贵州省西南部麦岗水库沉积物的137Cs和210Pb测年与沉积速率研究

对贵州省西南部麦岗水库沉积物柱芯MG4-2,采用210Pb和137Cs法进行了测年与现代沉积速率研究.结果表明,该柱芯中存在这3个明显的137Cs蓄积峰,对应1964,1975,1986年3个计年时标.运用210Pb的恒定补给速率(CRS)模式计算得到的年代,总体上与137Cs法的结果吻合较好,但存在一定的偏差,特别是与1964年的计年时标的偏差较大,这可能是因为沉积物柱芯受到了一些人为扰动所致.两种核素测定的平均沉积速率在数值上有一定的偏差,但都反映了麦岗水库沉积物近几十年以来经历了从慢到快再到慢的沉积过程,初步推测,沉积速率的这种变化与人类活动有一定的关系.两种计年方法结合,相互印证,使计年和沉积速率的研究更为准确.     

Pb和Cs活性在湖底沉积物测龄法上的应用

鉴别水域范围内侵蚀控制策略的有效性是一个难题,使用放射性元素例如Pb和Cs,鉴别湖底沉积物积累速率,是评估水域周围土壤保护策略有效性有价值的方法。对4个沉积样芯Pb的分布进行研究,在恒定初始浓度模型(CIC模型)中,Cs活性用来支持Pb数据的有效性,这4个样芯均表明,在土壤保护策略应用之后,2008—2011年收集的土壤样芯的沉积速率比之前30a的沉积速率下降了50%,最近的沉积速率几乎是0.5cm/a。研究表明,CIC模型适用于农业集水区沉积物积累测年法的研究。     

放射性核素~(131)I和~(137)Cs大气扩散对排放高度的响应分析

本文以江西彭泽内陆核电厂拟选厂址为研究区,基于CAP88-PC(清洁空气法案评价工具包)计算模型预测11种排放高度情景,下气载放射性核素131I和137Cs的大气扩散过程。研究结果表明:放射性核素131I大气弥散因子、空气浓度、干沉降速率和地面沉积速率随距离增加呈先增加后减少趋势;在同一风向下随不同排放高度增加呈下降趋势,其最高值均出现在NNW方位。放射性核素137Cs大气弥散因子、空气浓度、干沉降速率和地面沉积速率随距离增加呈增加趋势;在同一风向下随不同排放高度增加呈下降趋势,其最高值均出现在NNW方位。对比2种核素发现:放射性核素137Cs大气弥散因子平均为131I的1.1倍;放射性核素131I空气浓度、干沉降速率和地面沉积速率分别平均为137Cs的29.7倍、577.0倍和184.4倍。本研究可为核电厂放射性核素环境影响评价提供参考。     

137Cs和210Pbex双核素示踪"三北"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

为查明"三北"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化，利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术，选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区，研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用，农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布；退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）浓度最高、下层（5～25cm）浓度均相对较低且分布相对均匀的形态，这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化，退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用；2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律，利用210Pbex质量平衡方程，提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型；3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为27.94±11.92 (t/hm2·a)，农耕地侵蚀速率为29.11±14.42 (t/hm2·a)，而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到"三北"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为82.16±14.36 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率为-41.28±33.91 (t/hm2·a)；农耕地造林前平均侵蚀速率为68.55±22.11 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率-8.52±47.32 (t/hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果，而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外，研究结果也表明，相比于"三北"防护林建成之前，建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势，且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。     

核素示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用进展

介绍了单核素 (137Cs、2 10 Pb和7Be)、复合核素 (7Be、2 10 Pb、2 2 6 Ra和137Cs)及稳定性稀土元素 (REE)示踪技术在土壤侵蚀速率、泥沙沉积速率、侵蚀产沙时空分布和侵蚀类型转变等研究中的应用现状 ,并对各方法做了简要评价。     

