长江³H与 ¹⁴C的分布、通量及迁移过程

研究背景：
　　河口与近岸海域作为陆海相互作用的关键地带，其环境健康与生态安全备受关注。随着全球核能产业的快速发展及日本福岛核污染水排海计划的实施，核设施运行及潜在事故释放的放射性核素在近海环境中的行为、归宿及生态风险成为研究热点。氚（³H）是核设施排放的重要核素之一，其在海洋环境中的迁移行为备受关注；碳-14（14C）是核能活动释放的典型长寿命放射性核素，具有高度的环境迁移性和生物可利用性。它们通过大气沉降、河流输入、地下水排放等多种途径进入近海生态系统，并参与碳、水循环，可能对环境和人体健康构成潜在风险。然而，对于长江河口这一全球重要的大型河口系统，关于14C和³H的基线分布、多介质迁移规律、陆源输入通量及其环境影响的系统性研究尚不充分。
 
研究成果：
　　本研究整合了针对长江河口潮滩系统的两项独立调查，分别对¹⁴C和³H的环境分布、迁移转化及通量进行了系统研究。相关成果以Distribution of carbon-14 in tidal flats of the Changjiang Estuary和Distribution of tritium in the Changjiang estuary area, China: Transport flux and water age为题，相继发表于Marine Pollution Bulletin。
 
　　2023年5月，在长江河口崇明、南汇和瀛鹉洲潮滩采集了海水、沉积物和代表性生物样品。发现海水¹⁴C活度浓度与国际其他海域相当；沉积物和生物体（蟹、缢蛏、文蛤、海螺等）¹⁴C活度浓度均处于正常环境范围。海水和沉积物中¹⁴C活性呈现崇明潮滩 > 南汇潮滩 > 瀛鹉洲湿地的趋势。生物体内¹⁴C浓度则受食性影响，杂食性蟹类浓度通常高于滤食性贝类。基于居民海鲜消费量估算，摄入该区域海产品所致的¹⁴C年有效剂量为1.43–3.74 × 10⁻⁴ mSv，远低于我国公众照射剂量限值（1 mSv）和全球天然本底辐射水平，当前条件下不构成显著的放射健康风险。
 
图1 14C的起源迁移示意图
表1 海水中14C的活度浓度  
 
表2 生物中14C的活度浓度
 
表3 长江口潮滩海产品14C对居民年摄入量和年有效剂量的估算
　　
　　在2023年至2024年期间，采集了长江河口区的雨水、河水、地下水、沉积物间隙水和海水样品。发现上海主要河流水中³H活度较均匀，为5.41–8.83 TU；雨水³H活度为3.15–9.82 TU。长江口北支崇明潮滩地下水、间隙水和海水的³H活度范围分别为3.99–5.41 TU、1.61–5.16 TU和0.76–3.26 TU，呈现地下水 > 间隙水 > 海水的分布规律。河口海水³H活度随离岸距离增加而降低，主要受长江径流输入的陆源³H主导。输入通量：长江径流输入河口的³H通量高达 (19.7 ± 2.5) × 10¹² Bq d⁻¹。同时，研究首次量化了海底地下水排放（SGD）输入的³H通量为 (3.11 ± 4.73) × 10¹¹ Bq d⁻¹，约占河流输入通量的25.8%。这表明SGD是长江河口³H收支评估中不可忽视的重要来源。基于³H示踪的活塞模型计算，发现崇明岛浅层地下水更新速率较快，水龄约为3.5年，反映了河口区活跃的水文循环过程。
 
图2 上海主要河流的3H活度分布(a.)和上海降水(mm)和3H活度浓度(TU)的时间变化(单次测量)(b.)
 
图3 崇明岛(a.)和长江口的3H活度(TU)分布(b.)
 
创新点：
　　本研究同步报道了长江河口潮滩系统¹⁴C和³H的基线分布与多介质迁移特征，量化了河流与海底地下水排放两大关键路径的³H输入通量，并评估了14C环境辐射风险。结果为评估沿海核设施的环境影响、建立本地化核素迁移参数数据库、以及应对未来可能的外源输入（如福岛核污染水排放）提供了至关重要的本底数据和科学依据。
 
研究团队及资助：
　　华东师范大学河口海岸全国重点实验室硕士生熊梦琪和硕士生袁修艺分别作为两篇论文的第一作者，王锦龙研究员为通讯作者。其他共同作者还包括华东师范大学博士生曾圣和姚志鹏，以及上海市辐射环境安全技术中心的朱毅、金峰和张轶。本研究得到国家科技部重大研发项目（2023YFC3709003）和上海市教委项目（2021-01-07-00-08-E00102）的支持。
 
文献信息：
Mengqi Xiong, Zhipeng Yao, Sheng Zeng, Yi Zhang, Feng Jin, Jinlong Wang. Distribution of carbon-14 in tidal flats of the Changjiang Estuary. Marine Pollution Bulletin, 2026, 222, 118695. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2025.118695.
Xiuyi Yuan, Xinxin Zhao, Yi Zhu, Sheng Zeng, Zhipeng Yao, Feng Jin, Yi Zhang, Jinlong Wang. Distribution of tritium in the Changjiang estuary area, China: Transport flux and water age. Marine Pollution Bulletin, 2026, 224, 119120. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2025.119120.