畢倩倩，杜金洲

華東師范大學 河口海岸學國家重點實驗室，上海 200062

海洋中的放射性同位素主要來源于天然放射性核素和人工放射性核素。天然放射性核素又可分為地球上原生放射性核素和宇生放射性核素。原生放射性核素主要是三大自然衰變系（鏈）母體及其產生的子體核素，比如238U系列的234Th、226Ra、222Rn、210Pb、210Po等，還有一些半衰期比較長的一些核素，如40K、138La等［1］。宇生放射性核素是由宇宙射線與大氣元素作用而形成的，它們大部分是以散裂形式產生的碎片存在，分布受海拔高度和緯度的影響，與宇宙射線的強度相似［2］。人工放射性核素是人類在核工業(yè)、醫(yī)療、科研等領域開發(fā)創(chuàng)造的，包括核爆炸產生的放射性裂變產物、活化產物及其殘余物等，這些放射性物質最終會排放流入海洋，造成海洋放射性污染，包括89，90Sr、134，37Cs、14C、239Pu等［3］。歷史上如英國溫茨凱制钚廠反應堆事故、美國三喱島核電站事故、蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故和最近的日本福島核電站事故等，釋放出了大量的放射性核素排放至近海，并隨著洋流輸運到更遠的大洋，對海洋環(huán)境產生了長久的影響［4-7］。

在河口、近海和大洋不同的海洋環(huán)境中，放射性核素因具有不同的特征和行為而被廣泛應用于示蹤近岸海域物質的水平輸送、垂向輸運和交換過程等（圖1［8］）。海洋環(huán)境中的放射性核素一般包括顆粒活性核素和水溶性核素。前者可用于研究的內容有：海洋水體懸浮顆粒物的來源、滯留時間、再懸浮作用，顆粒物有機碳輸送通量，懸浮顆粒物和沉積物的輸運，顆粒物中重金屬和有機污染物，沉積物的沉積速率及年代學，河口的淤積與侵蝕過程等［9-12］。后者水溶性核素包括Ra和Rn同位素，可以用來示蹤研究水體結構和組成、停留時間，咸淡水混合，間隙水與上覆水的交換，地下水的輸運等過程［13-16］。常見核素的測量方法及其應用列入表1、2［8，17］。本文綜述了當前放射性同位素在海洋學中的分析與應用，并對未來放射性同位素海洋學的發(fā)展趨勢進行了預測。

圖1 海洋環(huán)境中放射性核素運動和遷移過程概念圖［8］Fig．1 Diagram for the sources and pathways of radionuclides in the marine environment［8］

表1 常見海洋環(huán)境中天然放射性核素的測量方法及其應用［8，17］Table 1 Measurement techniques and applications of natural radionuclides in the marine environment［8，17］

續(xù)表1

表2 常見海洋環(huán)境中人工放射性核素的測量方法及其應用［8，17］Table 2 Techniques and applications of artificial radionuclides measurement in the marine environment［8，17］

1 海洋放射性核素的分析

本文從海水樣品的采集、處理、分析和測量儀器來討論海洋放射性核素分析技術的發(fā)展。

1．1 海水樣品的采集

由于天然環(huán)境中的放射性核素活度比較低，為了能夠縮短放射性計數時間，提高分析效率，需要采集較大體積的海水。一般的采樣水量需要幾十升甚至幾個立方米。表層海水可以用船載的供水系統(tǒng)、潛水泵或者采水器等直接抽取。圖2（a）為表層海水在線泵采水，并用不同規(guī)格或粒徑的聚丙烯纖維材料的濾器等進行過濾收集水體懸浮顆粒物，同時連接不同類型纖維柱富集相應水體中的放射性核素。對于深層次的海水采集，可以用采樣 裝 置（Rosette sampling device或Gerard sampling（≈400L）），快速采到準確深度的海水樣品，同時可測量溫度、鹽度、pH、溶解氧等參數。近年來發(fā)展的水下原位過濾系統(tǒng)（圖2（b）），結合二氧化錳等纖維柱可以直接收集水下幾百升的懸浮顆粒物和相應水體中放射性核素的樣品。

