234Th/238U不平衡法及其在海洋颗粒物循环研究中的应用

一直以来,对于测定从海洋表层到深层整个全水柱的颗粒物输出通量都是一个很大的挑战。放射性元素234Th因其合适的半衰期(t1/2=24.1d)和超强的颗粒物活性而被广泛应用于示踪颗粒物的循环以及和生物有关的海洋过程,并且234Th/238U不平衡法因其采样简单且能得到高分辨率的垂向和水平向数据而具有更远的发展前景。主要介绍了234Th/238U不平衡法的原理、发展历史、采样和分析方法及其在海洋颗粒物循环过程和其他海洋学研究中的应用、存在的问题和发展前景,并重点探究其对于研究颗粒物有机物再矿化过程和受控机制以及深海碳循环的可能。     

铀浓度和不平衡U234╱U238比值在厦门湾海洋水文学研究中的应用

应用水中U~(234)╱U~(238)此值研究地下水的运动、湖泊水体流动方向、内陆海湖成因和年龄在文献已有报道。本文是应用铀浓度和U~(234)╱U~(238)此在表层水的分布以研究水动力学的特征。讨论海湾区咸淡水混合程度和规模。     

厦门湾水体中颗粒有机碳的垂向输出通量:~(234)Th/~(238)U不平衡的应用

对厦门湾塔角附近海域某站位叶绿素 a、POC、初级生产力、234Th/238U不平衡进行的周日变化研究表明,POC含量介于14.4～34.6 mmol/m3之间,其中碎屑有机碳与活体有机碳所占份额分别为74％～92％和8％～26％.POC垂直分布呈现由表及底降低的趋势,且白昼期间POC含量高于晚间,说明研究海域POC含量与生物过程具有密切联系.初级生产力水平在1d之中变化达5倍,垂直分布亦随深度增加而降低,与叶绿素a的变化相对应.短时间（2h）培养获得的初级生产力水平明显高于长时间培养（24 h）的结果,证实部分新固定的碳被优先呼吸排出.结合234Th/238U不平衡法获得的颗粒态234Th输出通量及输出界面颗粒物中的POC/PTh比值,可计算出真光层 POC的垂向输出通量为16.0mmol/（m2·d）,其中碎屑有机碳与活体有机碳贡献的数量分别为13.3和2.7mmol/（m2·d）.POC输出通量与初级生产力的比值（ThE比值）平均为0.31,真光层POC停留时间平均为11d.上述结果与Aksnes和Wassmann[1]的模型计算结果相吻合,但与其他大多数模型的结果仍存在一定的差异.     

垂直集成采样法在234Th—238U不平衡研究海洋新生产力中的应用

对基于梯形积分原理的集成采样法的可行性在理论上进行了阐述,并在厦门湾和南海北部的5个站位分别采集不同深度的水样和由这些水样按一定比例混合而成的集成水样进行了现场研究,结果表明两种采样方法经不可逆稳态清除模型得出的溶解态234Th的清除通量、颗粒态234Th的输出通量及溶解态、颗粒态234Th的停留时间基本一致,证实了垂直集成采样法的可行性与可靠性。这种新的采样方案为今后充分发挥234Th法的优势,在更大空间尺度上进行新生产力的研究提供了可靠的保证。     

九龙江河口区水体中238U、234Th地球化学行为的研究

对采自九龙江河口区盐度介于0～21.97的10个表层水样,铀、钍同位素的测定结果表明,九龙江河口区水体中溶解态的238U含量与盐度之间存在着良好的相关关系,其相关系数可达0.972,表明九龙江河口区水体中的238U呈现保守行为.当S=0时,溶解态234U/238U放射性比值为1.19和1.55(两份水样);而当S=0.90～21.97时,该比值=1.02～1.14,分别呈现河水及河口水铀同位素组成的特征.对于颗粒态铀,其238U含量则介于0.50～9.83×10-3Bq/dm3,且随盐度的增大而呈逐步降低的趋势.九龙江河口区水体中234Th的地球化学行为属于非保守行为,不可逆稳态清除模型计算的结果表明,当盐度介于9.76～17.07时,234Th相对于化学清除的停留时间为6～19d,远低于盐度为0和21.97所对应的停留时间(分别为203d及117d),反映了在该盐度范围内,胶体絮凝沉降对溶解态234Th的快速清除作用.     

