在全球氣候變化加劇背景下，準確評估人工放射性核素的遷移、轉化行為，及其對生態系統的輻射安全影響，揭示人工放射性核素對氣候系統的響應變得至關重要。我國南海不僅受全球大氣核武器試驗沉降的廣泛影響，美國太平洋核試驗場釋放的放射性物質可以通過洋流系統經呂宋海峽持續不斷進入南海。與此同時，南海與西太暖池緊密相連，因此極易受厄爾尼諾和極端天氣等事件的影響。但南海放射性核素的研究主要局限于水平和分布變化，氣候系統的調控機制研究尚未見報道。

近日，中國科學院地球環境研究所侯小琳研究員團隊在南海西沙珊瑚中钚同位素對氣候變化的響應研究上取得突破性新進展。以高分辨率環境記錄載體-珊瑚為研究對象，借助研究團隊開發的超低水平钚同位素的超靈敏分析技術，通過準確分析珊瑚年分辨率的239,240Pu水平及其變化，重建年分辨率表層海水的239,240Pu的變化，首次闡明了太平洋核試驗場釋放的親顆粒放射性污染物在南海的遷移規律及其與氣候因子的耦合機制。

研究顯示，南海采樣點處72-84%的239,240Pu來自于美國太平洋核試驗場的釋放，通過北赤道暖流-黑潮，經由呂宋海峽傳輸進入南海。盡管目前整體濃度水平較低無明顯輻射風險，但1980年之后出現明顯變化。與西太開放海域相比，西沙珊瑚中239,240Pu呈現濃度逐漸升高而240Pu/239Pu比值降低的特征。這主要是由于源于西南季風驅動的南海陸架區季節性上升流，將次表層特征海水持續不斷帶入表層生態系統所致。除此之外，1983,1988,1997年等典型厄爾尼諾年，珊瑚骨骼中239,240Pu濃度異常升高。主要是由于氣候變暖引起珊瑚白化，共生蟲黃藻攜帶較高含量的钚同位素被大量排出，經快速生物地球化學循環后沉積于珊瑚骨骼表面，明顯區別于正常年份钚通過珊瑚代謝途徑緩慢進入珊瑚骨骼的路徑。

本研究不僅為南海放射性污染物跨境傳輸和遷移研究提供了年分辨率標尺，而且首次證實氣候異常事件可以通過改變生物地球化學過程，加劇放射性核素在生態系統中的傳輸速率和累積效應。在全球變化與潛在核污染雙重威脅疊加背景下，該研究對構建南海生態屏障具有重要預警價值。

上述成果發表在Environmental Science & Technology期刊上，文章第一作者為趙雪副研究員，通訊作者為侯小琳研究員。研究得到了國家自然科學基金（22306184，41991252，22341603），中國科學院（132B61ZYLH20230013, ZDBSSSW-DQC003），黃土科學國家重點實驗室（SKLLQGPY2409）等多項項目的支持。

Xue Zhao, Xiaolin Hou, Weijian Zhou, Hong Yan, Hanfeng Wen, Huan Jiang, Liangcheng Tan. Variation of 239,240Pu in Coral and Its Response to the Climate System in South China Sea. Environ. Sci. Technol. https://doi.org/10.1021/acs.est.5c02025.

圖1 西沙珊瑚中239,240Pu的年際變化及其與氣候系統的耦合關系