圖2 原位過濾系統(tǒng)示意圖［17］Fig．2 Diagram of the in-situ filtration system［17］

1．2 海水樣品的處理

除了原位過濾系統(tǒng)采集樣品外，一般在船上利用現場過濾來分離溶解態(tài)和顆粒態(tài)樣品。海洋體系中溶解態(tài)和顆粒態(tài)只是一種操作上的定義，即利用一定大小孔徑的膜材料（或繞線濾芯）過濾海水，膜上的定義為顆粒態(tài)，膜下收集的濾液為溶解態(tài)（實際上含有很多膠體）。膜上的顆粒態(tài)（或繞線濾芯）一般帶回實驗室做進一步處理。溶解態(tài)需要進一步富集減小體積，富集的方法有共沉淀、離子交換以及吸附在氫氧化鐵或者二氧化錳等浸漬纖維上（表3）。其中，共沉淀方法最為經典，適用最為廣泛，主要是通過往水體中加入沉淀劑和載體，將水體中的相應元素載帶沉淀，以使元素從溶液中分離出來。該方法效率高，需要的樣品體積小，特別是對于二氧化錳纖維柱吸附效率不高的核素，例如7Be具有特別優(yōu)勢。通常有Fe（OH）3、MnO2、BaSO4、PbSO4或者磷鉬酸銨（AMP）等共沉淀法［30］。

1．3 樣品分析

以下討論的分析僅限于以放射性計數為基礎的測量，不包括質譜等分析方法。對于不同的采樣要求（體積、數量等），海洋中放射性核素可以用γ能譜法、α能譜法和β計數法等方法進行分析。

1．3．1 γ能譜法 對于一些核素而言，γ能譜測量技術是一種常用的分析方法。γ能譜法快速、有效、無損，并能同時檢測7Be、210Pb、234Th、137Cs、226，228Ra等核素。該方法能極大地簡化化學分離流程，且對具有γ射線的核素可以同時進行測量，因而被廣泛采用。但由于γ能譜儀的本底較高，探測效率低，要求富集較大體積的水樣或收集較大量的顆粒物樣品才能獲得精確的數據，而且海洋環(huán)境中一般只有某些放射性核素適用于γ能譜法分析，常用的核素及采樣體積等列入表4。

表3 海水中溶解態(tài)核素常用富集純化方法［17］Table 3 Enrichment and purification methods of the dissolved radionuclides in seawater［17］

1．3．2 α能譜法 通常情況下，用α能譜法測定海水中放射性核素需要用常規(guī)的化學分離方法，比如離子交換法、有機溶劑萃取或共沉淀純化等，最后用電鍍等方法制成薄片源在α能譜儀上測定。相對于γ能譜分析，α能譜法具有相對較高的探測效率和靈敏度，所需水樣體積較小。比如α能譜法在海洋中廣泛應用于測定210Po和210Pb，用來示蹤顆粒物循環(huán)與輸出過程［36］。此外，還可以測定河口和近岸海域中226Ra和228Ra，用來示蹤海底地下水排泄［25］?？傊?，該方法的優(yōu)勢是需要水樣量少、精密度高，缺點是測定前有一系列繁雜的化學分離和純化過程。圖3為作者實驗室比對α能譜法和γ能譜法分析樣品（雨水、沉積物和海水）中210Pb比活度（aα（210Pb）、aγ（210Pb））的結果，可以發(fā)現兩者具有較好的一致性，但γ能譜法的誤差要明顯大于α能譜法。

表4 基于γ能譜分析法測定海水中常用核素Table 4 Radioactivity of common radionuclides in seawater measured byγspectrometry

圖3 γ能譜法和α能譜法分析樣品（雨水、沉積物、海水樣品）中210Pb結果的比較Fig．3 Results of measuring 210Pb in samples（rain，sediment，seawater）byγandαmethods