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。     

土壤样品中~(137)Cs和~(210)Pb活度分析比对研究

本文介绍了国际原子能机构(IAEA)组织的5个土壤样品中137Cs和210Pb活度分析的国际比对结果。本实验室比对用HPGe低本底γ谱仪对土壤样品进行测量,用LabSOCS(Laboratory Sourceless Calibration Software)进行系统无源效率刻度。通过IAEA的评价指标对结果进行评价表明,所测定的5个土壤样品中137Cs和210Pb活度结果都满足达标的要求,成功通过了IAEA的比对。IAEA公布的所有参加的18个实验室的比对结果显示,137Cs活度测定结果有82%的实验室属可接受,而210Pb活度测定结果只有33%的实验室属可接受。对这次国际比对总结分析经验和不足:137Cs与210Pb相比,其分析不确定性相对小,分析误差容易控制;210Pb是土壤中本身存在的放射性核素,其穿透能力较低,受土壤母质和本底的影响,其分析误差不容易控制。     

典型黑土区农业流域土壤侵蚀-沉积对土壤养分和酶活性的影响

研究农业流域土壤侵蚀—沉积对土壤养分和酶活性的影响可为土壤侵蚀退化评价提供重要科学依据。选择典型薄层黑土区的宾州河流域为研究区,在流域上游、中游和下游各选取2个代表性坡面,基于¹³⁷Cs示踪技术估算土壤侵蚀—沉积速率,分析流域和坡面尺度土壤侵蚀—沉积对土壤养分(有机质、全氮和速效磷)和土壤酶活性(转化酶、脲酶和碱性磷酸酶)的影响。结果表明:(1)土壤侵蚀速率在流域上游最大,分别是流域中游和下游的1.9,11.2倍;坡面尺度上土壤侵蚀速率在坡中部最大,分别是坡上部和坡下部的1.3~2.6,2.8~12.2倍。(2)在流域尺度上,土壤有机质空间分布与土壤侵蚀速率空间分布呈相反的变化趋势,土壤全氮和速效磷含量在流域下游皆大于流域中游;坡面尺度上土壤有机质、速效磷含量、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均表现为坡下部>坡中部,说明农地土壤侵蚀降低土壤养分含量和酶活性。(3)流域沉积区土壤沉积速率对土壤有机质、速效磷含量、脲酶和碱性磷酸酶活性有显著影响。(4)土壤有机质和速效磷含量对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性有显著影响,表明土壤侵蚀—沉积引起的土壤养分再分布是造成土壤酶活性空间分异的重要原因。     

二百方子沼泽湿地沉积物重金属分布特征研究

选取霍林河下游二百方子沼泽湿地为研究对象 ,采用重力沉积芯采样钻钻孔采样与剖面切割采样相结合的方法 ,采集了 8个沉积柱芯及剖面 ,对沉积物重金属元素Cu、Zn、Cr、Ni、Co、Pb、Fe、Mn及pH、总有机碳 (TOC)、全氮 (TN)在剖面中的分布进行高分辨率研究。结果显示 ,剖面上部沉积物表层沉积序列内已明显富集了Fe、Mn、Zn等重金属 ,并与TOC含量呈显著相关。与此相反 ,大多数沉积柱芯下层的重金属含量相对较低并接近地球化学天然背景水平。研究表明 ,高分辨率取样易找出元素间相关性。越靠近河流 ,淹没频率越高 ,沼泽湿地表层沉积物中重金属元素含量越高。     

黔西北麻窝山岩溶盆地沉积物断代的质疑

  据谢良胜等的2篇文章报道,黔西北麻窝山岩溶盆地近29年来平均沉积厚度1.33 m,沉积速率4.6 cm/a,流域平均侵蚀模数为2 900.55 t/(km2.a)。而根据笔者的研究成果,该岩溶盆地中央部位沉积物剖面中,表征1963年沉积的137Cs峰值深度为40 cm,减去犁耕层深度,1963年以来的沉积厚度为20 cm,年均沉积速率为0.44 cm/a,此值仅为谢良胜等研究结果4.6 cm/a的1/10。     

