在一個(gè)充滿神秘和危險(xiǎn)的放射性世界里，有一位名叫碘-129的小家伙，它是放射性核素家族中的一顆獨(dú)特“明星”，最大的愛好就是環(huán)游世界。它的故事可不簡單，今天，就讓我們來聊聊這位有“碘”事多的小家伙。

一、碘-129和它的“超能力”

碘-129這個(gè)名字聽起來有點(diǎn)復(fù)雜，但記住，它既是碘家族的一員，也屬于放射性核素家族。碘-129和碘鹽里的碘-127是親兄弟，科學(xué)家叫他們同位素。碘同位素都排在元素周期表的53號，位于第5周期第七主族。作為同位素兄弟，他們身體里有一樣的質(zhì)子數(shù)（53個(gè)），但是中子數(shù)不一樣，所以體重（質(zhì)量數(shù)）大不一樣。顧名思義，碘-129的體重當(dāng)然是是129啦。這個(gè)體重可不是129斤，而是129個(gè)相對原子質(zhì)量單位哦。

碘-129

碘同位素是一個(gè)龐大的家族，有37個(gè)兄弟姐妹，除了碘-129和穩(wěn)定的碘-127以外，其他兄弟們的體重從115到142，他們雖然各懷絕技，無奈壽命太短，大多在幾秒鐘到幾分鐘的時(shí)間里就香消玉殞了，所以幾乎很難見到。

比起穩(wěn)定同位素碘-127這個(gè)乖巧的兄弟，碘-129就很調(diào)皮了，因?yàn)樗鼡碛蟹派湫运プ兊摹俺芰Α薄＿@意味著碘-129可以慢慢地變成其他元素（氙-129），就像超級英雄變身一樣。不過，這個(gè)變身過程有點(diǎn)慢，需要大約1570萬年才能完成一半的變身。是的，你沒聽錯(cuò)，它可是個(gè)長壽的家伙。

二、碘-129從哪里來

在遙遠(yuǎn)的過去，碘-129并沒有出現(xiàn)在大家的視野里，它到底從哪來呢？這就不得不說大自然的鬼斧神工和人類的偉大了。

最初，它是通過一場“天文災(zāi)難”才悄悄登場的——這場災(zāi)難就是超新星爆炸。超新星爆發(fā)釋放出巨大能量，將一切元素散布在宇宙中，其中就包括碘-129。經(jīng)過億萬年的旅程，碘-129通過宇宙塵埃來到了地球。不僅如此，在地球大氣中，宇宙中大量的高能射線和粒子與氙-129發(fā)生的核反應(yīng)，也可以生成碘-129。在地殼中，鈾-235的自發(fā)裂變和鈾-238的中子誘導(dǎo)裂變同樣產(chǎn)生碘-129。不過，不是所有的裂變都能產(chǎn)生碘-129，而是有一定的概率，拿鈾-235裂變來說，只有7%的裂變能產(chǎn)生碘-129。大自然產(chǎn)生的碘-129在表層環(huán)境中循環(huán)的約有250公斤，僅有3~4個(gè)成人的重量。地殼產(chǎn)生的部分大多數(shù)都封存在地殼中，未進(jìn)入地表環(huán)境中。自然產(chǎn)生的碘-129量很少

在人類不斷開發(fā)和利用大自然來滿足自身需求的過程中，科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了可控核裂變。從20世紀(jì)中期進(jìn)行了上千次的核武器試驗(yàn)，后來又開始和平使用核能來發(fā)電以及用過的核燃料（又叫乏燃料）再處理，這讓環(huán)境中的碘-129的量從幾百千克直接增加到了超過9000千克，還有更多的碘-129被地質(zhì)處置封存了起來，沒有被釋放到環(huán)境中。要說產(chǎn)生碘-129的最多地方，就要數(shù)英國的塞拉菲爾德和法國的拉阿格乏燃料后處理廠了，他們把碘-129排放到了大氣和臨近的愛爾蘭海和北海中。

碘-129的主要來源、排放量及其占比

就這樣，碘-129在環(huán)境中開始了一場浪漫的、“詩和遠(yuǎn)方”的旅行，領(lǐng)略山川湖海和極地霞光，感受古都風(fēng)情。

三、碘-129的“詩和遠(yuǎn)方”