1．3．3 β計數器和液體閃爍計數器 β計數的優(yōu)點是具有較高的靈敏度，所需的樣品量也較少。例如，利用MnO2共沉淀富集分離海水中234Th后直接β計數的方法可以將水樣量減少至2～4L［23］，而用γ分析方法需要通過MnO2-纖維從幾百升乃至上千升海水中富集后才能測定。β計數法的缺點是由于β射線躍遷過程釋放的能量是連續(xù)的，在測定之前需要進行分離純化。在目前的β計數器中，國產的低本底α／β計數器，因帶有配置的塑料閃爍探測器船載分析時更穩(wěn)定、抗干擾，但是缺點在于提升了儀器的固有本底，如BH1227四路α／β計數儀的本底值高達1．8～1．9min-1［37］。對于流氣式β計數器可大大降低儀器固有本底，如MPC9604超低本底α／β計數器的本底為0．4～0．5min-1［38］，此外，丹麥科技大學流氣式GM-5-25RIS?低本底五路β計數器的本底可降至0．11～0．16min-1，同時該儀器體積小，可以用來船載分析海水中234Th［23］。液體閃爍計數器方法最大的優(yōu)勢在于可以避免α、β制源的過程，很大程度上簡化放射化學的流程。隨著測量技術逐步成熟，近年來該方法可用來連續(xù)測定海水中210Pb、210Bi和210Po，且分析可以在幾天內完成，大大縮短了分析測試的時間［39］。

圖4 RaDeCC系統(tǒng)示意圖［14］Fig．4 Diagram of RaDeCC system［14］

1．3．4 其它計數器 隨著科學技術的進步，一些新型的應用于海洋學研究的放射性儀器相繼問世，如鐳延遲符合計數器（radium delayed coincidence counter，RaDeCC）和測氡儀（RAD-7）。RaDeCC是一種測定鐳同位素的α閃爍計數法儀器。從原理上來說，只要遵循一定的時間間隔，該儀器可以同時測定海洋中四種鐳同位素（223，224，226，228Ra），還有相應的母體核素如228Th和228Ac等。短半衰期的224Ra和223Ra測量原理是224Ra-220Rn-216Po和223Ra-219Rn-215Po衰 變 系 列 幾分鐘后在封閉體系內達到平衡，根據216Po和215Po的半衰期差異產生不同α粒子信號，從而區(qū)分224Ra和223Ra［14］，儀器的組成示于圖4。樣品分析如下：將采集好的海水通過MnO2浸漬纖維富集溶解態(tài)鐳同位素，用去除鐳的自來水清洗以除去纖維上殘留的鹽和顆粒物，同時用壓縮空氣調節(jié)纖維濕度（水和纖維的質量比為0．5～1）。一個月內分3次用RaDeCC測量223Ra和224Ra，然后將樣品密封一定時間后生長出222Rn用來測定226Ra［40］。若將樣品放置6個月以上，可以通過測定內生長出來的228Th來確定樣品中228Ra的活度［41］。美國Durridge公司的產品測氡儀（RAD-7）可以測定海水中222Rn。該裝置原理和操作簡單，適合用于環(huán)境中氡濃度的測量。將RAD-H2O聯(lián)用，可以用于測定Rn活度較高的地下水、間隙水及近岸水體。水樣充滿整個集氣瓶，通過RAD-7內置氣泵進行鼓氣，氣體經出氣口進入砂芯濾頭，水樣中的氣體進入單向閥，通過干燥管，進入RAD-7的進氣口，往復循環(huán)，最后氡氣被檢測（圖5（a））。另外，配有一套測水體中氡濃度的配件（RAD AQUA），適宜于水中氡氣的連續(xù)監(jiān)測，氣泵通過不斷鼓氣將水中的氡氣輸送進入RAD-7內，在探測器中氡含量被記錄，然后氡氣又返回RAD AQUA，形成一個閉合的氣路（圖5（b）），從而降低檢測限?，F場測定時，通?？梢詫⑷MRAD-7串聯(lián)起來，以降低測量誤差［42-43］。

圖5 測氡儀RAD-7測量示意圖［42-43］Fig．5 Diagram of RAD-7radon measurement instrument［42-43］

2 海洋放射性同位素應用

海洋放射性同位素示蹤技術是核科學技術、放射化學和海洋科學等多學科交叉滲透的海洋新技術，是指利用海洋中放射性同位素作為示蹤劑來揭示各種海洋學過程的方法［44］。表1和表2總結了常見核素在海洋科學中的具體應用，以下將做詳細介紹。

