^(137)Cs示踪技术在滦河源区栗钙土风蚀速率估算中的应用

对采集于滦河源区 3个栗钙土剖面中的 2 7个土层样品的pH、有机碳含量、碳酸钙含量、密度及质地进行了化验分析 ,运用ADCOM10 0超低本底γ谱仪测定了土壤样品1 37Cs的比活度 .结果表明 ,自然栗钙土以及被风蚀土壤剖面中1 37Cs比活度随深度呈指数递减式分布 ,其最大渗透深度可达约 3 0cm ;利用1 37Cs示踪技术估算的研究区土壤风蚀速率在 0 1842cm·a- 1 和 0 2 897cm·a- 1 之间 ;栗钙土不同粒径土壤颗粒中1 37Cs的比活度差异显著 ,即细粒 (粒径≤ 0 10mm的极细砂、粉粒和黏粒 )中1 37Cs比活度大于细砂 (0 10～ 0 2 5mm)中1 37Cs比活度大于粗粒 (0 2 5～2 0 0mm的中砂、粗砂和极粗砂 )中1 37Cs比活度 .可见 ,运用1 37Cs示踪法可以定量估算区域土壤风蚀速率 ,但需综合考虑1 37Cs在土壤中的分布、土壤有机质含量和质地等因素 。

^(137)Cs技术对长江三角洲丘陵区小流域土壤侵蚀初步估算

采集了长江三角洲丘陵区某一小流域的 8个土壤剖面共 2 6个样品 ,通过分析发现该小流域的土壤 1 37 Cs含量与采样深度之间具有比较良好的线性关系 (0 .98>R2 >0 .6 9) ;以坡顶作为参考点 ,提出该地区土壤中的 1 37Cs背景值约为 2 40 0 Bq/m2 ;建立了基于 1 37Cs技术的土壤侵蚀定量模型 ,并对该流域土壤侵蚀量进行了初步估算 ,结果表明侵蚀最严重的丘坡中部马尾松林地占总侵蚀量 38.2 3% ,坡麓的菜园土壤亦达 32 .89%。因而 ,对坡中和坡麓地貌部位采取相应的保护措施 ,可有效地防治水土流失带来的各种危害。

^137Cs技术研究岩溶高原湿地小流域土壤侵蚀特征

运用137Cs技术研究了威宁草海沙河小流域不同土地利用方式和地貌部位的土壤侵蚀特征。结果表明:研究区137Cs的背景值为879Bq·m2;农耕地土壤剖面中137Cs中呈均匀分布,非农耕地土壤剖面中呈指数递减分布;不同土地利用方式下,137Cs的面积活度值从大到小为灌丛地>人工草地>农耕地,土壤侵蚀模数值为农耕地>草地>灌丛地;不同地貌部位土壤中,137Cs面积活度值从大到小为下坡>中坡>上坡,侵蚀模数值变化为上坡>中坡>下坡。小流域年均侵蚀模数为:1254.9t·(km2·a)-1,灌丛地侵蚀模数为462.6t·(km2·a)-1,人工草地为630.4t·(km2·a)-1,农耕地为3311.8t·(km2·a)-1。因此,在小流域水土流失综合治理过程中,农耕地是治理的重点。

^(137)Cs技术测量土壤侵蚀速率常用模型讨论

定量转换模型的选用是137Cs技术测量土壤侵蚀速率的一个关键,从最初的经验公式到现在的理论模型,形成了定量转换模型的两大主要类型。对常用模型建立的原理、适用范围和不足之处进行了分析。其中的质量平衡模型(包括不同的版本)因基于137Cs沉降、吸附、再分布等物理过程和相对精确而受到众多研究者的青睐。其局限性表现在:为方便计算而过度简化与实际过程或为充分考虑实际过程而过多引入无法准确测定的参数。剖面分布模型和扩散迁移模型与质量平衡模型有相似的缺点。由于各模型的假设原理和计算公式不尽相同,使用相同137Cs损失值估算出来的侵蚀速率差值甚至可以超过一个数量级。现有理论模型的完善和操作性较强的模型开发将是137Cs技术发展的主要方向之一。

^(210)Pb和^(137)Cs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.

