隨著人類(lèi)活動(dòng)的加速，海洋作為占地球表面積最大的儲(chǔ)庫(kù)，已成為污染物最重要的匯。人類(lèi)核活動(dòng)如核污染水排放和核事故（如福島核事故）釋放到海洋系統(tǒng)中的放射性污染物，可能被海洋生物吸收和積累，并通過(guò)食物鏈放大作用傳遞到更高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。然而當(dāng)前海洋生物放射性研究聚焦部分短壽命的人工放射性核素，對(duì)長(zhǎng)壽命放射性核素，尤其是具有極強(qiáng)的化學(xué)毒性和放射毒性的親顆粒態(tài)的钚同位素的研究尚未系統(tǒng)開(kāi)展。此外，迫在眉睫的難題在于如何準(zhǔn)確測(cè)量海洋生物中超低濃度的钚同位素。這一技術(shù)瓶頸不僅極大削弱了從多角度評(píng)估人類(lèi)核活動(dòng)對(duì)海洋生物及人類(lèi)健康影響的可行性，還阻礙了通過(guò)放射性核素示蹤海洋生物對(duì)人類(lèi)核活動(dòng)污染物的富集機(jī)制研究。

中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所核環(huán)境安全與示蹤研究團(tuán)隊(duì)，首先建立了一種大質(zhì)量（千克級(jí)）海洋生物樣品中钚的高效預(yù)處理、分離純化和高靈敏度測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了不同類(lèi)型生物樣品中239Pu和240Pu的準(zhǔn)確分析。該研究為福島核污染水排放形勢(shì)下，我國(guó)核環(huán)境安全綜合評(píng)估提供了全新的分析方法，為海洋生物輻射安全及放射性核素示蹤研究奠定了基礎(chǔ)。

基于以上開(kāi)發(fā)的分析方法，首次系統(tǒng)分析了我國(guó)邊緣海不同生物樣本中钚同位素水平和分布，探討了放射性同位素钚的主要來(lái)源，評(píng)估了其生態(tài)輻射風(fēng)險(xiǎn)，深入分析了钚同位素在海洋環(huán)境中的遷移和富集機(jī)制。研究結(jié)果表明，公眾通過(guò)食用海鮮攝入的钚所帶來(lái)的年輻射劑量處于安全水平。239Pu和240Pu的濃度在不同物種（如魚(yú)、蝦到大型藻類(lèi)）之間存在差異，且呈現(xiàn)出從魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)到大型藻類(lèi)逐漸增加的趨勢(shì)，這主要取決于物種類(lèi)型和生長(zhǎng)環(huán)境。大型藻類(lèi)是監(jiān)測(cè)钚同位素污染的理想海洋指示生物。與黃海和渤海相比，東海和南海中觀察到的較高240Pu/239Pu比值，揭示了黑潮入侵?jǐn)y帶了來(lái)自太平洋核試驗(yàn)場(chǎng)（PPG）的高240Pu/239Pu比值的钚(圖2)。

其相關(guān)研究成果發(fā)表在《分析化學(xué)》和《Journal of Hazardous Materials》期刊，第一作者分別為中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所碩士研究生王永昌，西安地球環(huán)境創(chuàng)新研究院張夢(mèng)婷副研究員，通訊作者均為中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所侯小琳研究員。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目等項(xiàng)目聯(lián)合資助。

[1] 王永昌, 張夢(mèng)婷, 侯小琳(*). 生物樣品中超低水平239Pu和240Pu的分析. 分析化學(xué), 2024, 52(5), 706-716.

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

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[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

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圖1 生物樣品钚同位素的分析方法示意圖

圖2 我國(guó)邊緣海域海洋生物中240Pu/239Pu原子比值和239,340Pu濃度分布