水利工程对南四湖现代沉积速率的影响

利用放射性同位素(137Cs、210Pb)测年法计算山东省南四湖的沉积速率,采用高纯锗γ谱仪(美国EG&G ORTEC公司)对南四湖上级湖、下级湖的沉积岩柱(DS2和WS2)样品进行137Cs、210Pb放射性活度测试,分析水利工程建设对湖泊沉积影响的程度与后果. 结果表明:上级湖、下级湖137Cs总蓄积量之比为9.7,说明在二级坝水利工程影响下,流域内侵蚀泥沙及其所吸附的137Cs主要沉积于上级湖;137Cs在湖泊沉积物中的剖面分布与137Cs大气沉降时序的分布模式相背离,故137Cs蓄积峰不具备时标意义. 利用210Pb计年的CRS(恒定补给速率)模式分析2个沉积岩柱不同质量深度所对应的年代,结果显示,150多年来南四湖上级湖、下级湖的沉积速率不稳定,以1960年为界划分为两大时段:沉积岩柱底部所对应的年代至1960年,上级湖、下级湖沉积速率平均值分别为0.069、0.160 g/(cm2·a);1960—2010年,二者沉积速率平均值分别为0.218、0.072 g/(cm2·a). 可见,二级坝水利工程对南四湖沉积速率产生了重要影响,210Pb计年的CRS模式分析结果可靠.      

基于210Pb和137Cs计年法的黄河下游湿地沉积速率研究初探

本文利用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs计年方法分析探讨黄河下游湿地沉积速率演化与上游水沙变化的响应关系。结果表明，²¹⁰Pb比活度大致指数衰减趋势以及¹³⁷Cs蓄积峰的鉴出，表明放射性核素手段在黄河下游湿地的沉积学研究具有一定可行性。基于²¹⁰Pb的CIC模式和CRS模式得出的沉积速率分别为1.68 cm/a和0.67~2.76 cm/a；基于¹³⁷Cs剖面的1963年和1986年两个蓄积峰，计算自下而上沉积速率分别为2.67 cm/a、1.08 cm/a和1.21 cm/a。研究发现，近几十年黄河下游湿地沉积速率呈逐渐减小趋势，这与黄河流域气候变化、上游流域建坝、水土保持和下游水资源利用存在密切关系。此外，水库调度方式也在一定程度上影响下游沉积速率，虽然下游淤积量不变，但洪峰的"削平"导致泥沙难以淤积于湿地。     

太湖湖心区的痕量金属历史沉积过程研究

以太湖湖心区的沉积物为研究对象,解析了湖心区痕量金属的沉积通量年变化,探明了湖心区痕量金属的历史沉积情况.结果表明:湖心区各样点沉积物的沉积速率从1950年以前的(0.032±0.023)g·cm-2·a-1缓慢递增到1980前后的(0.076±0.030)g·cm-2·a-1,1980年后突增明显,在2000年后达到(0.185±0.132)g·cm-2·a-1.湖心区沉积物中8种痕量金属(钒、铬、镍、铜、锌、砷、镉和铅)的含量年变化没有明显递增趋势,在20世纪80年代(对应沉积柱4~9 cm深度处)前后相差不大(变幅小于20%).但8种金属元素的沉积通量随时间推进而递增,与1980年前相比,金属沉积通量在1980年后突增倍数达到11倍以上.金属沉积通量与沉积物的沉积速率显著正相关,并与20世纪20年代以来太湖流域社会经济发展形势相一致.1980年后8种痕量金属沉积总量在湖心区西部最大,而沉积物沉积速率对湖心区南部的痕量金属沉积总量贡献最大.通过金属沉积通量可以更全面地研究太湖重金属的历史沉积过程和人为活动的干扰效应.     