薄层黑土区流域尺度土壤养分对侵蚀-沉积的响应

分析薄层黑土区流域尺度土壤养分与土壤侵蚀速率之间的空间分布关系,可为土壤侵蚀退化评价提供重要的科学依据。基于土壤样品采集与分析测定,结合~(137)Cs示踪技术,对比了典型薄层黑土区流域侵蚀区和沉积区的土壤养分含量,明确了流域尺度土壤养分含量及其空间分布对侵蚀—沉积速率的响应。结果表明:(1)在流域尺度土壤侵蚀对土壤养分含量有重要影响,侵蚀部位土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、硝态氮(NO_3—N)和速效磷(AP)含量较之沉积部位分别降低27.4%,21.1%,29.2%和54.1%,SOC和TN含量在侵蚀部位和沉积部位存在极显著差异,AP含量在侵蚀部位和沉积部位存在显著差异,而NO_3—N含量在侵蚀部位和沉积部位无显著差异。(2)土壤SOC、TN和AP含量与土壤侵蚀速率呈极显著负相关关系。(3)流域尺度土壤SOC和TN含量空间分布与土壤侵蚀—沉积速率的空间分布呈相反的变化趋势,表明在研究流域土壤侵蚀是造成土壤质量退化的关键驱动因子。     

侵蚀过程与养分损失

自然降雨的分离作用伴随着沉积物会产生沉积作用,而且沉积运动特性优于原非侵蚀土壤.在连续降雨条件下,这个特性随时间而变化,表明最初土壤细粒损失伴有土壤表层粗糙沉积层的发展和沉积浓度的降低.当陆地运动的夹带再夹带现象是主要的侵蚀机制时,其沉积物的沉积速度特性类似于非侵蚀土壤.由于上述沉淀形式的变化会产生养分加富现象,因为通常养分与每粒土壤体积不是同样增加或减少的关系—即土壤按沉积速度快慢划分.养分加富现象的另一个原因是在侵蚀过程中沉积物养分浓度产生了变化.分析的方法是综合考虑这些原因对加富率的影响,也可以理解为随沉积物运移(或其它化学吸附)的养分.本文阐明了全氮加富率是如何随侵蚀过程及该过程的历时变化和植物茎或叶产生的表层接触覆盖而变化的.     

鄱阳湖典型湿地表土沉积物中重金属污染的分布特征

在不同时段采集鄱阳湖区典型湿地底泥沉积物及湖滩草洲表土沉积物样品,分析了Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素的含量与分布特征。结果表明,研究区内湿地底泥沉积物、湖滩草洲表土沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素的平均含量显著高于鄱阳湖区的土壤背景值和全国平均水平;且不同的元素表现出不同的相关特征,Cu、Zn、Pb三种元素之间呈现出极显著正相关,表现出一定程度的复合污染。     

论黔西北麻窝山岩溶盆地土壤堆积记录——兼答张信宝先生

针对张信宝先生用137Cs断代法计算黔西北麻窝山岩溶盆地土壤沉积速率,以及对谢良胜等研究成果提出的质疑,笔者从黔西北麻窝山岩溶盆地环境现状、环境演变、土壤堆积、137Cs活度等方面进行论述。认为:易地堆积土壤来源的不确定性导致土壤层中137Cs来源复杂,不能根据其峰值确定沉积年代,但可以作为定性判定土壤侵蚀强度的依据;在资料匮乏和无测站数据时,沉积量测量法是盆地型喀斯特山区土壤侵蚀计算的有效方法;麻窝山特殊的环境地质条件为喀斯特石漠化系统研究提供理想场所。     

过筛粒径大小对HPGeγ谱仪测定137Cs和210Pb的影响

2.00mm通常被作为实验室测定土壤中环境放射性核素137Cs和210Pb比活度时土壤样品过筛粒径,但有关不同过筛粒径对测量准确性的影响评价鲜有报道。本研究选择了褐土、栗钙土和紫色土等3种代表性土壤,经4种过筛粒径2.00、1.00、0.50和0.25mm处理后,利用HPGeγ谱仪测定了处理土样中的137Cs和210Pb比活度。137Cs测量结果显示,相比2.00mm的粒径,0.25mm粒径能减少样品中137Cs分析精度达到可接受值的时间,同时对比活度测量值具有积极影响;对210Pb而言,过筛粒径的减小会造成分析精度达到可接受值时间的延长,但对比活度的测量值影响并不显著。研究结果在提高利用HPGeγ谱仪准确测定环境样品中的137Cs和210Pb比活度方面具有重要意义。     

