北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素

林武辉; 冯禹; 余克服; 蓝文陆; 莫珍妮; 宁秋云; 冯亮亮; 何贤文

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林武辉,冯禹,余克服,蓝文陆,莫珍妮,宁秋云,冯亮亮,何贤文.北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素[J].海洋学报,2020,42(2):143-154

北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素

Characteristics of radionuclides in sediments collected from the Beibu Gulf and influence factors

投稿时间：2019-04-25 修订日期：2019-07-03

DOI：10.3969/j.issn.0253-4193.2020.02.015

中文关键词: 放射性核素核电站氧化还原敏感型元素地球化学指标沉积

英文关键词:radionuclide nuclear power plant redox-sensitive element geochemical proxy sedimentation

基金项目:国家自然科学基金（91428203，41906043）；广西“珊瑚礁资源与环境”八桂学者项目（2014BGXZGX03）；广西自然科学基金（2017GXNSFBA198096，2019GXNSFAA185006）；国家海洋局海洋−大气化学与全球变化重点实验室开放基金（GCMAC1606）。

作者	单位	E-mail
林武辉	广西大学海洋学院, 广西南宁 530004 广西大学广西南海珊瑚礁研究重点实验室, 广西南宁 530004
冯禹	广西大学海洋学院, 广西南宁 530004
余克服	广西大学海洋学院, 广西南宁 530004 广西大学广西南海珊瑚礁研究重点实验室, 广西南宁 530004	kefuyu@scsio.ac.cn
蓝文陆	广西壮族自治区海洋环境监测中心站, 广西北海 536000
莫珍妮	广西壮族自治区海洋研究院, 广西南宁 530022
宁秋云	广西壮族自治区海洋研究院, 广西南宁 530022
冯亮亮	广西壮族自治区辐射环境监督管理站, 广西南宁 530222
何贤文	广西壮族自治区辐射环境监督管理站, 广西南宁 530222

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中文摘要:

北部湾是我国大西南地区重要的海上通道，也是我国重要的渔场之一。本研究利用高纯锗γ谱仪系统分析北部湾表层和柱状沉积物中4种最主要的天然放射性核素(²³⁸U、²²⁶Ra、²²⁸Ra、⁴⁰K)含量和分布特征。结果显示，北部湾沉积物中放射性核素含量低于我国大部分海域的结果，高于珊瑚礁区的极低放射性水平的结果。北部湾沉积物中4种核素都存在“蝴蝶”状空间分布特征，该特征主要源于沉积物粒径的非线性调控，且与沉积物总有机碳浓度存在正相关。此外，利用Mn和²¹⁰Pb所指示的氧化还原状态和物理/生物扰动过程也可以对柱状沉积物中氧化还原敏感型核素(比如，²³⁸U)分布产生一定的影响。本文从²³²Th/²³⁸U、⁴⁰K/²³⁸U、²²⁶Ra/²³⁸U活度比值角度，发现北部湾沉积物具有典型的陆源沉积物特征，且显著不同于南海珊瑚礁区中生源沉积物特征。本研究有利于掌握滨海核电发展背景下的北部湾海洋环境中放射性核素水平，揭示核素的“蝴蝶”状分布特征和控制因素，探索基于放射性核素的地球化学新指标在海洋沉积过程中的应用。

英文摘要:

The Beibu Gulf is not only a key sea passage in the southwestern China but also one of important fishing grounds in the South China Sea (SCS). In this study, naturally occurring radionuclides (²³⁸U, ²²⁶Ra, ²²⁸Ra, and ⁴⁰K) in surface sediments and sediment cores of the Beibu Gulf were comprehensively analyzed using high purity germanium (HPGe) γ spectrometry. Our results indicated that radioactivity level of sediments in the Beibu Gulf was lower than that in most of China's seas and was higher than the extremely low radioactivity level of sediments in coral reefs. All nuclides in surface sediments of the Beibu Gulf had a spatial distribution of “butterfly pattern”, attributing to the non-linear regulation of sediment grain size and positive role of total organic carbon in sediment. Additionally, redox state and physical/biological disturbance derived from the proxies of Mn and ²¹⁰Pb could also affect vertical distribution of redox-sensitive nuclide (eg, ²³⁸U) in sediment cores. On the basis of the ²³²Th/²³⁸U, ⁴⁰K/²³⁸U, and ²²⁶Ra/²³⁸U activity ratio, we found that sediments of the Beibu Gulf had terrigenous characteristics, which were significantly different from biogenic sediments in coral reefs. Our study provided radioactivity level in the Beibu Gulf under the background of the rapid development of nuclear power plant, revealed the "butterfly pattern" of radionuclides and their influence factors, and explored the feasibility of novel geochemical proxies based on radionuclides in marine sedimentation.

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