210Pbex沉积通量突发增大对湖泊生产力的指示

²¹⁰Pb沉积计年的基本假设是大气沉降并经由湖水转入沉积物的²¹⁰Pb_ex 通量稳定. 当沉积速率相对稳定时, 沉积物中²¹⁰Pb_ex 的比活度将随沉积年代呈指数衰减. 湖泊水体中的²¹⁰Pb_ex 主要随有机微粒的沉降而进入沉积物. 如果湖泊水体中有机质沉积通量出现突发增大时, 则可能显著地增大²¹⁰Pb_ex 被清洗而转入沉积物的通量. 这种突发性清洗效应, 一方面显然不符合²¹⁰Pb沉积计年的基本前提; 另一方面可能指示湖泊水体初级生产力的明显变化. 根据云南程海近代沉积物²¹⁰Pb_ex 垂直剖面的特殊变化, 对这一问题进行讨论. 沉积物柱芯于1997年6月采自程海深水湖区. ¹³⁷Cs比活度垂直剖面呈现出3峰特征, 给出了可靠的计年结果并显示出近几十年间沉积物堆积的稳定性. 而²¹⁰Pb_ex 比活度垂直剖面呈现出特异的峰值分布, 并与Corg垂直剖面相似. 这一现象可能与制约²¹⁰Pb_ex 转入沉积物的机制有关. 程海沉积物中H_org/C_org和C_org/N_org原子比平均值分别为5.51和7.04, 表明其有机质主要源于内生藻类残骸. 根据沉积物有机质“沉降-降解-堆积”的3阶段特征, 模拟计算出1970年以来有机碳C_org的沉积通量(F(C_org)). 不同年代²¹⁰Pb_ex 的沉积通量(F(²¹⁰Pb_ex ))与F(C_org)显示出很好的同步关系. 特别是1972～1974年和1986～1989年的两个时段, 二者同步增大. F(C_org)的变化导致F(²¹⁰Pb_ex )的变化; F (²¹⁰Pb_ex)的变化在一定程度上反映出湖泊生产力的历史变化.     

干旱区湖泊沉积物中过剩210Pb的沉积特征与风沙活动初探

过剩~(210)Pb不仅是沉积物年龄测定的重要手段,而且是环境示踪的一种主要方法,干旱区湖泊主要为封闭湖泊,其沉积物所接受的过剩~(210)pb沉积在大气沉降背景外,主要受风沙侵蚀来源的影响.因此,较高的过剩~(210)Pb沉积通量有可能与区域风沙活动有关.本文在对比分析近几年来发表在各期刊中的湖泊~(210)Pb数据的基础上,计算各个湖泊多年平均过剩~(210)Pb的沉积通量并与大气过剩~(210)Pb沉降背景比较,从而初步确定中国北方干旱区风沙活动的可能区域.然后对所确定的典型风沙多发区,利用过剩~(210)Pb模式(PF-CRS)计算沉积物沉积速率,并与相应区域的"尘暴"记录对比,进而论证该方法在指示风沙活动方面的可靠程度.     

内陆干旱区柴达木盆地苏干湖年纹层的发现及其意义

柴达木盆地北缘苏干湖若干钻孔岩芯发现, 水深大于3.0 m的沉积物均具有裸眼可分辩的由深色层和浅色层组成的纹层层理. 以湖泊中心SG03I孔上部5.5 m具有纹层结构的沉积岩芯为研究对象. 基于沉积物收集装置的现代过程研究发现, 苏干湖夏秋季以浅色的单水方解石为主, 冬半年以深色有机质为主, 现代湖泊能够形成冬半年深色层和夏半年浅色层的纹层沉积. 岩芯中有四种类型的纹层沉积: 单水方解石-有机质纹层、白云石-有机质纹层、碎屑-硅藻(碎屑)纹层与文石-有机质纹层, 均具有季节特征, 属可靠的年纹层, 且顶部纹层计年与210Pb测年结果一致. 根据纹层计年, 年纹层沉积形成于距今2670 a以来. 苏干湖纹层沉积是中国西部干旱区发现的第一个能够确认为是年纹层的湖泊沉积, 4种不同类型的年纹层指示了不同气候类型及其季节差异, 具有重建高分辨率气候变化的重要意义.     

