海水中鈾的平均停留時(shí)間相當(dāng)長,為5×105年。因此,有人曾預(yù)計(jì)海洋中鈾的分布大概是均勻的。但是根據(jù)三宅、杉村(1964);三宅、杉村、內(nèi)田(1966)的觀測(cè)可知,不論是在水平方向還是鉛直方向上,鈾的分布都有相當(dāng)大的變化(平均含量3.4微克/升,變動(dòng)幅度10-20%)。雖以往沒有考慮到,可是由上述事實(shí)產(chǎn)生一種新的推測(cè),即海水中鈾的含量或許要受生物的影響。在這種預(yù)想下,三宅、杉村、前田(1970)測(cè)定了海洋生物中鈾的含量,并發(fā)現(xiàn)以干燥重量計(jì),有的海產(chǎn)植物濃縮系數(shù)達(dá)600。由此,對(duì)于其它天然放射性元素,了解何種生物對(duì)其有影響的問題,也就提到議事日程上來了。
科齊( Koczy,1955)雖敘述過有關(guān)海水中天然放射性元素的地球化學(xué)收支平衡問題題,但他完全沒有考慮有關(guān)生物的影響。在他當(dāng)時(shí)所用的方程式中添加上與生物影響有關(guān)的項(xiàng)后就得到下式:
L+B+λ+E=D+λ'+P+S (2.15)
式中,L為由陸地供給的速度,B為因生物的分解作用而產(chǎn)生的無機(jī)元素再生的速度,λ為放射性元素生成的速度,E為由大氣侵入的速度,D為沉積速度,λ'為放射性蛻變速度,P為有機(jī)物生產(chǎn)速度,S為向大氣散逸的速度。上述各項(xiàng)都用微克/米2·年為單位表示。
設(shè)海洋的深度平均為4000米,初級(jí)生產(chǎn)干燥有機(jī)物為120克/米2·年,河水流入量為80升/米2·年,二氧化碳在大氣中的平均停留時(shí)間為7年。鈾、釷、鐳、鍰*和放射性碳在海水、河水及深海底泥中的濃度示于表2.15。由表2.15給出的數(shù)據(jù)中,就鈾、镅和放射性碳的含量而言,并不存在大的誤差,但是過去釷和鍰的各個(gè)分析數(shù)據(jù)顯著分散,最小值和最大值之間差到103數(shù)量級(jí)。這里,對(duì)互為同位素的釷和鍰的關(guān)系或鐳及母體的關(guān)系必須稍作詳細(xì)地探討。
表2.15 河流和海洋的放射性元素平均含量
元素 | 河流(微克/升) | 海水(微克/升) | 海洋生物(微克/克) | 沉積物(微克/克) | 真光帶內(nèi)(100米)的含量 (微克/米2) |
U | 1 | 3 | 0.1-1 | 1 | 3×10-5 |
Io* | 1-2×10-6 | 6×10-8-6×10-6 | 6×10-8-5×10-6 | 6×10-4-12×10-4 | 6×10-3-0.6 |
Ra | 0.7×10-7 | 1.2×10-7 | 1×10-9 | 1×10-6 | 0.012 |
Th* | 0.2-0.4 | 5×10-4-5×10-2 | 5×10-4-5×10-2 | 5-10 | 50-5000 |
14C | 2.5×10-8 | 3.5×10-8 | 0.8×10-6 | 2×10-7 | 3.5×10-3 |
* 假設(shè)鍰和釷的放射性比為20。
* 釷的放射性同位素,Th230。——譯者注