新疆137Cs定年时标解析

¹³⁷Cs在年代测定和土壤流失等领域得到了广泛的应用。在认定¹³⁷Cs时标前,需要消除粘土和有机质（TOC）对¹³⁷Cs 的富集作用。通过对比新疆多个湖芯钻孔¹³⁷Cs 序列,发现它们异于北半球¹³⁷Cs 沉降模式,即出现了1954、1963、1975 和1986 这四种时标且1986 年的¹³⁷Cs 比活度可能异常的高。通过分析艾里克湖钻孔的¹³⁷Cs序列,并结合新疆其他地区多个钻孔的¹³⁷Cs序列,与北半球¹³⁷Cs沉降特征以及靠近北疆的Belukha冰芯²⁴⁰Pu²³⁹Pu沉降记录进行对比,分析了新疆¹³⁷Cs时标的可靠性以及1986年¹³⁷Cs比活度异常高的原因。在新疆¹³⁷Cs多个时标中,仅1963年的时标是高信度的（即北半球¹³⁷Cs最大沉积年）。1954年¹³⁷Cs蓄积峰代表其全球初始显著沉降,距今已有2个¹³⁷Cs半衰期,当年沉积通量低且可能发生¹³⁷Cs垂直迁移,仅能作为次要时标。1975年的时标反映了1960s- 1970s的中国核试验,但距离罗布泊～300 km的博斯腾湖对中国核试验有截然相反的记录,表明中国核试验不是稳定信号,其核沉降范围以及对湖芯的影响作用还需进一步评估,不能作为可信的时标。1986年蓄积峰对应切尔诺贝利核事故,因核尘埃未大量进入平流层且距离新疆较远（～4 000 km）,但同时考虑到新疆位于核事故的西风环流下风区,所以该事故对新疆有影响但影响不大。1986年的¹³⁷Cs时标可作为次要时标。新疆湖芯1986年的异常高蓄积峰可能是由新疆最近几十年的人类活动（如过牧、耕种等）加上1987/1988年的高降水导致的地表侵蚀增强引起的。增强的地表侵蚀导致含有高¹³⁷Cs含量的表层土壤颗粒被冲刷进入湖泊,叠加在切尔诺贝利核事故¹³⁷Cs沉降之上,进而导致了湖芯沉积物记录到显著的1986年¹³⁷Cs蓄积峰。     

云南抚仙湖近现代沉积速率变化研究

借助GPS定位,采集了云南抚仙湖不同区域的7 个沉积物柱芯。通过对抚仙湖沉积物柱芯样品的放射性核素²¹⁰Pb 和¹³⁷Cs 测试分析,发现所有柱芯中均存在3 个公认的¹³⁷Cs 计年时标(1954 年¹³⁷Cs首次沉降、1963 年全球公认的¹³⁷Cs最大沉降蓄积峰和1986 年前苏联切尔诺贝利核事故产生的¹³⁷Cs 沉降蓄积峰),部分柱芯中存在20 世纪70 年代中期中国大气核试验形成的1975/1976 年次级蓄积峰,分析了该次级定年时标存在的合理性。借助²¹⁰Pb CRS计年模式获得了抚仙湖过去百余年来的沉积年代,与¹³⁷Cs 时标计年结果相比较存在一定偏差,对两种计年结果产生差异的可能原因进行了探讨。基于²¹⁰Pb 和¹³⁷Cs 计年结果,结合历史文献记载得出,自19 世纪中期以来,抚仙湖各个沉积物柱芯(FX6 除外) 的沉积速率变化规律具有相似性,大致可以划分为3 个阶段：A：自然演化阶段,B：人为扰动阶段,C：人为改造阶段。这种不稳定的沉积环境与抚仙湖地区相应历史时期的人类活动有密切关系,表明人类活动是影响短时间尺度下环境变化的主要驱动力。     