基于^(137)Cs示踪技术的土壤侵蚀及养分流失特征评价

研究不同土地利用方式对小流域土壤侵蚀及其养分流失特征的影响有助于更好的理解土地利用方式变化引发的环境效应问题,对区域生态保护和高质量发展具有重要意义。选择陕北延安市湫沟小流域为研究对象,利用^(137)Cs示踪技术,定量评价了不同土地利用方式的土壤侵蚀和养分流失状况及其相互变化关系,结果表明:(1)土地利用方式显著影响小流域土壤侵蚀状况。土壤侵蚀模数介于-18.67-151.27 t km^(-2) a^(-1)之间,大小顺序为沟道>苹果园>林地>草地>灌木,均为微度侵蚀。其中,除灌木地发生沉积以外,其它土地利用方式均发生了土壤侵蚀现象。(2)不同土地利用方式下的土壤侵蚀模数空间变异明显,除沟道为轻度变异以外,其它土地利用均为中等变异。(3)土壤全氮含量、有机质含量、N/P比和C/P比在不同土地利用方式下的变化特征表现一致,大小顺序均为灌木>草地>林地>沟道>苹果园,且在不同利用方式间均存在显著性差异。但全磷含量表现为灌木>苹果园>沟道>草地>林地,且与土壤全氮含量和有机质含量极显著正相关。同全国平均水平相比,土壤全氮含量偏低,全磷含量适中;C/N超过全国平均水平,而N/P和C/P远低于全国平均水平,小流域土壤氮限制严重。(4)土壤侵蚀是该小流域养分流失的重要诱因。不同土地利用方式土壤养分流失变化特征与土壤侵蚀模数表现一致,且两者呈极显著正相关关系;但与土壤全氮、全磷、有机质、N/P比及C/P比呈极显著负相关关系,与C/N比关系不显著。

^(137)Cs应用于我国土壤侵蚀研究评述

137Cs示踪法技术目前已被广泛应用于长期的土壤侵蚀估算中,但主要局限于水蚀研究领域,在风蚀方面进行的研究则较少.土壤风蚀是导致干旱半干旱地区土地退化和区域环境恶化的最重要原因之一.探讨、研究和进一步完善137Cs技术在土壤侵蚀方面的研究,尤其是在我国西部风蚀地区土壤侵蚀中的应用,可以提供独立的土壤侵蚀和堆积的数据以及空间分布,对初步测算区域风蚀速率、风蚀时间序列和反映环境变化,为我国西部地区土地资源合理利用、环境整治以及生态建设提供定量的科学依据具有十分重要的意义.初步论述了137Cs技术在我国土壤侵蚀研究中的进展,探讨了其在西部风蚀地区土壤风蚀研究现状、应用前景和需要注意的问题,并提出了一些建议.

^(137)Cs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)。

^(137)Cs示踪红壤丘陵区坡地土壤侵蚀的研究——以江西丰城市为例

通过137Cs示踪技术,并采用相关的土壤侵蚀定量模型,对红壤丘陵区江西丰城市坡面不同土地利用类型、方式以及不同地貌部位的土壤侵蚀进行了研究。结果表明:研究区137Cs的本底值为1992.45±145.63Bq/m2;试验区典型坡地不同地貌部位均存在着一定程度的土壤侵蚀,且侵蚀强度总的变化趋势为坡底部>坡中部>坡顶部;不同土地利用类型和方式下的坡面侵蚀强度亦呈现一定的分异现象,从大到小依次为耕作土坡面>退耕30年+退耕1年混合坡面>退耕30年坡面>荒坡。

