黄河下游地下水中镭氡同位素的分布及影响因素研究

为研究黄河下游地下水中镭氡同位素的含量、分布及其影响因素,于2015年5月至2016年2月,按季度对黄河下游利津水文站至黄河口区间100 km河道内的地下水进行了5次调查,得到结论如下:①黄河下游地下水中3种镭同位素（223Ra、224Ra和226Ra）活度变化范围为0.4~5.9 dpm/100L、23.5~358.1 dpm/100L和11.2~49.4 dpm/100L;222Rn活度变化范围为8.2~700.5 dpm/L,除个别站位（如DP-#）地下水中222Rn浓度较高以外（608.8±105.0 dpm/L）,其他站点222Rn浓度水平基本上保持在8~200 dpm/L之间。②远离河口的采样站位（LJ-#、YL-#和YW-#）地下水中镭同位素浓度的季节性特征不明显,而靠近河口的采样点（DP-#和KY-#）的镭同位素浓度季节性差别显著。随着向河口方向的延伸,地下水中镭同位素浓度呈现出逐渐增加的趋势,盐度是影响镭同位素活度的关键因素。③各采样点水体中222Rn浓度变化均呈现出夏季略低于冬季的分布特征,水体停留时间和黄河径流量变化是影响222Rn活度变化的主要原因。     

海水对含水层沉积物中镭解吸的模拟实验

本研究采用莱州湾沿岸含水层中的沉积物,通过渗滤实验模拟镭的解吸过程。结果表明,在典型的地下水流速范围内(0.02~0.30 cm/min),镭同位素(223Ra、224Ra、226Ra)的解吸没有显著变化。在海水与淡水的混合过程中,解吸的镭比活度与水的盐度呈显著的线性正相关关系。当盐度超过海水盐度时(如S=80的卤水中),解吸的镭比活度则趋于最值平台。对比模拟估算的地下水中镭的比活度与莱州湾沿岸实测间隙水中镭的比活度,223Ra和224Ra的结果基本一致,而226Ra的实测结果较模拟估算结果偏小。可能由于含水层中226Ra经反复解吸后得不到母体核素及时补充所致。本研究将为更好地理解镭同位素在含水层中的地球化学行为提供科学依据,为合理地选择量化海底地下水排放(submarine groundwater discharge,SGD)模型的镭端元值提供新的参考视角。     

224Ra对春季青岛近海水体混合及营养盐来源的示踪研究

2013年3月,以青岛近海为研究区域,分析了过剩224Ra(224Raex)的分布特征及其影响因素,并以之为示踪工具对水体的混合过程和营养盐来源进行了评估。研究发现,224Raex的比活度范围为1.30.2 dpm/100 L到10.21.3 dpm/100 L,并呈现出近岸高、远岸低和低潮时高、高潮时低的时空分布特征。224Raex-盐度对研究区域的水体混合状况的指示作用明显优于温度-盐度指标。2013年3月青岛近海溶解无机磷(DIP)和溶解硅(DSi)浓度的主控因素是潮汐作用,而溶解无机氮(DIN)的来源组成较为复杂,可能包括河流输入、生活污水、工业废水、潮汐混合、地下水排放等。     

黄河中下游悬浮颗粒物多核素时空分布特征及其指示意义

天然放射性核素（238U、40K、226Ra、228Ra、7Be、210Pb_xs等）信息对于认识河流颗粒物的来源及输运过程具有重要的指示意义,然而目前关于河流悬浮颗粒物（SPM）的核素研究尚不多见。本研究分析了黄河中、下游水体悬浮颗粒物中各种天然放射性核素的活度水平及时空分布特征,发现春季颗粒物的238U、40K、226Ra、228Ra、7Be和210Pb_xs活度分别为26.86～119.57 Bq/kg、619.50～835.62 Bq/kg、12.88～55.51 Bq/kg、24.55～82.61 Bq/kg、0.24～39.47 Bq/kg和0.92～18.78 Bq/kg,秋季分别为40.54～73.96 Bq/kg、804.95～1023.12 Bq/kg、31.24～47.68 Bq/kg、57.92～77.95 Bq/kg、0.98～30.50 Bq/kg和12.60～31.33 Bq/kg。对比发现,除7Be在两次调查时表现出相似的变化范围和趋势外,其他各种核素的比活度整体上均表现为春季高于秋季的季节特征。就核素的含量及比值的空间分布而言,黄河小浪底、开封和将军渡3个河段均存在数值异常的现象,推测是这3处区域的物质来源、颗粒物粒径及成分组成不同于其他区域所致。     

黄河干流铀同位素的沿程变化及入海通量

通过分析黄河干流溶解铀的沿程变化特征和下游利津站溶解铀浓度的季节性变化,估算了溶解铀的逐月及全年入海通量。研究结果表明,溶解铀浓度从上游至下游总体呈现出沿程逐步增加的趋势,234U/238U放射性活度比在上游源头附近比较高,其余河段234U/238U放射性活度比维持在较稳定的水平(1.3~1.7)。黄河下游利津站溶解铀浓度的变化范围为2.72±0.18 μg/L至7.57±0.66 μg/L之间,平均值为5.49±0.28 μg/L,并且呈现出夏、秋季低于春、冬季的变化规律。黄河下游水沙、溶解铀的月际入海通量年内变化显著,主要集中丰水期特别是调水调沙时期。利津站的径流量是影响溶解铀入海通量的主要因素。2010年、2013和2014年利津站溶解铀的入海通量分别为1.04×105 kg/a、1.31×105 kg/a和6.41×104 kg/a,占世界河流年入海通量的1%左右。     

辽河口水体中223Ra、224Ra的RaDeCC法测定及应用

介绍了同步延时计数法,并应用其对辽河口水体中的223Ra和224Ra进行了测定,结合pH、DO、COD、叶绿素、营养盐等参数对223Ra和224Ra的放射性活度及其比值随盐度的变化和影响因素进行了讨论,继而以"镭同位素表观年龄模型"计算了辽河口水体的停留时间。结果表明:2010年4月,辽河口调查水域水体中的224Ra、223Ra随盐度变化趋势不保守,在盐度为10和26的海域出现了放射性活度高峰值,可能分别由悬浮颗粒物解吸和滨岸咸化的地下水排放等因素造成。水体停留时间随着离开河口距离的增大而增大,最大值出现在盐度为14的海域,达到8.34 d。     

海底地下水排放对南黄海沿岸海水细菌群落结构的影响

在南黄海沿岸岸滩采集海水样品,将同位素地球化学与分子生物学技术相结合,探讨海底地下水排放(submarine groundwater discharge, SGD)对沿岸海水微生物群落结构的影响.结果表明,南黄海沿岸水体微生物优势类群为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、疣微菌门、厚壁菌门等.海水中较高浓度的镭同位素活度极有可能是由近岸海底地下水排放过程导致.沿岸海水中的²²⁴Ra活度与营养盐浓度、微生物群落的多样性及丰富度具有相对同步的变化规律.溶解氧对海水中的细菌群落结构具有显著影响(p<0.05),海底地下水排放输入的高浓度溶解无机氮、溶解硅酸盐可能是影响沿岸海水中细菌群落结构特征的主要因素之一.本研究表明,海底地下水排放对沿岸微生物群落结构的影响是不可忽视的.