唐峰華，張勝茂，吳祖立，王錦龍，杜金洲

1.農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090；2.河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//華東師范大學(xué)，上海 200062

核素137Cs在北太平洋典型生物體內(nèi)的分布與富集

唐峰華1,2*，張勝茂1，吳祖立1，王錦龍2，杜金洲2

1.農(nóng)業(yè)部東海與遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090；2.河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//華東師范大學(xué)，上海 200062

為了解日本福島核泄漏對(duì)北太平洋公海漁場(chǎng)海洋生物的危害程度及影響狀況，2011—2012年連續(xù)兩年在北太平公海漁場(chǎng)采集典型生物樣品，采用γ譜儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)所采樣品均含有放射性核素137Cs。同時(shí)運(yùn)用分類和分組織器官等處理方法，進(jìn)行對(duì)照分析。結(jié)果顯示，（1）2011年，137Cs在鯊魚（Mustelus griseus）體內(nèi)的分布最高，高達(dá)1.16 Bq?kg-1，最低是日本海的太平洋褶柔魚（Todarodes pacificus），僅為0.05 Bq?kg-1。2012年整體上所有海洋生物體內(nèi)的137Cs質(zhì)量活度降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，137Cs最高質(zhì)量活度出現(xiàn)在鲯鰍（Coryphaena hippurus）體內(nèi)，達(dá)0.04 Bq?kg-1，最低也是日本海的太平洋褶柔魚，僅為0.001 Bq?kg-1。（2）2011年中不同胴長(zhǎng)組巴特柔魚（Ommastrephes bartramii）的137Cs質(zhì)量活度最高的是250～300 mm，達(dá)到了0.73 Bq?kg-1。2012年中137Cs質(zhì)量活度最高的胴長(zhǎng)組是200～250 mm，達(dá)0.034 Bq?kg-1。（3）從兩年巴特柔魚的不同組織部位的質(zhì)量活度分布情況來看，內(nèi)臟聚集的核素137Cs質(zhì)量活度最高，其他3個(gè)部位（頭部、軀干和鰭部）明顯偏低。（4）通過兩年的營(yíng)養(yǎng)級(jí)分析，137Cs核素質(zhì)量活度初步呈倒金字塔分布。所測(cè)得的生物體中的核素質(zhì)量活度水平均未超過中國(guó)食品放射性核素質(zhì)量活度的限制水平與通用水平。初步了解了核泄漏對(duì)北太平洋公海主要漁場(chǎng)核輻射的影響，以期為海洋放射性深入研究提供基礎(chǔ)資料。

福島核事故；放射性核素；北太平洋公海；巴特柔魚；營(yíng)養(yǎng)級(jí)

2011年3月11日的日本福島核事故被國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）定為7級(jí)核事故，其泄漏放射性物質(zhì)總量大約為切爾諾貝利核事故的10%～15%（Steinhauser，2014），福島核事故泄漏的大量放射性物質(zhì)直接進(jìn)入海洋，對(duì)整個(gè)北半球（Thakur et al.，2013），甚至部分南半球地區(qū)（Orr et al.，2013）海洋環(huán)境產(chǎn)生影響，是迄今為止最為嚴(yán)重的海洋放射性核污染事故（Povinec et al.，2013；Buesseler，2014；Lin et al.，2015）。由于海洋監(jiān)測(cè)具有復(fù)雜性，有關(guān)海洋排放的研究相對(duì)于大氣排放的研究較少。福島核事故后，環(huán)境外照射劑量率增高，主要來自福島核電站泄露的134Cs和137Cs等放射性核素（Inoue et al.，2015）。其中核素137Cs是泄漏物質(zhì)之一，核素137Cs為核彈、核武器試驗(yàn)和核反應(yīng)堆內(nèi)核裂變的主要副產(chǎn)品之一，會(huì)釋放伽瑪射線，具有30.17年的半衰期，同時(shí)也能夠被海洋生物所吸收（Tsumune et al.，2012）。海洋生物不僅可以通過新陳代謝從環(huán)境中吸收和積累放射性物質(zhì)，從而成為放射性物質(zhì)的攜帶者與傳播者，在受到核物質(zhì)污染的區(qū)域，生物通過洄游或漂流可以將污染物質(zhì)帶到非污染海區(qū)，而且可以經(jīng)由食物鏈傳遞，在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物中富集和傳遞（蔡福龍，1983）。

