基于^(137)Cs和^(210)Pbex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^(137)Cs和^(210)Pbex的分布特征;利用^(137)Cs和^(210)Pbex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^(137)Cs质量活度最大值分布在2~4 cm层位,^(210)Pbex质量活度最大值出现在最表层。(2)研究区坡面^(137)Cs和^(210)Pbex质量活度和通量在不同的坡位有明显的差异。(3)根据^(210)Pbex估算的土壤侵蚀速率高于基于^(137)Cs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^(137)Cs和^(210)Pbex估算的土壤侵蚀速率具有极显著的正相关关系(r=0.94,P<0.01),表明^(210)Pbex结合或替代^(137)Cs方法示踪高寒草甸区土壤侵蚀的潜力。

渤海湾老狼坨子海岸带^(14)C、^(137)Cs、^(210)Pb测年与现代沉积速率的加速趋势

通过对渤海湾西岸L剖面中同一关键层的碳酸钙和原生腹足类壳体的14C测年对比研究,确定了晚全新世约2800calBP的层位及沉积速率0.045cm/a;8个样柱的137Cs和210Pbexc强度、蓄积量揭示了距今约120年来堤后盐沼的平均沉积速率约为0.35cm/a,而面向开放海湾的潮坪上部则达到约2～3cm/a。研究区近1个世纪以来沉积速率的加速趋势,是渤海湾西岸泥质海岸带的特征之一。

太湖THS孔现代沉积物^(137)Cs和^(210)Pb的分布及计年

太湖THS沉积物柱状岩心中存在3个明显的137Cs蓄积峰,高含水率和有机质含量是前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏对应的137Cs蓄积峰向表层迁移的一个可能的原因。利用137Cs核素1963年和1975年对应的蓄积峰计算出沉积速率为0.34 cm/a。利用137Cs核素1963年对应的蓄积峰进行校正,采用210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率,发现在80年代末沉积物堆积通量最高,达到0.6 g/(cm2.a)。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。

东平湖沉积物^(210)Pb、^(137)Cs垂直分布及年代学意义

对东平湖沉积物柱状岩芯放射性年代学研究表明:12cm处的 ^(137)Cs比活度峰值对应于1963年人工核试验高峰,9cm和6cm处的 ^(137)Cs比活度蓄积峰可能分别与1974年的全球核素散落和1986年前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏有关;^(210)Pb比活度随深度呈指数衰减,利用 ^(137)Cs核素1963年对应的蓄积峰进行校正,采用 ^(210)Pb计年的CRS模式建立了1889年以来东平湖现代沉积年代序列。根据 ^(210)Pb年代序列,计算了东平湖现代沉积速率,发现近百年来东平湖地区沉积速率有明显变化:1889～1945年,沉积速率较高,平均达0.297g/cm^2·a;1945～1963年,沉积速率整体处于下降趋势;1963～2000年,沉积速率比较稳定,平均约0.141 g/cm^2·a;约2000年以来,沉积速率有增高趋势。通过分析认为,1945年以前东平湖较高的沉积速率可能与东平湖作为黄河水的自然滞洪区有关;1950年代国家对东平湖的治理改造,控制了黄河水的自然倒灌,导致了东平湖沉积速率的迅速下降;1963年以后,由于黄河上中游大型水利工程设施的修建,抑制了东平湖调洪功能的发挥,导致东平湖沉积速率低而稳定;近年来,东平湖沉积速率有增大趋势,这可能与湖区人民发展围网养殖带入较多的沉积物有关。

^(210)Pb和^(137)Cs法对比研究武汉东湖现代沉积速率

对采自东湖 站和 站的沉积物采用210Pb和137Cs相结合的方法测定沉积速率,210Pb法测出东湖 站和 站的沉积速率为8.73mm/a和6.90mm/a,137Cs测出东湖 站和 站的沉积速率为7.4mm/a和5.8mm/a.分析了两种方法测定结果差异产生的原因,并与以往的研究相对比,探讨东湖沉积速率空间分布的规律性,沉积速率变化与人类活动的关系、沉积速率与扰动的关系.

