我国海洋放射性环境质量评价方法研究进展

随着核电工业的迅猛发展,海洋放射性污染压力日益严峻。特别是福岛核事故后,人们对海洋放射性环境影响评价愈加重视。本研究介绍了我国海洋放射性环境质量评价的最新研究成果,包括方法的基础假设、整体框架、参考依据以及海洋放射性环境效应、海洋放射性环境质量分级和低放废物长期排放的潜在风险这3部分详细的评价方法。整套方法参考了国际上重要的生态放射性评估方法,结合我们自身海洋放射性环境管理和评价需求,通过“学习-吸收-创新”的方式形成了一套相对完整的海洋放射性环境质量评价方法,实现了我国从无到有的突破,最终形成了一套专门的评价软件MREQA V1.0,能够简化工作、提高效率,可服务于后续的管理及评价,并供同行参考使用。

厦门邻近海域海洋环境放射性水平及评价

良好的环境质量是厦门成为一个宜居和滨海旅游城市的重要基石。自日本福岛核事故发生和福建省核电站陆续运行之后,厦门邻近海域潜在的核污染风险受到公众和管理部门的关注。本研究测定了2015年2月和8月厦门邻近海域海水和海洋沉积物中主要放射性核素的含量水平,并据此评价了该海域的环境放射性质量状况。结果表明海水中总铀、^(90) Sr、^(226) Ra、^(137) Cs处于我国海洋放射性水平变化范围以内,无明显季节差异,其他放射性核素^(58) Co、^(60) Co、^(134) Cs、^(110m) Ag、^(59) Fe、^(54) Mn、^(65) Zn均未检出,海水中^(90) Sr和^(137) Cs的活度最大值远低于国家海水水质标准限值,海洋沉积物中放射性核素活度水平亦在我国海洋放射性水平变化范围以内。利用我国现有的海洋放射性环境质量评价方法对厦门邻近海域放射性质量状况进行分级评价得出其海水放射性质量为2级,海洋沉积物放射性环境质量为1级,均属于安全级别。研究结果表明2015年在厦门附近海域未观测到放射性污染现象。

近岸海洋放射性监测预警技术支持平台的设计与研发

为适应我国滨海核电事业的快速发展,提高我国海洋核应急准备与响应能力。本研究根据海洋放射性监测与评价的工作内容和特点,设计了一款海洋放射性监测预警技术支持平台。该系统平台以计算机软、硬件及网络通信为依托,具有查看滨海核电厂及邻近海域环境变化,模拟研判放射性液态流出物在海洋环境中的迁移扩散趋势,制定和生成海上应急监测方案,审核与评价海洋放射性监测数据以及开展海洋生物辐射风险评估等功能模块。系统的建设与运营将为我国海洋核事故应急监测提供技术支持,增强海洋核应急管理和指挥决策的科学性。

两种海洋生物多糖对60Co辐射损伤小鼠保护作用的研究

本研究以雄性昆明小鼠为对象,探讨低聚壳聚糖和岩藻低聚糖对其辐射损伤的保护作用。将小鼠随机分为空白对照组、辐照对照组、低聚壳聚糖低剂量组[每天0.9 mg/kg(体重)]、低聚壳聚糖高剂量组[3 mg/kg(体重)]、岩藻低聚糖低剂量组[0.9 mg/kg(体重)]和岩藻低聚糖高剂量组[3 mg/kg(体重)]6个组,采用灌胃方式,连续灌胃25天。空白对照组和辐照对照组则给予等量去离子水。在第17天除空白对照组外,各组小鼠均接受一次性全身4 Gy的 60Coγ射线照射。照射后第1天和第7天,对小鼠的免疫、遗传和抗氧化三方面指标进行检测。结果显示,灌胃低聚壳聚糖和岩藻低聚糖的小鼠的胸腺指数和脾指数均显著升高,未表现明显的剂量-效应关系,说明两种多糖可能对辐射损伤小鼠的器官损伤有一定的保护作用;灌胃多糖的小鼠股骨骨髓DNA含量显著增加,低聚壳聚糖高剂量组表现更突出,表明两种多糖能够减轻辐射诱导的遗传损伤;灌胃多糖的小鼠肝脏、心脏和肾脏的谷胱甘肽(GSH)含量显著升高,丙二醛(MDA)含量显著降低,表明两种多糖具有显著的抗氧化作用。本研究的结果表明低聚壳聚糖和岩藻低聚糖对辐射小鼠具有一定的保护作用,其作为保健品开发可能性还需进一步探讨。

