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。     

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.      

青海共和盆地降尘观测与137Cs测定的初步结果

通过对1998～1999年共和盆地的降尘观测和尘样的¹³⁷Cs分析,测定了降尘速率及其月分配;对尘源进行了¹³⁷Cs示踪,并从理论上估算出降尘产生的¹³⁷Cs再分配,对沉积速率的计算模型进行了讨论.作为采用¹³⁷Cs法研究沙尘暴降尘的一次尝试,这些初步结果对沙尘暴测定及其强度评估等方面研究有一定的借鉴作用.     

武汉东湖的现代沉积速率及其与扰动的关系

<正> 湖泊沉积物的沉积状况记载着湖泊发育的历史过程。用~(210)Pb年代学方法研究东湖的沉积速率,就是给东湖的沉积过程一个时间尺度,为研究东湖的环境变化及富营养化治理工程提供基础资料。本工作取样时间为1990年3月30日。     

1985—2016年南漪湖湖泊面积变化对沉积速率及泥沙输移通量的影响

通过测试南漪湖2008年、2014年和2015年沉积物柱芯中的环境放射性核素²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs,辅以相互印证的²¹⁰Pb CRS计年模式和¹³⁷Cs定年时标方法,定量估算了南漪湖过去百余年间的沉积速率变化;基于遥感目视解译方法获得了南漪湖1985—2016年湖泊面积时空变化,结合构建的湖泊泥沙输移模型,定量估算了南漪湖出湖河流的年均泥沙输移量;基于此,进一步分析了湖泊沉积速率和泥沙输移通量与湖泊面积变化之间的相关关系。结果表明:南漪湖同一湖区不同年份沉积物柱芯剖面中²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs比活度分布特征相近,²¹⁰Pb_ex比活度遵循随深度增加而减小的趋势,¹³⁷Cs则在24和16 cm左右分别记录了1954年首次沉降和1963年最大沉降蓄积峰值;南漪湖沉积速率整体呈现波动变化趋势,在20世纪50年代前后沉积速率出现极大值,随后至采样年份该沉积速率呈缓慢上升趋势,这种变化可能与不同历史时期的自然因素和人类活动密切相关;过去31年间,南漪湖湖泊面积整体上呈缩小趋势,减少了57.37 km²,主要集中于西北、东北和东南部等区域,湖泊周边过度围垦是影响湖泊面积变化的主导性因素;南漪湖出湖河流的年均泥沙输移量约为1 904.60 t/a,湖泊沉积速率和泥沙输移通量受湖泊面积变化影响较大,随着湖泊面积的增加,湖泊沉积速率和泥沙输移通量分别呈指数降低和线性增加的趋势。     

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     

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.     

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.     

普定冲头峰丛洼地泥沙沉积速率的~(137)Cs法测定

侵蚀速率是中国西南喀斯特山地水土流失和石漠化研究的热点和难点,本文采用137Cs断代法测定了贵州普定县马官镇冲头峰丛洼地的沉积速率,据此推算了冲头小流域上世纪60年代以来的侵蚀速率。采用137Cs分布深度判别法和质量平衡理论模型两种方法计算了洼地沉积物的沉积速率,求得冲头洼地平均土壤沉积速率分别为6.39 t/a和9.53 t/a,取后者代表洼地的平均沉积速率,不计引水带入水库的泥沙和落水洞带出的泥沙,据此推断1963年以来的平均产沙模数为20.27t/km2.a,与当地径流场的实际监测结果基本吻合。     

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.     

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.      

藏南羊卓雍错湖水化学空间分异特征

2010年7月对藏南羊卓雍错流域进行了水样采集,通过测定与分析,揭示了流域最大湖泊羊卓雍错表层湖水化学水平分布特征和深水剖面变化规律,并探讨了该湖与流域其他水体化学性质的差异。结果表明:流域特殊的高寒气候、湖泊形状与补给来源、湖岸水系发育程度不同是造成羊卓雍错湖水化学空间分异特征明显的关键。在水平方向上,湖水HCO3-、Ca2+以及矿化度南高北低,而SO42-和Mg2+南低北高。这是由于湖水从南向北缓慢流动过程中蒸发浓缩所致;卡鲁雄曲径流量经空姆错补给羊卓雍错北部,使其矿化度较低。在垂直方向上,愈向湖泊深处,湖水SO42-、Cl-、CO32-和矿化度愈大,HCO3-则降低。与流域其他湖泊相比,羊卓雍错水化学性质与同属以降水补给为主的湖泊相近,与以冰雪融水补给为主的湖泊差异显著。与河水和地下水相比,羊卓雍错湖水SO42-和Mg2+当量浓度最大,河水和地下水则HCO3-和Ca2+含量较大。     

羊卓雍流域雪坑中化学离子记录研究

2006年8～9月在西藏南部羊卓雍流域采集了3个不同地点的50个雪坑样品,分析了所有样品的阳离子(Na 、NH 4、K 、Ca2 和Mg2 )、阴离子(C1-、SO2-4和NO-3)和氧稳定同位素.分析表明,3个雪坑的化学特征一致,阴离子中NO-3的浓度最高,为93.7μg·L-1(16.1～187.2μg·L-1);阳离子中Ca2 浓度最高,为81. Oμg·L-1,(19.0～236.7μg·L-1),分析结果同青藏高原南部其它地区的雪坑离子浓度相当(两者比值为0.5～2.0),而仅为高原北部离子浓度的2/5～1/25.该区域雪坑中离子浓度在季风季节和非季风季节差异显著,在季风季节NO-3、NH 4浓度升高30%～40%,是因为受植被、牲畜、人为活动以及雷暴的影响; Ca2 、Mg2 陆源离子浓度在季风季节降低了80%,是由于季风季节来自北方的沙尘、大风减少和印度季风带来丰富的降水对岩屑气溶胶的"淋洗"使Ca2 、Mg2 浓度显著降低.阴、阳离子浓度的变化受到海拔高度的差异和沉积后作用的影响,表现为Ca2 、Mg2 浓度随海拔降低而升高, SO2-4、NO-3随海拔降低和沉积后作用的影响而降低.     

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。     

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...     

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。