东北四海龙湾玛珥湖沉积物纹层计年与^(137)Cs、^(210)Pb测年

对东北四海龙湾玛珥湖SHL F6孔纹层沉积物的137Cs放射性测量表明:137Cs比活度的最大值出现在 5 5cm处,对应于 1963年世界原子弹试爆高峰期。纹层计年表明 0~6cm共有 35个纹层层偶。从 7 5cm到 6 5cm, 137Cs比活度从 2 56±0 09dpm/g急剧增加到 18 68±0 17dpm/g,可能 6 5cm对应于 1954年。通过测量 226Ra子核214Pb和214Bi(能量为 295keV, 352keV和 609keV)放射的光子数获得226Ra比活度数据,然后求得过剩210Pb比活度(210Pbuns)。210Pbuns比活度随深度增加而呈指数衰减,其异常波动可能与人类活动以及沉积速率变化有关,例如5 5cm处210Pb比活度较高,与137Cs的峰值对应,这可能与 1963年前后人工核实验的高峰有关,因为核试验不仅产生137Cs,而且可以产生208Pb和210Pb; 4 5cm处210Pb比活度较低,而226Ra较高,可能与人类活动加剧,导致沉积速率增加有关。根据210PbunsCRS模式, SHL F6孔 0~19cm的平均沉积速率为 20mg/cm2·a,或约为 0 11cm/a。210Pb测年数据与137Cs时标及纹层计年均有很好的一致性。四海龙湾玛珥湖发育的纹层为年纹层,可以建立高分辨率时间序列。

内蒙古乌梁素海^210Pb和^137Cs测年与现代沉积速率

对乌梁素海沉积物柱心样品进行210Pb、137Cs测年分析表明,柱心剖面上有明显的1963年蓄积峰,这个蓄积峰对乌梁素海的现代沉积有明显的时标意义。根据210Pb的CRS模式,可以计算出每个样品深度所对应的年代,在该沉积柱心中与137Cs时标吻合较好。乌梁素海的沉积速率并不稳定,变化比较大,表明乌梁素海近113 a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,也有助于对核素计年方法的理解。

基于^(210)Pb与^(137)Cs分布的近代沉积物定年方法——以巢湖、太白湖为例

对巢湖、太白湖沉积岩心中210Pb、137Cs活度进行了测试分析。结果表明,137Cs活度均低于20Bq/kg,但具有明显的1963年蓄积峰;210Pbex活度随深度增加呈指数降低,指示了较为稳定的沉积特征。采用CIC、CRS模式计算得到的沉积岩心210Pb年代结果均偏离137Cs时标,反映了源自大气沉降的210Pb的流域输入以及湖泊水体中210Pb河流输出的共同影响。根据137Cs的1963年时标深度,把沉积岩心分为上下两段,依据210Pbex活度变化,分别采用不同公式进行沉积岩心年代计算。由此得到的巢湖与太白湖近百年来的沉积速率具有相似的变化规律,反映了长江中下游地区自然环境及人类活动对湖泊沉积记录影响的一致性。其中20世纪60年代初期,巢湖与太白湖主要入湖河流上游地区水库的建成投入使用,对入湖泥沙起到调蓄作用,使得沉积速率降低;20世纪70年代末期、80年代中期以来,巢湖与太白湖呈现较高的沉积速率,主要反映了流域农业发展等人类活动的影响;1991年与1999年洪水事件在沉积物中也有明显的表现。

纹层计年与^(137)Cs、^(210)Pb法对比研究东北二龙湾玛珥湖现代沉积速率

通过对东北二龙湾玛珥湖顶部无扰动岩心显微研究,证明此岩心发育有良好的年纹层。据精确统计,0~5.5cm间为36个年纹层,纹层计年的误差为4%~7%,年纹层厚度为1.1~2mm不等,平均沉积速率为1.53mm/a,5.5cm处对应于1965年。而二龙湾沉积物(从6.5cm到5.5cm)岩心的137Cs比活度值急剧增加,从(4.67±0.29)dpm/g增加到(12.06±0.47)dpm/g,在5.5cm处有一个较为明显的蓄积峰值,这一峰值被确认对应为1963年全球137Cs散落的高峰期。另外据210Pbex比活度CIC模式,5.5cm处约为1962年,这和137Cs比活度曲线的1963年时标相一致。印证了纹层计年的精确性,完全可以建立高分辨率时间序列。

