70年后蒙特贝洛群岛海洋沉积物中核武器衍生放射性核素污染的持续存在与分布特征

为解决核武器试验遗留的海洋放射性污染问题，研究人员对澳大利亚蒙特贝洛群岛及周边海域沉积物中90Sr、137Cs、Pu同位素及241Am的分布开展系统性研究，发现局部区域239,240Pu活度浓度高达657 Bq kg?1，且Pu原子比值（240Pu/239Pu低至0.0283）表明污染源以本地核试验为主。该研究为评估核遗产的生态风险及海洋过程示踪提供了关键数据。

　　

在人类核武器试验的历史中，海洋环境长期承载着放射性污染的隐秘伤痕。1950年代，英国在澳大利亚西北部的蒙特贝洛群岛进行了三次核试验（总当量145 kT），但70年后的今天，这些"核遗产"对海洋生态的影响仍不明确。这片海域如今是蒙特贝洛群岛海洋公园（MIMP）的核心区域，拥有珊瑚、红树林等关键栖息地，更是濒危物种的繁殖地。然而，此前研究仅局限在爆炸点2.9公里范围内，缺乏全域性调查，且从未测定关键的Pu原子比值——这把解锁污染源指纹的"钥匙"。

澳大利亚辐射防护与核安全机构等团队通过系统采样，首次揭示了放射性核素在5200平方公里海域的分布图谱。研究人员采用γ能谱法测定¹³⁷Cs和²⁴¹Am，α能谱法分析^238,239,240Pu和²⁴¹Am，加速器质谱（AMS）精准测定Pu同位素比值，并结合β计数法量化⁹⁰Sr。66个沉积物样本覆盖群岛52%海域，并延伸至西澳大利亚海岸线。

3.1 Pu同位素活度浓度
数据显示，群岛北部^239,240Pu中位活度浓度（24 Bq kg^?1）是南部（6 Bq kg^?1）的4倍，最高值出现在"飓风行动"弹坑（657 Bq kg^?1），与马绍尔群岛核试验场相当——尽管后者总当量高出700倍。这种"高污染-低当量"的反常现象，可能源于多次爆炸对沉积物的扰动清除效应。

3.2 Pu原子比值
²⁴⁰Pu/²³⁹Pu比值在弹坑低至0.0283，远低于南半球全球沉降值（0.173），证实污染主要来自本地核试验。但1600公里外的罗金厄姆样本比值达0.233，暗示马绍尔群岛试验的跨洋影响——通过印尼贯穿流（Indonesian Throughflow）将Pu输送至澳洲西北岸。

3.3 裂变产物分布
仅在弹坑检出⁹⁰Sr（140 Bq kg^?1）和¹³⁷Cs（58 Bq kg^?1），其他区域未达检出限，这与二者较高的海水溶解度（分配系数K_d分别为8和4×10³）相符。

3.4 异常热点
最令人意外的是，距爆炸点26公里的洛文达尔群岛某处检出次高^239,240Pu活度（355 Bq kg^?1），且>1 mm砂粒中²⁴¹Am活度（340 Bq kg^?1）是细粒级的10倍。其Pu比值（0.0521）与"马赛克G2"试验特征匹配，但大颗粒放射性物质的迁移机制仍成谜——常规气象或海洋过程难以解释。

这项发表于《Marine Pollution Bulletin》的研究，首次绘制出蒙特贝洛群岛放射性污染的全景图谱。其价值不仅在于揭示核爆炸70年后，仍有数百Bq kg^?1级的Pu沉积在海底"沉睡"；更通过Pu同位素"指纹"，解构了本地核试验、全球沉降与马绍尔群岛污染的多元贡献。尤其值得注意的是，相比马绍尔群岛数万吨当量产生的污染，蒙特贝洛群岛单位当量的环境载荷显著更高，这对评估低当量核试验的长期影响具有警示意义。而洛文达尔群岛的异常热点，则暗示可能存在未知的放射性物质迁移机制，或将成为后续研究的关键突破口。这些发现为海洋生态风险评估提供了基线数据，也为利用Pu示踪海洋过程设立了新坐标。