西太平洋巴特柔鱼放射性核素活度浓度测量与辐射剂量评估

为进一步认识日本福岛核事故对海洋生物体内放射性水平及公众辐射剂量的影响,本研究对日本福岛核事故后采集自西北太平洋的巴特柔鱼(Ommastrephes bartramii)器官组织中总α、总β放射性活度进行了测量分析,结果表明:巴特柔鱼各内脏器官中总α和总β的活度浓度明显高于其他软组织,其中以肝脏最为明显;巴特柔鱼各内脏器官的总β的活度浓度明显高于总α活度浓度。除此之外,利用国际上公开发布的海洋环境核素活度浓度水平,对日本近岸以及西太平洋公海的巴特柔鱼进行了3个时间段的辐射剂量评估。评估结果表明,根据公开数据,日本近岸受影响严重且时限较长,西太平洋公海区域受影响程度不大,时限亦不长。

137Cs在我国滨海核电周边海洋生物的富集及生态风险研究

铯-137(137Cs)是滨海核电站液态流出物中主要人工放射性核素和重要监控指标之一,易被水生生物累积,有关核电周边海域内海洋生物的核素富集状况备受关注。通过分析海洋生物富集放射性137Cs的方式、生物富集系数的种群特征、人工放射性核素在生物体内的辐射剂量率状况,结果显示:1)滨海核电周边海域内137Cs的放射性水平较低;2)海洋生物对于137Cs的富集未呈现显著的种群规律;3)目前对放射性铯的富集能力较高的生物主要是底栖生物;4)核电厂周边海域内海洋生物通常未达到可导致电离辐射损伤的辐射剂量率水平。随着滨海核电在我国的大力发展,对能够快速反映环境放射性状况的指示生物的筛选、生物放射性质量安全及其生态健康风险需进一步关注。

福岛核事故后2011-2012年舟山渔场生物样品中^(137)Cs的分布及剂量评估

2011年3月日本福岛发生核事故至今已有10余年,日本政府于近期决定将事故产生的核废水排入海洋,而海洋鱼类可以吸收和积累人工放射性核素而成为人工放射性物质的携带者与传播者,因此,对海洋鱼类中人工核素包括137Cs的监测就十分重要。为了解福岛核泄漏发生以及日后核废水稀释排入海洋后137Cs在中国东海的污染影响情况,于2011-2012年在东海舟山渔场海域采集了包括鲳属(Pampus)、小黄鱼(Pseudosciaenapolyactis)、带鱼(Trichiurushaumela)、鮟鱇科(Lophiiformes)、红娘鱼属(Lepidotrigla)、舌鳎属(Cynoglossus)、日本对虾(Penaeusjaponicus)、毛蚶(Scapharcasubcrenata)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)在内的海洋生物样品,利用高纯锗伽马能谱仪对137Cs进行分析。发现137Cs的质量活度为<0.11-1.2 Bq·kg^(-1),略低于美国西海岸和北太平洋渔场(6-36 Bq·kg^(-1)),明显低于福岛附近海域(5-1200 Bq·kg^(-1))。137Cs在研究区域生物样品中的生物浓缩系数为(2.7-20)×10^(2) L·kg^(-1),是仅次于福岛排污废水中14C的生物浓缩系数(~104 L·kg^(-1))。居民食用中国东海的海产品带来的辐射剂量为0.039-0.45μSv·a-1,明显小于美国西海岸、北太平洋渔场和福岛附近海域。研究表明,137Cs在鱼类中生物浓缩系数较高,因此,需要加强海洋中不同种群的鱼类中人工核素(包括137Cs)含量的监测,以评估日本排放核废水对海洋环境、生物以及人类健康的影响。该研究是福岛核事故刚发生后对中国近海渔场海洋生物体内137Cs剂量水平的一次调查,为今后调查福岛核事故以及核废水排放的人工放射性物质对中国近海渔场的后续影响提供了基础资料。建议对中国近海和中国传统的太平洋渔场进行连续性调查,特别是处于福岛东北部海域的北太平洋渔场的调查,因黑潮延伸体可以将福岛排污水直接输送至该区域。

^(137)Cs对三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

滨海核电站排放的低放射性污染物对海洋浮游生物及其生态系统的辐射影响日益受到人们关注。为探讨人工放射性核素对海洋浮游藻类的辐射效应机制,研究了放射性^(137)Cs暴露下电离辐射对海洋浮游藻类三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的形态、生长速率以及叶绿素荧光特性的影响。结果表明,三角褐指藻在放射性为1 000 Bq/dm^3比活度的^(137)Cs处理组、CsCl对照组和空白组的比生长速率均值分别为0. 600/d、0. 600/d和0. 610/d,组间差异不显著(p> 0. 05)。在叶绿素荧光特征的影响方面,随培养时间的延长^(137)Cs暴露下的三角褐指藻F_o、F_m呈上升趋势; F_v/F_m、F_v/F_o、NPQ呈先上升后趋于稳定的趋势,其稳定范围分别为0. 5～0. 6、1. 0～1. 4和0. 7～1. 1; Q_p呈现先下降后稳定的趋势,其稳定范围为0. 5～0. 6。通过差异显著性比较分析处理组和对照组、空白组的比生长速率和叶绿素荧光特性参数无显著性差异。研究结果可为海洋放射性污染的预防和治理提供理论依据和实际参考。