與日本本土東部專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)毗鄰的北太平洋公海海域是中國(guó)最重要的遠(yuǎn)洋作業(yè)漁場(chǎng)——巴特柔魚（Ommastrephes bartramii）漁場(chǎng)（Murata et al.，1993；Yamamoto et al.，2002），巴特柔魚是該海域主要的經(jīng)濟(jì)品種。漁場(chǎng)分布范圍廣闊，位于北太平洋海域黑潮與親潮交匯的混合區(qū)以及混合水向東延伸的亞極海洋鋒面混合區(qū)（Yatsu et al.，1996；Chen et al.，2006；Fan et al.，2009），地理坐標(biāo)145°E～165°W，35°N～45°N。中國(guó)于1994年開始對(duì)北太平洋海域的巴特柔魚資源進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)性開發(fā)利用，至2001年作業(yè)漁場(chǎng)已到達(dá)165°W海域，漁獲產(chǎn)量穩(wěn)步上升；至20世紀(jì)末，我國(guó)北太平洋年均漁獲量達(dá)11萬余噸（Chen，2010）。然而，作業(yè)漁場(chǎng)與福島核泄露位置的直線距離非常短，且漁場(chǎng)處于核泄漏物質(zhì)海洋傳輸路線上（Honda et al.，2012）。結(jié)合巴特柔魚具有季節(jié)性洄游、周轉(zhuǎn)速度快的特點(diǎn)（唐峰華等，2015），假定137Cs核素已經(jīng)在海洋生物體內(nèi)進(jìn)行富集，并且不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的魚種對(duì)該物質(zhì)有著不同程度的富集。為了驗(yàn)證該假設(shè)，于2011—2012年在該海域采集主要相關(guān)生物，采用γ能譜分析方法測(cè)定放射性物質(zhì)，旨在了解日本福島核事故對(duì)北太平洋公海主要漁場(chǎng)核輻射的影響。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

1.1.1 采樣時(shí)間

采樣時(shí)間分別為2011年8—12月以及2012年7—12月。樣本采集于北太平洋公海海域的漁業(yè)生產(chǎn)區(qū)，作業(yè)方式為燈光魷釣。記錄所采樣品的生物名、采樣日期、采樣空間位置等信息。

1.1.2 采樣站位

采樣站位如圖1，紅色框所示區(qū)域?yàn)楸碧窖蠊鹘y(tǒng)漁場(chǎng)采樣海域，2011—2012年具體站位有所差異，見分圖，但大致采樣空間范圍相近，位于150°E～160°E、39°N～45°N。另外，有1個(gè)站點(diǎn)位于日本海中南部海域。采樣對(duì)象是巴特柔魚，進(jìn)行同樣的記錄。所有樣品進(jìn)行冷凍，帶回實(shí)驗(yàn)室處理和檢測(cè)。

圖1 北太平洋海域采樣站位圖Fig.1 Sampling positions in the North Pacific ocean

1.2 前處理方法和檢測(cè)

1.2.1 樣品前處理

將各站位和各采樣日期的海洋生物樣品進(jìn)行分類處理、檢測(cè)，每站采集樣品10～20條，其中巴特柔魚樣品按照體型的胴長(zhǎng)組劃分為150～200、200～250、250～300、300～350、350～400、＞400mm等6組進(jìn)行處理；同時(shí)將巴特柔魚分解為頭部、內(nèi)臟、軀干、鰭部等4個(gè)組織部位進(jìn)行檢測(cè)。其他生物樣品由于取樣數(shù)量和部位有限，進(jìn)行整條處理。

1.2.2 生物樣品中137Cs的活度測(cè)定

采用純鍺（high purity germanium，HPGe）無源效率刻度γ能譜分析來測(cè)定樣品137Cs核素比活度（彭崇等，2008），其中放射性核素的測(cè)量精度用IAEA-414標(biāo)樣作為標(biāo)準(zhǔn)參考物（IAEA，2006）。稱取樣品于測(cè)量瓶中，制成與標(biāo)準(zhǔn)源幾何形狀相一致的測(cè)試樣，活度計(jì)算公式為（Walling et al.，1993）：