有关湖泊沉积137Cs深度分布资料解译的探讨

讨论了国内有关湖泊沉积^137Cs断代资料解译的一些问题。一些高寒地区的湖泊,上世纪60年代主核爆期以后,入湖泥沙的^137Cs含量变化不大,因此沉积剖面^137Cs浓度达峰值后无明显降低趋势。一些浅水湖泊,由于人类活动扰动湖底表层泥沙,剖面表层泥沙的^137Cs浓度比较均一。根据核尘埃沉降监测资料,中国湖泊沉积应存在明显的1963年^137Cs蓄积峰,不应存在所谓的1974年^137Cs次蓄积峰,可能存在不很明显的1986年次蓄积峰。沉积剖面中^137Cs浓度的深度变化,不仅和”’CS大气沉降通量变化有关,也和流域内近几十年来的环境变化有关,1963年以后的^137Cs次蓄积峰的确定要慎重。黔中红枫湖沉积物^137Cs面积活度高于滇西湖泊,主要是由于石漠化严重的喀斯特山地,裸岩面积大,裸岩坡地几无土壤吸附^137Cs尘埃,核爆期间^137Cs降尘随降雨径流直接流失进入湖泊比例高的缘故,不是青藏高原的大气污染物散落屏蔽效应的结果。     

云南滇池近现代沉积速率及气候干湿变化的粒度记录

通过对云南滇池沉积物柱芯DC1样品的放射性核素137Cs和Pb210测试分析,发现该柱芯Cs137自1954年首次沉降以来存在1963年、1975年和1986年三个较为明显的蓄积峰,获得滇池自Cs137相应的时标年份到2007年的平均沉积速率分别为0.062g/cm2·a-1、0.051cm2·a-1, 0.049cm...     

乌兰泡沼泽的210Pb、137Cs测年与现代沉积速率

通过对乌兰泡沼泽沉积物柱芯样品进行210Pb、137Cs测年分析表明,柱芯剖面上有明显的1963年及1975年137Cs蓄积峰,这些蓄积峰对乌兰泡沼泽的现代沉积有明显的时标意义。根据210PbCRS模式,可以计算出每个样品深度所对应的年代,在该沉积柱芯中与137Cs时标吻合很好。通过质量深度与年代分析,乌兰泡的沉积速率并不稳定,变化比较大,表明乌兰泡近200年来沉积环境不稳定。210Pb、137Cs两种计年方法的结合有助于认识沉积速率变化较大的沼泽的沉积状况,也有助于加深对核素计年方法的理解。     

黑龙江连环湖近现代沉积速率及粒度反映的气候干湿变化

通过对连环湖沉积物柱芯YCHB样品的放射性核素137 CS和210pb测验结果进行研究,表明该柱芯137Cs自1954年初次沉降以来存在1963年、1975年和1986年3个比较突出的蓄积峰,获得连环湖沉积物记录的137Cs相应时标年份到采样年份(2010年)的平均沉积速率分别是0.170 g/cm2.a-1、0.072 g/cm2.a-1、0.054 g/cm2.a-1及0.051 g/cm2.a-1.借助210 PbCRS计年模式,发现连环湖过去176年间的沉积速率是波动的,先升高后降低是其总体趋势,这种波动的沉积环境可能与人类在连环湖地区相应历史时期的活动有着密不可分的关系.探讨了两种计年结果差异产生的可能原因.比较分析了当地年均降雨量与沉积物柱芯YCHB对应时段颗粒的中值粒径之间的关系,发现该地区的降雨量和连环湖沉积物粒度的中值粒径(d(50))在受到人类活动影响较少的情况下表现出较好的相关性,即同步波动性良好.在针对湖泊沉积高分辨率、短时间尺度(年际、10 a)的研究中,沉积物粒度的中值粒径是指示湖区降雨量变化的有效指标.     