赣南红壤丘陵区137Cs示踪土壤侵蚀对土壤养分元素的影响

赣南红壤丘陵区是我国土壤侵蚀与土地退化比较严重的地区,以南丰县为例,应用137 Cs示踪技术探讨不同土地利用方式下土壤侵蚀与养分元素的关系。结果表明:(1)湿地松林、桔园、水田3种土地利用方式作用下土壤中137 Cs与养分元素分布差异显著,在垂直剖面上,湿地松林137 Cs含量呈指数递减分布,水田与桔园137 Cs含量因人为干扰在耕层内均匀分布;有机质与137 Cs有相似的分布特征;全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均呈现一定表聚性。(2)位于坡地的2种土地利用方式中,湿地松林137 Cs、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量均表现为下坡>上坡>中坡;桔园137 Cs活度表现为中坡>下坡>上坡,全氮、碱解氮、速效磷表现为下坡>中坡>上坡,而速效钾、有机质最大值均出现在上坡。(3)相关性分析表明,土壤137 Cs与有机质、全氮、碱解氮显著正相关,表明小流域有机质、氮元素可能与137 Cs有相同的物理运移方式,pH与137 Cs显著负相关,速效磷、速效钾则与137 Cs不相关。(4)3种土地利用方式中位于小流域谷地的水田137 Cs、有机质、全氮、碱解氮含量最高,坡地上桔园坡面137 Cs与土壤养分元素含量均高于湿地松林地,表明一定程度的坡改梯桔园种植模式能有效缓解土壤侵蚀与养分流失,改善区域生态环境。     

关于利用~(137)Cs测定土壤侵蚀和泥沙沉积速率的评述

沉积于地表的大气核试验放射性沉降物—~(137)Cs(Cesium—137)为土壤颗粒紧密地吸附,限制了其因化学、生物过程引起的移动.环境中~(137)Cs的移动大都是物理过程所致.因此,它便成为侵蚀与淤积研究中独特的示踪剂.~(137)Cs技术可在许多沉积环境中,如水库、湖泊、湿地,沿海地区和洪积平原等,确定泥沙淤积速率.这一技术已在全世界许多不同环境的侵蚀与沉积研究中得以广泛的应用.     

应用137Cs技术调查河漫滩沉积物的研究进展

人工同位素137Cs可以作为环境示踪因子研究河漫滩沉积物.综述了应用137Cs技术调查河漫滩沉积物的沉积率、确定沉积物来源和研究与沉积物相结合的污染物质的研究进展.     

土壤剖面中~(210)Pb_(ex)的分布特征及其在土壤侵蚀示踪中的应用

210Pb由于在环境中特殊的分配关系及其在土壤中迁移性小、极易被土壤细颗粒吸附等特性而被视为良好的示踪剂,210Pb的沉降具有连续性和相对稳定性,可示踪百年尺度的平均土壤侵蚀速率。具有初始分布及其在未扰动土壤剖面中均呈现出土表含量最高,随深度增加含量减少的分布特征。在耕作土壤中由于耕作混合作用210Pbex呈均匀分布。评述了目前用到的210Pbex侵蚀模型重量逼近模型和质量平衡模型,210Pbex与其它核素(137Cs、7Be)复合示踪研究土壤侵蚀和泥沙来源是核素示踪的一大亮点。提出了210Pbex示踪土壤的优点和应用210Pbex示踪应注意的问题。     

pH对闽江河口湿地沉积物氮素转化关键过程的影响

以闽江河口湿地沉积物为研究对象,通过单变量的沉积物培养试验(pH=2.5,3.5,4.5,5.5,6.5),研究pH对湿地沉积物氮元素硝化、反硝化、矿化3个关键过程的影响。结果表明:低pH(pH=2.5)对硝化活性有明显的抑制作用,其余pH对沉积物的硝化速率影响不大,硝化细菌的数量和活性在强酸条件下限制明显。随时间推移,沉积物反硝化速率减小,反硝化活性增强。偏酸条件对反硝化活性有一定抑制作用,主要由于沉积物中反硝化细菌在酸性条件下不活跃或耐酸细菌数偏少。不同pH条件下,矿化速率基本无规律可循,表明pH对湿地沉积物矿化过程无直接影响。