贵州红枫湖沉积物磷赋存形态及沉积历史

采集了云贵高原深水湖泊红枫湖现代沉积物未受扰动的柱状样品,通过分析不同形态沉积磷在沉积剖面上的分布特征,并结合沉积物样品柱的210Pb、137Cs年代学研究结果,揭示了红枫湖现代沉积过程中不同形态沉积磷的早期成岩改造的时间变化序列,以及沉积磷外源输入负荷的历史变化.采用Ruttenberg法分析沉积磷的地球化学赋存形态,研究表明,红枫湖沉积物中有机磷和铁结合态磷是沉积磷的主要赋存形态,分别占沉积全磷的60%和28%.沉积磷在垂直剖面上的分布特征显示,红枫湖现代沉积过程中,沉积磷在最终埋藏前可能发生非常剧烈的形态转化和再迁移,尤其是有机磷和铁结合态磷的成岩改造可能是湖泊系统磷循环质量平衡的重要方面.年代学数据同时表明,近年的人为活动导致湖泊系统(包括沉积物)磷负荷的显著增加.     

南极阿德雷岛湖泊沉积210Pb、137Cs定年及其环境意义

测试了南极阿德雷岛两个湖泊 (Y2和G)沉积物的2 10 Pb和137Cs比度 .根据2 10 Pb和137Cs比度垂向变化特征 ,采用CRS模式对G湖进行了定年 ,年龄跨度大约为 134± 43年 ,并据此计算了G湖的沉积速率 .近大约 10 0年来G湖呈增长变化的沉积速率以及沉积物2 10 Pb ,137Cs蓄积量和沉降通量远大于大气直接沉降 ,可能是温度升高引起该地区大量冰雪 (盖 )融水携带补充的结果 .     

利用~(210)Pb、~(137)Cs和~(241)Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的~(210)Pb、~(137)Cs和~(241)Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年~(137)Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用~(137)Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm~2·a)、0.052g/(cm~2·a)和0.039g/(cm~2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于~(241)Am的1963年蓄积峰可以提高~(137)Cs计年的准确性。根据~(210)Pb CRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与~(137)Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。     

青海湖表层底泥中放射性同位素137Cs的来源

青海湖是我国环境研究中的一个热点地区,近年来137Cs计年技术已在这一地区得到广泛的应用.已报道的青海湖沉积物中137Cs垂直分布曲线显示,剖面最表层0-1 cm泥沙的137Cs浓度约60 Bq/kg,大致为峰值浓度的2/3,远超过近年来大气沉降137Cs所应带来的沉积水平为查明青海湖表层底泥中放射性同位素137Cs的来源,深入理解湖泊沉积过程,本文对青海湖沉积剖面的137Cs面积活度与137Cs本底值、湖泊表层底泥的137Cs浓度与入湖河流洪水沉积泥沙开展了比对研究.结果表明核爆期间的大气直接沉降是青海湖东南湖湾表层沉积物中的137Cs主要来源,约占4/5,风沙和入湖径流河沙的间接输入的137Cs仅占1/5而最表层0-1 cm的沉积物中137Cs很可能主要来源于底泥扰动,在这样的情况下,利用沉积岩芯开展青海湖环境研究时,分辨率的选取需要慎重考虑这一因素.     

近百年来新疆博斯腾湖初级生产力的变化

本研究选择新疆博斯腾湖不同区域进行沉积岩芯采集.在210Pb、137Cs定年的基础上,利用漫反射光谱分析了湖泊沉积物中叶绿素a的含量,结合沉积速率、烧失量以及开都河的径流量记录等,探讨近百年来湖泊初级生产力的变化.结果表明:开都河的径流量变化对博斯腾湖沉积速率与生产力演化有一定影响,而人类活动干扰则是影响湖泊初级生产力演化的主要原因.1950s开始的新疆第一次大规模开垦活动导致了湖泊的沉积速率及初级生产力开始上升.沉积物的沉积速率以及叶绿素a的沉积通量在1970年左右出现最高值后下降,这与新疆的第二次大规模垦荒有关,同时,周边地区盐碱地除盐方式的改变对湖泊的生态环境变化也有很大影响.从1980s至今,由于流域内人类活动干扰增强,沉积物中的叶绿素a浓度逐渐增加,湖泊初级生产力呈上升的趋势.     