式中，a為樣品中137Cs的質(zhì)量活度（Bq?kg-1）；as為標(biāo)準(zhǔn)源137Cs全能峰凈計(jì)數(shù)率（s-1）；ε（E）為標(biāo)準(zhǔn)源137Cs全能峰探測(cè)效率；P為137Cs 661.6 keV全能峰分支比；m為樣品灰測(cè)量用量（g）；W為灰鮮比（g?kg-1）；r為137Cs時(shí)間衰變校正系數(shù)。

1.2.3 食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)

通過對(duì)攝食等級(jí)較高的生物樣品胃含物成分的分析，發(fā)現(xiàn)柔魚的餌料成分由頭足類、魚類和甲殼類組成，而其又是大型魚類的捕食對(duì)象（陳新軍等，2009）。以柔魚為中間營(yíng)養(yǎng)級(jí)，建立簡(jiǎn)單的三級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

1.3 差異的顯著性檢驗(yàn)

數(shù)據(jù)分析在SPSS 19.0中完成。同一年中不同生物之間核素比活度差異顯著性分析采用one-way ANOVA；不同年份物種核素質(zhì)量活度差異顯著性分析采用two-way ANOVA。

2 結(jié)果

2.1 核素137Cs在各站位的分布

各站位樣本生物體137Cs核素質(zhì)量活度的分布情況如圖2所示。2011年，137Cs核素最高質(zhì)量活度出現(xiàn)在154°51′E、43°12′N，為2.33 Bq?kg-1；最低質(zhì)量活度出現(xiàn)在日本海海域132°44′E、37.85°N，為0.05 Bq?kg-1。在北太平洋公海海域，137Cs核素質(zhì)量活度基本呈現(xiàn)從南到北逐漸降低的分布狀態(tài)。2012年，137Cs核素最高質(zhì)量活度出現(xiàn)在160°37′E、45°23′N，為0.046 Bq?kg-1；最低質(zhì)量活度出現(xiàn)在日本海海域131°47′E，36°50′N，為0.001 Bq?kg-1。在北太平洋公海海域，137Cs核素質(zhì)量活度從西到東呈現(xiàn)逐步升高的分布趨勢(shì)。

2.2 核素137Cs在海洋生物體內(nèi)的分布

在不同海洋生物體內(nèi)，137Cs質(zhì)量活度分布情況如圖3所示。2011年，鯊魚（Mustelus griseus）體內(nèi)137Cs的質(zhì)量活度最高，高達(dá)1.16 Bq?kg-1；其次依次是虹光亮櫻蛤（Moerella iridescens）、秋刀魚（Cololabis saira Brevoort）、巴特柔魚，最低是日本海的太平洋褶柔魚（Todarodes pacificus），僅為0.05 Bq?kg-1。而2012年，幾乎所有海洋生物體內(nèi)的137Cs質(zhì)量活度都降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，其中最高的是鲯鰍（Coryphaena hippurus），達(dá)0.04 Bq?kg-1，其次依次是巴特柔魚、鯊魚、秋刀魚，最低還是日本海的太平洋褶柔魚，僅為0.001 Bq?kg-1。通過方差分析發(fā)現(xiàn)，在置信水平0.95下，不能否定零假設(shè)，即兩年中不同海洋生物體內(nèi)137Cs核素質(zhì)量活度存在顯著差異（P=0.025）。

圖2 調(diào)查站位137Cs核素質(zhì)量活度的分布Fig.2 Distribution of nuclide137Cs massic activity in positions

2.3 核素137Cs隨采樣時(shí)間的分布變化

137Cs核素隨時(shí)間變化的分布情況如圖4所示。2011年采樣期內(nèi)，137Cs核素質(zhì)量活度最高的是8月16日，達(dá)6.21 Bq?kg-1；最低的是12月3日，僅為0.05 Bq?kg-1。2012年采樣期內(nèi)，137Cs核素質(zhì)量活度最高的是10月1日，達(dá)0.046 Bq?kg-1；最低的是12月7日，僅為0.001 Bq?kg-1。核素137Cs隨采樣時(shí)間變化的分布均無明顯變化規(guī)律。

