基于^(222)Rn质量平衡模型的胶州湾海底地下水排泄

海底地下水排泄(SGD)作为全球水循环的一个组成部分,近年来成为陆海相互作用的研究热点。地球化学示踪法是研究海底地下水排泄的主要手段。本文以环境同位素222Rn作为示踪剂,通过构建222Rn质量平衡模型来评价胶州湾的海底地下水排泄,并进一步估算地下水输入的营养盐。222Rn质量平衡模型的源项考虑了河流的输入、沉积物的扩散、母体226Ra的支持,汇项考虑了222Rn的自身衰变、222Rn散逸到大气的损失以及与湾外海水的混合损失,源汇项的差值则作为地下水输入的222Rn通量。结果表明,2011年9—10月胶州湾海底地下水排泄通量为24.2 L?m–2?d–1,2012年4—5月胶州湾海底地下水排泄通量为7.8 L?m–2?d–1。丰水季节地下水输入胶州湾的营养盐低于河流输入的,但是枯水季节地下水输入的营养盐接近河流输入的,特别是输入的活性磷酸盐和硅酸盐很接近。

不同地下水端元选取对^(222)Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响

222Rn质量平衡模型是量化湖底地下水排泄最为有效的方法之一,其中地下水的222Rn活度是222Rn质量平衡模型中最重要的端元之一。为研究不同地下水端元选取对222Rn质量平衡模型的影响,以长江中游典型牛轭湖——天鹅洲湿地为研究区,利用野外采样数据,基于222Rn质量平衡模型,分别以湖区周边井水、湖岸孔隙水、沉积物孔隙水这3个端元或端元组合的222Rn活度作为地下水端元值,估算了地下水向天鹅洲湿地的排泄通量,评估了不同地下水端元或端元组合的选取对222Rn质量平衡模型量化湖底地下水排泄的影响。结果表明:(1)湖水中222Rn活度仅比不同类型地下水低1个数量级,指示了地下水强烈地向湖泊排泄的过程;(2)在湖泊222Rn通量的源项中,地下水排泄的222Rn通量占99%,而沉积物扩散的222Rn通量仅占1%;(3)选取不同地下水端元所得湖底地下水排泄通量依次为:湖区周边井水(2.00×10^(6)m^(3)/d)>湖岸孔隙水(1.44×10^(6)m^(3)/d)>沉积物孔隙水(0.96×10^(6)m^(3)/d)。根据天鹅洲湿地区孔隙承压含水层与湖泊在大尺度上较为强烈的水力联系和湖泊内部小尺度上浅层地下径流向湖泊的排泄,以及十分有限的沉积物扩散渗透,综合考虑将井水和湖岸孔隙水中222Rn平均活度作为地下水端元值来进行湖底地下水排泄通量的估算最为合适。

^(226)Ra-^(222)Rn平衡未知样品快速报告^(226)Ra活度的γ谱方法的可能性研究

本文报告了用γ谱仪分析技术对土壤、水泥、原煤、矿泉水和岩石等不同类型样品的226Ra-222Rn平衡系数随样品密封时间的跟踪观测。结果表明,它们依样品和样品制备方法不同而无简单规律性。文中提出了样品的前平衡时间和相应的前平衡系数概念,并进而导出了对于226Ra-222Rn平衡系数未知的226Ra-222Rn未平衡样品快速报告226Ra活度的γ谱测量和数据处理方法。文中明确指出:对226Ra-222Rn平衡系数未知的样品快速报告出不至于置疑的可靠检测结果,不可能做到当天收(送)样品当天出检验测试报告;但是,采用本文提出的测量和数据处理方法,对于那些活度不太低的样品来说,在收样后3到7天出检验测试报告是极具可能的,而不至于非要在收(送)样品后一个月左右才能见到检验测试报告,从而大大缩短了等待时间。

新型^(222)Rn和^(220)Rn及其子体浓度连续监测仪应用研究

在CAM基础上,加入^(222)Rn和^(220)Rn及其子体浓度连续监测方法,实现^(222)Rn和^(220)Rn及其各自子体浓度连续监测,并开展了测试,结果显示氡气测量上有较好的一致性,总体方法及仪器能给出可信和合理的结果.

^(222)Rn指示北部湾北部近海SGD输送的时空特征初探

放射性同位素氡222(^(222)Rn)是来源于地层中铀衰变生成的惰性元素。由于其性质稳定,容易测量且在地下水和地表水中活度差异显著,近年来被用作示踪剂广泛应用在海底地下水排泄(submarine groundwater discharge,SGD)的研究中。本文选取北部湾北部海水的^(222)Rn活度作为研究对象,通过2021年8月—9月以及12月—次年1月在北部湾北部海域的两个航次采样,分析了北部湾北部海域水体^(222)Rn的空间分布和季节性变化特征,并结合^(222)Rn的质量平衡模型,估算了北部湾北部海域的SGD通量。结果表明,^(222)Rn分布特征受到季节变化和陆源SGD过程的显著影响,冬季^(222)Rn活度的平均值与夏季相比减少了约40%。夏季底层水^(222)Rn活度较高,断面特征显示SGD过程明显且多集中于研究区北部,而冬季底层水^(222)Rn活度较低,断面特征显示SGD过程较弱。通过构建^(222)Rn质量平衡模型,估算出北部湾北部海域夏季与冬季SGD速率分别为4.16 cm·d^(-1)和2.88 cm·d^(-1)。夏季SGD速率明显高于冬季,且夏季以近岸SGD过程为主,冬季以离岸SGD为主。北部湾北部海域存在着明显的SGD过程,而且由于该区域被陆地和岛屿三面环绕,SGD过程很可能是陆源物质向近岸海域输送的重要自然途径。

