某放射性污染区盐生植物对~(137)Cs的吸收研究

植物修复技术适用于大面积、低活度的放射性污染治理,在一些大面积放射性污染区具有潜在的应用前景。本研究在某放射性典型污染区域取样,测量了该区域盐生植物及其生长土壤的137Cs含量,以生物富集系数(BC值)为指标,分析了不同核素土壤分布、K元素含量等因素对BC值的影响。研究结果表明,污染区植物对137Cs的吸收BC值在10-5~10-2数量级之间,多数区域由于核素分布不均匀而引起BC值下降,均匀分布则有利于核素的吸收。另外,BC值还与土壤K元素含量呈负相关。     

准东煤田露天矿区土壤~(137)Cs剖面分布特征及侵蚀速率估算

为定量测算准东煤田露天矿区土壤风蚀量,采用放射性元素137Cs示踪法,对研究区各样点剖面土壤放射性活度进行分析。结果表明:非耕地137Cs分布于0—15cm的土层中,耕地达20cm土层;7个样点中,YN7、YN15为典型的侵蚀型剖面,YN5为沉积型剖面,YN18为典型的耕地型剖面,YN2分布层比较完整,呈负指数形式的分布曲线,是理想的背景值样点,YN19137Cs分布较浅,但表层却有较高的活度,表现为侵蚀—沉积复合型剖面。各样点的侵蚀速率分析表明:农田受人类耕作影响,侵蚀速率极小,为0.240t/(hm2·a);发生侵蚀的样点几乎都达到了剧烈侵蚀的标准;在半固定沙丘,由于地形作用,有风蚀颗粒的堆积;土壤表面板结在很大程度上阻止了风蚀现象的发生,甚至可能发生堆积,这主要取决于土壤类型。在干旱区,利用137Cs估算土壤侵蚀速率要综合考虑植被盖度、土地利用类型、地形、土壤类型等因子。     

东北黑土区坡耕地水蚀与风蚀速率的定量区分

用137Cs含量测定和USLE水蚀预报模型,研究了东北黑土区2块坡耕地的水蚀与风蚀速率,结果表明:直型坡耕地和凸型坡耕地的年均侵蚀速率分别为3054和3548t.km2.a-1;由于坡向的不同,2块坡面的风蚀速率分别为631和1155t.km2.a-1,即研究区每年约有0.5～1.0mm的表层土壤被风吹蚀掉,风蚀分别占总侵蚀的20.7%和32.6%;而水蚀仍为研究区主要的侵蚀方式,2块坡面的水蚀速率分别占总侵蚀的79.3%和67.4%。因此,东北黑土区坡耕地水土流失的防治要充分考虑水和风的不同影响,综合治理。     

东北黑土中137Cs背景值研究

通过测定东北黑土背景点样品中137Cs活度,探讨了土壤剖面中137Cs的分布特征,对因风蚀造成背景点土壤表层137Cs的沉积进行了校正,得出了黑土的137Cs背景值,为水蚀风蚀两相侵蚀地区土壤137Cs背景值的确定提供了新思路。结果表明:黑土背景点土壤剖面中137Cs比活度的分布呈指数型,其拟合方程为Cs=76.744e-0.2566h,相关系数达到0.994。剖面中75.7%的137Cs分布在0～5cm的表层中,92.5%的137Cs分布在0～10cm的土壤上层;黑土的137Cs背景值为2463.64Bq/m2,与平坦黑土耕地中137Cs的沉降总量接近,可以利用该背景值进行黑土侵蚀速率的估算。     

基于137Cs的新疆准东地区不同土地利用类型 土壤风蚀特征研究

风力侵蚀是准东干旱与半干旱地区土地沙漠化的关键因素,通过野外考察和土壤~(137)Cs取样分析,对准东地区不同土地利用类型下土壤~(137)Cs分布特征及风力侵蚀进行了初步研究。研究表明,不同土地利用类型土壤~(137)Cs剖面分布特征不同,~(137)Cs基本分布在0~20 cm,甚至更浅,~(137)Cs活度值介于0~65.50 Bq/kg;各样点~(137)Cs总量介于0~1 698.29Bq/m~2,其中背景值为1 698.29 Bq/m~2,不同地类~(137)Cs总量排序为:低平地草甸(背景值样点)灌丛沙堆荒漠草地砾石戈壁盐碱地耕地固定沙地半固定沙地风蚀裸地;估算出耕地和非耕地各样点的风蚀速率,耕地平均风蚀速率为744.50 t/(km~2·a),非耕地风蚀速率介于945.06~4 404.01 t/(km~2·a)之间,平均值为2 589.96 t/(km~2·a)。     