2．1 海-氣界面的氣體交換通量

在海洋體系中，研究海-氣界面氣體的交換通量可以幫助我們認識海洋在調節(jié)大氣中CO2、N2O和SO2等的作用。傳統(tǒng)上該通量難以直接測定，人們往往通過引入模型來估算氣體交換通量。由于實際情況中影響海-氣交換因素較多，模型應用并不廣泛。222Rn放射性示蹤劑的應用被證明是有效的研究方法之一，其是由天然鈾系衰變產生的子體之一，半衰期為3．8d，具有保守性。在深層水中，222Rn與其母體226Ra達到平衡。接近表層海水，222Rn氣體容易逃逸至大氣中，因此在表層海水中存在222Rn／226Ra不平衡。Broceker［45］首次提出利用222Rn／226Ra不平衡來示蹤海-氣界面氣體交換過程，且隨后得到了廣泛地應用。Roether等［46］研發(fā)了一種自動連續(xù)測定海水中222Rn濃度的儀器，用于估算氣體交換速率。Hartman等［47］通過222Rn示蹤南舊金山灣海-氣界面氣體交換過程，利用質量平衡模型獲得氣體交換速率為0．4～1．8m／d。另外一種示蹤劑是天然和核爆炸產生的14C，通過測定14C在大氣和海水中的活度可以估算出全球海-氣界面固液交換速率及海水滯流膜厚度［48-49］。

2．2 水體的停留時間和混合速率

海洋在地球氣候系統(tǒng)中占有重要作用，其有巨大的容量存儲和運輸熱量，可支配全球水循環(huán)，調節(jié)全球CO2氣體水平等。認識海洋水體交換、混合和循環(huán)對于全球氣候具有重要意義，這也是認識大洋水體及物質通過水動力輸送過程的基礎。

鐳的四種同位素223，224，226，228Ra因適宜的半衰期和簡易的分析測試手段，在海洋學研究中用于示蹤不同時間尺度的水體混合過程，且應用最為廣泛。224Ra半衰期最短，是研究時間尺度為1～10d近岸海域水體運移速率的理想示蹤劑之一。Moore等［50］研究了Orinoco河口224Ra的分布，并利用其分布估算出河口水流向外海的速度。228Ra半衰期介于中間，研究時間尺度為1～30a的海洋環(huán)境過程。例如，文獻［51］研究了北冰洋陸架區(qū)域的228Ra，揭示出北冰洋陸架水團的遷移機制。226Ra的半衰期最長，一直被認為是大洋環(huán)流理想的示蹤劑之一。通過水體中226Ra的補充機制、空間分布及本身固有的衰變速率，目前已成功估算出大洋深層水的流動路徑及完成一次循環(huán)的時間。另外，通過一個短半衰期（228Ra）和一個長半衰期（226Ra）的活度比可用于確定近岸水體的表觀年齡［52］。Nozaki等［13］提出了應用鐳同位素的過剩量及過剩量的供給速率來估算水體停留時間的方法，并將其成功應用于東、黃海陸架水體的估算。此方法在近幾年已逐步應用到不同的研究區(qū)域，并且取得了很好的驗證結果［53-56］。

另一種示蹤劑是14C，因具有適合的半衰期，可以示蹤更長時間尺度的海洋深層水的混合過程［57］。14C通過天然的宇宙射線和人類活動產生，以CO2形式通過海-氣界面交換進入海洋，經過水體混合作用，表層水中14C向深層水擴散，同時伴隨著自身的衰變。因此，根據海水中14C濃度水平可推算表層與深層水體的混合速率，從而計算出深層水體的停留時間［58］。Williams等［59］通過深層水中14C的分布估算出太平洋、印度洋和大西洋超過1 500m水深的水體更新時間分別約為510、250、275a，全球大洋深層水更新的時間平均為500a。Siani等［60］利用14C估算得到公元1837至1950年地中海、黑海和紅海水庫年齡是（390±90）、（415±90）、（440±40）a。這些研究結果能幫助人們認識大洋環(huán)流，預測全球氣候變化等。

