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《华东师范大学》 2016年
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福岛核事故后典型放射性核素在中国近海环境中分布和迁移特征分析

刘丹彤  
【摘要】:本论文以福岛核事故为背景,分别对核事故后典型人工放射性核素(131I和134,137Cs)在上海大气气溶胶中的迁移特征和中国近海水体中137Cs的分布规律、季节变化以及129I浓度和129I/127I原子数比值分布特征进行了分析,初步讨论了福岛核事故对中国近海环境放射性本底可能造成的影响,主要研究结果包括以下几点:福岛核事故期间上海的气溶胶中131I和134,137Cs活度及其比值的分布特征:131I被检出的时间(2011/3/27)早于134Cs(2011/4/6)和137Cs(2011/4/2),131I的活度(0.01-1.20 mBq/m3)比134Cs (0.01-0.58 mBq/m3)和137Cs (0.01-0.65 mBq/m3)大2-10倍,而且在不同的时间段出现相应的多峰值现象;131I/137Cs活度比值(1.3-10.6)在2011年4月5日之后呈递减趋势,但是134Cs/137Cs活度比值(0.8-2.9)则一直在1.1左右波动。利用HYSPLIT模型模拟放射性气团运移轨迹的分析方法,表明在核事故期间输入到上海的放射性气溶胶的途径有东北和西北两条主要迁移路径。同时通过结合国内相关城市核事故期间大气放射性监测数据,证实了东北路径在中国境内的控制地位。另外,通过总结和分析北半球大气监测数据中131I/137Cs和134Cs/137Cs活度比值最大值的分布特征,验证了日本核事故产生的放射性气溶胶在北半球的传输过程。2011年春季(5月),福岛核事故发生2个月后,东海表层水体中137Cs的活度范围是0.66-1.36 Bq/m3,平均值为1.07±0.09 Bq/m3(n=56),且137Cs活度呈现近岸海域低,远海海域高;两个137Cs高活度区分别出现在黑潮水(KCW)海域以及东海和南黄海交界的海域,137Cs的活度最低值出现在浙闽沿岸(ZFCC)海域;除此之外,大部分海域的137Cs活度在1.10 Bq/m3左右。黑潮水路径上的G8、D9和CJ站位的3个水柱中137Cs活度的垂向分布规律相似,最大值1.14+0.07Bq/m3 (G8),1.44±0.17 Bq/m3 (D9)和1.84±0.10 Bq/m3(CJ)均出现在次表层(200m,400 m和280 m);3个水柱中137Cs存储量分别为1219 Bq/m2 (G8),1182 Bq/m2 (D9)和1283 Bq/m2 (CJ),对比临近海域的历史数据,发现福岛核事故后东海137Cs没有明显输入。2013年夏季(8月),福岛核事故发生2年后,东海表层水体中137Cs的活度范围是0.12-1.59 Bq/m3,平均值为0.63±0.12 Bq/m3(n=52);两个137Cs活度高值区分布与春季相似,分别出现在南黄海和东海的交界处以及台湾暖流(TSWW)和黑潮水活动的海域。黑潮水路径上的C12和F8站位的2个水柱中137Cs活度分布规律整体上与春季的CJ和G8站位相似,但是最大值1.92±0.36Bq/m3 (C12)和1.10±0.10 Bq/m3(F8)出现在次表层较浅的深度(100 m和200m);F8站位水柱中137Cs存储量为405 Bq/m2,显著低于相应春季的G8站位。2013年秋季(10月)航次仅采集了东海东北部的表层样品,137Cs的活度范围是0.26-0.72 Bq/m3,平均值为0.55±0.12 Bq/m3(n=12),其空间分布状况能够较好的与夏季航次相应海域对应。2014年春季(5月)南黄海表层水体中137Cs的活度范围是0.16-0.68 Bq/m3,平均值为0.46±0.06 Bq/m3(n=11),北黄海表层水体中137Cs的活度范围是0.08-0.56 Bq/m3,平均值为0.30±0.07 Bq/m3(n=10),渤海表层水体中137Cs的活度范围是0.03-0.09 Bq/m3,平均值为0.05±0.01 Bq/m3(n=9);黄渤海表层水体的137Cs活度较东海海域明显偏低,且从南黄海到北黄海直至渤海,137Cs表层活度依次减小。在中国近海放射性本底的调查研究中,除了铯同位素外,本论文还关注了对海洋环境放射性表征更为灵敏的碘同位素。2013年秋季(10月)东海表层129I的浓度范围是(0.61-1.94)×107 atoms/L,平均值为(1.22±0.09)×107 atoms/L (n=26),且呈现北部高南部低,近岸高远海低的分布特点,具体来讲,129I浓度的高值出现在长江口50 m等深线以内和黄、东海交界的海域;129I的表层浓度最大,垂向分布与温度和盐度没有显著相关性,且呈微弱减小趋势。东海表层129I/127I原子数比值的范围是(4.72-14.75)×10-11,平均值为(6.94±0.45)×10-11(n=26),且呈现北部高南部低,近岸高远海低,外海普遍偏低的特点,高值分布在50 m等深线以内的海域;129I/127I原子数比值水平分布和垂向变化规律与129I一致,而且从近岸向远海,该比值锐减。结合本论文134Cs的最低检测限(0.03 Bq/m3)和3个航次对我国东海近海放射性137Cs活度水平的多次调查数据,估算可知,福岛核事故对我国东海137Cs放射性水平的贡献不大于3%,即福岛核事故在我们航次调查期间没有对东海的环境本底放射性水平造成显著影响,通过大气沉降和洋流输送方式到达本文调查海域的137C8的量都十分有限;同时,通过结合我国近海海域中129I浓度和129I/127I原子数比值,进一步证实了福岛核事故没有对东海海域造成影响。另外,在研究调查海域的137Cs空间分布规律时,发现其与东海水团结构具有一定的对应关系,特别是在春季(2011.5)航次中这种对应关系较为明显,但是137Cs的空间分布情况与黄渤海水团结构的对应关系不显著。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X55;X591

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