地球環境研究所揭示北半球夏季風期間放射性碘-129跨緯度逆向輸送機制

全球氣候變化背景下，大氣污染物的跨境傳輸是環境科學研究的熱點，放射性核素的長距離遷移規律，更是評估全球輻射生態安全的關鍵。南海北部作為典型季風區，傳統認為該區域放射性碘主要來源于冬季受東亞冬季風從中高緯度的輸入影響，而夏季大氣氣團以低緯度太平洋向內陸輸送為主，其放射性水平較低。然而，中高緯度人為放射性污染物能否在此背景下實現跨緯度“逆風”傳輸，此前尚未有明確答案。

中國科學院地球環境研究所環境過程示蹤團隊的最新研究，首次闡明了北半球夏季風期間，中高緯度核設施排放的放射性碘-129經高空西風帶跨緯度輸送至南海北部的機制，同時厘清了該海域大氣碘同位素的形態分布與來源差異。

研究團隊于2022年8-9月在南海北部開展海上采樣，利用自主研發的分級采樣裝置，首次獲取了該海域夏季大氣中碘同位素及其形態的日分辨率數據。結果顯示，南海北部大氣中碘-129濃度明顯升高，呈現出顯著的人為核活動來源特征。HYSPLIT氣團后向軌跡模擬、同位素指紋示蹤技術與軌跡聚類分析表明，高空西風帶主導了該長距離污染物輸送，來自歐洲等中高緯度核燃料后處理設施的碘-129，經高空西風帶橫跨歐亞大陸，逆向跨緯度抵達南海北部海域。這一發現證實，高緯度排放的揮發性放射性核素可通過高空大氣環流，實現半球尺度的跨緯度遷移，凸顯了全球放射性物質遷移路徑的復雜性。研究同時厘清了南海北部大氣中碘同位素的形態分布及來源差異。穩定碘-127主要以氣態有機形態為主，其中氣態有機碘-127主要源于陸地煤炭燃燒、工業生產等人為排放，而顆粒態和氣態無機碘-127則來自海洋海霧、臭氧介導反應等海洋過程；放射性碘-129的形態分布則顯著不同，以顆粒態和氣態無機碘為主，且其在經陸地傳輸過程中，存在從無機形態向顆粒態、氣態有機形態轉化的明顯趨勢。此外，研究初步建立了南海北部大氣碘-129/碘-127的區域基準比值，證實南海北部沿岸運行的核電站對該區域大氣碘-129濃度無顯著貢獻。

圖1 中國南海夏季大氣碘同位素濃度與形態分布

圖2 后向軌跡與聚類分析結果

該研究不僅為區域核環境安全評估提供了重要的基線數據，也為完善全球污染物循環模型、理解大氣污染物的半球尺度傳輸規律提供了關鍵科學依據，對全球放射性物質遷移與海洋核環境安全研究具有重要意義。相關研究成果發表于Journal of Hazardous Materials，第一作者為王文凱碩士研究生，通訊作者為張路遠研究員。研究得到了國家自然科學基金、陜西省重點研發計劃及中國科學院西部之光與未來伙伴計劃等項目的資助。

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