2．3 海底地下水輸入

海底地下水排放（submarine groundwater discharge，SGD）現象雖然已經被認識多年，但是由于其隱蔽性和測量的難度，在先前的研究中一直不被重視甚至忽略，且對于SGD所引起的生態(tài)環(huán)境問題也較少關注［61］。直到1996年，Moore［62］報道了美國南卡羅萊納州沿海226Ra的質量平衡估算結果，發(fā)現河水輸入、顆粒物解吸和海底沉積物擴散等都不足以解釋沿岸水體中226Ra的過剩含量，由此推斷鐳含量較高的海底地下水輸入是一個重要補充來源。與此同時，Moore［40］發(fā)明了商業(yè)化的RaDeCC系統(tǒng)，逐漸推廣使用。此裝置極大地簡化了鐳同位素的測定，并且四種鐳同位素可以在采樣后不同時間段測量獲得。至此，利用鐳同位素研究SGD的工作進入了一個新的繁榮時期［63］。隨著SGD工作的進一步開展，人們逐漸認識到由于地下水的成分與海水成分存在較大差異，地下水中的許多化學物質（如硝酸鹽、硅酸鹽和磷酸鹽等）的濃度與海水相比較高，所以，SGD可能成為沿岸海域營養(yǎng)物質的重要載體和輸運途徑，從而影響甚至改變傳統(tǒng)沿岸海域的生物地球化學循環(huán)模式。無論在河口、近海的海灣、潟湖、還是在開闊的大洋，放射性鐳同位素示蹤的SGD技術都發(fā)揮了不可替代的作用［40，54，64-65］。

此外，另一核素Rn由于有較為便利的測量儀器，同時可以實現現場連續(xù)測量，近年來利用Rn示蹤SGD的研究也得到了越來越多的關注［66-67］。

2．4 海洋環(huán)境中懸浮顆粒物輸運過程

海水中顆粒物活性核素通常與（部分或大部分）顆粒物結合，隨著顆粒物由于重力作用會沉降到海底的表層沉積物中，同時隨著波浪、潮汐、臺風、寒潮等過程會由于再懸浮作用而重新釋放到水柱中。因此，這類核素不僅可以用于沉積物年代學的研究，還可以廣泛應用于示蹤海洋環(huán)境中懸浮顆粒物來源和輸運等過程。例如，234Th可以廣泛應用于估算上層海水垂直向下輸送的顆粒態(tài)有機碳通量［68-75］。7Be在研究近海水體中顆粒物的沉降動力和滯留時間等方面也具有獨特的優(yōu)勢［9，76］。Wieland等［77］研究指出懸浮顆粒物中7，10Be、210Pb、210Po和137Cs等通量的季節(jié)性差異可能受沉積過程或者不同來源輸入的影響。Wilson等［78］在用7Be／210Pbex研究南斯勞（South Slough）時認為South Slough河口的懸浮顆粒物主要來源于河流、海灣和底床沉積物，并將底床沉積物和河流、海灣輸入作為兩個端元，結合河口懸浮顆粒物的7Be／210Pbex比值估算了該兩端元的貢獻。

顆?；钚苑派湫院怂兀?Be、210Pb和234Th）與顆粒污染物（多氯聯(lián)苯（PCBs）、多環(huán)芳烴（PAHs）、重金屬等）都是顆?；钚晕镔|，具有相近的分配系數。因此顆粒活性放射性核素可以被廣泛應用于示蹤顆粒污染物的輸運過程。Feng等［79］通過Hudson河口234Th／7Be與重金屬／Fe比值之間的關系研究了不同重金屬來源的差異：Ag／Fe與234Th／7Be有較高的正相關，說明Ag主要來源于河口下端；Cd／Fe與234Th／7Be相關關系很小，表明Cd可能來源于上游的輸入；Pb和Cu的來源比較復雜，Pb／Fe、Cu／Fe和234Th／7Be存在較小的相關性。Gustafsson等［80］通過二維箱式清除模型估算比較了Bothnic灣低鹽度區(qū)域有機碳、Fe、Si的水平輸送和垂向遷出的相對貢獻。Gustafsson等［81］通過238U-234Th不平衡估算了234Th的垂向輸出通量，結合顆?；钚杂袡C物濃度估算出有機污染物的垂向輸出通量，發(fā)現每年排入北大西洋西部的120噸有機污染物只有約10%沉降在海岸帶，約90%則輸入到陸架及大洋更遠的海域。Fitzgerald等［82］通過沉積物中7Be的沉積或沖刷通量，估算了40d內由沉積物向水體輸送的PCBs約10kg。

