新疆137Cs定年时标解析

¹³⁷Cs在年代测定和土壤流失等领域得到了广泛的应用。在认定¹³⁷Cs时标前,需要消除粘土和有机质（TOC）对¹³⁷Cs 的富集作用。通过对比新疆多个湖芯钻孔¹³⁷Cs 序列,发现它们异于北半球¹³⁷Cs 沉降模式,即出现了1954、1963、1975 和1986 这四种时标且1986 年的¹³⁷Cs 比活度可能异常的高。通过分析艾里克湖钻孔的¹³⁷Cs序列,并结合新疆其他地区多个钻孔的¹³⁷Cs序列,与北半球¹³⁷Cs沉降特征以及靠近北疆的Belukha冰芯²⁴⁰Pu²³⁹Pu沉降记录进行对比,分析了新疆¹³⁷Cs时标的可靠性以及1986年¹³⁷Cs比活度异常高的原因。在新疆¹³⁷Cs多个时标中,仅1963年的时标是高信度的（即北半球¹³⁷Cs最大沉积年）。1954年¹³⁷Cs蓄积峰代表其全球初始显著沉降,距今已有2个¹³⁷Cs半衰期,当年沉积通量低且可能发生¹³⁷Cs垂直迁移,仅能作为次要时标。1975年的时标反映了1960s- 1970s的中国核试验,但距离罗布泊～300 km的博斯腾湖对中国核试验有截然相反的记录,表明中国核试验不是稳定信号,其核沉降范围以及对湖芯的影响作用还需进一步评估,不能作为可信的时标。1986年蓄积峰对应切尔诺贝利核事故,因核尘埃未大量进入平流层且距离新疆较远（～4 000 km）,但同时考虑到新疆位于核事故的西风环流下风区,所以该事故对新疆有影响但影响不大。1986年的¹³⁷Cs时标可作为次要时标。新疆湖芯1986年的异常高蓄积峰可能是由新疆最近几十年的人类活动（如过牧、耕种等）加上1987/1988年的高降水导致的地表侵蚀增强引起的。增强的地表侵蚀导致含有高¹³⁷Cs含量的表层土壤颗粒被冲刷进入湖泊,叠加在切尔诺贝利核事故¹³⁷Cs沉降之上,进而导致了湖芯沉积物记录到显著的1986年¹³⁷Cs蓄积峰。     

半固定沙丘表面的137Cs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，迎风坡脚与风坡脚均为沉积部位。这一尝试性研究为风沙地貌提供了新思路。     

新疆137Cs定年时标解析北大核心CSCD

^(137)Cs在年代测定和土壤流失等领域得到了广泛的应用。在认定^(137)Cs时标前,需要消除粘土和有机质(TOC)对^(137)Cs的富集作用。通过对比新疆多个湖芯钻孔^(137)Cs序列,发现它们异于北半球^(137)Cs沉降模式,即出现了1954、1963、1975和1986这四种时标且1986年的^(137)Cs比活度可能异常的高。通过分析艾里克湖钻孔的^(137)Cs序列,并结合新疆其他地区多个钻孔的^(137)Cs序列,与北半球^(137)Cs沉降特征以及靠近北疆的Belukha冰芯^(240)Pu/^(239)Pu沉降记录进行对比,分析了新疆^(137)Cs时标的可靠性以及1986年^(137)Cs比活度异常高的原因。在新疆^(137)Cs多个时标中,仅1963年的时标是高信度的(即北半球^(137)Cs最大沉积年)。1954年^(137)Cs蓄积峰代表其全球初始显著沉降,距今已有2个^(137)Cs半衰期,当年沉积通量低且可能发生^(137)Cs垂直迁移,仅能作为次要时标。1975年的时标反映了1960s-1970s的中国核试验,但距离罗布泊~300 km的博斯腾湖对中国核试验有截然相反的记录,表明中国核试验不是稳定信号,其核沉降范围以及对湖芯的影响作用还需进一步评估,不能作为可信的时标。1986年蓄积峰对应切尔诺贝利核事故,因核尘埃未大量进入平流层且距离新疆较远(~4 000 km),但同时考虑到新疆位于核事故的西风环流下风区,所以该事故对新疆有影响但影响不大。1986年的^(137)Cs时标可作为次要时标。新疆湖芯1986年的异常高蓄积峰可能是由新疆最近几十年的人类活动(如过牧、耕种等)加上1987/1988年的高降水导致的地表侵蚀增强引起的。增强的地表侵蚀导致含有高^(137)Cs含量的表层土壤颗粒被冲刷进入湖泊,叠加在切尔诺贝利核事故^(137)Cs沉降之上,进而导致了湖芯沉积物记录到显著的1986年^(137)Cs蓄积峰。     

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.     