滇西和黔中表土中7Be与137Cs分布特征对比研究

滇西和黔中28个表土剖面分层土样^7Be、^137Cs比活度对比分析可见：滇西地区表土层顶部^7Be/^137Cs为100－1000，而黔中地区仅10－100；两地区表土层中^7Be的表观比活度和最大渗透深度总体相近；^137Cs在黔中表土层中的比活度总体较滇西地区略高。而黔中表土中^7Be累计值的偏低现象，映射了该地区强烈的水土流失。为解释滇西和黔中地区之间表土层顶部^7Be/^137Cs的地区差异，需进一步讨论两核素的湖泊沉积物蓄积特征。     

基于137Cs、241Am和210Pb计年的上级湖沉积速率研究

利用放射性核素210pb、137Cs及241Am测年方法,确定上级湖表层沉积物的年龄、沉积速率及其变化,分析湖泊沉积速率变化与自然环境演化、人类活动(尤其是修筑堤坝等水利工程)之间的关系,为合理开发利用湖泊资源、保护生态环境提供理论依据.137Cs测年结果表明,沉积柱芯中137 Cs 1964年时标不明显,不存在1975年、1986年时标;利用241Am及210Pbex辅助计年,确定质量深度6.37 g· cm2处为1964年,至表层的平均沉积速率为0.135 g·cm-2·a-1.利用210Pbex CRS模式计算出每个样品深度所对应的年代,与历史资料较吻合.210Pbex CRS计年结果显示,自1859年以来上级湖的沉积速率不稳定,以二级坝建成使用的1960年为界,划分为建坝前平均沉积速率低及建坝后沉积速率上升两个大的时段.上级湖沉积速率的变化与流域旱、涝变化及人类活动有关.     

福州盆地残留沼泽沉积的137Cs同位素定年与沉积环境演化

对福州盆地鳌峰洲残留沼泽沉积540 cm的FZ1钻孔进行了元素地球化学和137Cs以及加速器碳同位素（AMS 14C）测年。结果表明：钻孔存在2段不同的沉积环境,下部为洪冲积,上部为沼泽沉积,然而2段各自的沉积环境则相当稳定。137Cs测试在沼泽相稳定沉积出现的3个蓄积峰与北半球的放射性年代标尺可以对比。根据蓄积峰年代和插值后获得的钻孔底部年龄约为公元1950年,与钻孔底部的AMS 14C测年基本吻合,该结果表明采用137Cs测年方法定年是可行的。沉积速率研究揭示：20世纪50年代初至60年代中,近代洪冲积在福州盆地断块下沉区沉积速率极快,钻孔下部粉砂质淤泥的沉积速率达到20.9 cm/a;随着闽江下游盆地平原与河流变迁以及心滩的形成,原来的水道快速淤积演变为陆地沼泽环境,沉积速率开始逐步减小：20世纪60―70年代中降为9.9 cm/a,70―80年代中继续下降为7.1 cm/a,80年代中之后降为3.1 cm/a。福州盆地中心区的高沉积速率与全新世断块差异性活动存在着密切关系。     

137Cs和210Pb测年的青海湖西北沉积速率研究

对沉积物柱样1,2的137Cs和210Pb定年分析,这两个样品137Cs最大蓄积峰值出现的年份分别为1963年和1986年。利用沉积物中137Cs蓄积峰,计算沉积物的深度沉积速率分别为0.153 1 cm·a-1、0.153 8 cm·a-1,计算出的质量堆积速率分别为0.048 4 g·a-1·cm-2、0.048 2 g·a-1·cm-2。210Pb计算出的两个柱样的沉积速率分别为0.052 0 g·a-1·cm-2,0.051 4 g·a-1·cm-2,137Cs和210Pb计算出的沉积速率,结果较为一致。由此可见,利用137Cs和210Pb综合定年,相互印证,可以消除一些偶然因素带来的定年偏差,进而较准确地计算湖泊沉积速率,这对研究青海湖近现代环境变化具有一定的现实意义。     

