利用贻贝贝壳进行核电站海洋碳-14排放的回顾性分析：方法开发与环境监测意义

《Radiocarbon》：The potential of shells from Mytilus edulis for retrospective analysis of marine 14 C discharges from nuclear power plants

　　为解决核电站液态14C排放缺乏长期监测数据的问题，研究人员开展利用紫贻贝（Mytilus edulis）贝壳年层进行回顾性分析的主题研究，通过加速器质谱技术分析贝壳纤维层14C含量，发现其与褐藻（Fucus spp.）数据总体吻合，且能有效反映Ringhals核电站周边海洋DIC（溶解无机碳）的14C浓度变化，为核设施环境影响评估提供了新方法。

　　

核能作为低碳能源的重要选择，在全球能源结构中占据关键地位，但核电站运行过程中产生的放射性核素排放对环境和公众健康的影响始终是公众关注的焦点。其中，碳-14（¹⁴C）因其长半衰期（5730年）和易于进入生物链的特性，成为剂量贡献显著的核素之一。目前，各国对核设施气态¹⁴C排放的监测较为常规，但对液态排放的监测数据却十分有限。尤其在瑞典，仅对气态排放进行常规监测，液态¹⁴C的数据匮乏，导致我们难以全面评估核电站对海洋生态系统的长期影响。

近期，一项针对瑞典西海岸Ringhals核电站附近褐藻（Fucus spp.）的研究发现，该地区褐藻的¹⁴C水平显著高于预期，这引发了人们对液态¹⁴C排放的担忧。然而，由于历史监测数据的缺失，我们无法追溯过去的排放情况，也难以评估其长期累积效应。在这一背景下，研究人员开始探索能否利用海洋生物的年层结构“存档”特性，回溯历史时期的¹⁴C水平。

紫贻贝（Mytilus edulis）作为一种广泛分布于瑞典西海岸的贝类，其贝壳会形成清晰的年生长层，这些年层可能记录了当时海水中溶解无机碳（DIC）的¹⁴C信号。如果能够从贝壳年层中提取并分析¹⁴C，就有望重建核电站周边海域的历史¹⁴C浓度，弥补监测数据的空白。为此，来自瑞典隆德大学的研究团队开展了一项创新性研究，旨在评估利用紫贻贝贝壳进行液态¹⁴C回顾性分析的可行性，相关成果发表在《Radiocarbon》上。

为了回答上述问题，研究人员开发了一套从紫贻贝贝壳中提取年层样本并进行¹⁴C分析的方法。他们首先通过醋酸剥离技术（acetate peel）和生长曲线验证确定贝壳年层的位置和年龄，然后利用加热法（500°C，10分钟）分离贝壳的纤维层与珍珠层，避免不同年份材料的混淆。样本经酸清洗去除有机残留后，采用加速器质谱（AMS）技术测定¹⁴C含量，并以F¹⁴C值表示结果。研究样本包括1978年采集于Sardal站点的历史贻贝贝壳（与褐藻样本对比），以及2022–2023年采集于Bateviken（参考站点）和Bua（Ringhals核电站附近）的当代样本。

生长曲线验证年层识别准确性

通过对比贝壳长度与年龄的关系，并参照附近库伦（Kullen）站点的生长曲线，研究人员验证了所选贻贝个体的年龄估计基本可靠。结果显示，贻贝贝壳的年层结构与生长曲线吻合，支持了年层识别方法的准确性，但也提示个别个体可能存在栖息地迁移或生长条件差异。

Sardal参考站点数据对比

在Sardal站点，1978年采集的贻贝贝壳年层（1972–1978年）与同期褐藻¹⁴C数据对比显示，其中一个贝壳（Shell 2）的F¹⁴C值与褐藻高度一致，而另一个贝壳（Shell 1）在1972–1975年间F¹⁴C值偏低最多6%，可能与该个体曾迁移至¹⁴C较低的水域有关。软组织F¹⁴C（1.258±0.006）与贝壳最新年层值吻合，表明贻贝摄食碳与DIC处于平衡状态。

Bateviken参考站点显示海洋¹⁴C高于大气

Bateviken站点的贻贝贝壳和褐藻均显示F¹⁴C值（约1.07）高于当地大气CO₂的相应值（约1.05），证实海洋环境受到来自La Hague和Sellafield再处理厂¹⁴C排放的远距离传输影响，而非本地核电站主导。2020年贝壳F¹⁴C峰值可能与2019年La Hague排放高峰相关。

Bua站点揭示核电站局部影响与时间变异

在Ringhals核电站附近的Bua站点，贻贝壳F¹⁴C值（2014–2022年平均1.427±0.268）显著高于参考站点，且呈现大幅年际波动，反映了核电站液态排放的变化及局部水文条件的混合效应。两个贻贝个体数据在某些年份差异显著（如2017年相差0.536），可能与个体迁移、酸处理过程中材料损失差异或生长条件不同有关。

本研究证实，利用紫贻贝贝壳年层进行¹⁴C回顾性分析在方法上具有可行性，能够有效反映历史时期海洋DIC的¹⁴C水平，尤其在核电站附近站点检测到显著的¹⁴C富集和时间变化。尽管存在年层识别不确定性、个体迁移可能及酸处理引入偏差等问题，但通过改进醋酸剥离技术、增加样本量和优化预处理流程，该方法有望成为评估核设施液态排放长期影响的有效工具。研究不仅填补了瑞典西海岸液态¹⁴C监测的数据空白，还为全球类似核设施环境的放射性监测提供了新思路，未来可结合稳定同位素（δ¹³C、δ¹⁸O）和微量元素分析，进一步提升环境重建的分辨率和可靠性。