2.4 核素137Cs在不同胴長(zhǎng)組的巴特柔魚體內(nèi)分布

2011年，不同胴長(zhǎng)組巴特柔魚體內(nèi)137Cs核素質(zhì)量活度最高的是250～300 mm，達(dá)到了0.73 Bq?kg-1；最低的是150～200 mm，為0.29 Bq?kg-1。2012年，最高的胴長(zhǎng)組是200～250 mm，達(dá)0.034 Bq?kg-1；最低的是＞400 mm，僅為0.001 Bq?kg-1。如圖5所示，137Cs核素分布隨胴長(zhǎng)組的增加并未呈現(xiàn)明顯線性規(guī)律。通過差異性分析發(fā)現(xiàn)，在置信水平0.95下，不能否定零假設(shè)，即兩年中核素137Cs在不同胴長(zhǎng)組的柔魚體內(nèi)的質(zhì)量活度存在顯著差異（P=0.013）。

2.5 核素137Cs在巴特柔魚不同組織部位的質(zhì)量活度分布

巴特柔魚不同組織部位137Cs核素質(zhì)量活度分布如圖6所示。2011年，不同組織部位137Cs核素質(zhì)量活度最高的是內(nèi)臟，高達(dá)0.871 Bq?kg-1，其次是頭部、軀干、鰭部。2012年亦以內(nèi)臟最高，達(dá)0.061 Bq?kg-1，其他3個(gè)組織部位質(zhì)量活度都比較低，比活度都在0.001 Bq?kg-1左右。從兩年的不同組織部位的質(zhì)量活度分布情況來看，內(nèi)臟聚集的核素137Cs質(zhì)量活度最高。通過差異性分析發(fā)現(xiàn)，在置信水平0.95下，不能否定零假設(shè)，即兩年中柔魚體中不同組織器官的137Cs核素平均質(zhì)量活度存在顯著差異（P=0.045）。

2.6 核素137Cs在海洋生物食物鏈中的傳遞和富集

如圖7所示，2011年，太平洋褶柔魚和秋刀魚體內(nèi)137Cs平均比活度為0.17 Bq?kg-1；作為中間營(yíng)養(yǎng)級(jí)的巴特柔魚的平均核素質(zhì)量活度為0.23 Bq?kg-1，再高一級(jí)的核素質(zhì)量活度為1.16 Bq?kg-1。2012年，太平洋褶柔魚和秋刀魚137Cs平均比活度為0.0022 Bq?kg-1，作為中間營(yíng)養(yǎng)級(jí)的巴特柔魚為0.0132 Bq?kg-1，而高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的為0.0236 Bq?kg-1。通過兩年的營(yíng)養(yǎng)級(jí)分析，137Cs核素質(zhì)量活度呈倒金字塔分布。

圖3 海洋生物體內(nèi)137Cs核素質(zhì)量活度的分布Fig.3 Distribution of nuclide137Cs massic activity in marine organisms