福州盆地残留沼泽沉积的137Cs同位素定年与沉积环境演化

对福州盆地鳌峰洲残留沼泽沉积540 cm的FZ1钻孔进行了元素地球化学和137Cs以及加速器碳同位素（AMS 14C）测年。结果表明：钻孔存在2段不同的沉积环境,下部为洪冲积,上部为沼泽沉积,然而2段各自的沉积环境则相当稳定。137Cs测试在沼泽相稳定沉积出现的3个蓄积峰与北半球的放射性年代标尺可以对比。根据蓄积峰年代和插值后获得的钻孔底部年龄约为公元1950年,与钻孔底部的AMS 14C测年基本吻合,该结果表明采用137Cs测年方法定年是可行的。沉积速率研究揭示：20世纪50年代初至60年代中,近代洪冲积在福州盆地断块下沉区沉积速率极快,钻孔下部粉砂质淤泥的沉积速率达到20.9 cm/a;随着闽江下游盆地平原与河流变迁以及心滩的形成,原来的水道快速淤积演变为陆地沼泽环境,沉积速率开始逐步减小：20世纪60―70年代中降为9.9 cm/a,70―80年代中继续下降为7.1 cm/a,80年代中之后降为3.1 cm/a。福州盆地中心区的高沉积速率与全新世断块差异性活动存在着密切关系。     

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。     

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。     

借助137Cs估算滇池沉积量

根据137Cs测量值和具体区位判断,滇池流域土壤与湖泊沉积物中的137Cs是世界与中国核试验生成物叠加的结果,由此在滇池沉积物中识别出1954年、1963年、1976年、1986年几个特定年份的沉积层(时标)。计算不同时标间的沉积物质量,可求出不同时段单位面积上的年均沉积质量,不同湖区该值有差别,但符合湖心沉积低于湖岸的湖泊沉积规律。又参照滇池流域地貌、物源供给、湖盆形态及采样点等,借助GIS方法将滇池湖区划分为远岸湖心区(I)、近岸湖心区(II)、湖西区(III)、湖东区(IV)和湖南区(V),并计算各区底面积;然后将面积与年均沉积质量相乘,得到不同时段各区域的年均沉积总量1954~2003年与I~V区对应的年均沉积总量(104t/a)分别是6.85、8.90、8.43、9.82和5.91,滇池外海的总沉积量为39.91×104t/a。这些结果与当地实情吻合,与他人的研究结果也非常一致。     

土壤颗粒组成影响137Cs含量的初步实验结果

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。在¹³⁷Cs的再分配过程中,土壤颗粒组成是影响土壤¹³⁷Cs的重要因子。一般认为,土壤中的¹³⁷Cs活度主要与粘粘含量有关,但这要取决于原生沉积物的颗粒组成。通过选取共和盆地主要的三种土壤类型,采集0~30cm的混合样品,进行入工筛分,测定不同粒径成分的¹³⁷Cs含量。初步实验表明,砂质土的¹³⁷Cs活度与平均粒径之间呈负指数关系,0.01~0.1mm组分对¹³⁷Cs含量的影响最为显著;壤质土的¹³⁷Cs活度主要与粗粉砂(0.01~0.05mm)含量有关,与137Cs活度主要与原生沉积物的颗粒特性和粒度有关.¹³⁷Cs一旦被原生沉积物颗粒吸附,在以后的土壤颗粒再分配过程中,是很难被置换掉的。     

基于137Cs、241Am和210Pb计年的上级湖沉积速率研究

利用放射性核素210pb、137Cs及241Am测年方法,确定上级湖表层沉积物的年龄、沉积速率及其变化,分析湖泊沉积速率变化与自然环境演化、人类活动(尤其是修筑堤坝等水利工程)之间的关系,为合理开发利用湖泊资源、保护生态环境提供理论依据.137Cs测年结果表明,沉积柱芯中137 Cs 1964年时标不明显,不存在1975年、1986年时标;利用241Am及210Pbex辅助计年,确定质量深度6.37 g· cm2处为1964年,至表层的平均沉积速率为0.135 g·cm-2·a-1.利用210Pbex CRS模式计算出每个样品深度所对应的年代,与历史资料较吻合.210Pbex CRS计年结果显示,自1859年以来上级湖的沉积速率不稳定,以二级坝建成使用的1960年为界,划分为建坝前平均沉积速率低及建坝后沉积速率上升两个大的时段.上级湖沉积速率的变化与流域旱、涝变化及人类活动有关.     

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。     

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.     

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.     

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。     

海南岛滨海沙地风沙活动的137Cs示踪初步研究

 采用¹³⁷Cs示踪法研究了海南岛滨海地区风沙活动特征，初步查明：由于¹³⁷Cs沉积量有限，海南岛¹³⁷Cs背景值含量较低，距海越近沙地中¹³⁷Cs含量越低，在植被覆盖较好的草地与林地土壤中¹³⁷Cs含量稍高；根据灌丛沙丘及丘间地剖面的137Cs分布态势，丘间地剖面¹³⁷Cs含量趋于微量的均匀化，表现出长期稳定沉积特征，而灌丛沙丘具有人为扰动剖面的特征；海南岛西部沙地风沙沉积速率约为1.25 cm·a^-1。     

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.