三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀的137Cs示踪研究

坡耕地是三峡库区的重点水土流失区和河流泥沙的主要来源地.采用~(137)Cs示踪技术对三峡库区紫色土坡耕地的土壤侵蚀速率进行了定量研究.结果表明,新政小流域的~(137)Cs本底值为1 420.9 Bq/m~2;平均坡度为11.4°的缓坡耕地的~(137)Cs面积活度介于398.5～1 649.6 Bq/m~2之间,坡长加权平均值为816.0Bq/m~2;采用改进的简化质量平衡模型计算了坡耕地的土壤侵蚀速率,结果得出该坡地的土壤侵蚀模数介于-3 358.8～4 937.4 t/(km~2·a),其加权平均值为1 294.6 t/(km~2·a).受犁耕作用的影响,坡耕地两个坡段的土壤侵蚀速率随坡长增加大致都呈下降趋势,并在坡段下方出现了堆积.坡耕地土壤侵蚀速率不高的原因,一方面是由于所研究坡耕地属于缓坡,坡度较小,另一方面则是由于当地农民总结出了一套有效防止水土流失的耕作方式,使得土壤侵蚀强度大大降低.     

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。     

共和盆地塔拉滩土壤侵蚀潜在危险度评价

以青藏高原东北部的共和盆地塔拉滩草原为研究对象,采用地球化学放射性同位素——137Cs侵蚀模型来进行土壤侵蚀量的估算;通过野外调查以及土壤资料获得土壤容重和有效土层厚度;在ArcGIS 9.3下,由土壤年均侵蚀量、土层厚度和土壤容重得到抗蚀年限图.根据土壤侵蚀的特点参照水利部标准对土壤侵蚀潜在危险度进行分级,研究表明:共和盆地塔拉滩的土壤侵蚀潜在危险度以轻险型为主,面积为1 692.98 km2,占塔拉滩总面积的61.64％,从土壤侵蚀潜在危险指数(SEPDI)来看,为2.42,属于轻度危险区域.     

辽东湾沿岸土壤中~(137)Cs背景值及分布特征研究

在辽东湾沿岸区域采集了20个土壤表层样和7个非耕作土壤剖面样(其中一个为标准剖面),通过对采集的土壤样品中的137 Cs进行测量与分析,确定该区域土壤中137 Cs的背景值,并探讨了土壤中137 Cs的分布特征。结果表明,研究区137 Cs的背景值为(1 704±40)Bq/m2;表层土壤中137 Cs的比活度范围为0.84～19.90Bq/kg,不同土地利用类型表层土壤中的137 Cs比活度有明显差异,比活度高低依次为:草地>盐碱地>耕地;非耕作土壤剖面中137 Cs的总量范围为65～1 535Bq/m2,大部分土壤剖面中137 Cs呈指数递减分布,且剖面中的137 Cs发生不同程度的流失,而受到沉积扰动作用的剖面中137 Cs分布无规律。通过探讨辽东湾沿岸区域土壤中137 Cs的背景值及137 Cs的分布特征,为利用137 Cs示踪技术定量研究该区域物质输移和辽东湾沉积物来源提供依据。     

^137Cs技术对长江三角洲丘陵区小流域土壤侵蚀初步估算

采集了长江三角洲丘陵区某一小流域的 8个土壤剖面共 2 6个样品 ,通过分析发现该小流域的土壤 1 37　Cs含量与采样深度之间具有比较良好的线性关系 (0 .98>R2 >0 .6 9) ;以坡顶作为参考点 ,提出该地区土壤中的 1 37Cs背景值约为 2 40 0 Bq/m2 ;建立了基于 1 37Cs技术的土壤侵蚀定量模型 ,并对该流域土壤侵蚀量进行了初步估算 ,结果表明侵蚀最严重的丘坡中部马尾松林地占总侵蚀量 38.2 3% ,坡麓的菜园土壤亦达 32 .89%。因而 ,对坡中和坡麓地貌部位采取相应的保护措施 ,可有效地防治水土流失带来的各种危害。     