3 討論

3.1 核素137Cs在海洋及海洋生物中的分布

據(jù)統(tǒng)計(jì)福島核泄露事故排放的放射性物質(zhì)中有80%進(jìn)入了太平洋，主要污染北太平洋臨近海域，另有19%沉降于日本，近1%沉降于北美、歐亞大陸等地區(qū)（Morino et al.，2011；Saito et al.，2014；Yoshida et al.，2012）。相比之下，切爾諾貝利核事故中只有不到10%的放射性物質(zhì)沉降于海洋且主要污染波羅的海、黑海等北歐海域，大部分放射性物質(zhì)沉降于歐洲大陸（Evangeliou et al.，2014）。由于日本獨(dú)特的地理環(huán)境，大部分放射性物質(zhì)進(jìn)入海洋，對(duì)海洋環(huán)境的影響較嚴(yán)重。事故之后，包括中國(guó)在內(nèi)的較多國(guó)家相繼開展海洋放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，比如日本在近岸、北太平洋開展大量的海洋放射性監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)到海水137Cs最高質(zhì)量活度達(dá)到6.8×106Bq?m-3，事故后期海水中放射性核素的活度不斷下降，開闊大洋中海水137Cs質(zhì)量活度最高值為10 Bq?m-3（Aoyama et al.，2012；Honda et al.，2012；Inoue et al.，2013）。俄羅斯作為日本的鄰國(guó)立即開展海洋放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，總共監(jiān)測(cè)21個(gè)站位，研究結(jié)果表明核泄漏后日本以東海域海水137Cs儲(chǔ)量比事故前高4.6倍（Ramzaev et al.，2014）。而美國(guó)聯(lián)合日本、英國(guó)、西班牙等其他國(guó)家在西太平洋開展放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)夏威夷附近海域的海水137Cs 質(zhì)量活度范圍為1～4 Bq?m-3，是事故前的2～3倍（Kameník et al.，2013；Povinec et al.，2013）。同時(shí)中國(guó)國(guó)家海洋局開展大量海洋放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)區(qū)域包含中國(guó)近海、西太平洋，其中監(jiān)測(cè)到的核素有90Sr、134Cs、137Cs，超出原有本底值；部分科研院所也開展相關(guān)監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)了原有核素質(zhì)量活度均高于核泄漏前，尤其是137Cs（Wu et al.，2013.）。國(guó)內(nèi)另外一些報(bào)道涉及到內(nèi)陸土壤、水質(zhì)以及沿岸近海相關(guān)水產(chǎn)品的檢測(cè)工作（王蕾等，2012；鄔家龍等，2013；盛黎等，2014）。相比于國(guó)內(nèi)樣品的檢測(cè)值，本研究所測(cè)定的北太平洋生物樣品的核素平均質(zhì)量活度明顯偏高，2011年137Cs質(zhì)量活度達(dá)到了0.1 Bq?kg-1的數(shù)量級(jí)，而2012年降到了0.01 Bq?kg-1的數(shù)量級(jí)，研究結(jié)果對(duì)福島核泄漏事故的后續(xù)性影響具有一定補(bǔ)充意義，同時(shí)可為我國(guó)進(jìn)行北太平洋遠(yuǎn)洋漁業(yè)生產(chǎn)提供一定的參考。

圖4 隨時(shí)間變化的137Cs核素分布Fig.4 Distribution change of nuclide137Cs with sampling time

福島核泄露輻射源雖一直未被完全控制，但隨著監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不斷積累，有關(guān)日本福島核泄露的研究進(jìn)展報(bào)道日漸增多。Kim et al.（2012）發(fā)現(xiàn)了在朝鮮半島的干濕沉積物樣品中有來自日本福島核事故泄露的放射性核素I和Cs，而在其淡水與海洋生物中未發(fā)現(xiàn)大量放射性核素的增加情況。Buesseler（2012）的報(bào)告表示福島核泄露附近海域中底層魚類核素質(zhì)量活度明顯比中上層魚類以及遠(yuǎn)洋魚類高，尤其是放射性Cs核素。Madigan et al.（2012）分別在日本福島核事故前后對(duì)在美國(guó)加利福尼亞州沿海捕獲的藍(lán)鰭金槍魚做了檢測(cè)，確定其體內(nèi)放射性物質(zhì)Cs質(zhì)量活度的增加是來自日本福島核泄露，說明類似金槍魚這種高度洄游的海洋生物攜帶放射性物質(zhì)穿越太平洋的速度要比風(fēng)或水更快。

本研究發(fā)現(xiàn)2011—2012年連續(xù)兩年中所有的站位137Cs質(zhì)量活度均超過標(biāo)樣本底范圍，2011年樣品中核素137Cs的平均質(zhì)量活度為0.499 Bq?kg-1，2012年平均質(zhì)量活度為0.013 Bq?kg-1，但暫時(shí)不用擔(dān)心的是所測(cè)核素質(zhì)量活度水平均未超過中國(guó)食品中放射性核素質(zhì)量活度的限制水平（300 Bq?kg-1）與通用水平（1000 Bq?kg-1）（武權(quán)等，2012）。檢測(cè)結(jié)果相對(duì)于前期調(diào)查報(bào)告（唐峰華等，2013）呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，確定所檢測(cè)出的核素137Cs是日本福島核泄漏釋放的污染物質(zhì)，其在各站位分布不同的初步原因分析是黑潮、親潮在該位置海域交匯，此消彼長(zhǎng)的過程使海水中的放射性核素在該區(qū)域停留時(shí)間比較長(zhǎng)，另外海洋生物具有快速移動(dòng)的特點(diǎn)（Sugimoto et al.，1988）。

