青海共和盆地土壤风蚀的137Cs法研究(Ⅰ)——137Cs分布特征

土壤风蚀作为土地沙漠化的首要环节,对其准确测定和评估是十分迫切和必要的。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。¹³⁷Cs法在水蚀研究领域已取得了显著的进展,而在风蚀研究中的应用却相对不足,目前尚处于探索阶段。作者选择青海共和盆地作为研究区,探讨¹³⁷Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过对共和盆地不同类型土壤剖面的¹³⁷Cs取样分析,基本查清了区域¹³⁷Cs分布的若干特性,测定出不同类型土地¹³⁷Cs活度的排序为:林地>干湖盆>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>流动沙丘>风蚀地,¹³⁷Cs总量的排序为:干湖盆>林地>流动沙丘>高寒草原>旱作农田≈干草原>固定沙丘>荒漠草原>风蚀地。并分析了一些典型剖面的¹³⁷Cs深度分布及其机制,将¹³⁷Cs深度剖面划分为正常剖面、沉积剖面、侵蚀剖面和人为扰动剖面4种型式。沙丘砂由于遭受反复吹失和沉积,其¹³⁷Cs含量逐渐减小,趋于微量的均匀化;而高寒草原的¹³⁷Cs含量在区域上也较为均匀,在深度分布上,接近负指数分布曲线保存了相对完好的¹³⁷Cs初始沉积剖面,是理想的¹³⁷Cs背景值样点。     

青海共和盆地土壤风蚀的137Cs法研究(Ⅱ)——137Cs背景值与风蚀速率测定

通过对高寒草原背景值样点(RS7)的分析,将共和盆地的¹³⁷Cs背景值含量确定为(2691.78±196.08) Bq·m^-2,基本接近北半球¹³⁷Cs背景值的平均水平,其¹³⁷Cs剖面满足尖峰分布函数,与公认的理论分布(即负指数分布)相比,呈现出峰值下移和曲线趋平的现象,可能与近几十年来¹³⁷Cs的稳定下渗有关。应用¹³⁷Cs背景值剖面分布函数,建立了风蚀速率的¹³⁷Cs估算模型,估算出四个样方的土壤风蚀速率,并由此转化为区域风蚀速率,计算出共和盆地区域土壤风蚀速率为12.556 t·hm^-2·a^-1,通过蚀积平衡检验,其误差水平小于10%。并分析了风蚀物的输出途径及其所占比例。     

北部湾防城港沿岸土壤137Cs背景值及表层分布特征

在北部湾防城港沿岸采集土壤样品,通过测量样品¹³⁷Cs比活度及有机质含量,确定了¹³⁷Cs背景值,分析表层土壤中¹³⁷Cs分布特征,并探讨样品中¹³⁷Cs活度与有机质含量的关系。结果表明：研究区土壤中¹³⁷Cs背景值为626±15 Bq/m²,自然因素和人为活动对¹³⁷Cs在海岸带表层土壤中的再分配起到重要作用,不同表层样中¹³⁷Cs比活度高低表现为：自然林地>水稻田>旱田>草地>河口海湾。把研究区土壤表层样及P01剖面样中¹³⁷Cs含量与有机质含量进行相关性分析,结果表明：两者相关性显著,相关系数分别为0.414和0.732。通过探讨研究区¹³⁷Cs背景值及沿岸表层土壤¹³⁷Cs分布特征,可为进一步定量研究北部湾沿岸土壤侵蚀和堆积状况以及评价防城港红沙核电站运行后对环境的影响提供科学依据。     

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。     

^137Cs法在土壤风蚀研究中的应用：以青海共和盆地为例

本文在全面阐述 1 37Cs法技术原理的基础上 ,选择青海共和盆地作为研究区 ,探讨 1 37Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过野外考察和大量 1 37Cs取样分析 ,初步查明了共和盆地 1 37Cs的区域和剖面分布特征 ,确定了区域 1 37Cs背景值 ,建立了风蚀速率的 1 37Cs评估模型 ,估算出土壤风蚀速率 ,并结合近 40年来区域环境变化的背景资料 ,综合分析现代风蚀过程及其与环境变化的关系。初步得出以下结果 :1.通过对共和盆地不同类型土壤剖面的 1 37Cs取样分析 ,基本查清了区域 1 37Cs分布的若干特性 ,分析了一些典型剖面的 1 37Cs深度分布及其机制。据测定 ,共和盆地 1 37Cs活度平均值为 (4.84± 0 .34 ) Bq· kg- 1 ,1 37Cs总量平均值为 (15 13.83± 10 8.37) Bq· m- 2。不同类型土地 1 37Cs活度的排序为 :林地 >干湖盆 >高寒草原 >旱作农田≈干草原 >固定沙丘 >荒漠草原 >流动沙丘 >风蚀地 ,1 37Cs总量的排序为 :干湖盆 >林地 >流动沙丘 >高寒草原 >旱作农田≈干草原 >固定沙丘 >荒漠草原 >风蚀地。2 .在所测 1 37Cs样品中 ,以沙丘砂的 1 37Cs含量最为典型 ,主要表现在 :一是含量小 ,平均值为 (1.6 3± 0 .15 ) Bq·kg- 1 ,接近 1 37Cs探测的最低下限 ;二是含量均匀 ,无论在区域上 ,还是在剖面分布上 ,大     