2．5 沉積物-水界面物質交換通量

自然水體中沉積物-水界面是物理、化學和生物過程最活躍的地帶，會發(fā)生劇烈的生物地球化學作用，對沉積物和上覆水體具有重要的環(huán)境效應。然而，沉積物間隙水擴散至水柱中的過程較為復雜，速度較為緩慢，難以被檢測和定量估算。224Ra半衰期是3．66d，是用來研究沉積物間隙水與上覆水之間水體交換速率的理想示蹤劑之一。在海底沉積物中，224Ra由母體228Th不斷產生，在沉積物間隙水中富集并向上覆水中擴散，擴散至越遠的地方，其活度越低，而228Th一直存在于沉積物中。因此，224Ra相對于228Th不平衡，可以應用于示蹤研究沉積物-水界面物質交換，該方法避免了沉積物-水界面物理條件的干擾。Cai等［83］提出利用鐳延遲符合計數器能夠測定沉積物中224Ra和228Th的方法，分析快速，重現率為±5%，精確度為±5%～±7%。該方法能夠應用于定量估算主要營養(yǎng)物質、痕量元素（諸如無機碳（DIC）、Fe、Mn等）在沉積物-水界面的交換通量。Burt等［84］通過利用224Ra活度一維擴散混合模型計算出加拿大Bedford盆地中沉積物-水界面溶解無機碳、O2及營養(yǎng)鹽物質輸送通量。Cai等［85］利 用224Ra／228Th不平衡法應用于研究長江口沉積物-水界面交換的過程與機制，定量估算了通過沉積物-水界面交換的溶解物質，并提出長江口底棲生物是重要消耗氧氣的途徑之一，也可能是導致當地缺氧的機制之一。

2．6 沉積年代學研究

天然鈾系核素238U、234Th、234U、230Th、226Ra、210Pb，釷系核素232Th、228Ra、228Th等 和137Cs、Pu人工放射性核素廣泛應用于不同時間尺度海洋沉積年代學研究。其中以210Pb和137Cs等為代表的放射性核素在幾十年至百年時間尺度的近海沉積環(huán)境中得到了廣泛的應用。

天然放射性核素測年法主要包括230Thex法（“ex”表示過剩，下同）、230Thex／232Th法、231Paex法、226Raex／230Th法、228Ra／226Ra法、228Thex／228Ra法等，適應定年范圍為幾十萬年至百萬年以內，在海洋學中主要應用于測定深海沉積物沉積速率、錳結核生長速率及珊瑚礁定年等。夏明等［86］建立鈾系方法測定珊瑚礁類碳酸鹽年齡的流程，并根據其年齡估算海南島鹿回頭等地上升速率為1～2mm／a。黃奕普等［87］建立單離子交換柱同時分離鈾、釷方法，測定分析了太平洋北部海域深海錳結核中230Thex、230Thex／232Th及231Paex隨深度分布，估算其生長速率為0．8～7．4mm／Ma。鄒漢陽等［88］建立230Thex和230Thex／232Th法，估算了太平洋北部M14站柱狀巖心的沉積速率。此外，226Raex／230Th法 應用于1萬年前的碳酸鹽沉積物的定年，該方法假設沉積物在礦化作用時只有U和Ra共沉淀［89］。Soligo等［90］利用該方法估算了意大利Esanatoglia全新世石灰華年齡為（2．9±0．4）ka。228Ra／226Ra法來自于U和Th衰變系的鐳同位素，因其具有相同化學性質、不同半衰期，可以用來確定沉積物沉積速率及北投石的年齡［91］。228Thex／228Ra法 適用于估算0～10a時間尺度的沉積學年代計時器。Stakes等［92］根據228Thex／228Ra法計算了Juan de Fuca海隆附近活動火山噴煙口的沉積年齡為0．2～1．2a。Chen等［93］發(fā)現東海陸架沉積物柱子0～5cm中有 過 剩228Th，并利用232Th-228Ra-228Th不平衡法估算了沉積物沉積速率為4～8cm／a。