光有一顆“詩和遠(yuǎn)方”的心可不夠去暢游世界，還要有遇水搭橋、逢山開路的本領(lǐng)。作為碘家族里面的一員，碘-129可是有上天入海的大本事，它不僅可以變身為氣態(tài)的碘分子和碘甲烷等長時(shí)間漂浮在空中，還可以搭載細(xì)顆粒物這些“飛行器”，去到想去的遠(yuǎn)方。什么時(shí)候在天上飛累了，就落到地面、河流或者大海里，變成離子形式的碘化物和碘酸鹽隨波逐流，有的碘-129還會(huì)被微生物和植物吸收，最終進(jìn)入食物鏈，甚至到了人們的餐桌上。

要說它都去過哪些地方旅行，那可真的太讓人羨慕了。

1

在北冰洋航海

從愛爾蘭海和北海出發(fā)，碘-129跟著大西洋暖流和挪威沿岸流一路北上，繞著北冰洋的邊緣海，巴倫支海、喀拉海、拉普捷夫海，沿著北冰洋中間的羅蒙諾索夫海嶺直達(dá)北極。科學(xué)家們?yōu)榱俗粉櫵淖阚E，可是花了幾十年的功夫呢，經(jīng)常坐著科考船到北冰洋來與碘-129相會(huì)，然后帶回實(shí)驗(yàn)室仔細(xì)研究。現(xiàn)在，他們已經(jīng)知道了，碘-129不僅在北冰洋的表層水中暢游，還可以到達(dá)2000 m水深的地方呢。要知道，在北冰洋中，碘-129可是有兩支隊(duì)伍行進(jìn)。一支大部隊(duì)跟著大西洋水進(jìn)入到200~1000 m的水深，而跟著太平洋洋流進(jìn)入的碘-129小部隊(duì)只能在水深0~100 m的范圍內(nèi)活動(dòng)。兩支隊(duì)伍經(jīng)常在北冰洋西部的阿爾法海嶺和門捷列夫海嶺附近相遇，他們還經(jīng)常會(huì)搶地盤。大家可不要小看碘-129的旅行，科學(xué)家們就是用它的足跡來研究北冰洋的氣候變化和洋流運(yùn)動(dòng)。

北極表層極地混合層和大西洋水層的環(huán)流路徑

2

在南極看企鵝

碘-129的老家大部分都在北半球，它可以溶解在海水里跟著洋流到達(dá)北極。但是要想到南極旅行可不那么容易，南半球只有極少的幾個(gè)大氣核爆試驗(yàn)場曾經(jīng)釋放出碘-129。

所以首先它們要變成氣體或細(xì)顆粒的形式，還要被很大的能量帶到大氣的平流層（距離地表10~50公里）中，然后在平流層里就可以輕松地跨過赤道了。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)，就只有大氣核武器試驗(yàn)了。當(dāng)核武器在大氣中爆炸時(shí)，巨大的能量可以將放射性塵埃和氣體噴射到平流層，鈾和钚裂變產(chǎn)生的碘-129在放射性氣團(tuán)中就開始了它的全球之旅了。在平流層中漂流幾個(gè)月到一年的時(shí)間后，在平流層和對流層的季節(jié)交換中，碘-129從平流層慢慢回到對流層，這個(gè)時(shí)候，就有一部分幸運(yùn)兒可以到達(dá)南極，降落到南極的漫天冰雪上，欣賞美麗的極光、與企鵝跳探戈。目前，科學(xué)家們已經(jīng)在南極的冰雪中發(fā)現(xiàn)了高于天然水平的人類核活動(dòng)信號，并且正在分析不同年份沉積的南極雪坑中碘-129水平，相信不久之后就可以告訴我們碘-129在南極的歷險(xiǎn)記了。

南極表層雪水中碘-129的濃度和大氣傳輸過程

3

在青藏高原流連忘返

要說起被譽(yù)為世界第三極的青藏高原，相信是無人不曉。你看那高聳入云的群山、廣袤草原上悠閑的牦牛、潔白冰山上盛開的雪蓮、來自遠(yuǎn)古的清冽雪水、神圣的哈達(dá)和藏民的酥油茶，無一不令人神往，碘-129這個(gè)機(jī)靈鬼是不是也要跑去湊個(gè)熱鬧？還真讓你說對了，科學(xué)家們在青藏高原北部云杉樹一圈圈的年輪上可以清楚地看到碘-129的足跡，它從1950年左右的大氣核武器試驗(yàn)時(shí)期就飛到了青藏高原，隨著英國和法國核燃料后處理廠的排放量增加，越來越多的碘-129隨著西風(fēng)跨越了歐亞大陸，跑到了青藏高原去旅行定居了呢。不僅如此，最近科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了印度國籍的碘-129隨著西南季風(fēng)（印度季風(fēng)）到了青藏高原的南部，而且從印度過來旅游的碘-129還不少呢，雖然它們目前的量還不足以影響青藏高原的環(huán)境，但是未來我們可不想在拉薩邊喝酥油茶邊配咖喱啊。