^(137)Cs示踪三峡库区土壤侵蚀速率研究

三峡库区土壤侵蚀量研究对于该区水土保持、土地资源合理利用、生态环境改善以及水库的使用寿命具有重要的实践意义。本文运用137C s示踪法对三峡库区土壤侵蚀速率进行初步研究,结果表明:研究区137C s的背景值为2 029.2 Bq/m2;不同土地利用类型中,土壤侵蚀强度的大小顺序为:耕地>园地>草地>荒地>林地,按照水利部1997年颁布的土壤侵蚀强度等级标准,则耕地为中度侵蚀,园地、草地和荒地为轻度侵蚀,林地为微度侵蚀。不同坡度段土壤侵蚀强度差别不大,由强到弱依次为5~°15,°0~°5,°25~°35,°15~°25°和>35°坡度段,皆属轻度侵蚀;重庆-万州段和云阳-宜昌段土壤侵蚀等级虽皆为轻度,但前者已接近中度侵蚀,其土壤年均侵蚀模数为后者的2.18倍。

半固定沙丘表面的^(137)Cs沉积特征

利用137Cs示踪技术对干草原地区半固定沙丘表面的蚀积规律进行了初步研究。通过半固定沙丘表面不同部位137Cs剖面分布型式及其总量与背景值样点的对比分析，认为半固定沙丘表面存在微弱的风沙活动，其中沙丘中上部表现为风蚀状态，迎风坡脚与背风坡脚均为沉积部位。这一尝试性研究为风沙地貌研究提供了新思路。

裂变放射性核素^(90)Sr、^(137)Cs分离的研究进展

对近年来裂片核素90Sr、137Cs的分离技术如沉淀法、萃取法、无机离子交换法等研究的进展进行评述,同时展望了可能潜在的高放废物(液)处理技术路线。对汽液矿化处理90Sr、137Cs废液做了简单介绍。新型高效萃取剂冠醚(DtBuCH18C6)和杯冠芳烃(BOBCalixC6)对90Sr和137Cs离子有比较好的选择性;绿色萃取技术如离子液体萃取技术、超临界流体萃取技术也在90Sr、137Cs萃取分离中得到应用。晶态钛硅酸盐(CST)和金属硫化物(KMS-1)在碱性条件下对137Cs和90Sr有比较高的选择性。汽液矿化处理能将含有90Sr、137Cs的低放废液转化成稳定的硅铝酸矿物。虽然理论上能有效地将90Sr和137Cs从高放废液中分离出来,但是高放乏燃料的最终处置技术还有待进一步探索。

^(137)Cs示踪法研究湟水上游和布哈河下游区域土壤侵蚀强度

通过137Cs示踪技术,并采用土壤剖面核素单位面积浓度与背景值之间的理论模型,对布哈河下游和青海湖东北岸湟水上游区域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:137Cs面积活度与植被盖度之间存在着正相关关系,两区域相关系数为0.93。湟水上游河谷土壤侵蚀模数在87.62~1 458.41t·km-2·a-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为933.31 t·km-2·a-1。布哈河下游区域土壤侵蚀模数在431.03~2 072.39 t·km-2·a-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为1 256.97 t·km-2·a-1。布哈河下游区域较湟水上游区域侵蚀严重,在较长的时期内两地大部分区域均处于轻度侵蚀阶段,湟水上游北部和布哈河下游西北部处于微度侵蚀阶段。

基于土壤^(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。

土壤侵蚀^(137)Cs法研究进展

同位素1 37Cs示踪技术具有简单、快速、准确的优点 ,它已广泛应用于土壤侵蚀的研究中 .本文先简单概述了现代土壤侵蚀速率的研究方法 ,然后着重综述了1 37Cs法在土壤侵蚀研究中的应用及其研究进展 (主要集中在1 37Cs的空间分布、土壤侵蚀速率计算模型、土壤侵蚀量估算模型等方面 ) ,最后提出未来1