海水中134Cs、137Cs和60Co的联合分析

建立了小体积海水中134Cs、137Cs和60Co的联合分析方法,确定了最佳实验条件。采用磷钼酸铵富集法对海水中放射性铯进行浓集后,其上清液利用氢氧化钴沉淀载带海水中的60Co,用γ能谱仪进行测量。结果表明:该法对海水中放射性134Cs、137Cs和60Co的回收率分别为87%~95%、87%~95%和89%~93%,检测限分别为0.048、0.051、0.046 Bq/L。另外,对2017年IAEA国际比对(IAEA-RML-2017-01)海水样品中的134Cs、137Cs和60Co进行分析测量,核素分析结果的最终评价均为"通过",验证了本实验室采用的134Cs、137Cs和60Co联合分析方法的可行性和可靠性,为今后该方法在常规海洋环境放射性监测中的应用推广奠定了基础。

北冰洋表层积雪中^(7)Be、^(210)Po和^(210)Pb的分布特征

大气输送的放射性核素^(7)Be、^(210)Po和^(210)Pb,可以作为研究北冰洋大气沉降通量、海洋现代沉积以及海冰中物质传输的重要示踪剂,已被广泛应用于包括气团运动、土壤侵蚀以及水系统中颗粒物循环过程的研究。本文报道了2018年北极高纬度浮冰区表层积雪中^(7)Be、^(210)Po和^(210)Pb的活度特征。^(7)Be、^(210)Po和^(210)Pb的比活度变化范围分别为33.6~632.68 mBq/L、36.2~87.5 mBq/L、30.9~194.49 mBq/L。本文的研究发现,北冰洋表层积雪中^(7)Be和210Pb比活度小于中纬度大陆地区。研究区域表层积雪中^(7)Be的比活度随着纬度的增加而增加。此外,表层积雪中^(210)Po/^(210)Pb活度比值范围为0.70~1.48(平均为0.93),^(210)Po与^(210)Pb活度已基本达到平衡,表明积雪样品年龄可能较“老”。

γ射线外照射对大黄鱼幼鱼生长的影响

电离辐射对海洋生物的影响日益受到人们关注。为探讨电离辐射对沿海重要水产经济物种大黄鱼(Pseudosciaena crocea)幼鱼生长的影响,通过不同剂量(0,4,8,16,32Gy)的60Coγ射线外照射,分别从存活、体重体长、抗氧化能力和消化能力等几方面,观察分析了大黄鱼幼鱼生长的辐射响应情况。结果表明,不同剂量的γ射线照射对养殖期间的大黄鱼幼鱼体重、体长和器官指数的影响均不显著;对大黄鱼幼鱼抗氧化能力及消化能力的刺激/抑制表现状况差异明显,其中,低剂量组在照射后前期有显著促进作用,但随养殖时间增加趋于正常,中、高剂量组在养殖周期内均呈抑制状态,并造成鱼体不可逆的损伤。该实验结果为海洋生物的辐射效应研究提供数据支撑,为滨海核电周边海域环境放射性安全评估提供科学依据。

典型养殖海湾海底地下水排放对营养盐收支的影响——以福建罗源湾为例

海底地下水排放(SGD)是陆源物质入海的重要通道,对沿岸物质通量、生物地球化学循环及生态环境都起着重要作用。近些年来,随着近海海水养殖的发展,有关SGD对养殖生态系统的调控作用也备受关注。本研究运用短半衰期核素223Ra和224Ra估算了福建沿岸养殖型海湾——罗源湾的海底地下水排放通量。结果表明,地下水中223Ra[(58.1±40.2)dpm/(100 L)(n=9)]和224Ra[(1637±1118)dpm/(100 L)(n=9)]的活度远高于近岸水体223Ra[(4.49±1.35)dpm/(100 L)(n=15)]和224Ra[(65.5±15.8)dpm/(100 L)(n=15)]的活度。本研究在假设稳态的条件下,运用Ra质量平衡模型,估算出罗源湾SGD通量为(1.91±2.16)×10^(7)m3/d,SGD速率为0.068~0.101 m3/(m^(2)·d),结合地下水端元营养盐浓度计算得出SGD携带的溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)、溶解硅(DSi)的排放通量分别为(3.23±3.65)×10^(6)mol/d、(6.68±7.55)×10^(4)mol/d、(3.58±4.04)×10^(6)mol/d,分别占总输入量的79.6%、84.8%、75.4%,可见罗源湾沿岸地下水排放携带的营养物质在养殖体系中对于营养盐的收支有显著贡献。