01 利用天然放射性同位素示踪内陆湖泊水文过程

方向简介：在非海洋环境中（如内陆湖泊和淡水流域）地下水渗流已被发现是影响地表水化学的常见现象。然而地下水补给通常不被视为地表水的重要体积来源，多数情况下，其贡献量被视为文模型产生的误差而被忽略不计。近年来由于气候变化的影响日益增大，气候状况发生的变化让人们越来越认识到地下水对地表水文环境的作用和贡献。近20年来，镭同位素（223Ra, 224Ra, 226Ra，228Ra）作为海底地下水排放（SGD）的理想示踪剂，被广泛用于海岸带及河口区地下水输入。与其在咸水系统的广泛应用不同，目前关于淡水系统中使用镭作为同位素的研究相对较少。在淡水湖中镭的源项只有含镭地下水补给，汇项包括放射性衰变和吸附于悬浮颗粒物。咸水湖中镭的主要源项包括含镭地下水补给、底部沉积物的扩散以及悬浮颗粒物的解吸，主要汇项为放射性衰变和与硫酸钡的共沉淀。通过建立镭同位素在淡水环境中的质量平衡方程可以估算淡水湖泊地下水的补给量以及滞留时间。

02 天然放射性同位素在冻融过程中的迁移以及其在冰冻圈水文过程中的应用

方向简介：现如今，全球气候变暖问题日趋严峻，冰冻圈作为气候变化敏感指示器将受到重大影响。冰川和冻土作为寒区水文的核心组成部分，其变化对海洋，河流，地下水系统。冰川与冻土消融已引发海平面上升、温室气体释放、加剧全球变暖等一系列环境问题。冰冻圈融化过程中，天然放射性的变化将会直接影响区域水资源，但目前天然放射性物质在冻融过程中的迁移机制尚未被充分认识。与沿海环境不同，寒区的镭活度及其比值分布呈现出独特特征：冰川与冻土消融会导致镭同位素的显著富集，且224Ra/228Ra活度比值（寒区<1，沿海>1）表明短周期镭同位素224Ra尚未达到放射性平衡状态，这一现象很可能与冻融过程密切相关。通过室内实验证明，冻结过程中冰水两相间镭分配会发生变化，且随着接触时间延长，冰水交界处将发生镭同位素由冰到水的迁移。此外，颗粒活性的228Th可以长期存在于冰中，导致其衰变产物224Ra在融水中活度升高，这不仅可能引发北冰洋放射性污染风险，更说明镭同位素可以作为全新的示踪剂研究寒区水文过程。