南极长城站附近企鹅栖息地粪土沉积地层放射性核素^(210)Pb定年

用γ谱方法测定了南极长城站附近特有生物群落栖息地沉积物中放射性核素含量,地表沉积物中40K,137Cs,210Pb,226Ra,228Ra,228Th.和238U平均比活度,分别为143,7.56,24.1,3.65,5.36,4.15和6.5 Bq/kg.同时测试了阿德雷岛企鹅栖息地粪土沉积地层中放射性核素含量,利用其中的210Pb比活度,210Pbex垂向变化特征,推演沉积物的沉积速率和地质历史年代:其中AD1-a柱样时间跨度约为74 a(1928~2002年),据此计算了沉积速率为0.063 mm/a(r=0.794),并讨论了在南极特定条件下,放射性核素示踪对定年影响以及与区域现代气候环境变化的内在联系.

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。

^(210)Pb同位素在人类世沉积物定年中的应用

人类世作为一个新近被确定的地质年代单位,对其开展相关研究要求较高的时间分辨率,因此需要寻找合适的定年方法。目前主要的定年方法有^(137)Cs、^(210)Pb和^(239,240)Pu定年,相比其他两种方法,^(210)Pb定年适用范围广,在环境中的地球化学行为和分布相对稳定,测年可靠性相对更高,可用于人类世河口、湖泊和海洋等多种沉积环境的定年和沉积速率的估算。总结了^(210)Pb定年方法及其定年原理与模式,分别阐述了^(210)Pb定年法在河口、湖泊和海洋等不同沉积环境中建立人类世年代标尺与沉积速率获取时的应用,并讨论了其影响因素,指出了^(210)Pb定年法的误差来源,如沉积速率的变化等,需要深入研究这些误差来源。未来研究可以考虑将^(210)Pb定年与其他定年方法相结合,从而得到更全面和准确的人类世年代框架。总之,^(210)Pb定年法在人类世的研究中将继续发挥重要作用,帮助我们更好地了解人类活动与地球环境演变的关系。

年轻石笋平均沉积速率的确定——多方法探讨

石笋凭借其准确的年代学和对洞穴外界环境的敏感响应,已经成为第四纪研究的重要力量。亚洲季风区轨道-千年尺度石笋δ18O指示亚洲季风强弱的变化,但是在更短的时间尺度上,石笋δ18O则可能受到其他因素的影响,因此近现代、能与器测记录进行对比的石笋记录研究是衔接现代气候与古气候的关键环节。而这关键环节中的关键问题就是确定石笋的沉积年代。寻找一种适合于无生长纹层、低U含量石笋样品的年代方法对于解决石笋沉积年代有着重要的推动作用。本研究选择广西桂林茅茅头大岩一正在生长的年轻石笋。由于低U含量、高232 Th含量,U系-230 Th定年不成功。利用210Pb定年计算出平均沉积速率为1.96±0.23mm/a,但由于多层晶间孔隙的存在,计算结果偏小。由于石笋中14 C基本为核爆产生,AMS 14 C测试结果计算石笋平均沉积速率为2.10mm/a,但由于未测量到核爆前14 C数据,其值可能仍偏小。由于前人研究指出桂林地区石笋记录能记录夏季风降水,结合桂林多年降水数据,综合计算出该石笋平均沉积速率为2.44mm/a,生长时限为2009—1968年。平均沉积速率和沉积时代的确定,为后续的石笋现代气候研究,进而与古气候衔接提供了重要的研究基础。

西藏纳木错现代沉积速率的空间分布特征及近60年来的变化研究

利用^(210)Pb和^(137)Cs方法对采自青藏高原纳木错不同位置的8支岩芯进行了现代沉积速率的研究,其中6支岩芯的^(210)Pb_(ex)比活度变化具有较好的记录,而只有位于湖泊开阔深水区的NMCS08-1岩芯显示了^(137)Cs比活度的蓄积峰。结果显示不同位置岩芯的平均沉积速率具有明显的空间差异,自约1950A.D.以来纳木错不同岩芯的平均沉积速率为0.043～0.098 cm/a,深水区的岩芯显示了较高的沉积速率,但高含水量和低干密度的沉积物特征导致其质量累积速率较低;水深和水下地形以及入湖河流的分布是影响沉积速率的重要因素。近60年来不同岩芯的平均质量累积速率为29.6～61.9mg/cm^2·a,其中3支岩芯的质量累积速率变化显示了较为一致的总体上增加的趋势,且位于开阔深水区的岩芯自1970年以来的变化与湖区降水量记录具有较好的一致性,但显示了一定的时间滞后。