黄河三角洲及邻近海域沉积物137Cs和210Pbex断代的适用性

¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex定年是确定近百年来浅层湖泊沉积物年代学框架的首选方法,然而,该方法在河口滩地及邻近海域沉积物断代中的适用性仍然不清。本文以渤海黄河三角洲为研究对象,通过钻孔采集了1929～1990年间四个不同成陆年限的淤成土泥芯,分析了¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex活度及粒度的深度分布特征;结合已报道的邻近海域水下地形特征、沉积物特性、沉积构造等资料,讨论了黄河口泥沙沉积和三角洲形成的特点,评价了沉积物¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex断代法在该区域的适用性。结果表明,黄河三角洲是由入海口冲积扇不断向前推进而形成,具有快速且不均匀沉积的特点。20世纪50～70年代大气层核试验产生的放射性同位素¹³⁷Cs是黄河三角洲和邻近海域沉积物断代可靠的示踪物,含¹³⁷Cs的沉积物可被确定为1963年(或1954年)以来的沉积物。²¹⁰Pb_ex是大气持续沉降的天然放射性尘埃,不适用于具有快速且不均匀沉积特点的入海口水下冲积扇沉积物断代;水下冲积扇成陆后,地面继续承接²¹⁰Pb_ex核数沉降,因此,²¹⁰Pb_ex也不适用于黄河陆地三角洲的沉积物断代。泥沙的沉积速率在远离水下冲积扇的海域较低,且经水面沉降至海底的²¹⁰Pb_ex比例较高,沉积物的²¹⁰Pb_ex深度分布曲线形态类似于稳定环境的湖泊、海湾。计算沉积速率的CIC和CRS模型未考虑核素的向下扩散迁移过程,这可能会导致估算的黄河三角洲邻近海域泥沙沉积速率偏大。     

洞穴上覆土壤层~(210)Pb放射性活度变化特征及其环境意义

土壤210Pb放射性活度变化可以用来指示土壤侵蚀速率变化、计算水土流失速率,但是在其他方面的应用,特别是岩溶环境的应用相对较少。在进行洞穴年轻沉积石笋年代测试过程中,发现目前应用的CIC(恒定初始放射性活度模式)初始活度恒定的假设需要进行验证。通过对广西桂林茅茅头大岩上覆土壤层进行季节采样和210Pb放射性活度、土壤有机质、粒径等分析,发现土壤剖面表层20~30cm内的210Pb放射性活度季节变化明显,可能响应了大气环境、土壤生态环境的变化。但是土壤剖面基底210Pb放射性活度基本保持恒定,说明土壤层厚度大于20~30cm时,土壤层中210 Pb变化对洞穴年轻沉积物表层210Pb活度变化影响不大,洞穴上覆层对洞穴沉积物210Pb放射性活度的影响主要在于土壤有机质和粘粒向下迁移。因此,影响洞穴石笋210Pb放射性活度的关键因素在土壤厚度、土壤中随有机质和粘粒迁移的210 Pb量的变化,进而推广到洞穴年轻沉积物210Pb定年,在土壤层厚度大于20~30cm时,洞穴相对封闭环境下,可以应用CIC模式对洞穴沉积物进行年龄计算。     

大连近海沉积物中放射性核素分布及环境指示

基于大连近海表层和柱状沉积物中放射性核素~(238)U、~(226)Ra、~(210)Pb、~(40)K和~(137)Cs比活度与分布特征分析,对大连近海的沉积环境进行讨论.结果表明,水平方向上放射性核素含量均分别处于同一水平,陆源输入特征明显;垂直方向上40K比活度随深度变化较小,~(238)U、~(226)Ra、~(210)Pb和~(137)Cs比活度随深度增加出现波动,整体上不存在物质输入的显著变化,沉积环境相对稳定;~(2~(26Ra相对于母体~(238U亏损,~(210Pb相对于母体~(2~(26Ra过剩,~(40)K和~(137)Cs之间存在显著的正相关关系.利用~(210)Pbex法和~(137)Cs法分别计算得到大连近海沉积速率为0.49和0.43cm/a.     

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.     