南大洋普里兹湾基于234Th/238U不平衡法的POC输出通量研究

中国第22次南极科学考察(2005年11月至2006年3月)期间,测定了南极普里兹湾海域5个站位的从表层至150 m水深的不同层位水样中溶解态和颗粒态234Th,238U的放射性比活度以及颗粒有机碳.利用234Th/238U在上层水体中的不平衡,计算了南极普里兹湾上层水体中234Th的平均停留时间和输出通量.结果显示,随着纬度的增加,上层水体中颗粒态和溶解态234Th的平均停留时间总体趋向减小,并在中纬度站位出现了最低值,分别为1~8和29~48 d,而颗粒态和溶解态234Th的输出通量则在中纬度站位出现了最大值,分别为21~38和26~39 dpm/(m3·d).运用箱型清除模式,利用两种不同的方法估算了各水柱中从真光层底部输出的POC通量,平均值分别达到104.7 mmol/(m2·d)(E法)和120.6 mmol/(m2·d)(B法),表明南极普里兹湾夏季存在很高的新生产力,它将会对该海域碳的生物泵过程产生重要作用.     

不同潮时对厦门湾水体中234Th/238U不平衡的影响

厦门湾水体中2 3 4 Th 2 3 8U不平衡的时间序列数据表明 ,无论是溶解态、颗粒态2 3 4 Th还是总2 3 4 Th ,相对于母体2 3 8U均严重亏损 ,呈现出与开阔大洋水明显不同的特征。溶解态、颗粒态2 3 4 Th的停留时间介于 0 .5— 41d之间 ,其中低潮时停留时间比高潮时小 2— 4倍 ,证实近岸海域具有强烈的清除、迁出作用 ,且潮汐变化对海域颗粒动力学特征有重要影响。2 3 4 Th停留时间与总悬浮颗粒物浓度 (TSM)、Chl.a的关系则表明 ,近岸海域元素的清除、迁出作用主要受陆源颗粒物输送的影响 ,与生物活动关系并不密切。此外 ,非稳态与稳态清除模型结果的对比证明 ,稳态模型对于具有强烈清除、迁出作用的近岸海域是适用的     

~(13)C/~(12)C比值在海洋生态系统营养关系研究中的应用──海洋植物的同位素组成及其影响因素的初步探讨

于1993年2月-1995年5月,采用生物显微镜鉴定并计数和高温氧化的方法,对崂山湾海洋植物的种类组成及其有机碳同位素组成的季节性变化作了5个季度月的研究。结果表明,该区同采浮游植物全年以硅藻为主,甲藻在夏季也可成为优势种之一。浮游植物的碳同位素组成在夏季较重,冬季和春季较轻,并与海水温度有弱的正相关性。浮游植物δ13C值的变化范围为-259ｘ10-3—-19.2ｘ10-3,全年平均值为（-23.2±2.4）ｘ10-3。该生态系统的另一碳源为底栖藻类,其δ13C平均值为（-18.5±2.4）ｘ10-3,明显区别于浮游植物。对除温度以外的其它影响海洋植物同位素组成的因素,诸如植物种类组成、海水中溶解无机碳δ13C值、CO2供应速率以及CO2固定过程中不同验化酶的同位素分馏作用等也作了初步探讨。     

海水对近岸沉积物中放射性同位素~(90)Sr(~(85)Sr)、~(137)Cs、~(60)Co及~(106)Ru的解吸性能研究

本文应用同位素示踪和γ能谱测定方法,就海水对近岸沉积物中放射性同位素~(90)Sr(~(85)Sr)、~(137)Cs、~(60)Co及~(106)Ru的解吸性能进行了初步研究。海水对沉积物中四种同位素解吸性能的变化顺序为~(90)Sr(~(85)Sr)>~(106)Ru>~(60)Co>~(137)Cs,沉积物吸附的~(90)Sr(~(85)Sr)易被海水解吸,而~(137)Cs和~(60)Co则易被沉积物吸附固定。     

~(14)C法测定海洋初级生产力

一、引言早在五十年代Steemann-Nielsen就提出用~(14)C法测定海洋浮游生物初级生产力.后来此法为更多海洋工作者采用并相继发表了有关文章如Doty和Oguri 1959;Strickland和Parsons 1968等.特别是液闪技术问世以来,~(14)C法在海洋学上应用更为广泛.应用液闪技术测量~(14)C放射性强度的优点是:含~(14)C放射性样品能与闪烁液充分接触;测量的几何条件接近4π;射线在样品中自吸收少;对弱β射线的~(14)C测量效率     

