隨著人類活動的加速，海洋作為占地球表面積最大的儲庫，已成為污染物最重要的匯。人類核活動如核污染水排放和核事故（如福島核事故）釋放到海洋系統中的放射性污染物，可能被海洋生物吸收和積累，并通過食物鏈放大作用傳遞到更高的營養級。然而當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，對長壽命放射性核素，尤其是具有極強的化學毒性和放射毒性的親顆粒態的钚同位素的研究尚未系統開展。此外，迫在眉睫的難題在于如何準確測量海洋生物中超低濃度的钚同位素。這一技術瓶頸不僅極大削弱了從多角度評估人類核活動對海洋生物及人類健康影響的可行性，還阻礙了通過放射性核素示蹤海洋生物對人類核活動污染物的富集機制研究。

中國科學院地球環境研究所核環境安全與示蹤研究團隊，首先建立了一種大質量（千克級）海洋生物樣品中钚的高效預處理、分離純化和高靈敏度測量方法，實現了不同類型生物樣品中239Pu和240Pu的準確分析。該研究為福島核污染水排放形勢下，我國核環境安全綜合評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。

基于以上開發的分析方法，首次系統分析了我國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源，評估了其生態輻射風險，深入分析了钚同位素在海洋環境中的遷移和富集機制。研究結果表明，公眾通過食用海鮮攝入的钚所帶來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、蝦到大型藻類）之間存在差異，且呈現出從魚類、蝦類到大型藻類逐漸增加的趨勢，這主要取決于物種類型和生長環境。大型藻類是監測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，揭示了黑潮入侵攜帶了來自太平洋核試驗場（PPG）的高240Pu/239Pu比值的钚(圖2)。

其相關研究成果發表在《分析化學》和《Journal of Hazardous Materials》期刊，第一作者分別為中國科學院地球環境研究所碩士研究生王永昌，西安地球環境創新研究院張夢婷副研究員，通訊作者均為中國科學院地球環境研究所侯小琳研究員。該研究得到了國家自然科學基金項目，中國科學院重點部署項目等項目聯合資助。

[1] 王永昌, 張夢婷, 侯小琳(*). 生物樣品中超低水平239Pu和240Pu的分析. 分析化學, 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 我國邊緣海域海洋生物中240Pu/239Pu原子比值和239,340Pu濃度分布