Implications of excess 210Pb and 137Cs in sediment cores from Mikawa Bay, Japan

Four sediment cores were collected from Mikawa Bay, Japan, and excess 210Pb and 137Cs were measured by gamma spectrometry. Sedimentation rates for the four cores were determined by 210Pb method. The sedimentation rate range is 0.10-0.70 g/(cm2·year). The bio-mixing depth for each core is less than 7.0 cm, and was determined by the excess 210Pb profiles as well. Therefore, the bioturbation is slight. The 210Pb-derived dates coincided with the results from 137Cs geochronology. Acceleration in sedimentation ra...     

瑞士Greifen湖新近沉积物中的137Cs分布及其计年

于瑞士Greifen湖不同复水深度的位置,采集了直径为12cm的四个沉积物孔心样品,测得~(137)Cs的垂直剖面具相似的分布类型.由垂直剖面中~(137)Cs的峰值作沉积物计年标志得知:沉积物积累速度变化范围为0.22—0.085g/cm~2·a,随采样点与入湖的M(?)nch河口距离增加而递减.界面层沉积作用速率变化范围为1.4—0.55cm/a.显示出入湖泥沙输入和复水深度的双重影响.实际资料和理论概算表明.湖中的大部分~(137)Cs来自M(?)nch河积水盆地并在湖中得到净化.     

官厅水库沉积物中大量元素的历史分布特征

以官厅水库沉积物为研究对象,建立年代序列,解析有机质及TOC、TN、TS的含量和沉积通量的年变化,探明官厅水库大量元素的历史沉积特征.结果表明:采用210Pb和137Cs测定官厅水库线性沉积速率分别为0.33 cm·a-1和0.32 cm·a-1,累积质量沉积速率从1954年水库建成后缓慢递增到1980年左右的0.156 g·cm-2·a-1,之后递减至当前的0.090 g·cm-2·a-1.沉积物中有机质含量为36.8~100.7 g·kg-1,在水库南部库区略高;有机质沉积通量在时间尺度上随年代呈先增加后减少,与沉积物沉积速率年变化趋势相似.沉积物中TOC含量为1.18%~7.83%,TN含量为0.04%~0.73%,TS含量为0.07%~0.50%.TOC和TN的沉积通量在20世纪90年代左右出现峰值,而TS沉积通量呈逐渐下降趋势.总体而言,官厅水库沉积物中C、N、S等大量元素呈连续分布,其沉积通量主要受沉积速率影响,颗粒物沉积过程可能在污染物迁移转化中扮演重要角色.     

抚仙湖沉积物重金属垂向分布及潜在生态风险评价

基于环境放射性核素210Pbex和137 Cs计年法确定抚仙湖北、中和南部三个沉积物柱芯的沉积年代,分析了各个柱芯近150年的重金属(Cr、Cu、Zn、As和Pb)的垂向分布特征,并用潜在生态风险指数法进行了潜在生态风险分析。结果表明,抚仙湖不同湖区沉积物重金属的垂向分布存在明显差异,其中Zn、As和Pb呈现整体向上增加的趋势,Cr和Cu分别呈现微波动变化和下降趋势。重金属元素之间相关性表明Zn、As和Pb具有较好的同源性,而Cr和Cu来源不同。重金属元素与营养盐TP之间呈较好的相关性,与TN和TOC则相关性较差或无相关性存在。潜在生态风险指数评价显示近150年来抚仙湖不同湖区沉积物重金属污染水平差异明显,其中北部和南部As是主要的生态风险贡献因子,而中部Cu是主要的生态风险贡献因子。抚仙湖中部和南部沉积物重金属总体处于中等生态风险,而北部沉积物重金属由中等上升为较高生态风险出现在20世纪90年代末期。     

云南省程海现代沉积物中137Cs、210Pb的分布及计年研究

程海沉积物柱芯中存在三个峰形完好的137Cs蓄积峰。 94%的137Cs累计值分配于 1985年以前 ,表明程海沉积物中的13 7Cs能较好地保存在沉积年代的相应层节中。该沉积物柱芯中2 10 Pbex的分布特殊 ,据此将近五十年来程海的沉积过程分为三个稳定沉积阶段和两个快速沉积阶段。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率变化较大情况下湖泊的沉积状况 ,也有助于加深对核素计年方法的理解     

