白令海海盆海面气压为负距平。这种气压的异常分布在一定程度上解释了上层海洋运动、海水温盐结构与白令海峡入流的关系,从而把夏季大尺度大气环流和白令海峡体积通量的年际变化联系了起来。     

TIMS measurements of Ra and Ra in the Gulf of Lion, an attempt to quantify submarine groundwater discharge

Submarine groundwater discharge (SGD) is now recognized as an important pathway for water and chemical species fluxes to the coastal ocean. In order to determinate SGD to the Gulf of Lion (France), we measured the activities of ²²⁶Ra and ²²⁸Ra by thermal ionization mass spectrometry (TIMS) in coastal waters and in the deep aquifer waters of the Rhone deltaic plain after pre-concentration of radium by MnO₂. Compared to conventional counting techniques, TIMS requires lower quantities of water for the analyses, and leads to higher analytical precision. Radium isotopes were thus measured on 0.25–2 L water samples containing as little as 20 fg of ²²⁶Ra and 0.2–0.4 fg of ²²⁸Ra with precision equal to 2%. We demonstrate that coastal surface waters samples are enriched in ²²⁶Ra and ²²⁸Ra compared to the samples further offshore. The high precision radium measurements display a small but significant ²²⁶Ra and ²²⁸Ra enrichment within a strip of circa 30 km from the coast. Radium activities decrease beyond this region, entrained in the northern current along the shelf break or controlled by eddy diffusion. The radium excess in the first 30 km cannot be accounted for by the river nor by the early diagenesis. The primary source of the radium enrichment must therefore be ascribed to the discharge of submarine groundwater. Using a mass-balance model, we estimated the advective fluxes of ²²⁶Ra and ²²⁸Ra through SGD to be 5.2 × 10¹⁰ and 21 × 10¹⁰ dpm/d respectively. The ²²⁶Ra activities measured in the groundwater from the Rhone deltaic plain aquifer are comparable to those from other coastal groundwater studies throughout the world. By contrast, ²²⁸Ra activities are higher by up to one order of magnitude. Taking those groundwater radium activities as typical of the submarine groundwater end-member, a minimum volume of 0.24–4.5 × 10¹⁰ l/d is required to support the excess radium isotopes on the inner shelf. This has to be compared with the average rivers water runoff of 15.4 × 10¹⁰ l/d during the study period (1.6 to 29% of the river flow).     

224,223Ra和137Cs在吕宋海峡及周边海域的分布以及其对“彩虹”台风的响应

本文报道2015年9月和2016年5月期间天然放射性核素²²⁴Ra和²²³Ra在吕宋海峡及周边海域表层和垂向水体的分布特征。为理解日本福岛核事故的影响,本文亦分析研究区域内人工放射性核素¹³⁷Cs的分布特征。结果表明,^224,223Ra和¹³⁷Cs比活度水平均处于我国南海海洋天然放射性本底变化范围之内。²²⁴Ra在吕宋海峡以西南海北部海域比活度较高,在吕宋海峡以东菲律宾海域比活度较低。¹³⁷Cs没有明显的分布趋势。基于三站位（LS3,LS5和LS8）²²⁴Ra、¹³⁷Cs以及温盐的垂向分布特征,本文揭示²²⁴Ra和¹³⁷Cs在热带表层水、次表层水和中-深层水中比活度水平和梯度变化的差异特征。彩虹台风事件扭转了整个吕宋海峡及周边海域的海流循环过程。大量以低水平²²⁴Ra为特征的西太平洋海水涌入南海,降低水体²²⁴Ra比活度水平。但是,西太平洋和南海北部海域水体¹³⁷Cs比活度水平没有明显差异,台风导致的海流变化对水体¹³⁷Cs比活度没有明显影响。     

Vessels,risks, and rules: Planning for safe shipping in Bering Strait

Commercial vessel traffic through the Bering Strait is increasing. This region has high biological and cultural significance, to which commercial shipping poses several risks. For this environment, these risks include ship strikes of whales, noise disturbance, chronic pollution, and oil spills. Indigenous Chukchi, Iñupiaq, St. Lawrence Island Yupik, Siberian Yupik, and Yup’ik peoples may be affected by proximity between small hunting boats and large commercial vessels leading to swamping or collisions, through displacement of animals or impacts to food security from contaminants, and through loss of cultural heritage if archeological sites and other important places are disturbed by wakes or an increase in people spending time on shore. Several measures are available to govern shipping through the region, including shipping lanes, Areas to Be Avoided (ATBAs), speed restrictions, communications measures, reporting systems, emissions controls, oil spill prevention and preparedness and salvage, rescue tug capability, voyage and contingency planning, and improved charting. These measures can be implemented in various ways, unilaterally by the U.S. or Russia, bilaterally, or internationally through the International Maritime Organization (IMO). Regulatory measures can be established as voluntary measures or as mandatory measures. No single measure will address all risks, but the framework presented herein may serve as a means of identifying what needs to be done and evaluating whether the goal of safe shipping has been achieved.