項目簡介：   本項目屬海洋化學領域。

主要研究內(nèi)容及其科學價值：（1）研究、建立了一整套海洋物質(zhì)中放射性核素與穩(wěn)定同位素的分離、測定方法，實現(xiàn)了30多種同位素的測定。（2）在國內(nèi)率先開拓基于鈾、釷系不平衡研究海洋顆粒動力學的新領域，提供了海域顆粒有機碳的輸出通量，評估生物泵的運轉(zhuǎn)效率。（3）運用2H、18O、224Ra、226Ra、228Ra等同位素揭示春季黑潮水入侵南海的路徑及其西向鋒面與深度范圍；闡明南極底層水形成的可能性及西北冰洋深海盆地"上躍層水"的形成機制；獲得海域水體的垂直與水平渦動擴散速率。（4）發(fā)現(xiàn)夏季西北冰洋具有相對活躍的碳循環(huán)過程而非生物生產(chǎn)力的"沙漠"。（5）國際上首次研究海水天然膠體態(tài)鐵的生物可利用性，發(fā)現(xiàn)膠體態(tài)鐵可被海洋硅藻和橈足類生物所利用，但其吸收速率明顯低于無機態(tài)和低分子量有機結(jié)合態(tài)Fe。（6）發(fā)展了一系列海洋放射年代學方法，獲得海洋沉積物沉積速率與多金屬結(jié)核、結(jié)殼的生長速率；發(fā)現(xiàn)顆粒物化學組成對Th、Pa的清除存在影響。能在如此遼闊的海域應用如此之多的同位素研究海洋學過程，在國內(nèi)僅此一家，在國外也不多見。本研究開拓、發(fā)展了我國同位素海洋學研究的新領域。與國外同類研究比較,本項目在核素測定新方法的建立，應用同位素于海洋顆粒動力學、海洋水團組成與水體運動、海洋沉積速率與多金屬結(jié)核/結(jié)殼的生長速率以及元素生物可利用性等方面的研究均更為系統(tǒng),并有所創(chuàng)新。

同行引用評價情況：成果已得到國內(nèi)外同行的普遍認可和肯定。10篇代表性論文的SCI他引次數(shù)達到54次，不少引文發(fā)表在地球科學高水平的期刊，如Rev Mineral Geochem、Glob Biogeochem Cycl、Geochim Cosmochim Acta等，并成為他們解釋科學問題的依據(jù)。成果還被許多專著收錄，如《鈾系年代學方法及實驗技術(shù)》、《海洋生態(tài)學》、《海洋化學原理和應用》、《海洋化學》、《中國的海洋化學》、《中國海洋志》等。本研究首創(chuàng)的鈾釷分離法在中國首次鈾系標樣比對中取得名列前茅的佳績。

主要發(fā)現(xiàn)點：

I. 方法學研究。提出了碳酸鹽地質(zhì)樣品、深海錳結(jié)核中鈾、釷分離、測定的獨特方法,在國內(nèi)外10家實驗室參加的國內(nèi)首次鈾系標樣比對中取得名列前茅的佳績。近30年間,研究、建立了一整套海洋物質(zhì)中同位素的分離、測定方法,基于alpha 能譜儀、 gamma 能譜儀、 alpha/beta 計數(shù)儀、液體閃爍譜儀和同位素比值質(zhì)譜儀等實現(xiàn)了3H、7Be、10Be、14C、32P、33P、40K、59Fe、75Se、137Cs、210Po、210Pb、222Rn、224Ra、226Ra、228Ra、227Th、228Th、230Th、232Th、234Th、231Pa、234U、235U、238U等放射性同位素和2H、13C、15N、18O等穩(wěn)定同位素的測定，并成功地應用于遼闊海域海洋學過程的研究，為開拓、發(fā)展我國同位素海洋學奠定了堅實的方法學基礎。(海洋化學,代表性論文1)

II. 海洋顆粒動力學與真光層碳輸出的同位素示蹤。在國內(nèi)率先開拓了基于234Th/238U不平衡、228Th/228Ra不平衡、210Po/210Pb不平衡、210Pb/226Ra不平衡等研究海洋顆粒動力學的新領域,根據(jù)這些不平衡的程度,計算出真光層顆粒有機碳(POC)的輸出通量,評估了海洋生物泵的運轉(zhuǎn)效率。(海洋化學,代表性論文2、3)

III. 海洋水團組成與水體混合的同位素表征。運用穩(wěn)定同位素2H、18O和放射性同位素224Ra、226Ra、228Ra：A)準確無誤地給出春季黑潮水入侵南海的路徑及其西向鋒面與深度范圍；B)揭示呂宋島西北方和東沙群島西南方兩個冷渦區(qū)之所在；C)首次給出南極普里茲灣及鄰近海域基于2H的水團組成并闡明南極底層水形成的可能性；D)給出西北冰洋海水中大西洋水、太平洋水、海冰融化水和河水所占的份額,發(fā)現(xiàn)西北冰洋深海盆地"上躍層水"系太平洋水的輸入而形成；E)揭示南海東北部、南沙等海域水體的垂直與水平渦動擴散速率。(海洋化學,代表性論文4)

