Sediment accumulation of Dianchi Lake determined by 137Cs dating

The water quality of Dianchi Lake declines quickly and the eutrophication is getting serious. To identify the internal pollution load of Dianchi Lake it is necessary to evaluate its sediment accumulation. Sedimentation rates of Dianchi Lake are determined by ¹³⁷Cs dating. However, ¹³⁷Cs vertical distribution in sediment cores of Dianchi Lake has special characteristics because Dianchi Lake is located on the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau, the Kunming quasi-stationary front is over the borders of Yunnan and Guizhou where the specific precipitation is distributed. Besides 1954, 1963 and 1986 ¹³⁷Cs marks can be determined in sediment cores, a ¹³⁷Cs mark of 1976 representing the major period of ¹³⁷Cs released from China unclear test can be determined and used for an auxiliary dating mark. Meanwhile Dianchi Lake is divided into seven sections based on the water depth, basin topography, hydrological features and supplies of silt and the lakebed area of each section is calculated. The mean annual sedimentation rates for seven sections are 0.0810, 0.1352, 0.1457, 0.1333, 0.0904, 0.1267 and 0.1023 g/cm²a in 1963–2003, respectively. The gross sediment accumulation of the lake is 26.18×10⁴ t/a in recent 17 years and 39.86×10⁴ t/a in recent 50 years. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40771186; The Key Project of the State Key Laboratory of Soil Sustainable Agriculture, Nanjing Institute of Soil Sciences, Chinese Academy of Sciences, No.5022505 Author: Zhang Yan (1962–), Ph.D and Associate Professor, specialized in environmental change.     

基于137Cs计年法估算滇池沉积物重金属负荷

根据滇池流域地貌、湖盆形态、物源供给等,用GIS方法将滇池外海分作7个区域,以¹³⁷Cs计年法确定各区域上部沉积物3个沉积时段为1954~1963、1963~1986、1986~2003年,测算不同时段各区域的泥沙年均沉积通量和年均蓄积量,与当地实情及他人用其它方法研究对照,结果可以吻合。在此基础上,结合实验室测量,估算各区域的Cu、Cr、Cd、Pb、Hg、Zn在各时段的年均沉积通量,得到1963~2003年期间滇池沉积物几种重金属负荷分别达到1040.8、1054.0、11.2、824.7、2.5、2465.6 t。故应十分重视滇池沉积物中重金属,采用减少重金属和泥沙入湖量并举的措施控制沉积物重金属负荷的进一步增长。     

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。     

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。     

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示踪法土壤侵蚀量估算的本底值问题

137Cs示踪法因能快速、相对简便地估算土壤侵蚀量而在土壤侵蚀定量研究中得到广泛应用。本底值获取是137Cs示踪法的关键和基础。在具有空间异质性多因素综合作用下,本底值呈现高度的空间异质性。针对本底值空间变异性,从气候气象要素、地形、土壤属性、土地利用/覆被四个方面阐明各因素与本底值空间变异的作用机理。分析了当前137Cs示踪法应用中在本底值获取时参考点存在性及选点的准确性、单个或几个本底值对研究区本底值的代表性和参考点采样设计。提出划分侵蚀测定单元、建立多本底值体系和进行地形校正解决当前137Cs示踪法中本底值存在问题的对策。侵蚀测定计算单元的划分原则和方法、根据已有参考点的137Cs本底值推算各单元137Cs本底值的技术方法、定量化研究各因素对137Cs的作用是今后需要深入的工作。     

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.     

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。     

基于遥感和137Cs方法的半干旱草原区土壤侵蚀量估算

结合遥感地学分析方法和地球化学放射性同位素——137Cs示踪技术对青藏高原东北部共和盆地塔拉滩草原地区的土壤风蚀量进行估算。利用遥感数据获取研究区土壤侵蚀强度相对等级图斑,在不同等级侵蚀空间信息中选取137Cs样品采集点,并测定土壤样品中的137Cs含量,以此确定不同等级侵蚀类型的土壤侵蚀量。结果表明,在本研究区发生的风力侵蚀强度不大,主要属于微度侵蚀和轻度侵蚀类型,分别占研究区总面积的47.12%和35.58%,二者占研究区总面积的82.70%,侵蚀模数介于220.28~580.13 t·km-2·a-1之间;只有极小区域发生了强烈以上侵蚀,面积为22.14 km2。在本区还发生强烈的堆积过程,出现大面积的风沙堆积区域,面积约322.67 km2,占研究区总面积的11.78%。本区年均土壤总侵蚀量约为87~115万t,总堆积量约为55~78万t,平均每年由塔拉滩向龙羊峡水库输入的土壤量约为32~37万t。此方法可以对干旱环境中土壤风力侵蚀进行快速的较为客观的估算,具有一定的应用前景。     

