半衰期長(zhǎng)的同位素是226Ra和228Ra。在海水中,主要測(cè)定226Ra。測(cè)定226Ra就要測(cè)定達(dá)到放射平衡時(shí)其子核稀有氣體氡-222(222Rn),這種方法很早以前就被采用,此外也用過(guò)辛蒂雷遜計(jì)算法和α-波高分析法。
表3.43 海水中鐳的含量
海區(qū) | 水深(米) | 鹽度(‰) | 鐳含量 (10-13克/升) |
分析者 |
北大西洋
|
0-3000 0-3000 0-5000 |
34.8-35.6 — — |
0.22-0.37 平均0.3 |
羅娜,尤里 埃文斯 |
北太平洋 東部 |
0-1300 0-200 500-7000 |
33.5-35.0 33.5-34.7 33.5-34.7 |
0.33-2.9 0.4-0.6 0.9-1.3 |
埃文斯 三宅,杉村 |
黃海 東中國(guó)海 |
0 0 0 |
— — — |
0.4-1.5 | 合田 |
南太平洋 |
0-4000 |
— |
0.4-1.1 | 彼得森 |
印度洋
|
0-400 0-300 1000-5000 |
— — — |
0.4-1.1 0.4-0.5 0.8-1.0 |
彼得森 科齊,斯扎博 |
地中海 | 20-4000 |
— |
0.5-1.1 |
彼得森 |
波羅的海 | 0-80 | 7.15-15.3 | 1.1-2.0 | 福音 |
鐳在海水中的平均含量是0.7×10-13克/升,如表3.43所示,其濃度隨海區(qū)、深度而異。由埃文斯( Evans)對(duì)加利福尼亞沿岸水進(jìn)行的研究,可看出,鐳隨深度而增加,如圖3.66和3.67所示,即使在赤道太平洋和北太平洋西部部,已經(jīng)查明也是如此分布。鐳在底層水中的濃度比其在表層的濃度約增加一倍。
作為控制鐳的垂直分布的主要因素,科齊( Koczy)認(rèn)為是因?yàn)閺某练e物中母核230Th生成的鐳重新溶出,再擴(kuò)散到上層而造成的。他曾推測(cè)其溶出量為1.5×10-10克鐳/米2/年。發(fā)現(xiàn)與鐳同族的元素鋇在海水中也有同樣的垂直分布,其原因一般認(rèn)為是生物輸送所致。由海底溶出和由表層供給,生物輸送占有多大比例的問(wèn)題,尚不明了,但因?yàn)殍D是難以遭到生物濃縮的元素,所以控制這種復(fù)雜的水平和垂直方向分布的因素,可能主要依靠由海底溶出。研究海底附近海水中226Ra的分布,對(duì)推測(cè)海水的更新時(shí)間,推測(cè)垂直方向的渦動(dòng)擴(kuò)散系數(shù),都提供了很好的線索。
226Ra在海水中的存在量不到與其母核鈾的放射平衡量的10%,另外相對(duì)230Th來(lái)說(shuō),約為放射平衡量的100倍。這種非平衡是由兩個(gè)原因引起的:一個(gè)是處于鈾和鐳之間的母核230Th由海水中選擇性地被移除,而濃縮到沉積物中;另一個(gè)是226Ra由海底底質(zhì)重新溶出。
228Ra是232Th的子核,被認(rèn)為是海洋中228Th過(guò)量存在的原因。在北大西洋海水中鋪含量為(2-66)×10-18克/升,此含量超過(guò)232Th的放射平衡量的5-140倍。
浮游生物中的鐳平均含量為2.2×10-13克/克灰分(8.4×10-14克/每克干燥體)。相對(duì)于海水的濃縮系數(shù)為1000。在印度洋的懸浮物中平均含有2.1×10-13克/克(0.2-12)×10-13克/克)的鐳。這只不過(guò)約相當(dāng)于海水中镅的3%。
就瑞典沿岸的貝殼和海水來(lái)看,貝殼中的Ra含量為(0.2-1.9)×10-13克/克,Ra/Ca比值為(0.4-5.1)×10-13。因?yàn)楹K腞a/Ca比值平均為1.3×10-13,所以可以認(rèn)為,是由海水中攝取的,問(wèn)題不太大。
海水中Ra的化學(xué)形式為Ra+2和RaSO4,預(yù)期Ra+2處于不飽和狀態(tài)。