地球环境研究所在海洋生物钚同位素分析方法和示踪研究中取得进展

随着人类活动的加速，海洋作为占地球表面积最大的储库，已成为污染物最重要的汇。人类核活动如核污染水排放和核事故（如福岛核事故）释放到海洋系统中的放射性污染物，可能被海洋生物吸收和积累，并通过食物链放大作用传递到更高的营养级。然而当前海洋生物放射性研究聚焦部分短寿命的人工放射性核素，对长寿命放射性核素，尤其是具有极强的化学毒性和放射毒性的亲颗粒态的钚同位素的研究尚未系统开展。此外，迫在眉睫的难题在于如何准确测量海洋生物中超低浓度的钚同位素。这一技术瓶颈不仅极大削弱了从多角度评估人类核活动对海洋生物及人类健康影响的可行性，还阻碍了通过放射性核素示踪海洋生物对人类核活动污染物的富集机制研究。

中国科学院地球环境研究所核环境安全与示踪研究团队，首先建立了一种大质量（千克级）海洋生物样品中钚的高效预处理、分离纯化和高灵敏度测量方法，实现了不同类型生物样品中239Pu和240Pu的准确分析。该研究为福岛核污染水排放形势下，我国核环境安全综合评估提供了全新的分析方法，为海洋生物辐射安全及放射性核素示踪研究奠定了基础。

基于以上开发的分析方法，首次系统分析了我国边缘海不同生物样本中钚同位素水平和分布，探讨了放射性同位素钚的主要来源，评估了其生态辐射风险，深入分析了钚同位素在海洋环境中的迁移和富集机制。研究结果表明，公众通过食用海鲜摄入的钚所带来的年辐射剂量处于安全水平。239Pu和240Pu的浓度在不同物种（如鱼、虾到大型藻类）之间存在差异，且呈现出从鱼类、虾类到大型藻类逐渐增加的趋势，这主要取决于物种类型和生长环境。大型藻类是监测钚同位素污染的理想海洋指示生物。与黄海和渤海相比，东海和南海中观察到的较高240Pu/239Pu比值，揭示了黑潮入侵携带了来自太平洋核试验场（PPG）的高240Pu/239Pu比值的钚(图2)。

其相关研究成果发表在《分析化学》和《Journal of Hazardous Materials》期刊，第一作者分别为中国科学院地球环境研究所硕士研究生王永昌，西安地球环境创新研究院张梦婷副研究员，通讯作者均为中国科学院地球环境研究所侯小琳研究员。该研究得到了国家自然科学基金项目，中国科学院重点部署项目等项目联合资助。

[1] 王永昌, 张梦婷, 侯小琳(*). 生物样品中超低水平239Pu和240Pu的分析. 分析化学, 2024, 52(5), 706-716.

http://doi.org/10.19756/j.issn.0253-3820.231483

长按扫码查看文章

[2] Zhang, M., Wang, Y., Zhao, X., Novikau, R., Huang, Z., Jiang, H., Dang, H., Hou, X. (*), Insights into plutonium in marine biota along the coast of China. J. Hazard. Mater. 2025, 486, 137097.

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137097

长按扫码查看文章

图1 生物样品钚同位素的分析方法示意图

图2 我国边缘海域海洋生物中240Pu/239Pu原子比值和239,340Pu浓度分布