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。     

Sediment accumulation of Dianchi Lake determined by 137Cs dating

The water quality of Dianchi Lake declines quickly and the eutrophication is getting serious. To identify the internal pollution load of Dianchi Lake it is necessary to evaluate its sediment accumulation. Sedimentation rates of Dianchi Lake are determined by 137Cs dating. However, 137Cs vertical distribution in sediment cores of Dianchi Lake has special characteristics because Dianchi Lake is located on the southeast of the Qinghai-Tibet Plateau, the Kunming quasi-stationary front is over the borders of Yunnan and Guizhou where the specific precipitation is distributed. Besides 1954, 1963 and 1986 137Cs marks can be determined in sediment cores, a 137Cs mark of 1976 representing the major period of 137Cs released from China unclear test can be determined and used for an auxiliary dating mark. Meanwhile Dianchi Lake is divided into seven sections based on the water depth, basin topography, hydrological features and supplies of silt and the lakebed area of each section is calculated. The mean annual sedimentation rates for seven sections are 0.0810, 0.1352, 0.1457, 0.1333, 0.0904, 0.1267 and 0.1023 g/cm2a in 1963–2003, respectively. The gross sediment accumulation of the lake is 26.18×104 t/a in recent 17 years and 39.86×104 t/a in recent 50 years.     

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。     

210Pb、137Cs 计年法在现代海岸带沉积速率 研究中的应用述评

²¹⁰Pb、¹³⁷Cs 计年法已被国内外广泛用于湖泊、河流和海洋现代沉积速率的研究中。本文在 回顾了210Pb、137Cs 计年法应用于海岸带沉积速率研究的现状以及存在问题的基础上, 根据海岸带 沉积环境特征分析了²¹⁰Pb、¹³⁷Cs 计年法在应用中应当注意的问题, 包括采样精准性, 样品分离的 分辨率, 数据校正方法的选择及两种方法的相互印证等。从几个方面探讨了提高沉积速率测定精 度的可能性, 同时指出, ²¹⁰Pb、¹³⁷Cs 的扩散混合模型的建立, ¹³⁷Cs 沉积滞后的问题, 以及¹³⁷Cs、²¹⁰Pb 计年法的应用范围等仍有待深入探讨。     

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...     

土壤颗粒组成影响137Cs含量的初步实验结果

放射性核素¹³⁷Cs作为人类核试验的产物,以其独特的理化性质而成为研究土壤侵蚀和泥沙沉积一种良好的示踪源。在¹³⁷Cs的再分配过程中,土壤颗粒组成是影响土壤¹³⁷Cs的重要因子。一般认为,土壤中的¹³⁷Cs活度主要与粘粘含量有关,但这要取决于原生沉积物的颗粒组成。通过选取共和盆地主要的三种土壤类型,采集0~30cm的混合样品,进行入工筛分,测定不同粒径成分的¹³⁷Cs含量。初步实验表明,砂质土的¹³⁷Cs活度与平均粒径之间呈负指数关系,0.01~0.1mm组分对¹³⁷Cs含量的影响最为显著;壤质土的¹³⁷Cs活度主要与粗粉砂(0.01~0.05mm)含量有关,与137Cs活度主要与原生沉积物的颗粒特性和粒度有关.¹³⁷Cs一旦被原生沉积物颗粒吸附,在以后的土壤颗粒再分配过程中,是很难被置换掉的。     

滇池内湖滨带底泥的有机质分布规律

2008年4月,用自制柱状采泥器及彼德森采泥器在滇池草海和外海采集内湖滨带底泥柱状样(每5 cm分一层)和表层样(0～10 cm).其中,草海内湖滨带底泥表层样12个,柱状样9个;外海内湖滨带底泥表层样22个,柱状样7个.研究结果表明,滇池内湖滨带底泥表层有机质含量为2.20～154.62 g/kg,滇池草海内湖滨带底泥中平均有机质含量为76.94 g/kg,明显高于外海(16.56 g/kg),这主要是因为草海是沼泽化湖湾且附近村落密集;草海内湖滨带底泥有机质含量的最大值出现在西岸,而外海内湖滨带底泥有机质含量也是西岸高于东岸,这主要是由于周围农业和渔业的影响所致.由于外源污染输入量及湖内自净能力等的综合作用逐年波动,使内湖滨带底泥有机质含量垂直分布未明显随深度增加而一直增加或降低.滇池内湖滨带底泥表层pH为7.03～7.96,略偏碱性,外海内湖滨带底泥pH水平略高于草海,底泥含水率除个别采样点外变化不大,多数低于50%.