格尔木河^(222)Rn同位素变化及其对地表水-地下水交互关系的指示意义

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月和8月的^(222)Rn浓度和典型断面流量,结果发现:山区河段河水^(222)Rn浓度最高,平均值为948.72 Bq·m^(-3),指示基岩裂隙水是山区河段重要补给来源;山前冲洪积扇河水^(222)Rn浓度最低,平均值为76.71 Bq·m^(-3),地下水补给较少;溢出带地区河水^(222)Rn浓度上升至平均676 Bq·m^(-3),地下水溢出补给河水,向下至细土平原,河水^(222)Rn浓度呈下降趋势。时间变化上,8月与5月相比,河水^(222)Rn浓度下降,表明地下水补给减少。溢出带S1~S2河段河水与地下水交互关系以双向转化为主,基于质量守恒原理计算河水与地下水交互通量,5月和8月累积河水渗漏通量分别为3.87 m^(3)·s^(-1)和0.9 m^(3)·s^(-1),地下水补给通量分别为0.51 m^(3)·s^(-1)和0.47 m^(3)·s^(-1),河水渗漏强度大于地下水补给,二者交互通量存在时空差异。

^(137)Cs示踪技术研究坡耕地黑土侵蚀和沉积特征

准确地测定研究区137Cs背景值,建立137Cs流失量与土壤再分布速率之间的定量模型是137Cs示踪技术的关键。通过野外选择参照样地和利用热核爆炸源137Cs背景值模型来确定研究区137Cs的背景值,在此基础上用体现耕作迁移的质量平衡模型估算黑土坡耕地不同地貌部位的土壤再分布速率,并对主要参数进行敏感性分析。结果表明(1)研究区实测的137Cs背景值为2376.81±108.46Bq/m2,模型预测值为2318.4Bq/m2,模型预测远离西北核试验基地的地区较为准确。(2)研究区中坡位(坡肩和坡背)137Cs含量最低,侵蚀最为强烈,平均侵蚀速率为33.56t/(hm2·a)和21.67t/(hm2·a);坡麓和坡足则明显表现沉积,平均沉积速率为-4.93t/(hm2·a)和-24.61t/(hm2·a)。(3)模型预测的侵蚀速率与耕层质量深度(d)、张驰深度(H)正相关,而与137Cs年沉降易被迁移的比例(γ)和颗粒校正因子(P)反相关。并且,模型对参数d、p的敏感性分别高于参数H和γ。

用氡-222评价五缘湾的地下水输入

海底地下水排泄(SGD)近年来成为陆-海相互作用的研究热点,地球化学示踪方法是其主要研究手段,尝试用天然示踪剂氡-222评价厦门五缘湾的SGD。为了评价五缘湾SGD的入海通量及其变化,对五缘湾海水中222Rn和226Ra活度、大气中222Rn活度、风速、水温和水深进行了连续2 d的测量,对沉积物进行了培养实验用以获得其222Rn扩散通量和孔隙水中222Rn活度。基于海水中222Rn通量的质量平衡,对实测的海水中222Rn活度实施了母体支持、涨落潮影响、大气逃逸损失、沉积物扩散输入、混合损失的校正,保守估计SGD输入的222Rn通量在0～126.7 Bq/(m2·h)范围内变化,对海水中222Rn的平均贡献达54%。以井水和孔隙水中222Rn的加权平均值作为SGD端元的代表,获得SGD的输入速率为0～29.3 cm/d,平均输入速率9.3 cm/d。SGD输入速率的动态变化基本围绕12 h的周期波动,是对本海域正规半日潮的具体响应。假设SGD以平均速率在五缘湾海底输入,则五缘湾海底的SGD输入量为1.86×105m3/d。以陆源地下淡水占SGD输入量的10%考虑,五缘湾的陆源地下淡水输入量约为1.86×104 m3/d。

我国非铀矿山^222Rn和^220Rn水平初步调查研究

目的测量非铀矿山^222Rn、^220Rn水平，了解我国矿山氡超标比率和矿工受照剂量。方法根据典型抽样方法选择12个省17类44座矿山，采用LD-P分辨型探测器测量^222Rn、^220Rn累积浓度。结果^222Rn、^220Rn浓度呈对数正态分布，金属矿（25座，147处）^222Rn浓度算数均值（AM）和几何均值（GM）分别为（1211±2359）和（311±5．5）Bq／m^3；^220Rn浓度AM和GM分别为（269±700）和（71±4．4）Bq／m^3。非金属矿（18座，118处）^222Rn浓度AM和GM分别为（98±207）和（55±2．5）Bq／m^3；^220Rn浓度AM和GM分别为（60±76）和（38±2．4）Bq／m^3。测量地下矿井40处，其中6处^222Rn浓度均值超过1000Bq／m^3（工作场所氡浓度限值），占抽样率15．0％；约有7％测点^222Rn超过浓度3700Bq／m^3（我国铀矿冶氡浓度限值），个别测点超过10000Bq／m^3。井下和地面工作区室内^222Rn平衡因子分别为0．33±0．15和0．47±0．18。^220Rn平衡因子的波动范围较大，为0．001—0．032。地下矿山矿工的年均受照剂量约为8．15mSv。结论我国金属矿山特别是有色金属矿井下^222Rn浓度偏高的问题依然严重，值得关注和进行跟踪研究。