210Pb和137Cs定年技术在湖泊沉积物中的应用与问题

湖泊沉积记录研究对了解流域侵蚀、揭示区域气候环境变化及人类活动影响、建立外生地球化学循环模式等均具有重要意义.放射性同位素~(210)Pb和~(137)Cs组合定年法是百年尺度湖泊沉积记录研究的首选方法,在过去几十年中得到了广泛应用,大力推动了湖泊沉积记录的高分辨率气候环境变化研究的开展.然而,如何理解和选择适用的计算模式来尽可能地提高定年准确度目前仍存在争议,这在一定程度上限制了该方法的应用.鉴于上述问题,本文基于本实验室近年来从青藏高原获取的若干支代表性湖芯的定年结果,从样品前处理、仪器及测试、数据分析及计算等全过程对~(210)Pb、~(137)Cs定年原理和方法进行了较为系统的阐述;在此基础上,提出了~(210)Pb定年样品封装原则,探讨了高纯锗γ谱仪在放射性活度测量中的影响因素,并建立了准确有效的比活度校正方法;明确指出了恒定初始浓度模式(constant initial concentration,CIC)可用于计算沉积物每层的年龄,而不是部分研究中认为的平均沉积速率,这对于深刻理解该定年模式并提供准确的定年结果具有重要的参考意义.同时,通过对比两种放射性核素的分布特征发现,相对于~(210)Pb而言,~(137)Cs更容易发生垂向迁移进而影响其时标准确性,这需引起研究者的充分重视,因此,当二者定年结果出现明显差异时,建议以~(210)Pb定年结果为准.     

利用210Pb、137Cs和241Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的210Pb、137Cs和241Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年137Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用137Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm2·a)、0.052g/(cm2·a)和0.039g/(cm2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于241Am 的1963年蓄积峰可以提高137Cs计年的准确性。根据210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。     

近百年来湖北太白湖沉积通量变化与流域降水量和人类活动的关系

湖泊沉积通量蕴含了流域降水量及人类活动的丰富信息.依据太白湖沉积岩芯210Pb定结果及CRS模式,建立了近百年来的沉积年代序列,对比分析了不同时期沉积通量变化与流域降水量及人类活动的关系.1900-1920、1928、1937-1942、1953-1954年沉积通量较高的四个时段,分别对应于夏季降水较多的1900-1920、1931、1938-1939、1954年,沉积通量增加主要与夏季降水量偏多,被带入湖泊的泥沙量增加有关.1958-1963年,太白湖流域上游兴建三座水库,对洪水及入湖泥沙起到了调蓄作用,自此之后,太白湖的平均沉积通量减小,降水量已不再是影响沉积通量的主导因素;1958-1970年沉积通量较高,主要是太白湖围垦导致的入湖泥沙量的增加及湖泊面积减小所致;1983-1993年沉积通量的增加则反映了农业生产方式由集体转为个体生产模式后,耕作业的快速发展所导致的水土流失的加重.研究结果证明,采用210Pb强度及CRS模式所建立的太白湖近百年来的沉积年代标尺精度较高(误差小于4年),太白湖沉积环境稳定,可采用其沉积指标进行流域及湖泊环境演化重建.     

