~(137)Cs示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用综述

作为研究土壤侵蚀的新方法137Cs示踪技术具有许多优越性,因而在土壤侵蚀研究中具有广阔的应用前景。介绍了国内外采用137Cs示踪技术对土壤侵蚀进行研究的现状,并对137Cs示踪技术应用前景进行了展望。     

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。     

~(137)Cs测定法研究不同坡面土壤侵蚀空间的分布特征

通过对短坡长农耕地坡面、沟坡、沟道坡面及复合坡面表层土壤１３７Ｃｓ 含量的测定分析,研究了这几种坡面土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,在所有坡面上土壤侵蚀都表面为波动趋势,短坡长农耕地坡面中部侵蚀更为强烈;沟道侵蚀表现为溯源侵蚀强烈的趋势,而沟坡由于地表覆盖等因素的影响,侵蚀特征表现复杂;在复合坡面上及相同坡度、坡长的情况下,由于所处的部位不同,侵蚀量相差极大;在长时间段内,影响侵蚀变化的最主要因素是微地貌的变化。     

南方红壤区土壤~(137)Cs在不同土地利用类型下的分布研究

137Cs作为土壤侵蚀的示踪剂得到广泛的应用,研究发现不同地区土壤中,137Cs分布有一定差别。以南方红壤为研究对象,对滇池流域不同土地利用下137Cs分布状况进行了研究。结果显示:137Cs空间分布的变化规律受地形空间分异因素的影响。在水平方向上,137Cs空间分布的差异是由于含137Cs土壤颗粒中重新分布和迁移流失造成的;在垂直方向上,剖面分布特征明显,不同土地利用类型由于人类活动以及自然下渗作用而有含量与深浅的差别。这对137Cs示踪土壤侵蚀的模型选择、土壤侵蚀程度判断甚至重新建模都具有积极的指导意义。     

~(137)Cs示踪技术在线性工程渣场选址中的应用

已有公路与铁路等线型工程的渣场选址,多以地形、植被、民房、地质灾害等为定性控制要素,除占地面积、容量外再无其他定量控制指标及计算依据,在实践中有随意性强、受主观意识影响大的弊端。以拉日铁路曲水区间段为例,将广泛应用于水土流失定量监测与侵蚀强度测算的137Cs示踪技术应用于渣场选址坡面侵蚀强度的定量计算。与传统的线型工程渣场选址方法进行对比,结果显示原项目水土保持方案确定的14个渣场仅1个选址合理,其他13个渣场均存在选址不合理问题,存在诸多的隐患。利用137Cs示踪技术分析坡面侵蚀强度拐点,得出渣场选址的坡长控制要素,较传统方法更契合选址背景环境的土壤侵蚀特征,为渣场选址及后期渣场水土流失防控人工干预手段选择提供了量化依据。     

~(137)Cs示踪法估算滇池流域土壤侵蚀

用13 7Cs示踪法探讨滇池流域的土壤侵蚀表明 ,不同利用方式农田的侵蚀量从 2 2 4t km2 yr(菜地 )～ 345 6t km2 yr(园地 )。与太湖地区相比 ,粗放的耕作方式也改变了当地农田的侵蚀排序。特别是土壤中的13 7Cs含量为 35 5～ 872Bq m2 ,比世界其他许多地区都低 ,却与青藏高原相邻地区的数值相近。原因可能是气候特点及远离核试验中心。经与其他方式所得结果比较可见 ,用13 7Cs示踪法研究滇池流域的中长期土壤侵蚀既简便快速又合理可行。     

137Cs示踪三峡库区土壤侵蚀速率研究

三峡库区土壤侵蚀量研究对于该区水土保持、土地资源合理利用、生态环境改善以及水库的使用寿命具有重要的实践意义。本文运用137C s示踪法对三峡库区土壤侵蚀速率进行初步研究,结果表明:研究区137C s的背景值为2 029.2 Bq/m2;不同土地利用类型中,土壤侵蚀强度的大小顺序为:耕地>园地>草地>荒地>林地,按照水利部1997年颁布的土壤侵蚀强度等级标准,则耕地为中度侵蚀,园地、草地和荒地为轻度侵蚀,林地为微度侵蚀。不同坡度段土壤侵蚀强度差别不大,由强到弱依次为5~°15,°0~°5,°25~°35,°15~°25°和>35°坡度段,皆属轻度侵蚀;重庆-万州段和云阳-宜昌段土壤侵蚀等级虽皆为轻度,但前者已接近中度侵蚀,其土壤年均侵蚀模数为后者的2.18倍。     

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.     