云南省泸沽湖、洱海现代沉积物中^(210)Pb,^(137)Cs的垂直分布及其计年

云南省沪沽湖、洱海^（２１０）Ｐｂ_（ｅｘ）的垂直分布受 Ｆｅ、Ｍｎ循环下^（２１０）Ｐｏ和^（２１０）Ｐｂ沉积后再迁移的影响，分别表现为三种不同的剖面分布特征．^（２１０）Ｐｂ_（ｅｘ）计年的沉积物堆积速率分别为０．０５０－０．０５１ｇ·ｃｍ^（－２）ａ^（－１）和０．０４４－０．０４５ｇ·ｃｍ^（－２）ａ^（－１），反映百年时间尺度上的堆积结果．沪沽湖、洱海^（１３７）_（Ｃｓ）的垂直剖面分布虽然受分子扩散作用的影响，但并没有改变其峰值位置．沪沽湖深水湖区^（１３７）Ｃｓ计年的沉积物堆积速率为０．０４５ ± ０ ００４ｇ·ｃｍ^（－２）ａ^（－１）（１９６４年时标）．按不同时标，洱海^（１３７）_（Ｃｓ）计年的沉积物堆积速率为对．０４８±０．００３９·ｃｍ^（－２）ａ^（－１）（１９６４年时标），０．０４７ ± ０．００２９·ｃｍ^（－２）ａ^（－１）（１９７５年时标），０．０４６±０ ００５ｇ·ｃｍ^（－２）ａ^（－１）（１９８６年时标）．三种时标给出的沉积物堆积速率一致，其平均值为０．０４７±０．００２９·ｃｍ^（－２）ａ^（－１），与^（２１０）Ｐｂ_（ｅｘ）计年方法获得的数值吻合．

新疆乌伦古湖的^(210)Pb、^(137)Cs测年与现代沉积速率

通过对乌伦古湖2个沉积柱样的210Pb和137Cs剖面的观测,运用210Pb过剩法和137Cs时标法估算了近几十年来的平均沉积速率。研究结果表明:210Pb过剩法的CRS模式测定的沉积速率的变化范围为0.018~0.071 g/(cm2.a),137Cs时标法测定沉积速率的变化范围为0.034~0.060 g/(cm2.a),两者具有较高的一致性。20世纪60年代以前,人类活动对本区影响相对较小,湖泊的沉积速率主要受自然因素的影响;20世纪60年代以后,随着乌伦古河中、下游农业的发展和调水工程的实现,人类活动逐渐成为主导湖泊演化的因素,从而影响乌伦古湖沉积速率。

吉林省西部月亮湖沉积物的^(210)Pb和^(137)Cs测年及沉积速率

在吉林省西部月亮湖沉积柱中137 Cs和210Pb比活度测定的基础上,进行了沉积柱137 Cs和210Pb测年和现代沉积速率研究。月亮湖沉积柱在18cm和32cm处存在2个明显的137 Cs峰值,所对应的时标分别为1986年和1963年,据此时标计算的1963 2006年月亮湖的平均沉积速率为0.74cm/a,19862006年平均沉积速率为0.90cm/a。对比了CIC、CRS和CFCS模式的210Pb计年结果,其中:CIC模式的计年结果明显偏离137 Cs时标;64cm以浅沉积物的CRS、CFCS模式计年结果接近,并与137 Cs时标基本一致;但当沉积物的深度大于64cm时,CRS、CFCS模式计年结果具一定差别,鉴于此深度以下CFCS模式计年的指数方程的相关系数较低,其计年结果的代表性较差,因此,此深度以下采用CRS模式计年。根据CRS模式计年结果计算的月亮湖沉积速率为:1835 1898年平均为0.33cm/a,1898 1920年平均为1.09cm/a,1920 1961年平均为2.21cm/a,1961 2006年平均为0.94cm/a。沉积速率的年际变化反映了月亮湖及其流域内自然环境变化和人类活动的影响程度。

苏干湖沉积物纹层计年和^(210)Pb，^(137)Cs测年对比

通过对西北干旱区苏干湖表层沉积物的年纹层计数定年和^(210)Pb,^(137)Cs测年结果对比发现:^(137)Cs测年结果在8.5 cm出现最高蓄积峰,对应1963年世界核爆高峰期,但在同一层位^(210)Pb测年结果则是1972年,存在较大的偏差.年纹层沉积速率达0.31 cm/a,而根据CRS模式建立的^(210)Pb沉积速率为0.30 cm/a.年纹层反映的沉积速率和^(210)Pb测年结果基本一致,互相验证了两者测年的可靠性.^(137)Cs测年则存在蓄积峰向上迁移的现象,在西北干旱区湖泊使用^(137)Cs测年过程中需引起注意.