青藏高原东南部巴松措现代沉积过程及其对气候变化的响应

湖泊沉积物是记录气候演化信息的重要载体之一,在探讨过去气候变化过程研究中发挥重要作用.然而,沉积物中的许多代用指标对气候的指示意义存在多解性,不同指标所反映的环境信息相互之间有时会存在矛盾.为了能够更准确地解读湖泊沉积物中指标所记录的环境变化信息,开展现代湖泊沉积物指标与环境之间的关系研究,深入探讨各指标对环境变化的响应机制尤为关键.本文选取青藏高原东南部巴松措湖泊表层沉积物作为研究对象,利用²¹⁰Pb与¹³⁷Cs比活度检测结果建立年代序列,对沉积物中粒度、磁化率、有机质含量等指标进行分析,揭示巴松措现代沉积过程.结合沉积物粒度端元组分分析结果,并将不同指标变化与林芝气象站所记录的数据资料进行对比,得出以下主要结论：该地区沉积物来源主要包括径流搬运的冰川碎屑物质和来自青藏高原南部、西南部上空悬浮于大气中的风成物质两部分;其中,通过风力搬运的物质输入主要集中在冬半年,受季节性风向及风速变化影响明显;径流受到冰雪融水与夏季降水的补给,因此通过径流搬运的物质输入量受到温度与降水综合影响;湖泊中磁性矿物碎屑的产生和输入主要受区域降水量影响的流域侵蚀速率变化控制,该湖泊沉积物磁化率波动可以有效的指示该地区降水量变化;沉积物中总有机碳含量和总氮含量变化主要反映湖泊自身初级生产力的变化,对区域温度变化的响应显著.     

呼伦湖东露天矿剖面有机碳的总量及其稳定碳同位素和古环境演化

湖泊沉积物中有机碳的总量（TOC）取决于湖泊的初始生产力及有机质沉积后的保存能力,而有机碳的稳定同位素（δ~(13)C）值则反映了不同来源有机质的组成以及流域古植被状况。本文通过对内蒙呼伦湖东露天煤矿剖面TOC及δ~(13)C值的垂直分布的研究,结合剖面的沉积特征及孢粉、硅藻分析结果,讨论了呼伦湖地区末次冰期以来古气候古环境演化过程。结果表明有机碳的总量及其稳定碳同位素可作为分析古气候环境的一种有效的代用指标。     

高山湖泊吉仁错枝角类古生态变化及其对气候环境的响应

高山湖泊吉仁错位于川西高原树线以上,受现代冰川融水补给影响.通过吉仁错沉积钻孔~(210)Pb/~(137)Cs定年和沉积枝角类和多环境代用指标分析,结合主成分分析和冗余分析等方法,高分辨率重建了近200 a来吉仁错枝角类组合和环境变化的过程.结果表明,尽管过去200 a来吉仁错枝角类组合一直以沿岸种为主,但仍经历了3个明显的变化阶段.1850 AD后,枝角类组合中Alonella nana、Chydorus sphaericus和Pleuroxus sp.的增加、以及Alona rustica和Alona guttata丰度的下降指示了水温和水体pH值的上升.1900 AD后枝角类通量的增高并不同步于组合的变化,指示了湖泊营养开始增加,这种不一致的变化分别代表了大气氮沉降和区域气候变暖的影响结果.多指标综合分析得出,过去150 a来,气候变暖和大气污染沉降通过直接和间接作用(流域冰川融水过程和植被土壤过程),较深刻地影响了湖泊物理过程(水温升高和无冰期加长)、营养过程(氮、磷营养升高)和酸碱平衡过程(碱性增强),改变了湖泊生物的生长季节,并通过促进藻类发育,最终引起了湖泊枝角类群落组合的变化和生物量的增加.1945 AD前后吉仁错枝角类与藻类群落结构和湖泊环境的同步变化,响应于持续增温背景下多环境过程的相互作用.     

东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明：东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象;2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8：00-19：00向水体放热增加或从水体吸热减少,19：00至次日8：00放热减少或吸热增加;3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.     

青藏高原中部错鄂全新世湖泊沉积物年代学研究

对青藏高原中部错鄂湖泊沉积物的¹³⁷Cs和²¹⁰Pb研究表明, Cs在碱性湖泊的沉积物中发生了明显的垂向迁移, 用于确定短尺度年代会带来误差; 利用²¹⁰PbCRS模式可以满足近代测年的需要, 获取不同深度的质量累积速率, 这一累积速率的变化与器测降水资料有很好的一致性, 进一步证明了²¹⁰PbCRS模式对错鄂近代湖泊定年的可靠性. 根据表层沉积物的¹⁴C日历校正年龄, 确定“老碳”影响的绝对年龄, 并假定“老碳”影响是持续、稳定的, 对所获¹⁴C年龄进行了二次校正, 消除了“老碳”对错鄂湖泊沉积物中总有机质和植物残体的¹⁴C结果产生的影响, 同时推断CE-2孔在40~35 cm段存在沉积间断. 根据湖泊沉积物的沉积规律, 建立了错鄂湖泊沉积物¹⁴C年代序列, 在这个年代序列的基础上, 沉积物环境指标对全新世主要气候事件有很好的反映, 从另一方面证明了该年代序列是可靠的.     