圖5 不同柔魚個(gè)體的137Cs核素質(zhì)量活度分布Fig.5 Distribution of137Cs massic activity in squid with different mantle length

3.2 核素137Cs在柔魚食物鏈及不同組織器官中的富集與傳遞

為了解不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)核素的富集情況，根據(jù)簡(jiǎn)單的食物鏈關(guān)系，將各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的137Cs核素質(zhì)量活度進(jìn)行均值化處理，發(fā)現(xiàn)隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)上升，137Cs核素質(zhì)量活度明顯升高，在最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)中鯊魚和鲯鰍的核素質(zhì)量活度最高，由此初步推斷137Cs核素在食物鏈的傳遞中有一定的富集作用，表現(xiàn)為越到高級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，核素富集越高，但只有兩年的數(shù)據(jù)作為支撐，僅為初步結(jié)論。

食物鏈傳遞是污染物轉(zhuǎn)移的一種重要方式，海洋生物經(jīng)濾食或攝食的逐級(jí)作用，可將污染物高度濃縮于最高食性層次的生物中（Kusakabe et al.，2013）。如美國(guó)長(zhǎng)島河口區(qū)水中雙對(duì)氯苯基三氯乙烷（DDT）的質(zhì)量濃度為0.005 mg?L-1，其在浮游生物體內(nèi)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04 mg?kg-1，經(jīng)食物鏈各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的遞增，到最高食性層次鷗鳥時(shí)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)75.5 mg?kg-1，相當(dāng)于水中含量的151萬倍。一些食腐的和在深海懸浮索餌的動(dòng)物、深海底棲魚類和底棲動(dòng)物的幼體，都能把污染物載帶到上層水域或轉(zhuǎn)移到較高層次的食物鏈中，對(duì)污染物的再分布起著重要作用。另外，本研究通過對(duì)不同組織部位的核素分析，發(fā)現(xiàn)137Cs核素在巴特柔魚內(nèi)臟中的分布最高，而其頭部、軀干和尾部明顯相對(duì)較低，初步說明其內(nèi)臟器官對(duì)核素有明顯的富集濃縮效應(yīng)。探其原因，海洋生態(tài)系統(tǒng)中，放射性核素在海洋有機(jī)體中的生物濃縮和組織分布，與吸收方式、生物因素及其他各種環(huán)境因素有關(guān)。有關(guān)報(bào)道（Ten et al.，2012）顯示不同種類的生物對(duì)同一種核素，或同一種生物的不同器官對(duì)同一種核素，其濃縮因子差異很大。海洋生物通過各種方式吸收放射性物質(zhì)，并將其大量濃縮在生物體內(nèi)，但其在不同器官中的分布均不一樣。

圖6 不同柔魚組織部位的137Cs核素質(zhì)量活度分布Fig.6 Distribution of137Cs massic activity in different parts of squid

圖7 營(yíng)養(yǎng)級(jí)中核素137Cs質(zhì)量活度的分布Fig.7 Distribution of137Cs massic activity in trophic level

通過對(duì)137Cs核素在相關(guān)生物食物鏈中的傳遞和富集研究，初步發(fā)現(xiàn)137Cs核素質(zhì)量活度呈倒金字塔分布，越是高營(yíng)養(yǎng)級(jí)核素質(zhì)量活度越高。但是兩年數(shù)據(jù)比較，相同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的核素質(zhì)量活度呈現(xiàn)2012年明顯比2011年低1個(gè)數(shù)量級(jí)，如鯊魚在2011年137Cs平均質(zhì)量活度達(dá)1.00 Bq?kg-1以上，而2012年只有0.02 Bq?kg-1左右。這與核素在生物體內(nèi)隨時(shí)間變化的富集規(guī)律并不符合，但由于研究樣本數(shù)量偏少，且有些海洋生物如柔魚類的壽命只有1年，以及整個(gè)太平洋海洋環(huán)境的影響因素眾多，故不能簡(jiǎn)單地下結(jié)論。被海洋生物吸收的放射性物質(zhì)，有的沿著食物鏈轉(zhuǎn)移，有的則隨生物在海洋中的洄游而轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散，成為海域的新污染源（Hyoe et al.，2015）。為了使人類少受影響，免受危害，必須開展海洋環(huán)境的放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)及細(xì)化研究，提出保護(hù)措施，保護(hù)高端生物的健康。本研究積累了一定量的海洋放射性數(shù)據(jù)，可為新時(shí)期的海洋放射性本底數(shù)據(jù)庫提供重要補(bǔ)充，有利于后期水文動(dòng)力模型驗(yàn)證和海洋學(xué)過程的研究。不同的攝入途徑包括水和食物對(duì)海洋生物積累放射性核素所起的作用，在有關(guān)海洋生物對(duì)放射性核素富集以及同種生物不同組織器官中的累積試驗(yàn)研究，是今后值得深入研究的方向。

