南海造礁珊瑚对海洋人工放射性核素90Sr源汇过程的指示作用研究

Under the background of rapid development of nuclear power plant in China, the investigation of artificial radionuclide in marine environment is of great scientific meaning and social significance. 90Sr is greatly concerned as one of most significant artificial radionuclides. However, the traditional methodology of 90Sr is complicated and time-consuming because of its low 90Sr activity and intensive interference in high salinity seawater, resulting in fewer researches of 90Sr relative to 137Cs. (1) Reef-building coral is potential to be a novel bioindicator based on its high concentration factor of 90Sr and high resolution. (2) A comparison of 90Sr in coral skeleton collected from the fringing reefs and atoll reefs is conducted. The historical curve of 90Sr is reconstructed in coral skeleton to provide radioactive baseline of the South China Sea. (3) We will obtain environmental half-life of 90Sr (no physical half-life) and decipher the source and sink of 90Sr based on these coral cores collected from the fringing reef and atoll reef. The spatial-temporal distributions and mechanism of 90Sr in distinct coral skeletons will benefit the study of marine physical-biogeochemical cycle, the prediction of the fate of 90Sr in marine environment, and the safety of marine ecology.

随着我国滨海核电的快速发展，人工放射性核素在海洋中源汇过程的研究具有重要的科学和社会意义。90Sr是最重要的人工放射性核素之一，然而海洋中90Sr传统分析方法复杂耗时，导致90Sr研究稀缺。本研究（1）利用造礁珊瑚对90Sr的高浓集系数（1000 L/kg）和高时间分辨率特点，探索造礁珊瑚作为一种新的90Sr指示生物，弥补传统分析方法的不足；（2）开展滨海核电海域和南海的造礁珊瑚岩心中90Sr的对比研究，构建南海90Sr的历史曲线；（3）获取南海近岸和远海岩心中90Sr环境半衰期（异于物理半衰期），寻找和识别异常峰，判断90Sr的不同来源（大气核爆、核电站、黑潮载带的太平洋核试验基地信号等），解析近海和远海90Sr源汇异同与过程机制。本研究对示踪海洋物理—生物地球化学过程，掌握90Sr在海洋环境中的归趋，保障滨海核电快速发展背景下的海洋生态环境安全都具有重要意义。

在“碳达峰、碳中和”国家战略背景下，我国进入滨海核电快速发展的新阶段。海洋中人工放射性核素的源汇过程研究具有重要的科学和社会意义。90Sr作为最重要的人工放射性核素之一，然而海洋中90Sr传统分析方法繁琐耗时，导致90Sr研究稀缺。本研究探索发现珊瑚骨骼对90Sr具有极高的富集能力（通过大量数据对比发现，几乎是目前海洋中90Sr富集能力最强的生物，详见林武辉等.海洋学报.2020.），并利用造礁珊瑚对锶的高浓集系数（1000 L/kg，即1 kg海水90Sr的含量等效于1 g珊瑚骨骼90Sr的含量）和高时间分辨率的特点，探索造礁珊瑚作为人工放射性核素90Sr的指示生物，成功构建南海90Sr的历史曲线，解析南海近岸和远海中90Sr环境半衰期（异于物理半衰期，定量计算获得南海90Sr的环境半衰期为26.7±4.3 a，该成果发表于Lin et al. Marine Pollution Bulletin. 2022）及近岸和远海的90Sr的源汇过程异同（林武辉等.中国环境科学.2019）。总之，珊瑚礁可以灵敏记录和指示人类核活动（特别是南海珊瑚礁记录核潜艇活动），为我国海域的海洋核安全和海洋生态环境安全提供一定的数据支撑和科学依据。本研究对海洋物理-生物地球化学过程和海洋生态环境安全研究具有重要的科学和社会意义，同时在国际和国内也都具有一定的创新性。.在本项目支持下主持人充分利用该项目资金资助（总经费执行率为88.14%），长期聚焦海洋和珊瑚礁中放射性核素研究，在该领域发表了12篇学术论文（4篇SCI论文、2篇EI论文、6篇中文核心论文），参加16次学术会议交流，直接培养7名学生，获得中国辐射防护学会、中国同位素与辐射行业协会、生态环境部核与辐射安全中心、中国地质调查局、北京核学会、广西政府等多个全国性学术组织和政府机构颁发的优秀成果奖、优秀学术论文奖、优秀报告奖，研究成果多次获得国家海洋环境监测中心、中国人民解放军海军勤务学院、广西海洋局、福建省辐射环境监督站、中央广播电台等政府机构、军队院校、科研院所、主流媒体等邀请报告和媒体专访与转载，并进一步获得国家自然科学基金面上项目（珊瑚礁40K研究）和多个省部级项目资助。