借助137Cs估算滇池沉积量

根据137Cs测量值和具体区位判断,滇池流域土壤与湖泊沉积物中的137Cs是世界与中国核试验生成物叠加的结果,由此在滇池沉积物中识别出1954年、1963年、1976年、1986年几个特定年份的沉积层(时标)。计算不同时标间的沉积物质量,可求出不同时段单位面积上的年均沉积质量,不同湖区该值有差别,但符合湖心沉积低于湖岸的湖泊沉积规律。又参照滇池流域地貌、物源供给、湖盆形态及采样点等,借助GIS方法将滇池湖区划分为远岸湖心区(I)、近岸湖心区(II)、湖西区(III)、湖东区(IV)和湖南区(V),并计算各区底面积;然后将面积与年均沉积质量相乘,得到不同时段各区域的年均沉积总量1954~2003年与I~V区对应的年均沉积总量(104t/a)分别是6.85、8.90、8.43、9.82和5.91,滇池外海的总沉积量为39.91×104t/a。这些结果与当地实情吻合,与他人的研究结果也非常一致。     

三峡水库干支流悬移质泥沙及支流泥沙沉积特征——以忠县段为例

长江上游水库群的开发和利用,导致上游入库泥沙的减少,坡面侵蚀产沙贡献增加,造成三峡水库入库泥沙沉积及其来源的变化;同时,大坝蓄水使干支流之间存在水流和物质能量的交换作用,缓慢的流速导致三峡水库支流富营养化现象较突出。所以,三峡水库入库泥沙的构成,库区干支流悬移质泥沙特征以及消落带泥沙沉积过程是迫切需要研究的问题。本文选择三峡库区中游忠县境内长江干流和一级支流汝溪河作为研究对象,采集雨季7—9月长江干流和支流汝溪河悬移质泥沙和汝溪河库湾消落带沉积泥沙剖面分层样品,并测试样品的颗粒组成和Cs-137活度。结果表明:7月份低水位时期,干流和支流悬移泥沙的中值粒径分别为12.81μm和18.87μm,且支流砂粒体积百分比较干流高,说明支流悬移泥沙比干流粗;~(137)Cs比活度分别为0.87和0.65 Bq/kg,均较低。而8月份和9月份,干流悬移泥沙颗粒粗细和7月份相当,而支流悬移泥沙的平均中值粒径仅为6.05μm,与干流悬移质泥沙相比偏细;~(137)Cs比活度分别为1.23和2.16 Bq/kg。可以发现无论是干流还是支流,~(137)Cs比活度变化均表现为8月份比7月份偏高,且8月份支流~(137)Cs比活度比干流偏高。这是因为7月份是暴雨导致的表下层侵蚀泥沙,泥沙颗粒较粗且~(137)Cs比活度较低;而8月份的悬移泥沙主要归结于频繁的中小雨引起的坡面表层侵蚀产沙,泥沙颗粒较细且富含~(137)Cs。对于支流典型泥沙沉积剖面的研究表明,从2008至今,汝溪河库湾消落带泥沙总淤积厚度在7 cm左右,中值粒径介于4.6~13.7μm之间,~(137)Cs比活度的范围为1.39~1.97 Bq/kg。根据~(137)Cs比活度结合河流输沙颗粒组成的旋回分层特征,可以大致区分出雨季和旱季的沉积泥沙,初步弄清支流消落带泥沙沉积过程。     

中国湖泊柱样沉积物中239+240Pu的来源与分布特征

针对当前中国湖泊柱样沉积物中^239+240Pu的研究现状,对中国湖泊^239+240Pu的来源、^239+240Pu最大蓄积峰的年代以及^239+240Pu在湖泊沉积物中的迁移行为进行了研究总结。结果表明：中国湖泊^239+240Pu的主要来源于全球大气核试验沉降,湖泊沉积柱样中表层沉积物²⁴⁰Pu/²³⁹Pu均值为0.177±0.019;柱样²⁴⁰Pu/²³⁹Pu均值为0.177±0.008;柱样^239+240Pu的沉积通量范围在7.45~240.6 MBq/km²之间,因湖泊所处沉积环境及纬度的差异而变化。湖泊柱样剖面中的^239+240Pu的分布多呈单峰分布,湖泊沉积物中^239+240Pu的最大蓄积峰位置改变可以忽略不计,^239+240Pu最大蓄积峰具有时标价值。     