4 結(jié)論

研究利用2011—2012年連續(xù)兩年北太平洋公海典型魚類體內(nèi)的137Cs質(zhì)量活度進(jìn)行對(duì)比分析，在大部分生物樣品中檢出了相關(guān)的典型人工放射性核素，兩年中所有的站位137Cs質(zhì)量活度超過標(biāo)樣本底范圍。2011年樣品中核素137Cs的平均質(zhì)量活度為0.499 Bq?kg-1，2012年平均質(zhì)量活度為0.013 Bq?kg-1，所測(cè)核素質(zhì)量活度水平均未超過中國(guó)食品中放射性核素質(zhì)量活度的限制水平（300 Bq?kg-1）與通用水平（1000 Bq?kg-1）。通過137Cs核素在相關(guān)生物食物鏈中的傳遞和富集研究，發(fā)現(xiàn)核素質(zhì)量活度呈倒金字塔分布，越是高營(yíng)養(yǎng)級(jí)核素質(zhì)量活度越高。但是通過兩年的比較發(fā)現(xiàn)，相同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的核素質(zhì)量活度表現(xiàn)為2012年明顯比2011年低1個(gè)數(shù)量級(jí)。

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Enrichment and Distribution of Nuclide137Cs in Typical Organisms of North Pacific

TANG Fenghua1,2, ZHANG Shengmao1, WU Zuli1, WANG Jinlong2, DU Jinzhou2
1.Key Laboratory of East China Sea & Oceanic Fishery Resources Exploitation and Utilization, Ministry of Agriculture, East China Sea fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Shanghai 200090, China; 2.State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai, 200062, China

To understand the harm of Japan’s Fukushima nuclear leak to the high seas fisheries Marine life in North Pacific and its effect status, typical biological samples were approached in high sea fishing ground for two consecutive years from 2011—2012.It was found that all samples contained radionuclide137Cs by a gamma ray spectrometer.And cross-check analysis was carried out among different species, organs and tissues.The result indicated that.In 2011, the density of137Cs distribution in sharks was the highest with 1.16 Bq?kg-1and Japanese flying squid was the lowest with 0.05 Bq?kg-1.In 2011, the highest densities of137Cs, with value of 0.73 Bq?kg-1, appeared in group with mantle length of 250～300 mm for neon flying squid.In 2012, the highest value of 0.034 Bq?kg-1appeared in group with mantle length of 200～250 mm for neon flying squid.In terms of concentration density distribution of137Cs in different tissues, it reached highest values in viscera, while obviously low in other parts, including head, trunk and fin for neon flying squid.Through the analysis of trophic level in two years, the distributions of137Cs presented an opposite pyramid structure.All levels measured species does not exceed standard which were food limit concentration and the levels of radioactive nuclide in Chinese general level.Radiation effects was preliminary understood which came from the nuclear leak in the North Pacific high seas fishing grounds, and basic information for further research of marine radioactivity was provided.

fukushima nuclear accident; radionuclide; North Pacific high seas; neon flying squid; trophic level

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.10.013

X771; X171.5

A

1674-5906（2016）10-1684-09

唐峰華, 張勝茂, 吳祖立, 王錦龍, 杜金洲.2016.核素137Cs在北太平洋典型生物體內(nèi)的分布與富集[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 25(10): 1684-1692.

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國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD13B01）；國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA092303）；河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（SKLEC201206）

唐峰華（1982年生），男，助理研究員，研究方向?yàn)楹Ｑ笊鷳B(tài)學(xué)及頭足類漁業(yè)。E-mail: f-h-tang@163.com.com

*通信作者

2016-08-28