第八届青年地学论坛

1945-1980年间的大气核武器试验向环境中释放了大量的人工放射性核素，其中大当量试验释放的放射性核素进入平流层后进行全球混匀然后沉降到地表，在对表生环境产生长远且广泛的影响，并在环境中形成了一次清晰的事件记录。其中长寿命、亲颗粒、高辐射危害的放射性核素-^239,240Pu，由于起始释放时间与全球环境产生巨变的大加速时期（～1950）吻合，具有全球分布特性，²⁴⁰Pu/²³⁹Pu携带来源指纹信息等，被认为是人类世首要标识物。但目前尚缺乏其高分辨率的时间分布记录，及其来源、传输和保存机制尚不完全清晰，无法有效界定人类世的起始、发展，无法评估人类核活动的环境影响。因此本研究选择四海龙湾玛珥湖，采集冷冻沉积物样品，按2mm分辨率进行分样，利用年纹层和¹³⁷Cs-²¹⁰Pb_ex交叉定年的方法确定年代框架，分析²³⁹Pu，²⁴⁰Pu，计算获得^239,240Pu浓度和²⁴⁰Pu/²³⁹Pu比值的时间变化。结果显示：（1）四海龙湾玛珥湖沉积物中^239,240Pu主要来源于全球大气核武器试验产生的全球沉降，但比一般沉积物中的浓度高10倍左右，这主要是因为该湖位于北半球中高纬度以及接受来自上风向中亚干旱区二次悬浮的贡献，^239,240Pu的来源充足，玛珥湖无河流输入陆源碎屑的稀释，以及还原性、寡营养的湖底环境有利于沉降后^239,240Pu的保存共同所致；（2）沉积物中^239,240Pu浓度呈现典型单峰分布模式，于1945年第一次使用原子弹后首次升高，对应1952年末第一次大当量核试验后于1953年第一次显著升高，对应1961-1962年间全球大气核武器试验峰值时期，^239,240Pu浓度于1963年达到峰值，随大范围大气核武器试验停止，^239,240Pu浓度逐渐降低，直到1980年大气核武器试验全面停止后，1983年至今沉积物^239,240Pu浓度保持相对稳定水平；（3）沉积物中相对较高的^239,240Pu通量主要是上风向中亚干旱区二次悬浮的^239,240Pu，通过高空西风和近地表东亚冬季风传输到达研究区，受长白山阻挡、地形雨冲刷沉降，以及东亚大槽槽前脊后气压差引起高空细颗粒沉降。该沉积柱中^239,240Pu的高分辨率时间变化为界定人类世起始和发展提供了标准参考，其传输和保存机制对于评估人类核活动的环境影响提供科学依据。
 

人类世,钚同位素,四海龙湾,沉降保存