青藏高原的美景真讓人流連忘返，碘-129可要一次玩?zhèn)€夠。它最喜歡低溫了，可以冷凝到冰川上滑雪，到了夏季，還要跟著融化的雪水一覽被亞洲水塔補(bǔ)給的遼闊大地，真是好不愜意。

印度碘-129向青藏高原南部傳輸

4

在古都西安感受上下五千年

粗獷的黃土高原和秀美的秦嶺山脈之間，孕育了一片神奇的土地，在這里可以盡賞中華民族的悠久歷史。碘-129乘著西風(fēng)和東亞冬季風(fēng)一路從歐洲，跨過波羅的海、欣賞了中亞風(fēng)情、從新疆入境、裹挾在大漠沙塵之中、領(lǐng)略秦嶺主峰太白山的詩意，馬不停蹄地奔向這古都西安而來。碘-129最喜歡古都的春和冬。一旦東亞夏季風(fēng)開始從太平洋向中華大地推進(jìn)，碘-129便像個(gè)害羞的孩子，就鮮少在古都的大街上閑逛了。科學(xué)家們還在深厚的黃土層里面追蹤天然碘-129，興許哪一天碘-129也可以作為黃土高原的時(shí)間記錄員。

古都西安的大氣碘-129來源

四、碘-129有毒嗎

好啦，說了這么多碘-129的旅行故事，大家已經(jīng)知道碘-129可以幫助我們理解氣候變化、洋流和大氣循環(huán)過程，是個(gè)挺可愛的環(huán)境示蹤小助理。但它可是來自各種核活動(dòng)（核武器試驗(yàn)、核電廠和乏燃料再處理過程），大家一定好奇：作為放射性核素，碘-129有毒嗎？它到底對我們有多大影響？

說到毒性，一般都是指化學(xué)毒性。碘-129的化學(xué)毒性主要是碘元素對皮膚、粘膜的刺激性和腐蝕性，因碘-129在環(huán)境中的含量低，哪怕是污染嚴(yán)重的北海表層水中，每升水中碘-129僅有約50皮克（1皮克等于十的負(fù)十二次方克），所以它的化學(xué)毒性完全不用考慮。既然碘-129是“放射性”，就不得不說放射毒性，那肯定有點(diǎn)兒“危險(xiǎn)”對吧？沒錯(cuò)，它通過釋放輻射來“完成自己的使命”，還被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為一類致癌物。碘-129最喜歡住在我們身體里的甲狀腺，這可是人體內(nèi)重要的內(nèi)分泌器官之一，所以高劑量的碘-129可以損傷甲狀腺細(xì)胞，導(dǎo)致甲狀腺癌。不過別慌，這并不意味著它是隨時(shí)隨地都在對你產(chǎn)生威脅的“惡棍”。因?yàn)樗膲勖浅ｉL，所以釋放輻射的速度非常慢，幾乎不容易被察覺。而且它主要釋放低能的β粒子，這些粒子對人體的直接影響相對較小，因此碘-129并不是那種一接觸就讓你瞬間變成“超人”的元素。而且好消息是，現(xiàn)在我們大多數(shù)人接觸的環(huán)境中的碘-129產(chǎn)生的輻射劑量（<0.001 mSv）只是小菜一碟，它的輻射劑量貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上坐一次飛機(jī)接受的輻射（0.02 mSv）呢。

放射性劑量比較（注：劑量當(dāng)量毫希沃特(mSv)用來描述人體受到輻射時(shí)的危害程度。公眾有效年平均劑量限值(1mSv)，指不包括天然本底輻射劑量的附加照射量。圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

盡管當(dāng)前環(huán)境的碘-129水平是安全的，但是人類的某些活動(dòng)或者失誤讓它變得非常“顯眼”！一個(gè)典型的例子就是2011年日本福島核事故，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)事故后福島沿海海水樣品中的碘-129 濃度升高了近百倍，在筑波的氣溶膠中，事故后也比事故前的碘-129水平升高了幾百倍。由于碘-129的壽命非常長，它在環(huán)境中的存在時(shí)間也極為漫長，是一個(gè)“長久戰(zhàn)士”。此外，隨著核工業(yè)的快速發(fā)展，這個(gè)“長久戰(zhàn)士”的環(huán)境含量還在持續(xù)上升，會(huì)有持久的輻射影響，所以碘-129也是核安全監(jiān)測中的關(guān)鍵核素之一。