IV. 西北冰洋的碳循環(huán)。藉助來自234Th/238U不平衡、14C吸收法、3H吸收法、15N吸收法等一系列同位素證據(jù),發(fā)現(xiàn)夏季西北冰洋具有相對活躍的碳循環(huán)過程而非生物生產(chǎn)力的"沙漠",西北冰洋深海盆上層水體同樣存在顆粒有機碳的輸出。(海洋化學,代表性論文5、6)

V. 海水中痕量元素的生物可利用性。利用59Fe示蹤法在國際上首次研究海水天然膠體態(tài)鐵的生物可利用性,發(fā)現(xiàn)膠體態(tài)鐵可被海洋硅藻和橈足類生物所利用,但其吸收速率明顯低于無機態(tài)和低分子量有機結(jié)合態(tài)Fe；運用75Se示蹤劑揭示浮游植物對Se的富集效率及Se在食物鏈的傳遞,證實海洋蛤類主要從攝食的浮游植物而非從海水中富集Se。(海洋化學,代表性論文7、8、9)

VI. 海洋放射年代學。提出了充分考慮沉積物壓實和鹽效應的精確的210Pb年代學方法,在中、美長江口與東海陸架沉積過程聯(lián)合研究中,獲得與美方一致的沉積速率；發(fā)現(xiàn)顆粒物化學組成對Th、Pa的清除存在影響；首次測出我國第一批大洋多金屬結(jié)核的生長速率；系統(tǒng)地研究了中、西太平洋富鈷結(jié)殼的生長速率并對各種測年法進行了綜合評價。(海洋化學,代表性論文10)

主要完成人：

1.  黃奕普

項目負責人。從無到有、從小到大建立同位素海洋學研究實驗室，組建研究梯隊，啟動本項目的研究，提出研究思路，設計和建立海上調(diào)查和實驗室研究方法，分析研究結(jié)果，總結(jié)、發(fā)現(xiàn)研究規(guī)律，對項目的發(fā)現(xiàn)點I、II、III、IV、VI作出了創(chuàng)造性貢獻。在該項研究中的工作量占本人工作量的75%以上。

2.  陳敏

在海洋顆粒動力學、海洋水體運動與痕量元素生物可利用性的同位素示蹤等開展了大量工作，對于發(fā)現(xiàn)點I中234Th/238U和210Po/210Pb不平衡方法的建立，發(fā)現(xiàn)點II生物泵運轉(zhuǎn)效率的234Th/238U不平衡示蹤，發(fā)現(xiàn)點III北冰洋水團組成與水體運動的多核素示蹤，發(fā)現(xiàn)點IV的整體研究，以及發(fā)現(xiàn)點V的整個實驗完成與論文撰寫作出創(chuàng)造性貢獻。本研究工作量占本人工作量的70%。

3.  王文雄

發(fā)展了一系列研究水生生物對痕量元素吸收的放射性示蹤方法，并將其應用于痕量元素生物可利用性的研究。對于發(fā)現(xiàn)點V有主要貢獻，從學術(shù)思想的提出、實驗的設計與組織、論文的撰寫等均作出創(chuàng)造性貢獻。本研究工作量占本人工作量的51%。

4.  劉廣山

組建低本底 能譜實驗室，研究、建立了一系列海洋物質(zhì)中放射性核素的 能譜分析法，為發(fā)現(xiàn)點III、VI作出了方法學方面的創(chuàng)造性貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的46%。

5.  邱雨生

負責本研究海上調(diào)查與采樣的繁重任務，并負責本實驗室絕大多數(shù)測試儀器的維護與保養(yǎng)，是本項研究得以順利進行。在所有發(fā)現(xiàn)點（境外完成的除外）中都作出了樣品采集與數(shù)據(jù)測試方面的重要貢獻。在本項研究中的工作量占本人工作量的45%。

10篇代表性論文：

1.   碳酸鹽地質(zhì)樣品中鈾、釷的分離及年齡的測定：國內(nèi)鈾系標準樣的測試 / 廈門大學學報（自然科學版）

2.   New production based on Ra-228 derived nutrient budgets and thorium-estimated POC export at the intercalibration station in the South China Sea / Deep-Sea Research I

3.   Export of particulate organic carbon estimated from Th-234/U-238 disequilibria and its temporal variation in the South China Sea / Chinese Science Bulletin

4.   The sources of the upper and lower halocline water in the Canada Basin derived from isotopic tracers / Science in China (Series D)

5.   Particulate organic carbon export fluxes in the Canada Basin and Bering Sea as derived from Th-234/U-238U disequilibria / Arctic

6.   Biological productivity and carbon cycling in the Arctic Ocean / Chinese Science Bulletin

7.   Marine diatom uptake of iron bound with natural colloids of different origins / Marine Chemistry

8.   Phase partitioning and solubility of iron in natural seawater controlled by dissolved organic matter / Global Biogeochemical Cycles

9.   Se uptake and accumulation in marine phytoplankton and transfer of Se to the clam puditapes-philippnarum / Marine Environmental Research

10.  Control of Pa/Th ratio by particulate chemical composition in the ocean / Geophysical Research Letters