獨(dú)特的地理位置和環(huán)境特征使得南極和南大洋地區(qū)對(duì)全球氣候變化有快速、重要的反應(yīng)。南極繞極流(ACC)和南極半島沿岸流(APCC)之間的變化對(duì)南極生態(tài)系統(tǒng)具有重要的影響。因此,南大洋海域水團(tuán)的來(lái)源、運(yùn)動(dòng)路徑及交換的研究對(duì)了解南大洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢(shì)及機(jī)理具有重要作用。長(zhǎng)壽命放射性核素129I(T1/2=15.7 Ma)主要來(lái)自于人類(lèi)核活動(dòng)的釋放,包括核武器試驗(yàn)、核燃料后處理廠、核事故及核設(shè)施運(yùn)行,碘具有很高的溶解性,在海洋中滯留時(shí)間(~300 ky)遠(yuǎn)高于海洋洋流循環(huán)時(shí)間(~1000 y),可運(yùn)用于長(zhǎng)時(shí)間和大空間尺度的示蹤研究。
中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所邢閃博士及其導(dǎo)師分析了南極德雷克海峽(Drake Passage)、別林斯高晉海(Bellingshausen Sea)、阿蒙森海(Amundsen Sea)和羅斯海(Ross Sea)海水中127I和129I及其形態(tài),發(fā)現(xiàn)南極海水中129I主要來(lái)自于人類(lèi)核活動(dòng)的釋放,其主要來(lái)源是1952-1954年美國(guó)在太平洋馬紹爾群島的核武器試驗(yàn)的釋放。根據(jù)海水中129I和127I的來(lái)源不同,結(jié)合129I和127I濃度和形態(tài)分析勾勒出了這一海域水團(tuán)的運(yùn)動(dòng)路徑(見(jiàn)下圖)。水團(tuán)運(yùn)動(dòng)路徑表明了在ACC和APCC之間具有較復(fù)雜的空間行為,這可能與海冰的融化和冰蓋的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。通過(guò)對(duì)其形態(tài)研究表明了夏季南極沿海區(qū)域生物活動(dòng)劇烈。
該成果近期以研究論文發(fā)表于Scientific Reports上(Shan Xing, et al. 2017. Water Circulation and Marine Environment in the Antarctic Traced by Speciation of 129I and 127I. Scientific reports, 7(7726), DOI:10.1038/s41598-017-07765-w)。
此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部及科學(xué)院項(xiàng)目的支持,同時(shí)感謝丹麥科技大學(xué)(Technical University of Denmark)和瑞典烏普薩拉大學(xué)(University of Uppsala) 的聯(lián)合南極科考團(tuán)隊(duì)提供的珍貴樣品。