利用137Cs示踪技术评价东北黑土侵蚀和沉积过程

Soil and water losses through erosion have been serious in the black soil region of Northeast China. Therefore, a sloping cultivated land in Songnen Plain was selected as a case study to： 1） determine the ^137Cs reference inventory in the study area; 2） calculate erosion and deposition rates of black soil on different slope locations; 3） conduct a sensitivity analysis of some model parameters; and 4） compare overall outputs using four different models. Three transects were set in the field with five slope locations for each transect, including summit, shoulder-slope, back-slope, foot-slope, and toe-slope. Field measurements and model simulation were used to estimate a bomb-derived ^137Cs reference inventory in the study area. Soil erosion and deposition rates were estimated using four ^137Cs models and percentage of ^137Cs loss/gain. The ^137Cs reference value in the study area was 2 232.8 Bq m^-2 with ^137Cs showing a clear topographic pattern, decreasing from the summit to shoulder-slope, then increasing again at the foot-slope and reaching a maximum at the toe-slope, Predicted soil redistribution rates for different slope locations varied. Among models, the Yang Model （YANG-M） overestimated erosion loss but underestimated deposition. However, the standard mass balance model （MBM1） gave predictions similar to a mass balance model incorporating soil movement by tillage （MBM2）. Sensitivity analysis of the proportion factor and distribution pattern of ^137Cs in the surface layer demonstrated the impact of ^137Cs enrichment on calculation of the soil erosion rate. Factors influencing the redistribution of fallout ^137Cs in landscape should be fully considered as calculating soil redistribution rate using ^137Cs technique.     

侵蚀泥沙研究的137Cs核示踪技术

^137Cs是上世纪50-70年代大气核试验产生的核尘埃，1963年产出量最大，半衰期30．1a。^137Cs主要伴随降水降落到地表，随即被土壤颗粒吸附，^137Cs以后的迁移主要伴随被吸附土壤颗粒的运移。上世纪80年代以来，^137Cs示踪技术已广泛应用于侵蚀泥沙研究中。简要介绍了^137Cs示踪技术的基本原理，和在黄土高原、长江上游等地侵蚀速率测定，泥沙来源调查，塘库沉积物断代等研究中的一些应用实例。     

Validating the use of Cs measurements to estimate rates of soil redistribution by wind

Wind erosion has degraded over one-half billion hectares of land worldwide. ¹³⁷Cesium (¹³⁷Cs) has been used as a tracer to study long-term rates of soil redistribution by water and, to a lesser extent, by wind. Early studies assumed that the decline in ¹³⁷Cs activity for a potentially eroded soil relative to that for an uneroded soil was linearly proportional to soil loss. More recently, models have emerged that consider the effects of soil cultivation and the particle surface area-dependent partitioning of ¹³⁷Cs on soils. We investigated the partitioning of ¹³⁷Cs in wind-eroded sediments and with soil surface samples sieved into contiguous ranges of particle sizes. We also compared the ¹³⁷Cs activities and stratification of several adjacent soils with known wind erosion and deposition histories. Finally, we tested ¹³⁷Cs-based soil loss models with measured data from sites with documented histories. ¹³⁷Cs activities and mean particle diameters of aeolian samples agreed well with the ¹³⁷Cs activities and respective mean diameters of the sieved surface soil samples. Good agreement between model estimations and measured data indicated that ¹³⁷Cs models developed to estimate soil redistribution by water were also applicable to soil redistribution by wind provided that the models contained an appropriate particle size correction parameter.     

应用137Cs示踪技术估算土壤侵蚀的若干问题探讨

[目的]探讨用~(137)Cs示踪技术估算土壤侵蚀量方法(以下简称"~(137)Cs示踪方法")所存在的几个关键问题,促进该方法的标准化和系统化。[方法]对大量已发表的相关文献进行分析,根据作者的研究经验,归纳出~(137)Cs示踪方法在实践应用中所存在的核心问题。[结果]~(137)Cs示踪方法中关于~(137)Cs在空间是均匀分布的假设存在不合理性,不能直接用于定量估算单钻点取样的土壤侵蚀量。~(137)Cs活度的空间变化存在随机性的成分。敏感度和不确定性分析结果证明~(137)Cs活度的空间随机变化量是~(137)Cs示踪方法不确性的最大来源。[结论]可以用多钻点样本平均值来减少~(137)Cs随机变化量所引起的侵蚀估算误差。以统计学为基础的试验设计和采取独立样本的办法可以消除该误差。虽然~(137)Cs模型已被广泛应用,但由于缺乏长期观测资料诸多模型还处在理论研究阶段,没有得到严格的验证和评判。因为不同模型估算的侵蚀量差别甚大,模型验证和筛选对该方法的成功运用至关重要。     