用^(137)Cs法研究黄土区耕垦历史不同的坡面土壤侵蚀强度分异

以核素示踪技术为研究手段,以空间序列代替时间序列和以线控面为基本研究方法,在提出坡面平均坡度和坡面核素平均面积浓度计算方法的基础上,研究了黄土丘陵区典型小流域———延安燕沟流域不同开垦历史的农耕地坡面土壤侵蚀强度分异。通过不同开垦历史的坡面侵蚀模数与开垦时间、坡度、坡长的偏相关分析,结果表明,侵蚀模数与开垦时间的相关程度最大,其次是坡度,与坡长的相关性不明显。坡面土壤侵蚀强度随开垦年限的增长呈增加趋势,说明人为破坏植被、不合理开垦导致的人为加速侵蚀是近代黄土高原水土流失的主要原因。

基于湖库沉积剖面^(137)Cs变化的流域表层侵蚀速率计算模型

根据湖库沉积剖面中1970年以后的137Cs浓度递减速率,推导出农耕和非农耕流域平均表 层侵蚀速率的理论模型.选择了国内外的一些湖泊和水库,利用实测数据和已有的研究资料对模 型计算结果进行了验证.证明了该计算模型的在小流域尺度上有较高的精确度,为流域侵蚀产沙估 算,特别是对无常规观测数据地区水土流失的评价提供了便捷的替代性技术方法和途径.

^(137)Cs在卧龙自然保护区土壤中的分布特征

对137Cs在卧龙自然保护区内不同生态系统土壤中的分布特征进行测量分析的结果表明:137Cs在耕地土壤中均匀分布,在其余6种非耕地土壤中呈明显的指数递减分布;非耕地土壤在0~10 cm土层内存在一个137Cs富集层,富集层以下137Cs含量有一个骤降的过程;137Cs在耕地土壤中的分布深度大于耕层厚度20 cm,在非耕地土壤中的分布深度在24 cm左右;137Cs的面积浓度在高山草甸土壤中最大,在适温灌丛土壤中最小,前者是后者的2.6倍。

基于^(137)Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算

[目的]定量分析青藏高原高寒草甸土壤侵蚀状况及其伴随的碳流失,为全面评估土壤侵蚀影响,实施有效水土保持措施提供参考。[方法]结合^(137)Cs示踪技术与前人研究,对青藏高原高寒草甸土壤的整体侵蚀水平及其土壤有机碳流失进行了估算。[结果]未受人为扰动的高寒草甸土壤自上而下表现出3个层次(A,B和C层)的理化性质特征,其^(137)Cs分布遵循显著指数递减模式。目前,高原草甸土壤年均侵蚀模数约为77~230 t/km^(2),推测其每年直接导致的土壤有机碳损失量平均不低于4.86 t/km^(2)。[结论]青藏高原高寒草甸土壤侵蚀水平整体较弱,但因土壤侵蚀流失的有机碳不容忽视。在未来气候变化背景下,升温导致的土壤湿度下降对植被生长的限制,以及人类活动的影响,较大可能成为诱使青藏高原草甸土壤退化和有机碳流失的潜在因素。

应用^(137)Cs示踪技术破译黄土丘陵区小流域坝库沉积赋存的产沙记录

根据泥沙的137Cs和黏粒含量变化,厚28.12m的云台山沟坝库沉积剖面,区分出44次洪水沉积旋迴.剖面中部旋迴27的137Cs含量最高,加权平均值12.65Bq·kg-1,为1963年沉积;向上、向下137Cs含量逐渐降低,次顶部旋迴2.15Bq·kg-1,底部旋迴0.92Bq·kg-1.通过坝库修建、运行历史,旋迴泥沙137Cs含量的变化,次洪水产沙量和降水资料的对比分析,确定了这些洪水沉积旋迴的对应暴雨.云台山沟1960~1970年期间,共发生产沙洪水44次,产沙2.36×106m3.年产沙次数1~10次不等,1961~1964年为多雨年份,秋季降水多,年产沙洪水7~10次;1960,1965~1969和1970年为少雨年份,每年仅1~3次洪水.年均产沙模数1.29×104t·km-2·a-1,略高于甘谷驿水文站以上的延河上游的同期产沙模数1.11×104t·km-2·a-1,略低于相邻的纸坊沟1980年前的实测产沙模数1.40×104t·km-2·a-1.年产沙模数和汛期降水量(6~9月)相关较好.