南极企鹅粪土地层、机体组织与卵中POPs含量分布及其生态环境意义

对南极阿德雷岛企鹅栖息地粪土混合地层进行210Pb定年,同时采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)内标定量法测定了企鹅栖息地粪土混合地层及其机体组织中的有机氯污染物分布.结果表明:粪土混合地层中表层的有机氯污染物含量最高,w(PCBs),w(HCHs)和w(DDTs)分别为0.92,0.42和0.70 ng/g.与非栖息地的比较表明,通过有鸟类活动的粪土混合地层(营巢和粪便)输入的PCBs和OCPs比无鸟类生命途径的高.因此,海鸟成为将有机氯污染物带到南极大陆的媒介和途径.有机氯污染物主要分布在企鹅机体的脂质和脂肪中,其中脂肪和尾臀腺中的含量最高,脂肪中w(PCBs),w(HCB),w(HCHs)和w(DDTs)分别为126.9～277.0,43.2～197.0,未检出～20.7和79.4～110.1 ng/g.蛋卵中w(PCBs),w(DDTs),w(HCB)和w(HCHs)分别为0.4～0.9,2.4～10.3,6.0～10.2和0.1～0.4 ng/g,总积蓄水平依次为HCB>DDTs>PCBs>HCHs.对比PCBs在企鹅体内的积累与排出(粪土和产卵)过程可知,前者占主导地位.在南极企鹅机体组织和卵中检出PCBs和OCPs表明,有机氯农药可在鸟类动物体内积累与代间转移,在相当长的时期内难以消除.

南极企鹅粪土沉积柱样、蛋卵中OCPs、PCBs含量分布及其环境意义

对南极阿德雷岛企鹅栖息地粪土层进行210Pb测年,同时采用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)内标定量法测定了企鹅栖息地粪土混合地层和企鹅蛋卵中有机氯污染物含量,粪土混合地层中有机氯污染物最高浓度:表层PCBs为0.92ng/g,HCHs为0.42ng/g,DDTs在0.70ng/g,与非栖息地相比较,研究结果显示,通过鸟类活动的粪土混合地层(营巢和粪便)输入PCBs和OCPs含量比无鸟类生命途径的土壤相对要高。企鹅蛋卵样∑PCB在0.4—10.2ng/g,∑DDT2.4—10.3ng/g,HCB0.1—9.4ng/g,∑HCH0.1—0.5ng/g,总积蓄水平依次为:∑PCB>∑DDT>HCB>∑HCH。

西南极企鹅栖息地粪土沉积层中生物标志物记录及其环境气候意义

对2001年采集的西南极阿德雷岛(Ardley Island)企鹅栖息地粪土沉积层的柱状样品进行了210Pb精确定年,同时采用气相色谱法对其柱状样品以及采自2001年和2006年微表层样品中的正构烷烃和脂肪酸甲酯进行了分析和研究,建立了西南极阿德雷岛企鹅粪土沉积层的类脂生物标志物时间序列(1926—2006年),并应用粪土沉积层记录的脂肪酸分子nC18∶2/nC18∶0值,探讨了80 a以来南极地区2次短期气候冷暖变化事件在年代和形式上与ENSO事件的响应,结果表明:企鹅粪土沉积层记录的正构烷烃具有明显的奇偶优势,主峰碳(C23)、轻烃/重烃(∑C21-/∑C)值、正构烷烃碳优势指数(CPI)等的变化不仅反映了菌藻微生物与陆地植被的相对变化,而且也与气候变化具有密不可分的联系;细菌脂肪酸iC15∶0/aC15∶0值敏锐地反映出这一地区2个时段(2～3 cm和4～5 cm均对应于ENSO结束之年)微生物作用的明显增强,与此同时脂肪酸碳优势指数(CPIA)值的降低,表明微生物为粪土沉积层贡献了低碳数的脂肪酸组分,反映出微生物及细菌在南极这个相对简单的生态系统中扮演着重要角色,说明微生物的活动与气候冷暖条件存在着密切关联。