Assessment of soil losses on cultivated land by using the Cs technique in the Upper Yangtze River Basin of China

This paper presents the results of using the ¹³⁷Cs technique to assess soil erosion rates of both sloping cultivated land and flat terraces in the Upper Yangtze River Basin, China. The study was carried out on eighteen sloping cultivated fields and four flat terrace fields in eight counties and cities over the eastern part of the basin. The ¹³⁷Cs-reference inventory ranged from 620.5 to 2573.2 Bq/m². For the 18 sloping cultivated fields, the average ¹³⁷Cs inventory over a field ranged from 204.9 to 1847.7 Bq/m², which accounts for 15–77% of the local ¹³⁷Cs reference inventory, and the average water erosion rate ranged from 758 to 9854 t/km² per year, with erosion rates of <1000 t/km² per year in two fields; 1000–5000 t/km² per year in eight fields; and >5000 t/km² per year in eight fields. It is apparent that most of the sloping cultivated fields suffer severe or very severe soil erosion. For the four terrace fields under this study, the average ¹³⁷Cs inventory over a field ranged between 915.8 and 2675.4 Bq/m², which accounts for 97–104% of the local ¹³⁷Cs reference inventory. However, water erosion is very slight on the terrace fields and little soil is lost from the terraces. The study also indicated that the severity of soil erosion is strongly related to soil texture and slope gradient.     

Caesium-137 fallout depth distribution in different soil profiles and significance for estimating soil erosion rate

Caesium-137 (¹³⁷Cs) has been widely used for the determination of soil erosion and sediment transport rate. However, depth distribution patterns of ¹³⁷Cs in the soil profile have not been considered. As a result, the erosion rates may be over-estimated or underestimated. This paper presents the depth distribution of ¹³⁷Cs fallout in different soil profiles using published data. Three types of depth distribution functions of ¹³⁷Cs are given by using statistical regression methods, the exponential type, the peak type and the decreasing type (including uniform distribution). Relationships between ¹³⁷Cs loss and soil erosion rate are given by introducing the regression functions. The influence of depth distribution of ¹³⁷Cs on the estimation of the soil erosion rate was simulated. Simulation results showed that very different soil erosion rates could be deduced for different depth distributions when ¹³⁷Cs loss is the same, which indicates that the depth distribution pattern should be considered when soil erosion is estimated by using ¹³⁷Cs. Simulation results also suggested that it is most important to determine the depth distribution of ¹³⁷Cs near the soil surface and the annual relative loss of ¹³⁷Cs by using the depth distribution of ¹³⁷Cs as a criterion to estimate the soil erosion rate.     

基于137Cs的土壤沉积速率的定量模型

在假设137Cs在耕层中得到充分混合而变得均一的基础上,根据质量平衡原理建立了一个根据农业耕作土壤剖面中137Cs的沉积量和土壤沉积量之间关系的定量模型.在建立模型的过程中,充分考虑了137Cs的衰变常数,年沉降分量,耕层厚度和采样年份等因素.模型的模拟结果表明,137Cs的沉积量与年平均土壤沉积量之间的关系是一种复杂的曲线关系.     

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。     

基于137Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算

[目的] 定量分析青藏高原高寒草甸土壤侵蚀状况及其伴随的碳流失,为全面评估土壤侵蚀影响,实施有效水土保持措施提供参考。[方法] 结合¹³⁷Cs示踪技术与前人研究,对青藏高原高寒草甸土壤的整体侵蚀水平及其土壤有机碳流失进行了估算。[结果] 未受人为扰动的高寒草甸土壤自上而下表现出3个层次(A,B和C层)的理化性质特征,其¹³⁷Cs分布遵循显著指数递减模式。目前,高原草甸土壤年均侵蚀模数约为77~230 t/km²,推测其每年直接导致的土壤有机碳损失量平均不低于4.86 t/km²。[结论] 青藏高原高寒草甸土壤侵蚀水平整体较弱,但因土壤侵蚀流失的有机碳不容忽视。在未来气候变化背景下,升温导致的土壤湿度下降对植被生长的限制,以及人类活动的影响,较大可能成为诱使青藏高原草甸土壤退化和有机碳流失的潜在因素。