海水中溶存或悬浮着很多放射性元素。因为这些放射性元素以各自固定的衰变常数而逐渐衰变着，所以利用这种性质，就可以把海洋中所进行的各种现象加上时间的标度。把放射性元素的这种特性在海洋学上的应用，叫作核海洋学。随测定手段的发展，20世纪后半期这个邻域的进展是极其显著的。
.jpg "海水中天然放射性元素")
海洋中的天然放射性元素，是通过与海洋接触的大气、沉积物和大陆三个界面而搬运到海水中的。通过大气和海洋之间的界面进入了由宇宙射线导致的各种核反应而生成的各种核，以及由地里放出的气体放射性元素（氧等）的各种子核；另外反过来，也有水的蒸发和和二氧化碳的逃逸等现象。属于天然放射性衰变系列核的大部分，都是由大陆以河水中的溶解成分和悬浮物或风搬运尘土的形式运到海洋的。在海水与海底的界面上，容易水解和吸附的各种核不断地进行沉淀，可溶性或气体的各种核不断地由沉积物放出来。
由大气供给放射能以及由沉积物溶出的现象，对了解表层和深层水混合的速度，是极极为有效的。并且也可以用于测定沉积物由海水中沉淀的速度和年代。
在海洋学上上述重要性是大力开展海洋放射能研究的推动力之一。
放射性元素分为地球生成时就一直存在的原始放射性核和其后由核反应连续生成的放射性核两种。原始放射性核，又可以细分为以235U，238U和282Th为首的三个衰变系列和衰变后立刻生成的稳定同位素。
属于三个放射性衰变系列的、系列以外的以及由宇宙射线生成的都分别表示在表3．36，3．37和3．38中。
表3．36 铀、锕铀和钍系放射性元素在海洋中的存在量，推测存在量和核的性质
| 同位素 | 半衰期 | 衰变型 | 海水中的浓度（克／升） | 海底土表面的浓度（克／克） |
|
238U |
4.5×109年 |
α |
3×10-6 | 1×10-6 |
|
235U |
7.13×108年 |
α |
2×10-8 | 7×10-9 |
| 234U | 2.48×105年 |
α |
1.6×10-10 | 8×10-11 |
| 234Pa |
1.14分 |
β |
1.4×10-19 | 4.7×10-20 |
| 231Pa |
3.43×104年 |
α |
5×10-15 | 1×10-11 |
| 234Th |
24.1日 |
β |
4.3×10-17 | 1.4×10-17 |
| 232Th | 1.42×1010年 |
α |
1×10-9 | 5×10-6 |
|
231Th |
25.6小时 |
β |
8.6×10-20 | 2.6×10-20 |
|
230Th |
7.52×104年 |
α |
2×10-14 | 2×10-9 |
| 228Th | 1.91年 |
α |
4×10-18 | 7×10-16 |
| 227Th | 18.17日 |
α |
<7×10-20 | 1.3×10-17 |
| 228Ac | 6.13小时 |
β |
1.5×10-21 | 2.4×10-19 |
| 227Ac | 21.6年 |
β，α |
<1×10-15 | 5.9×10-15 |
| 228Ra | 6.7年 |
β |
1.4×10-17 | 2.3×10-15 |
| 226Ra | 1.622×103年 |
α |
1.0×10-13 | 4.0×10-12 |
| 224Ra | 3.64日 |
α |
2.1×10-20 | 3.4×10-18 |
| 223Ra | 11.68日 |
α |
<4×10-20 | 8.5×10-18 |
| 223Fr | 32分 |
β |
<7×10-24 | 1.4×10-21 |
| 222Rn | 3.823日 |
α |
6×10-19 | 2.5×10-17 |
| 220Rn | 51.5秒 |
α |
3×10-24 | 5.4×10-22 |
| 219Rn | 3.92秒 |
α |
<2×10-25 | 3.1×10-23 |
| 218Po | 3.05分 |
α |
3×10-22 | 1.4×10-20 |
| 216Po | 0.158秒 |
α |
1×10-26 | 1.7×10-24 |
| 215Po | 1.38×10-3秒 |
α |
<8×10-29 | 1.4×10-26 |
| 214Po | 1.64×10-4秒 |
α |
3×10-28 | 1.1×10-27 |
| 212Po | 3.04×10-7秒 |
α |
1×10-32 | 2.4×10-29 |
| 211Po | 0.52秒 |
α |
<7×10-29 | 1.2×10-26 |
| 210Po | 138秒 |
α |
2×10-17 | 8.8×10-16 |
| 214Bi | 19.7分 |
β |
2×10-21 | 8.8×10-20 |
| 212Bi | 60.5分 |
β，α |
2×10-22 | 3.7×10-24 |
| 211Bi | 2.16分 |
α，β |
<5×10-24 | 1.0×10-21 |
| 210Bi | 5.01日 |
β |
7×10-19 | 3.1×10-17 |
| 214Pb | 26.8分 |
β |
3×10-21 | 1.2×10-19 |
| 212Pb | 10.6小时 |
β |
2×10-21 | 3.9×10-19 |
| 211Pb | 36.1分 |
β |
<9×10-23 | 1.6×10-20 |
| 210Pb | 19.4年 |
β |
1×10-15 | 4.5×10-14 |
| 208Tl | 3.10分 |
β |
4×10-24 | 6.7×10-22 |
| 207Tl | 4.79分 |
β |
<1×10-23 | 2.1×10-21 |
表3．37 系列外的天然放射元素
| 同位素 | 半衰期 （年） |
衰变型 |
丰度比（％） |
海水中的浓度 （克／升） |
海底土含量 （克／克） |
| 187Re | 5.0×1010 |
β |
62.9 | — | — |
| 176Lu | 2.4×1010 |
β |
2.6 | 2×10-12 | — |
| 147Sm | 1.3×1011 | α | 15.0 | 6×10-11 | — |
| 144Nd | 5×1015 | α | 23.87 | 5.3×10-10 | — |
| 142Ce | 5×1015 | α | 11.07 | 1×10-10 | — |
| 115In | 6×1014 |
β |
95.77 | — | — |
| 87Rb | 4.7×1010 |
β |
27.85 | 3.3×10-5 | — |
| 40K | 1.25×109 |
β.E.C. |
0.0119 | 4.5×10-5 | 0.8－4.5×10-6 |
表3．38 由宇宙射线生成的核素
| 同位素 | 半衰期 | 衰变型 |
海水中浓度 （克／升） |
海底土含量 （克／克） |
| 39Cl | 1小时 |
β |
— | |
| 35S | 87日 |
β |
<1.8×10-18* | |
| 32P | 14.3日 |
β |
<1.5×10-18* | |
| 33P | 25日 |
β |
<3.1×10-18* | |
| 32Si | ~500年 |
β |
5×10-19 | （0-2）×10-16 |
| 22Na | 2.6年 |
β |
— | — |
| 14C | 5760年 |
β |
（2-3）×10-14 | （0.1-1）×10-13 |
| 10Be | 2.5×106年 |
β |
（0.7-8）×10-17 | （1-3）×10-13 |
| 7Be | 53日 | E.C. | <4.9×10-17* | — |
| 3H | 12.26年 |
β |
（0.7-5）×10-16 | — |
* 雨水中平均浓度选最大值（按 Peters）。
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