黄亚楠,吴孟孟,肖 智

中国西北地区环境中239+240Pu的来源与成因分析

黄亚楠1*,吴孟孟2,肖 智3

(1.中山大学海洋科学学院,广东 珠海 519082；2.南京大学地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023；3.南宁师范大学自然资源与测绘学院,广西 南宁 530001)

以中国西北地区环境中的239+240Pu为例,归纳总结了全球大气核试验后环境调查的5大变化趋势,并分析了西北地区大气、土壤和湖泊等环境载体中239+240Pu比活度、240Pu/239Pu原子比值和239+240Pu存量变化的来源成因.结果表明,新疆、甘肃、青海、宁夏和陕西5省区土壤中239+240Pu主要来源于全球大气核试验沉降.虽然前苏联塞米巴拉金斯克核试验(240Pu/239Pu=0.118～0.132)、中国西北核试验(240Pu/239Pu =0.158)以及青海原子城的核实验活动(240Pu/239Pu<0.010)导致西北地区环境中发现相对低240Pu/239Pu原子比值,但核试验区域沉降的影响有限.西北地区湖泊柱样沉积物中240Pu/239Pu原子比值垂直分布出现了突变和渐变两种模式;另外,在某些非典型柱样沉积物中239+240Pu的峰值时标并非指示1963年大气沉降的高峰期.

240Pu/239Pu；239+240Pu；中国西北；沉积物；土壤

自从1945年7月16日人类进行第一次核爆炸试验以来,截止到2017年至少有8个国家(美国、前苏联、法国、英国、中国、朝鲜、印度和巴基斯坦)共进行了2000多次核爆炸试验,其中543次为大气核试验[1].中国的45次核试验(地上和地下核试验)中,22次为大气核试验.中国核试验仅在以罗布泊为中心(90°E,40°N)的西北地区进行[2-3],核爆试验的区域相对集中.在大气核试验中,裂变的核材料(235U或239Pu)与弹体材料在极高的温度(数千万摄氏度)下被完全汽化,并形成含有大量放射微尘的蕈状烟云[4].核爆后的飘尘中含有200种[3]以上的放射性核素,其中绝大多数是短半衰期的核素,这是核裂变的趋势.

已有研究表明,从1964年的10月16日～1980年的10月16日,中国17年间的22次大气核试验总核爆当量为20.72Mt[1];平均当量为0.942Mt,70%的核试验当量低于平均值……