20世纪50年代以来，人类核活动释放了大量放射性核素进入海洋、陆地和大气生态系统。碘的放射性同位素 129I ，是一种主要因人类核活动而产生的长寿命半衰期的碘同位素。 129 I 的长时间序列变化历史，能够准确评估人类核活动对自然环境的影响，也能应用于放射性核素的环境行为和核素示踪环境过程等领域的研究。然而，长时间序列的 129 I 沉降通量和总量的记录较少。湖泊沉积物是记录气候和环境变化信息的地质载体，已经广泛应用于古气候和古环境的重建研究。位于我国吉林省的四海龙湾是一个典型的玛珥湖，也是人类世大气污染物沉降历史的理想载体。
近日，中国科学院地球环境研究所核环境安全与示踪团队，研究了四海龙湾玛珥湖沉积物柱中的放射性 129 I 及其稳定同位素 129 I 通量随时间的变化趋势，并首次定量重建了过去170年以来东亚地区大气 129 I 高分辨率沉降历史。结果表明，20世纪50年代以来，湖泊沉积物中的 129 I 浓度和 129 I / 127 I 原子比值相比核前时代显著增加，四海龙湾的 129 I 的沉积通量为(1.26-349)×10 9 atom/ m 2 /y r，与东亚同纬度地区水平一致。
研究追溯了四海龙湾沉积物中放射性 129 I 的来源和传输过程。除全球大气核武器试验放射性沉降来源外，核燃料后处理厂排放的大气 129 I 由中纬度西风从欧洲输送到东亚（对 129 I 总量的贡献率为87.6%），经干湿沉降保存到沉积物中是 129 I 的主要运输路径。此外，研究发现湖泊沉积物的有机质含量高和强还原条件，均能有效固定碘，限制其在沉积物柱内的垂向迁移。经研究估算，在研究时段内（1846-2021）的 129 I 总量为11.9×10 12 atom/m 2 ，其中人为贡献比例高达97.1%，核后时代 129 I 的贡献占全部总量的96.2%。该结果为评估东亚地区人类核活动对环境的影响和研究人类世特征提供了崭新视角。
图1 1846-2021年四海龙湾沉积物的碘同位素时间变化序列
图 2 四海龙湾沉积物重建碘-129 沉积通量与全球其 他大气沉降序列对比
该成果发表在SCI期刊Science of the total Environment上， 研究得到国家自然科学基金重大专项项目、中国科学院西部之光项目、联合国教科文组织IGCP项目、中国科学院青年促进创新会项目、战略性先导科技专项等项目的联合资助。
原文详见：Luyuan Zhang, Ning Chen, Xiaolin Hou, Yongming Han, Tong Zhang, Dewen Lei, Weijian Zhou, Zhisheng An, Peng Cheng, Jianghu Lan, Liangcheng Tan, Qi Liu, Haijiao Liu, Huan Jiang, Yan Hu, Lu Tang, Tianli Wang. Reconstructing atmospheric 129 I deposition over 170 years with the varved sediment in the Sihailongwan Maar Lake, northeast China. 2024, 926, 172031.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172031 .