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。     

137Cs示踪法研究青藏高原草甸土的土壤侵蚀

运用137Cs示踪法对青藏高原高寒草甸典型的两个小流域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:高寒草甸植被区的土壤137Cs在土壤剖面中呈指数型分布,分布深度一般在20cm左右;坡顶部由于风蚀、冻融侵蚀和水蚀较强,致使侵蚀强于下部,除坡顶部外其他坡位侵蚀强度都符合坡上部<坡中部<坡下部的规律;高寒草甸植被覆盖度与土壤侵蚀强度呈显著的负相关关系(p<0.01),土壤平均侵蚀模数随植被覆盖度的增加呈线性降低的趋势,相关系数R2达到0.997以上。高寒草甸退化程度越高,土壤侵蚀越强。退化较强的草甸区的平均侵蚀模数是退化较弱区的2.23倍,最大侵蚀模数可达2960.22t/(km2.a)。     

岩溶坡地土壤侵蚀强度的137 Cs法研究

在重庆南部南川市境内,按不同侵蚀强度取137Cs样品,用于研究岩溶坡地不同侵蚀程度的土壤侵蚀强度与特征。结果表明,林草地侵蚀速率变化范围49.3 t/(km2.a)~230.5 t/(km2.a),平均侵蚀速率112.5 t/(km2.a);缓坡耕地侵蚀速率变化范围190.3~1 138.4 t/(km2.a),平均565.5 t/(km2.a);陡坡耕地的侵蚀速率变化范围为452.0~3 759.4 t/(km2.a),平均2 264.8 t/(km2.a)。与黄土高原和紫色土区相比,岩溶区侵蚀速率较小。     

基于137Cs示踪法的丹江口小流域农用地土壤侵蚀研究

运用137Cs示踪技术,采用相关土壤侵蚀定量估算模型,探讨丹江口市小流域不同土地利用方式和土壤类型的土壤侵蚀状况.结果表明:研究区137Cs本底值为2 153.46 Bq/m2;耕作土剖面中137Cs呈均一分布,非耕作土剖面中137Cs呈指数递减分布;不同土地利用方式下农用地土壤侵蚀速率从大到小依次为沟谷旱地坡耕地菜田水田草地;不同土壤类型结合不同地貌形态呈现不同的侵蚀速率,依次为低山丘陵区的石灰土粘质的黄棕壤土紫色土和砂质潮土;坡耕地的土壤侵蚀呈现垂直分异特征.     

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。     

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.     

借助137Cs估算滇池沉积量

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 character-istics 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 Di-anchi Lake is divided into seven sections based on the water depth, basin topography, hy-drological 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/cm2 a in 1963-2003, respectively. The gross sediment accu-mulation of the lake is 26.18×104 t/a in recent 17 years and 39.86×104 t/a in recent 50 years.     

土地利用/覆盖变化对地表蚀积过程的影响——来自137Cs示踪的证据

 土地利用/覆盖变化不仅影响地表137Cs总量的再分配，而且显著影响土壤137Cs剖面分布。坝上地区各类土地利用/覆盖条件下137Cs总量的再分配，显示该区总体处于风蚀环境，其中农田和撂荒地是风蚀最严重的土地利用类型；137Cs剖面分布则指示了土地利用/覆盖变化过程中的土壤风蚀/堆积过程的转换，蚀积过程的转换证实了风蚀重灾区退耕还林还草，特别是退耕还草，对控制土壤风蚀、改善生态环境的重要意义。分析还认为，利用137Cs示踪方法计算土壤风蚀/堆积速率时，应格外注意样地的土地利用/覆盖变化过程。     

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。     

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.     

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。     

Distribution of 137Cs and 210Pb in sediments of tidal flats in north Jiangsu Province

Seven cores were collected from different sediment zones of tidal flats at Xinyanggang in north Jiangsu province in August 2007. Sediment grain-size distribution and radioisotopes of 137Cs and 210Pb analysis were carried out for these cores. Sediment rates of the cores and radioisotopes distribution in surface sediment in different zones of the tidal flat were calculated from the 137Cs and 210Pb activities in sediments cores. The results indicated that each tidal zone had experienced different evolution phases, hydrological dynamics in the tidal flats made the grain-size of the surface sediment change gradually. 137Cs and 210Pb activities on the superficial layer of the cores varied spatially and the reason was discussed. On tidal flats, the fluctuation of 137Cs and 210Pb activities in the cores reflected the special sedimentary characteristics. Vegetation affects the grain-size distribution and the vertical profiles of 137Cs and 210Pb in the upper depths. 137Cs and 210Pb chronology got the comparable average sediment rates on the tidal flat. The characteristics of 137Cs and 210Pb in the cores reflected various depositional dynamical environments in different tidal zones and gave information on the different evolvement phases of the tidal zones. Based on the information of grain-size distribution, texture of the cores, sediment rates and topography, the evolution lines of the tidal flat were reconstructed.