北京东郊污灌区表层土壤微量元素的小尺度空间结构特征

岩溶山区表土中＾７Ｂｅ、＾１３７Ｃｓ、＾２２６Ｒａ和＾２２８Ｒａ地球化学相分配的实验研究表明，４种核素绝大部分存在于Ｆｅ－Ｍｎ氧化物，有机质及残渣相中。它们在表土的迁移过程中具微粒迁移性，能较好地随土粒般运，可作为土粒侵蚀或沉积的示踪剂。     

210Pb和137Cs计年在尼罗河三角洲的应用现状与适用性分析

本文详细梳理了210Pb和137 Cs计年法在尼罗河三角洲泻湖沉积年代学研究的历史过程以及遇到的困境,并结合笔者近期研究结果,进一步论证了该手段在近百年湖泊沉积速率测定和沉积过程研究等方面仍具有较高适用性。同时,笔者从钻孔采样位置、岩性状况、采样间距、计算模式等四个方面提出了在实际应用210 Pb和137 Cs计年中应注意的细节,以期为今后该手段应用于湖泊环境污染年代测定研究取得理想效果提供一定理论帮助。     

羊卓雍错水体pH偏高的成因

羊卓雍错（简称“羊湖”）流域是我国生态环境保护的重点区域,但羊湖水体pH往往超标,令当地管理部门倍感压力.针对羊湖pH偏高的问题,利用地球化学方法,从水化学和流域风化的角度寻找相关线索,以揭示羊湖水体pH偏高的成因.结果表明:①羊湖水体pH在8.5~9.3之间,超标率为49%,同时具有季节性变化特征;而羊湖流域水源（包括地表水、地下水和冰川融水等）pH中间值为8.52,基本代表该流域水源pH的背景值.②羊湖流域水源水化学类型为Ca-HCO₃或Ca-SO₄,汇入羊湖经历长期蒸发浓缩和复杂地球化学过程后,水化学类型转化为Mg-SO₄.③羊湖流域不但存在碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化,还有硫化物矿物风化特征.羊湖水体pH超标与羊湖流域水源无关,而是流域风化和其自身长期自然演化的结果.流域风化为羊湖水体提供的大量HCO₃-,是羊湖pH在特定条件下自然演化的物质基础.羊湖封闭型水动力学特征使HCO₃-滞留并累积在水体中,这为羊湖pH自然演化提供了一个必要条件.在长期蒸发浓缩过程中,水体中一部分HCO₃-转化为CO₃2-,导致水体pH逐渐上升,这是羊湖水体pH偏高的充分条件.简言之,羊湖pH偏高是流域风化、封闭型的水动力学和水体长期蒸发浓缩共同作用的结果.鉴于羊湖水体pH偏高是长期自然演化的结果,建议将pH从羊湖水质管理的考核指标中排除,以免造成不必要的管理成本和压力.      

人类活动对查干湖PAHs沉积历史及来源的影响

对查干湖湖心沉积岩芯中16种美国环保署（US EPA）优控多环芳烃（PAHs）含量进行分析,辅以²¹⁰Pb和¹³⁷Cs年代测定,重建查干湖1877—2017年PAHs沉积历史,通过正定矩阵因子分解模型（PMF）定量判别污染源,通过随机影响模型（STIRPAT）和通径分析方法定量分析人类社会经济参数与PAHs沉积历史的影响机理.研究表明：PAHs含量为305.90~1214.42 ng·g^-1,3~4环为优势组分.140年来,PAHs含量变化总体表现为缓慢波动、剧烈波动、快速增加的趋势,20世纪60年代,沉积物中PAHs总量及各组分开始呈较频繁的波动性增大,于2011年达高峰值.查干湖沉积物中PAHs的来源为生物质及煤燃烧、化石燃料燃烧、交通源和石油泄漏,其中燃烧源为主要来源.松原市人口总量和第二产业占GDP比值每提高1%,沉积物中PAHs沉积通量将分别增加8.11%和2.98%,其中能源消费总量通过第二产业占GDP比值对PAHs沉积通量的影响最大.