长江中游沿江牛轭湖沉积及其环境意义——以长江荆江段天鹅洲、中洲子为例

以长江中游荆江段天鹅洲和中洲子(牛轭湖)为对象,通过对其沉积物柱样进行210Pb、137Cs、粒度、磁学测试分析,建立了牛轭湖沉积的基本序列、沉积特点与年代学框架。研究表明:1牛轭湖沉积为A-B层,A层(下层)为河相沉积层和河/湖过渡层,B层(上层)为湖相沉积层,沉积物粒径在剖面上呈"粗—细—粗"变化特点。2对于近现代牛轭湖,笼统运用放射性核素(如210Pb)比活度计算的平均沉积速率推测沉积物年代,会产生较大误差,需运用其他沉积特征参数和近现代环境变化事件记录进行多重校核。3牛轭湖沉积可以较好地记录河流流域洪水事件,可为重建古洪水事件提供借鉴。牛轭湖沉积较其他湖泊沉积更为复杂,相关研究尚待继续深入。     

内蒙古中东部地区~(137)Cs背景值的确定

在137Cs环境示踪研究中,区域137Cs背景值(CRI)的获取存在许多困难和不确定性。在总结传统137Cs区域背景值获取方法基础上,本文提出了适用于大尺度区域和长距离路线考察的区域137Cs背景值获取技术路线,即在参考有关地理背景信息和长时间序列遥感信息、科学划分子区基础上,根据理论模型计算得到区域137Cs背景值潜在值域,并开展基于137Cs土壤剖面分布形态特征的蚀积过程分析,最终确定137Cs区域背景样地和区域背景值。以上述技术流程为指导,本文作者在内蒙古高平原中东部地区开展案例研究,结果表明:兴安盟东部、南部暗栗钙土研究区的CRI为2447 Bq·m-2,通辽市中部、南部和赤峰市东部风沙土研究区的CRI为2430 Bq·m-2,赤峰市西北部黑钙土研究区的CRI为2384 Bq·m-2,锡林郭勒盟南部栗钙土研究区的CRI为2368 Bq·m-2。     

基于 137Cs和 210Pbex方法的高寒草甸坡面土壤侵蚀示踪

高寒草甸是青藏高原主要的草地类型之一。为了解高寒草甸坡面土壤侵蚀特征,以兴海盆地高寒草甸坡面为研究区,分析了高寒草甸坡面上 137Cs和 210Pbex的分布特征;利用 137Cs和 210Pbex示踪方法,通过转换模型估算了高寒草甸坡面土壤侵蚀速率,并对两种方法估算的结果进行了对比。结果表明:(1)选取的高寒草甸背景土壤剖面上 137Cs质量活度最大值分布在 2～4 cm层位, 210Pbex质量活度最大值出现在最表层。(2)研究区坡面 137Cs和 210Pbex质量活度和通量在不同的坡位有明显的差异。(3)根据 210Pbex估算的土壤侵蚀速率高于基于 137Cs估算的土壤侵蚀速率,表明研究区近几十年土壤侵蚀可能呈增加趋势。(4)根据 137Cs和 210Pbex估算的土壤侵蚀速率具有极显著的正相关关系( r = 0.94,P <     

