1）拓展了¹⁴C示踪化石源CO₂排放研究新方向

建立化石源CO₂排放的定量监测手段在科学和服务国家需求两个层面都具有重要意义。考虑到¹⁴C在准确监测和示踪化石源CO₂排放的优势，以及中国同类研究相对滞后的现实，选取西安市作为研究案例开展了城市大气CO₂排放¹⁴C连续监测研究，首次获得了西安市不同区域化石源CO₂浓度的时空分布特征(Zhou et al., 2014,AE)(图1)，揭示出人类活动对西安大气CO₂的贡献可从14.7±1.7 到52.6±1.7 ppm，且取暖季化石源CO₂排放显著增加。在这一研究工作中, 我们首创一种无需电源的积时采样方法“排磷酸溶液集气法”;采用大气气体和一年生植物二类样品的结合来示踪化石燃料CO₂时空分布的研究; 并对大气¹⁴C进行长期连续观测研究，而不是目前国内研究采用的瞬时采样方法。AE刊物审稿人认为该工作是“…a nice set of ¹⁴C/fossil fuel CO₂ observations…is potentially an exciting dataset. ”(出色的观测工作，提供了精彩的数据)，目前正在将这一研究扩展至全国南北方不同城市，获取大范围、连续的监测数据，为评估碳减排效果提供科学数据。

 

图1. 西安市大气中化石燃料CO₂浓度变化特征(Zhou et al.,2014,AE)。左图：2012年3月到2013年3月西安大气中化石燃料CO₂浓度变化；右图：工作日和非工作日大气中化石燃料CO₂浓度对比。

 

2）拓展了¹²⁹I核环境监测新方向

 

评价我国早期和周边核活动的环境影响以及在我国当前大力发展核电的背景下，亟需建立有效的核环境水平评估监测手段。利用建立的沉积物¹²⁹I测试分析方法，系统研究了西安周边土壤、植物和河水样品中的¹²⁹I分布水平，结果比欧洲大部分地区低1-3个数量级(图2)，确认其主要为大气沉降来源(Zhang et al., 2011,Science of The Total Environment)；Mostafa et al. (2014, J Radioanal Nucl Chem)引用该文并指出：“该研究提供了可通过碘129污染示踪直接来源于核燃料后处理的物质远距离传播的例子”。此外系统开展了我国大范围表层土壤中¹²⁹I分布调查，获得了我国大范围表层土壤中¹²⁹I分布数据（范煜坤，博士论文，2013），为建立¹²⁹I全国背景数据库及核环境安全评估积累了基础数据。通过国际合作，首次估算出福岛事故释放到海洋中的¹²⁹I总量(图3)，获得了放射性碘在海洋中的迁移规律的科学数据(Hou et al., 2013, EST)，为核环境水平评估提供了参考范例。鉴于该研究的重要意义及我室在该领域的学术积累，科技部基础工作专项已给予经费支持，由我室主持开展我国环境放射性水平精细图谱建设研究。

图2.西安周边与其他地区环境样品中¹²⁹I/¹²⁷I水平对比（Zhang et al., 2011）

 

图3. 福岛东部海水¹²⁹I分布特征(Hou et al., 2013,EST)，¹²⁹I水平比事故前升高1-3个量级，海水中的¹²⁹I主要为碘化物，且主要存在于0-400 m 的表层海水。