210Pb是238U天然放射系的衰變子體之一，是百年時間尺度內良好的示蹤劑。Goldberg［94］首先提出將測得的210Pbex活度應用于永久冰雪層的測年，隨后Krishnaswamy［95］和Koide等［96］分別將210Pbex測年方法引入到湖泊沉積和海洋沉積研究中。此后，210Pbex被廣泛地應用于海洋沉積物年代學及沖淤物沖淤速率的測定［97］。另外，210Pbex還可以應用于珊瑚定年，主要通過測定珊瑚骨骼不同生長線（環(huán)）中210Pbex變化特征來確定年代［98］。

234Th半衰期為24．1d，是時間尺度為月份到季度內良好的示蹤劑，在近岸上層沉積物中相對母體238U過剩，可以用來確定上層沉積物的擾動速率［99］。

14C的半衰期為5 730a，在海洋學中可以用來應用于千、萬年時間尺度的研究［100］。10Be由于其較長的半衰期（151萬年），在海洋學中主要用于研究深海沉積物的記錄、錳結核生長速率的測定、深海鉆孔巖芯及南極冰芯等［101-104］。

137Cs的時標法最早是由Krishnaswamy［95］于1971年提出來的，現已被廣泛用于研究海洋、河流和湖泊沉積和沖淤過程。它主要是利用137Cs在沉積物柱狀樣剖面的起始值（如1948年）和最大值（如1963年）對應沉積和沖淤物濃度估算平均沉積和沖淤速率［105-106］。由137Cs與210Pbex測年估算出的結果在相同區(qū)域得到了相互佐證，證實了方法的可行性和可信度［107］。同樣是來源于20世紀核試驗的239，240Pu也可以應用于沉積物年代學研究，但因其繁冗的分析流程應用相對不夠普及［108］。

3 結語與展望

海洋學的發(fā)展離不開同位素示蹤這個強有力的工具，但是在海洋環(huán)境中同位素分析又存在著采樣量大和化學前處理復雜的限制。海洋學同位素分析未來發(fā)展方向有以下幾點。

（1）建立小樣品量的同位素分析方法。例如GM-5-25RIS?低本底五路β計數器的應用，實現船載分析海水中234Th，同時采水量從20L減少至2～4L［23］。

（2）開發(fā)原位采樣富集一體的技術，實現同時在線富集海水中多種核素。

（3）開發(fā)儀器分析技術。隨著質譜技術的快速發(fā)展，能夠實現用質譜來分析放射性同位素。例如半衰期短達5．7a的228Ra可以通過MC-ICP-MS分析，其檢測限約達0．1fg，精密度為2%，測量時間僅為20min［109］，大大地提升了分析測量效率與精度。

（4）開發(fā)便攜式船載儀器。隨著海洋環(huán)境監(jiān)測的需要，原位測量技術也日益顯現出來，例如水下現場γ譜儀監(jiān)測，該技術在歐洲國家起步較早，在我國海洋放射性的日常監(jiān)測中也已經有所起步，尤其是在日本福島核事故以后有所發(fā)展。但該技術更多地適用于海洋放射性環(huán)境的監(jiān)測，對放射性同位素海洋學研究的啟發(fā)（貢獻）不大。

（5）開發(fā)一些新的同位素示蹤劑。雖然一些核素例如210Bi、129I、32，33P、231Pa、236U已有少量報道，但是與其它核素相比較還遠遠不夠，期望將來能對這些核素有更深一步的開發(fā)和應用，促進放射化學與海洋學的交叉研究。

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