长江口水下三角洲239+240Pu和137Cs的分布特征及环境意义

在长江口水下三角洲采集沉积物柱状样SC07,通过测试沉积物柱样中^239+240Pu和¹³⁷Cs的活度,重点分析^239+240Pu活度的分布特征及其与¹³⁷Cs活度剖面的异同,以提取^239+240Pu活度剖面中的信息。结果表明：^239+240Pu活度剖面中存在与¹³⁷Cs一致的1963年蓄积峰和1958年次蓄积峰,且两者呈较显著的线性相关关系（R²=0.765）,表明在动力环境较强的河口地区,^239+240Pu与¹³⁷Cs仍可以反映相同的沉积过程。^239+240Pu活度起始层位对应于1948年,而¹³⁷Cs对应于1954年,表明^239+240Pu具有更高的测试灵敏度。SC07柱状样中¹³⁷Cs/^239+240Pu的同位素比值比全球均值低,说明^239+240Pu存在区域沉降来源。     

长江口放射性核素Pu的大气湿沉降初步研究

利用东京^239,240Pu的年沉降和年降水数据,对长江口地区1957~2005年^239,240Pu 的年大气湿沉降通量进行研究。结果表明：长江口地区1957~2005年间^239,240Pu的大气湿沉降量在0.001 2~5.531 Bq/m²之间,累计湿沉降通量为34.556 Bq/m²;该地区Pu的大气湿沉降主要集中在1960 s;1960 s初频繁的大气核试验是造成^239,240Pu在1960 s沉降量较大的主要原因。长江口地区与东京地区^239,240Pu大气沉降变化基本一致,两地的大气湿沉降均在1963 年出现明显峰值。     

近期长江北支口门圆陀角附近潮滩地貌动态变化

圆陀角位于长江北支岸线与江苏海岸线的交会处,独特的互花米草潮滩、淤泥质光滩环境和复杂的河海沉积动力,决定了潮滩地貌对海洋环境变化的响应具有敏感性。由于大规模的围垦,圆陀角附近过去40年来海岸线向东推进了6km。根据2006年以来多次的野外调查和室内粒度与钻孔岩芯的¹³⁷Cs分析, 2006年以来圆陀角附近潮滩淤积明显加强,由¹³⁷Cs时标估算的互花米草滩多年平均沉积速率为2.3cm/a, 2006~2008年观测到的互花米草滩淤积速率>4cm/a,粉砂淤泥质光滩的淤积速率更高;圆陀角风景区内互花米草滩前缘陡坎在风暴潮影响下侵蚀后退,并因粉砂淤泥质光滩的快速淤长而消亡,圆陀角附近潮滩地貌动态是对人类围垦活动、风暴潮与潮汐海洋动力的综合响应,互花米草与光滩快速淤积是近期圆陀角附近潮滩地貌演化的主要特点。     

白云岩喀斯特侵蚀坡地的~(137)Cs法研究

在黔南峰丛洼地区林间白云岩坡地应用137Cs法研究土壤侵蚀。4个坡面采样样方的137Cs面积浓度都低于137Cs本底值浓度;表土样137Cs浓度随着坡长增加而增大,全样137Cs面积浓度的顺坡变化呈逐步下降趋势;应用137Cs农耕地侵蚀模型计算获得样点土壤侵蚀量后,加以坡长加权平均计算获得的坡长权重土壤位移量为2.045 t/(km2·a)。同时在坡脚的土壤分层剖面中的137Cs浓度峰值在土壤次表层出现,随着深度增加呈指数递减变化,属于未受耕作扰动的无侵蚀非农耕地,但表层含有相对低浓度137Cs是坡面侵蚀泥沙的搬运堆积结果,估算距1963年以来侵蚀泥沙年平均堆积厚度为0.0682~0.1364 cm/a。坡地土壤侵蚀速率远小于以往贵州喀斯特地区典型喀斯特小流域和坡地的观测结果,但坡脚泥沙堆积速率远大于坡地土壤侵蚀速率。表明季节性暴雨、坡面降雨汇流和耕作侵蚀等侵蚀作用使喀斯特坡地土壤颗粒出现微距离位移,长期则在坡脚出现显著的侵蚀泥沙堆积。