白垩纪—第三纪边界海水~(87)Sr/~(86)Sr比值微小而可辨的增高的证据

人们对于白垩纪—第三纪边界契克苏卢博撞击事件的真实性是普遍接受的 ,然而 ,对于其古环境和古海洋影响仍存在争议。在发现契克苏卢博撞击坑以前 ,Ｋ—Ｔ界 ８７Ｓｒ／８６Ｓｒ比值的变化被作为支持撞击假说的依据 ,此后被用于推测撞击事件对大陆风化作用的影响。根据生物地层学 ,８７Ｓｒ／８６Ｓｒ结果用于讨论有争议的高纬度地区 ,Ｋ—Ｔ后出现的白垩纪有孔虫的最佳解释是再沉积 ,而不是残存。然而 ,多项研究表明 ,此边界 ８７Ｓｒ／８６Ｓｒ比值的变化模式明显不同。为了更好地证明Ｋ—Ｔ边界海水 ８７Ｓｒ／８６Ｓｒ的演化和准确确定…     

海洋样品中~(231)Pa和U,Th同位素的联合分离测定

本文结合已报道的U,Th分离方法和~(231)Pa分离条件建立了Th-Pa-U联合分离流程和测试技术,并用以分离测定一个锰结核和一个深海沉积物样品中的~(231)Pa,U和Th同位素含量的深度分布。用~(231)pa_(ex),~(230)Th_(ex)和~(230)Th_(ex)/~(232)Th法分别计算该锰结核的生长速率为1.5,0.9和1.5mm/Ma。U,Th和~(231)Pa的化学回收率(％)分别为40—80,80—92和60—86。     

中国东海及邻近大洋表层海水中的~(90)Sr含量

在海洋放射性污染研究中,~(90)Sr的调查占有重要的位置。尤其在七十年代之前,许多从事海洋研究的国家都开展了这项工作。其主要原因:(1)~(90)Sr是核爆炸的裂变物质;(2)它是亲骨性核素,毒性很大;(3)存在时间和人的寿命相近;(4)在研究水体运动中是良好的示踪剂。七十年代之后,美、苏等国在大气层中的核武器试验大大减少,海洋中~(90)Sr分布的研究工作也有所削弱。但是,许多国家仍然保留了这个核素的调查,其原因一方面是因为~(90)Sr仍然存在于海洋中,大气沉降还在继续。另一方面,还有一些国家仍在进行新的核装置试验     

厦门湾水体中颗粒有机碳的垂向输出通量:234Th/238U不平衡的应用

对厦门湾塔角附近海域某站位叶绿素 a、POC、初级生产力、234Th/238U不平衡进行的周日变化研究表明,POC含量介于14.4～34.6 mmol/m3之间,其中碎屑有机碳与活体有机碳所占份额分别为74%～92%和8%～26%.POC垂直分布呈现由表及底降低的趋势,且白昼期间POC含量高于晚间,说明研究海域POC含量与生物过程具有密切联系.初级生产力水平在1d之中变化达5倍,垂直分布亦随深度增加而降低,与叶绿素a的变化相对应.短时间(2h)培养获得的初级生产力水平明显高于长时间培养(24 h)的结果,证实部分新固定的碳被优先呼吸排出.结合234Th/238U不平衡法获得的颗粒态234Th输出通量及输出界面颗粒物中的POC/P_Th比值,可计算出真光层 POC的垂向输出通量为16.0mmol/(m2·d),其中碎屑有机碳与活体有机碳贡献的数量分别为13.3和2.7mmol/(m2·d).POC输出通量与初级生产力的比值(ThE比值)平均为0.31,真光层POC停留时间平均为11d.上述结果与Aksnes和Wassmann[1]的模型计算结果相吻合,但与其他大多数模型的结果仍存在一定的差异.     

~(129)I的海洋放射年代学及其他应用研究进展

应用129I的海洋学研究可分为3个方面:(1)人工129I的年代学,利用人工放射性在沉积物岩心中的记录,包括以核试验全球最大沉降年1963年为参考时间和利用切尔诺贝利核电站事故发生的1986年作为参考时间的年代测定.(2)利用宇生129I的年代学,测年体系主要有地热流体、天然气水合物和石油地质体系.(3)利用核燃料后处理厂排放的129I进行的海洋环流与混合研究.核试验和核事故释放的129I测定的是现代沉积物年代,测年时间尺度为50a.人们提出人类利用原子能之前地球表层初始129I丰度为1.5×10-12,并以该值作为利用宇生129I估算年代的初始丰度值.半衰期和丰度探测下限水平允许宇生129I可测年的时间尺度为80Ma.本文综述了以上几方面的研究进展.海洋多金属结核和结壳的生长速率为毫米每兆年量级,一块1～10cm大小的多金属结核和结壳所能涵盖的时间尺度约为10～100Ma,刚好是129I测年的时间尺度,所以本文提出了多金属结核和结壳可能是合适的129I测年介质的观点.     