可是具有放射毒性的碘-129，看不見又摸不著，不僅神神秘秘的，整天還到處“旅行”，這可怎么辦？大家大可放心，科學(xué)家們有辦法。他們使用很多的高大上儀器設(shè)備追蹤它的蹤跡和影響，其中最先進(jìn)的非加速器質(zhì)譜儀莫屬，這個(gè)設(shè)備可以準(zhǔn)確數(shù)出碘-129的原子個(gè)數(shù)。有了高精尖的裝備加持，科學(xué)家們隨時(shí)可以告訴大家碘-129到底對我們有多大的影響。

荷蘭高壓工程公司三百萬伏特串列加速器質(zhì)譜儀（西安加速器質(zhì)譜中心）

那么，碘-129究竟有毒嗎？有毒，但要看有多少量。我們現(xiàn)在環(huán)境中的碘-129水平還不足以對人體健康構(gòu)成影響。然而在核工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，局部地區(qū)的高含量碘-129泄漏和歷經(jīng)百千萬年的時(shí)間考驗(yàn)，其健康影響卻不容忽視。

五、碘-129的未來

總的來說，碘-129并不是我們生活中最“可怕”的放射性物質(zhì)，其獨(dú)特之處在于它的長期存在和潛在的環(huán)境影響。科學(xué)家們正在研究如何更好地管理核廢料，減少它對生態(tài)系統(tǒng)的影響。雖然碘-129是一位“慢性低調(diào)”的角色，但它提醒我們，科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn)，尤其是在如何處理放射性物質(zhì)和保護(hù)環(huán)境方面。所以，當(dāng)你下次看到瓶裝水或海鮮的時(shí)候，記得想一想在這些看似平凡的東西背后，是否潛藏著 “隱形”的碘-129。不過別擔(dān)心，它并不會(huì)讓你變成超人，只是長時(shí)間潛伏而已。

好了，今天的故事就到這里，希望你對碘-129有了新的認(rèn)識。別忘了，科學(xué)的魅力就是如此，它總是能帶給我們無數(shù)的驚喜，當(dāng)然偶爾也有驚嚇，記得面對驚喜要淡定，面對驚嚇要冷靜哦。

參考文獻(xiàn)：

Fan, Y.; Zhou, W.; Hou, X. Pre-Nuclear Level of 129I in Chinese Loess-Paleosol Sections: A Search for the Natural 129I Level for Dating in Terrestrial Environments. Geochim Cosmochim Acta 2018, 231, 64–72.

Hou, X.; Aldahan, A.; Nielsen, S. P.; Possnert, G.; Nies, H.; Hedfors, J. Speciation of 129I and 127I in Seawater and Implications for Sources and Transport Pathways in the North Sea. Environ Sci Technol 2007, 41 (17), 5993–5999.

Xing, S.; Hou, X.; Aldahan, A.; Possnert, G.; Shi, K.; Yi, P.; Zhou, W. Iodine-129 in Snow and Seawater in the Antarctic: Level and Source. Environ Sci Technol 2015, 49, 6691–6700.

Zhang, L.; Cheng, P.; Hou, X.; Wang, D.; Liu, X.; Liu, Q.; Dong, G.; Zhou, J.; Jiang, H.; Tang, L. Long-Range Transboundary Transport of Iodine-129 from South Asia to the Southern Tibetan Plateau Revealed by Moss and Lichen. Environ Sci Technol Lett 2024.

Zhang, L.; Hou, X.; Gwynn, J. P.; Karcher, M.; Chen, N.; Fan, Y.; Liu, Q. Spatial Variation and Species Transformation of 129I and 127I in the Central Arctic Ocean. Earth Planet Sci Lett 2023, 612, 118165.

Zhang, L.; Hou, X.; Xu, S.; Feng, T.; Cheng, P.; Fu, Y.; Chen, N. Temporal Variation in 129I and 127I in Aerosols from Xi’an, China: Influence of East Asian Monsoon and Heavy Haze Events. Atmos Chem Phys 2020, 20 (4), 2623–2635.

Zhao, X.; Hou, X.; Zhou, W. Atmospheric Iodine (127I and 129I) Record in Spruce Tree Rings in the Northeast Qinghai-Tibet Plateau. Environ Sci Technol 2019, 53 (15), 8706–8714.