松花湖沉积物^137Cs和^210Pb分布及沉积速率

松花湖沉积物柱心中存在3个明显的137Cs蓄积峰,分别是37 cm处的1964年蓄积峰、27 cm处的1971年蓄积峰和23 cm处的1975年蓄积峰。利用137Cs核素1964年和1975年对应蓄积峰计算的沉积速率分别为0.86 cm/a和0.71 cm/a。采用210Pb计年的常量初始浓度模式(CIC)计算的平均沉积速率为0.71 cm/a,两者估算的沉积速率吻合。松花湖1964—1975年间的沉积速率明显高于1975—2006年间的沉积速率。137Cs和210Pb计年方法的结合有助于提高沉积速率估算的准确性。

云南楚雄九龙甸水库沉积剖面^137Cs、^210Pbex和细粒泥沙含量的变化及其解译

除深度231~137cm的1963年137Cs蓄积峰外(4.26±0.35 Bq.kg-1),九龙甸水库长393cm的沉积剖面还有二个高137Cs或210Pbex含量的异常峰。上异常峰的137Cs和210Pbex含量分别为10.90±0.49 Bq.kg-1和59.20±3.4 Bq.kg-1;下异常峰仅210Pbex含量高43.40±6.4 Bq.kg-1。上、下异常峰分别和1998年春的森林火灾和1960年春的烧荒种地有关。下异常峰未有137Cs检出,可能和当时137Cs累积沉降量还较低有关。1958-1960年大跃进期间的森林砍伐和其后的植被恢复,对流域侵蚀产沙和水库淤积有重要的影响。由于1958-1959年森林砍伐引起了强烈的土壤侵蚀,水库淤积严重,同期的淤沙速率和相应的淤沙模数分别高达83.86×104t.a-1和3255.4 t.km2.a-1。随着森林砍伐的停止和植被的恢复,流域内土壤侵蚀逐渐减缓。1960-1962年期间,水库淤沙速率和相应的淤沙模数分别降至40.88×104t.a-1和1587.0 t.km2.a-1;1963年后,更分别降至6.19~7.73×104t.a-1和240.2~291.5 t.km2.a-1。沉积泥沙粒度的变化对流域植被的破坏和恢复有较好的响应。大跃进期间森林砍伐引起的强烈侵蚀产沙,导致剖面下部泥沙粒度较粗;随着植被逐渐恢复,侵蚀减弱,剖面上部泥沙粒度变细。

南极阿德雷岛湖泊沉积^(210)Pb、^(137)Cs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。

基于^(137)Cs、^(210)Pb和CSLE的三峡库区小流域土壤侵蚀评估

综合应用137Cs和210Pb技术和中国土壤流失方程CSLE(Chinese soil loss equation)进行三峡库区腹地工农沟小流域土壤侵蚀的定量评价研究,尝试基于核素示踪技术计算的土壤侵蚀模数评估CSLE在库区林地小流域的估算效果。结果表明:(1)借助210PbexCRS计年模式获得了工农沟塘库沉积柱芯不同质量深度的沉积年代,与137Cs 1963年断代结果相比基本一致,定年结果可靠;(2)基于核素示踪技术(137Cs和210Pb)计算的小流域2002—2014年土壤侵蚀模数为269.09t/(km2·a),侵蚀强度属于微度侵蚀,年土壤侵蚀量为22.87t/a;(3)依据CSLE和考虑沟蚀因子的CSLE估算的小流域2002—2014年土壤侵蚀模数分别为256.07t/(km2·a)和317.53t/(km2·a),年土壤侵蚀量分别为21.77t/a和26.99t/a;(4)与核素计算的结果相比,CSLE和考虑沟蚀因子的CSLE的估算精度均≥80%,说明采用CSLE估算库区林地小流域土壤侵蚀量结果合理。

独流减河盐沼^(210)Pb_(exc)和^(137)Cs剖面记录的现代洪水事件沉积

在独流减河入海口附近河道之间的盐沼采用人工探坑侧壁连续取样,获得2个站位的沉积物样品。通过^(210)Pb和^(137)Cs定年法建立年代框架,结合粒度分析、有孔虫鉴定和水文数据,探讨了该区的现代洪水事件沉积。结果表明,该区沉积物的^(210)Pb_(exc)比活度-深度剖面中存在2处明显的低值沉积层,分别在3~6cm和10~14cm深度,这2个沉积层分别对应^(137) Cs曲线的次峰和主峰。这两层与上下相邻层位相比呈现粒径较粗、分选较差,有孔虫丰度较低、破损百分比较高的特征。^(210) Pb测年结果显示,^(137)Cs曲线下部的主峰对应的年龄为1963年,与全球性的最大峰值形成时间相对应,而上部的次峰对应的并非1986年切尔诺贝利核泄漏事故形成的次峰。区内水文数据显示,在1963和1996年分别发生了2次较大的洪水事件。因此,推断S4和S5站位剖面中2个特殊的沉积层是由洪水事件造成的。本研究说明高分辨率沉积特征的多指标研究可以较为准确地揭示洪水等灾害性事件发生的年代和频率,这有利于系统地揭露海陆过渡带地区地质历史时期灾害和气候事件的频率和强度,为灾害预防和未来规划提供科学依据。