近岸沉积物对~(90)Sr(~(85)Sr),~(137)CS,~(60)CO及~(106)Ru的吸附性能

本文应用同位素示踪和γ能谱分析方法,就近岸沉积物对放射性同位素~(90)Sr((~85)Sr),~(137)Cs,~60Co及~(106)Ru的吸附性能进行了研究。对同种类型的沉积物,吸附分配系数Kd值的变化顺序大致为~(137)Cs>~(60)Co>~(106)Ru>~(90)Sr;对同种放射性同位素,吸附分配系数Kd值与沉积物的粒度系数(Mdφ)存在正相关关系;在低活度示踪条件下,Kd值不变。实验结果与相应海区的实际调查结果相符,沿岸核企业在设计排污方案时,亦应考虑沉积物对放射性同位素的吸附及其污染影响。     

渤、黄、东、南海沉积物中~(226)Ra的含量比较

我们测定了渤海、黄海、东海和南海沉积物中~(226)Ra的含量,从所测结果表明:四大海区的所有近岸河口区,~(226)Ra的含量都小于0.017Bq/g,而南海中部的深海区,~(226)Ra的含量基本上都大于0.017Bq/g。另一方面,在近岸河口区,~(226)Ra的含量也有差别,其中珠江口最低,为0.006Bq/g;九龙江口最高,为0.014Bq/g;长江口、黄海和渤海三个海区,~(226)Ra的含量基本相等,即在0.012～0.013Bq/g之间。这些现象说明,在近岸河口区~(226)Ra主要来源于陆源物质;在深海区~(226)Ra主要来源于海底沉积物中~(230)Th的衰变产物,这种规律和世界其他海区基本一致。     

小黄鱼(Larimichthys polyactis)胚胎发育及仔、稚鱼形态特征观察

采用干法授精方法获得受精卵,在人工培育条件下对小黄鱼的胚胎及仔稚鱼形态发育进行观察,描述了各发育时期的发育时序和形态特征。结果表明,小黄鱼受精卵呈圆球形,无色透明,单油球,浮性,卵径(1413±73)μm,油球径(465±23)μm。在水温(18±0.5)?C,盐度28下,历时50h40min完成孵化。初孵仔鱼全长(3256±112)μm,卵黄囊长径(1260±50)μm,短径(894±65)μm,肌节32对。在水温(19±1)?C下,仔、稚鱼发育历时35天,4日龄仔鱼开口摄食,6日龄卵黄囊消失,10日龄油球消失,15日龄尾椎骨向上弯曲,25日龄全长(7467±550)μm,各鳍发育基本完成,进入稚鱼期,35日龄全长(22158±420)μm,全身被鳞,进入幼鱼期。     

~(13)C/~(12)C比值作为海洋生态系统食物网示踪剂的研究──崂山湾水体生物食物网的营养关系

于1992年9月—1994年5月先后对快山湾海域作了7个航次调查。由实验室培养试验和现场采样分析两种方法得出食物链一个营养级的13C富集度分别为（1．6±0．2）×10-3和1．7×10’,两者几乎一致。由7个季度月的现场采集样品的同位素分析结果表明,从处在食物网底部的浮游植物到最高级的肉食性鱼类之间13C差值平均为6．9×10-3,相当于5个营养级;并由各类生物的碳同位素数据分别确定了它们在该食物网中的营养位置,其结果与食性分析方法所得结果基本吻合。同位素示踪方法研究的结果还表明,崂山湾水体生物食物网中碳的来源主要是浮游植物碳。     

海洋生物样品中~(60)Co、~(59)Fe和~(65)Zn的离子交换法分离测定

~(60)Co、~(59)Fe和~(65)Zn都是诱发放射性核素,它们在核爆炸散落物中,在核工程设施和核动力舰船排出的废物中,都是主要放射性核素的一部分,海洋生物对它们的浓缩能力很强。因此,近年来在环境监测中,特别是在港湾和近海区域中尤其受到重视。分离测定环境样品中~(60)Co、~(59)Fe和~(65)Zn的放射化学方法,报导较多的是就单一核素进行分离测定,或者与其它放射性核素一起进行系统分析。前者一个样品只能测定一种核素,既费时,也不经济,后者则操作沉繁,回收率一般也比较低。我们