三岔湖沉积物揭示的湖泊营养化进程与人类活动的关系

在210Pb和137Cs定年基础上,研究了三岔湖沉积物理化性质的垂直和水平变化格局,揭示了三岔湖沉积物的特性、沉积速率、碳氮磷变化格局与人类活动和湖泊富营养化进程的关系.三岔湖不同时期沉积物的TOC、TN、TP与三岔湖水质呈现同样的变化格局.建库初期三岔湖水质为贫营养状态,随着人类活动的加剧,水质不断恶化.沉积物的沉积速率和碳氮磷含量的变化与人类活动密切相关,工、农、渔业、旅游业等人类活动导致三岔湖湖泊营养化进程加快.控制人类活动的强度是改善湖泊水质的关键.网箱养殖是三岔湖沉积物中磷的最重要来源,停养后沉积物中磷含量的下降将是一个相当漫长的过程.

鄂北水资源配置工程受水区熊河水库碳氮磷沉积历史重构及源解析

鄂北岗地是国家重要的粮食主产区之一,但该区域也是湖北降水量最少的地区,水质污染严重。为缓解鄂北水资源短缺和污染问题,2015年湖北投资180亿实施了鄂北水资源配置工程,但目前对受水区相关水库的污染现状缺乏了解,对其碳、氮、磷污染历史缺乏认识。选择鄂北典型受水水库——熊河水库,利用沉积物^(210)Pb和^(137)Cs定年方法建立熊河水库建库以来坝前沉积物样品的年代序列,并结合沉积物理化分析和流域人口、国内生产总值(GDP)和粮食产量的数据,重建了人类活动与经济发展对熊河水库水环境的影响,结果表明在熊河水库采集的34 cm沉积物柱芯(命名为XHS)的沉积历史约66年(1953~2019年),平均沉积速率为0.66 cm/a;沉积物柱芯XHS的总有机碳含量为0.57%~1.56%,总氮含量为0.32~1.84 g/kg,总磷含量为0.97~1.91 g/kg。沉积物柱芯XHS的总有机碳含量与熊河水库流域人口数量、GDP和粮食产量的变化呈显著正相关,总氮与熊河水库流域粮食产量的变化呈显著正相关。沉积柱XHS中TP与Fe/Al-P、Ca-P、IP和OP呈正相关。在1999年之前,人类活动导致TP和各形态磷呈现上升的趋势。沉积速率与熊河水库流域人口数量、GDP和粮食产量的变化呈显著正相关。沉积物柱芯XHS的碳/氮比值(C/N)进一步表明沉积物有机碳在1981~1996和2012~2019年这两个时期主要来源于浮游植物,在1963~1970和2006~2009年这两个时期来源于浮游植物和陆生植物的混合输入。

沅江入湖河床沉积物重金属污染演化地球化学分析

对沅江入湖河段河床沉积物进行钻探取样,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析沉积物重金属等微量元素的含量,并利用210Pb法测定沉积物沉积速率.同时,在分析沉积物重金属污染特征的基础上,探讨沉积物重金属污染的演化过程.结果表明:沉积物中Bi、Cd、Mn、Mo、Zn、Pb等重金属含量变化大、分布不均匀,而Sc、Tl、Rb、Cs、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REEs(稀土元素)等微量元素含量变化小,分布相对均一.微量元素富集特征(EF值)和主成分分析结果显示,沉积物中Cu、Sc、Tl、Rb、Cs、Th、U、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REE等微量元素主要为自然源,而Bi、Cd、Mn、Zn、Pb等重金属则既有自然源的影响,又有人为源的贡献.地累积指数(Igeo)评价结果显示,入湖段沉积物存在Cd-Mn-Zn-Pb-Bi等元素组合的重金属污染,且沉积物自下而上分布有中深部(204~192 cm)、中上部(96~64 cm)、浅表部(64~0 cm)3个重金属污染层.上述3个重金属污染层可能对应于3个期次的重金属污染事件,即早期(1913年前)的零星重金属污染、中期(建国初期至改革开放初期,1963—1979年)的中等强度重金属污染、近期(1979年至今)高强度重金属污染.且自早期到近期,沉积物重金属污染程度增强,污染元素组合趋于复杂化.沅江入湖河床沉积物的上述3期重金属污染可能对洞庭湖沉积物产生直接影响.