乌梁素海大气重金属沉降入湖通量初步估算

重金属元素以大气颗粒物为载体,最终以沉降的方式进入湖泊水体,会引起湖泊的重金属污染.为调查大气沉降对乌梁素海重金属污染的贡献,于2013年7月1日至30日围绕乌梁素海进行大气沉降样品采集,分别测定Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As 7种重金属元素的含量,并在此基础上估算7月大气重金属沉降通量及入湖量.结果表明,乌梁素海重金属元素大气沉降通量大小依次为:ZnPbCuCrAsHgCd.结合社会调查情况及数据分析显示,大气微粒携带重金属借助风力迁移,较大的沉降通量出现在主风向的下风向区域,说明风向是影响乌梁素海大气重金属沉降通量的主要因素之一.排干输入与大气沉降方式下的乌梁素海重金属入湖量比较发现,大气沉降是除排干输入外湖泊的另一重要重金属污染源.Zn、Pb、Cu、Cr、As、Hg、Cd等重金属元素月入湖量分别为10.6、1.04、1.02、0.833、0.342、0.00514、0.00281t/月.通过估算底泥重金属增量来评价大气沉降对湖泊重金属的贡献表明,大气Hg、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr等重金属沉降对湖泊贡献率分别为46.4%、44.7%、14.1%、12.0%、8.48%、4.75%、4.03%.     

松辽盆地嫩江组下部水体分层的有机地球化学证据

通过对松科1井样品的测试分析,在松辽盆地姚家组二、三段顶部至嫩江组二段底部地层中检测到了较高含量的伽马蜡烷,并据此确认了对应时期水体分层事件的存在.通过其与总有机碳(TOC)值和δ13Corg值剖面变化趋势比对发现,伽马蜡烷含量的高值与TOC高值和δ13Corg负值对应良好,表明水体分层在一定程度上促进了嫩江组沉积时期缺氧事件的发生,进而对有机质的保存起到了积极的作用.这种水体分层与当时的海侵事件密切相关.     

湖泊外源氮输入与内源氮释放辨析

对红枫湖水体和外源河流硝酸盐氮同位素、有机质碳、氮含量等进行了测定, 并以此对湖泊外源氮输入与内源氮释放(有机质降解)进行了辨析. 结果表明, 冬春季红枫湖外源氮输入增加, 湖水中内源氮的释放也十分强烈. 氮的混合作用特征在河流入湖口处比较明显, 而有机质降解(硝化)则以湖泊中下游最为显著. 冬春季湖水中有机质降解主要发生在湖泊中下游中层水体, 与该层位水体中含较丰富的沉降有机质有关. 这部分发生降解的有机质中有相当比例为湖泊水生有机质.     

苏州河网区河道沉积物重金属的污染特征

分析测定了苏州河网区河道底泥十个剖面样点60个样品中Cu、Pb、Zn、Cr、Al、Fe、K、Mn、有机质、TP、TN、粒度、pH及含水量,采用地累积指数、生态风险指数和相关分析等方法研究其重金属污染特征.结果表明:Cu和Zn处于中或中-强度污染,Pb处于无-中污染,没有Cr污染;垂直分布特征显示:Cu和Zn污染逐年变化较为一致,Pb污染有逐年加重趋势;重金属潜在生态风险处于轻微污染状态;相关性分析显示,有机质是影响其分布的重要因素,Mn、Cr、Cu、Zn、Pb五种重金属相关性显著;通过与国内外河流、水库和湖泊沉积物中重金属含量比较,苏州河网区河道重金属的累积受多种因素影响.