陕西
全球气候变化背景下，大气污染物的跨境传输是环境科学研究的热点，放射性核素的长距离迁移规律，更是评估全球辐射生态安全的关键。南海北部作为典型季风区，传统认为该区域放射性碘主要来源于冬季受东亚冬季风从中高纬度的输入影响，而夏季大气气团以低纬度太平洋向内陆输送为主，其放射性水平较低。然而，中高纬度人为放射性污染物能否在此背景下实现跨纬度“逆风”传输，此前尚未有明确答案。
中国科学院地球环境研究所环境过程示踪团队的最新研究，首次阐明了北半球夏季风期间，中高纬度核设施排放的放射性碘-129经高空西风带跨纬度输送至南海北部的机制，同时厘清了该海域大气碘同位素的形态分布与来源差异。
研究团队于2022年8-9月在南海北部开展海上采样，利用自主研发的分级采样装置，首次获取了该海域夏季大气中碘同位素及其形态的日分辨率数据。结果显示，南海北部大气中碘-129浓度明显升高，呈现出显著的人为核活动来源特征。HYSPLIT气团后向轨迹模拟、同位素指纹示踪技术与轨迹聚类分析表明，高空西风带主导了该长距离污染物输送，来自欧洲等中高纬度核燃料后处理设施的碘-129，经高空西风带横跨欧亚大陆，逆向跨纬度抵达南海北部海域。这一发现证实，高纬度排放的挥发性放射性核素可通过高空大气环流，实现半球尺度的跨纬度迁移，凸显了全球放射性物质迁移路径的复杂性。研究同时厘清了南海北部大气中碘同位素的形态分布及来源差异。稳定碘-127主要以气态有机形态为主，其中气态有机碘-127主要源于陆地煤炭燃烧、工业生产等人为排放，而颗粒态和气态无机碘-127则来自海洋海雾、臭氧介导反应等海洋过程；放射性碘-129的形态分布则显著不同，以颗粒态和气态无机碘为主，且其在经陆地传输过程中，存在从无机形态向颗粒态、气态有机形态转化的明显趋势。此外，研究初步建立了南海北部大气碘-129/碘-127的区域基准比值，证实南海北部沿岸运行的核电站对该区域大气碘-129浓度无显著贡献。
图1 中国南海夏季大气碘同位素浓度与形态分布
图2 后向轨迹与聚类分析结果
该研究不仅为区域核环境安全评估提供了重要的基线数据，也为完善全球污染物循环模型、理解大气污染物的半球尺度传输规律提供了关键科学依据，对全球放射性物质迁移与海洋核环境安全研究具有重要意义。相关研究成果发表于Journal of Hazardous Materials，第一作者为王文凯硕士研究生，通讯作者为张路远研究员。研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划及中国科学院西部之光与未来伙伴计划等项目的资助。
Wang Wenkai, Yang Zhigang, Zhang Luyuan*, Fang Sheng, Liang Chunsheng, Zhang Mengting, Zhang Ting, Chen Ning, Wang Yanyun, Hou Xiaolin, Reverse cross-latitude transport of iodine-129 to the northern South China Sea during the prevailing Summer Monsoon. Journal of Hazardous Materials, 2026.
https://dio.org/10.1016/j.jhazmat.2026.141361
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