IFJ PAN 的科学家发现，两个半球在钚同位素累积方面存在显著差异，且与诸如“火星-96”探测器坠毁等事件相关的异常现象独一无二。他们对冰川中的冰碛物进行了大规模研究，发现冰碛物在放射性污染物浓缩方面发挥着关键作用，这引发了人们对生态环境的担忧，并促使人们开展进一步研究。

波兰科学院核物理研究所 (PAN) 的科学家最近进行的研究为南半球冰川上钚同位素的积聚现象提供了新的见解。

通过分析冰碛物（在冰川上形成并堆积的沉积物），研究人员不仅发现了南北半球同位素浓度的显著差异，还发现了前所未有的异常现象。这些异常可能与火星96号航天器坠毁等事件有关。

冰川不仅是山地景观的特色，在全球淡水储量中也起着至关重要的作用。然而，冰川因全球变暖而融化，这带来了严重的威胁，包括海平面上升和水力发电所需水资源的减少。

此外，冰川融化会释放放射性核素和其他污染物，这些污染物可能会迁移到附近的生态系统中。在那里，这些污染物可能会积聚起来，进入食物链，从而可能破坏生态平衡。

放射性污染物的来源及影响

放射性元素因自然过程和人类活动而存在于环境中。人工放射性核素（如钚）主要通过核试验、反应堆事故或含有放射性能源的卫星和太空探测器发生故障而释放到环境中。

这些物质主要通过大气进行传播，以被称为冰碛物的黑色沉积物的形式，积聚于冰川等不同生态系统中。典型的冰碛物坑直径和深度均不超过几十厘米。坑底沉积着被称为冰碛物的黑色物质，含有有机物和污染物，即放射性核素、重金属、农药、微塑料或抗生素。这种沉积物可能会对当地生态系统构成潜在威胁。

波兰科学院核物理研究所 (IFJ PAN) 采用最新的质谱法进行研究，使研究人员得以创建北半球和南半球冰川中钚同位素（238、239、240Pu）的数据库。

此次分析的冰碛物样本取自全球9个地区的49条冰川，包括北极、阿尔卑斯山、喜马拉雅山和南极洲。2000年至2020年间，一个国际研究小组收集了这些样本，相关研究由国家科学中心项目资助。

“这是对冰碛物样品中钚浓度进行的大规模首批分析，”埃迪塔·洛卡斯（IFJ PAN）博士说道，她是发表在《环境科学总论》期刊上的这篇文章的发起人和第一作者。

主要发现：半球差异与同位素异常

本研究的结果为了解钚同位素在冰川中的积累、分布和来源提供了独特的信息。结果显示，北半球239+240钚的浓度远高于南半球，这反映出两半球间核武器试验产生的钚沉降分布不均。至于北半球，钚浓度最高的地区是斯堪的纳维亚半岛和阿尔卑斯山。而238钚的浓度在两半球间则未发现显著差异。南半球的冰碛在钚活性和质量比方面均呈现出高度异质性。

迄今为止，相关文献中尚无有关238Pu/239+240Pu同位素比例的记载，而本次研究首次在巴塔哥尼亚探险者冰川的冰川泥中观察到这一比例。研究人员推测，238Pu含量过高可能与苏联火星探测器“火星-96”坠毁有关，该探测器于1996年坠入智利海岸附近的海域。该探测器内置有一个238Pu发电机，这可能是附近冰川中该同位素含量较高的原因。本研究结果首次表明南半球存在钚同位素比例异常现象。

此外，南美洲冰川中的冰碛物样本显示，其钚240与钚239的质量比与文献中的记载存在显著差异，这可能表明钚的主要来源与法属波利尼西亚地区进行的低空核试验有关。

“我们所观察到的冰碛中的钚活度浓度，尤其是在北半球，比苔藓、土壤和沉积物等其他用于环境监测的环境介质中的浓度高出几个数量级。同时，我们的发现强调了冰碛在放射性污染物积累中的重要性，这些污染物可能对周围的动植物群构成潜在威胁，同时，它们也可能帮助我们追踪这些污染物的扩散情况。”艾德塔·洛卡斯博士指出。

来自波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的研究小组继续他们的工作。接下来，在与克拉科夫AGH大学合作开展的研究中，他们在挪威的约斯特达尔冰川的冰盖上进行了调查。此次探险活动于2024年8月组织进行，目的是更好地了解污染物在冰川中的累积过程及其来源。

参考文献：《2024年8月8日〈科学·总环境〉期刊上发表的由埃迪塔·洛卡斯、乔瓦尼·巴科洛、安娜·克万内克、雅各布·布达、卡特日娜·科尔顿尼克、野村武州、普热梅斯瓦夫·瓦赫涅夫、卡罗琳·克拉森、克日什托夫·扎维尔恰、迪伦·博迪·比尔德、罗伯托·安布罗西尼、弗朗西斯卡·皮蒂诺、安德烈亚·弗兰泽蒂、菲利普·N·欧文斯、马西米利亚诺·纳斯塔西、莫妮卡·西西和比亚焦·迪·毛罗合著的〈全球冰川冰碛中积累的钚的同位素特征〉》 DOI：10.1016/j.scitotenv.2024.175356