长江口水下三角洲^(239+240)Pu和^(137)Cs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。

长江口水下三角洲^(137)Cs最大蓄积峰的分布特征

在长江口水下三角洲地区,用^(137)Cs进行沉积速率的测定时,一般认为^(137)Cs最大值所在层位为1963年沉积层。本文通过建立模型,对此进行了计算验证。模型中利用日本东京地区的^(137)Cs年平均大气沉降通量,再通过东京与上海两地的降水量进行校正,并根据不同的沉积速率和取样间隔分别计算出^(137)Cs剖面中的最大值范围,再将理论计算值与实测值进行对比。通过模型的计算,发现理论上沉积物中出现^(137)Cs最大值的层位均为1963年沉积层,将理论最大值范围与本研究所测11根柱样以及前人在本区域所测6根柱样^(137)Cs最大值的对比,发现其中有9根柱样的最大值在理论计算值范围之内。总体上看,理论值与实测值有较好的对应关系,理论值范围基本可作为衡量实测最大值是否为1963年沉积物所在层位的评判标准之一。本文对利用大气沉降^(137)Cs息计算沉积物中^(137)Cs的分布进行了有益的尝试。

长江河口水下三角洲137Cs地球化学分布特征

文章通过对长江口水下三角洲采集的10个柱状样放射性核素137Cs的分析可以得知,长江口水下三角洲137Cs剖面中均存在清晰的最大蓄积峰,其峰值比活度介于5.68±1.03~21.74±1.39Bq/kg之间,平均值为14.11±1.10Bq/kg,最大蓄积峰所处的深度为55~117cm。剖面中137Cs最大蓄积峰应该与1963年的137Cs散落沉降相对应。长江口水下三角洲的表层沉积物中的137Cs比活度范围介于0~9.19±1.12Bq/kg之间,并且与长江流域其他地区的表层137Cs比活度相一致。长江口水下三角洲可探测到的137Cs比活度的最大深度范围在88~160cm的范围内变化,137Cs蓄积总量为2361.30±174.38~17714.94±262.14Bq/m2,平均值为9664.97±100.05Bq/m2,137Cs比活度的最大深度及137Cs蓄积总量均表现出从岸向海逐渐增加的趋势。实测的137Cs总量均大于长江流域的137Cs背景值,说明了长江口水下三角洲的137Cs蓄积既有大气散落直接沉降的来源,又有流域侵蚀带来的137Cs输入,并且主要以后者为主。通过放射性核素示踪模型分析长江口水下三角洲137Cs散落蓄积特征可以得知,长江口水下三角洲137Cs的蓄积以长江流域来源为主,说明了放射性核素137Cs在长江口水下三角洲沉积物中的蓄积主要受流域侵蚀因素的影响。

长江口水下三角洲现代沉积速率

长江口水下三角洲采集的两个柱状样放射性核素^137Cs分析表明,长江口水下三角洲^137Cs剖面中均存在清晰的最大蓄积峰,与1963年的^137Cs散落沉降相对应,剖面中同时存在可对应于1959年的较清晰的次级蓄积峰,由此计算得到1959—1964年长江口水下三角洲的平均沉积速率为2.4-4.8 cm/a,1964—2006年减小到1.4-1.8 cm/a。反映出长江口水下三角洲整体淤积速率有很大程度的减小,很可能是三峡蓄水导致流域来沙量大幅度减小所致。虽长江口水下三角洲各处淤积速率减小程度不同,但降低的速度很快,表明长江三角洲发育已出现重大变化,水下三角洲局部地区已观察到侵蚀现象。

长江口泥质区18~#柱样的现代沉积速率及其环境指示意义

通过对长江口泥质区18#柱样进行137Cs和210Pb同位素测年分析,得到了柱样站点的现代沉积速率。结果表明,近50多年来沉积速率较大,且呈现阶段性差异:由137Cs时标计年法得到柱样1954—1964年的沉积速率为5.9 cm/yr,1964—2006年减小为3.36 cm/yr;沉积柱样的210Pb剖面呈两段分布,由此得到沉积速率120～225 cm为5.47 cm/yr,对应于18～100 cm减小为4.58 cm/yr。对比分析两种方法得出沉积速率开始减小的时间为1968—1972年,并且采样点区域表层可能出现侵蚀现象,为研究长江口泥质区环境演变提供了依据。

土地利用/覆盖变化对地表蚀积过程的影响——来自^(137)Cs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。

^(137)Cs测年的1986年时标探讨

本文依据日本监测的^(137)Cs年大气沉降通量,利用相应的降水数据进行修正,定量分析长江口1986年^(137)Cs大气沉降特征,结合长江口沉积物中^(137)Cs与239+240Pu比活度垂直剖面的分布特征对1986年时标进行探讨,同时讨论了识别该时标的方法。结论如下:(1)长江口^(137)Cs大气沉降通量趋势与日本东京基本一致,1986年都存在明显的^(137)Cs沉降峰,所以长江口沉积物中应存在切尔诺贝利核事故泄露的^(137)Cs蓄积峰记录。(2)相比于稳定的湖泊沉积环境,沉积动力环境复杂的长江口可以结合Pu同位素推断^(137)Cs剖面的1986年次级峰,但是根据沉积物平均沉积速率、蓄积峰比值等推算此次级峰较为困难,所以对1986年辅助计年时标的应用要慎重。

长江口启东嘴潮滩沉积速率变化及环境意义

沉积速率是认识潮滩沉积地貌环境变化的重要环境指标。长江口启东嘴潮滩位于长江北支沿江岸线和江苏沿海岸线的交汇处,是典型的粉砂淤泥质潮滩。对采集的岩芯沉积物QDZ-1进行了^(137)Cs同位素测年和粒度分析。结果表明岩芯沉积物以粉砂为主,从底部到表层表现为由粗变细的趋势,符合粉砂淤泥质潮滩的沉积特征。多年平均沉积速率在1963—1986年为2.61cm/a,在1963—2011年为1.82cm/a,在1986—2011年为1.10cm/a。基于此,对环境变化的意义进行了进一步解释。在深度172.5cm处砂含量突然增加,根据沉积速率估算,可能是长江流域1931年洪水等极端环境变化的影响。自从大规模引种互花米草后,保堤促淤效果显著,潮滩地貌由侵蚀转变为淤积,随着潮滩的逐渐淤高,由低潮滩转变为高潮滩,沉积速率呈现逐渐下降的趋势。