基于土壤~(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。     

基于~(137)Cs示踪法的太湖流域典型山地土壤侵蚀规律分析

在生态环境敏感区—太湖周边选择两个地质构造不同的山体,运用137Cs示踪法分析了137Cs分布和土壤侵蚀规律。结果表明:沉积岩山体黄棕壤的137Cs含量表层大于底层,岩浆岩山体黄红壤137Cs含量中部高,表层和底层低。岩浆岩山体坡面的土壤侵蚀变化情况为:坡顶>坡上部>坡中部>坡底;沉积岩山体坡面土壤侵蚀变化为:坡中部>坡下部>破上部。研究区土壤侵蚀整体而言为微度或轻度侵蚀,在太湖周边区域未经人为扰动的山体表土移动运输程度很小,不会对山前平原和太湖水体造成明显影响,土壤流失不显著。     

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。     

用137Cs示踪法研究密云水库周边土壤侵蚀与氮磷流失

运用137Cs核素示踪技术,研究密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀与氮、磷流失状况及其相互之间的量变关系.研究结果表明:从土壤表层(0～20 cm)137Cs分布规律基本符合地形地貌的变化规律,山坡上部的137Cs含量低于山坡中部与坡下部,但是如果山顶具有缓坡或山角下具有陡坡,则137Cs含量变化规律相反.根据土壤137Cs监测数据结果判定该地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况达到剧烈程度.不同景观与土地利用方式对土壤氮、磷分布有巨大影响:有机质、全氮、水解氮含量均是以灌丛土壤最高,林地次之,与流域内137Cs分布规律相符合;而农田中全磷、速效磷含量最高.不同区域土壤养分含量不同:水库上游地区土壤氮素、磷素含量均低于水库周边地区.证明不合理的人为活动严重的增强了土壤侵蚀程度与养分流失量.回归模拟了土壤中137Cs、(210Pb)与全氮、全磷、水解氮、速效磷含量之间的数学模型.这些模型在区域较小、景观单一的范围内可以定量分析、预报预测各采样区的全磷和有效态氮、磷含量的变化趋势.简化了监测与分析测试程序.扩大了核素示踪技术的应用范围.     

川中丘陵区坡耕地侵蚀空间分布的WEPP模型和137Cs法研究

当前核素示踪技术和侵蚀产沙模型联合应用于侵蚀空间分异规律研究甚少且主要集中在流域尺度上。本研究利用WEPP模型和137Cs核素示踪技术估算了川中丘陵区简阳县贾家村附近两块坡耕地的侵蚀速率,进而对两种方法估算的侵蚀速率在坡面上的空间分布规律进行了分析。研究表明用137Cs核素示踪法测算的两块坡耕地的侵蚀速率随坡长增加而呈波动变化特征,用WEPP模型估算的坡耕地和坡耕地的土壤侵蚀速率随坡长增加而增大。坡耕地I顶部极高的137Cs计算的侵蚀速率和极低的WEPP模型计算的侵蚀速率表明人工刨地耕作逐渐把该坡耕地顶部的耕作土迁移至下部并将坡顶变成该坡耕地内最贫瘠的部分。用WEPP模型模拟的侵蚀速率与用137Cs计算的侵蚀速率在量上和空间分布上都有较大的不同,这说明在川中丘陵区用WEPP模型来估算传统耕作方式下坡耕地的侵蚀速率存在一定的局限性。     

宁南黄土高原阳洼流域137Cs分布及侵蚀特征研究

利用137Cs示踪方法,对宁南黄土高原阳洼流域土壤137Cs分布及土壤侵蚀进行了初步研究。结果表明:流域137Cs基准值为(1 966.99±112.06)Bq/m2。流域内林草地土壤剖面137Cs呈指数型分布,坡耕地137Cs在耕层内呈均一分布。受坡位影响,坡耕地上坡137Cs质量活度为中、下坡的25.14%~27%。流域内坡耕地土壤侵蚀最高,平均为3 889.95 t/km2,自然荒坡最小,仅为坡耕地的17.83%,坡耕地是流域泥沙的主要侵蚀溯源区。阳洼流域土壤侵蚀存在明显的空间格局,不同土地类型下土壤137Cs面积活度、土壤侵蚀模数呈斑块状镶嵌分布,以靠近流域西南边界、中部及东南部区域土壤侵蚀模数最大,平均侵蚀速率在3 405.59~7 080.73 t/(km2.a),沉积与侵蚀明显区域间有过渡区域。坡度是影响该流域土壤侵蚀空间变化的主导因子,但土壤侵蚀速率并不简单随坡度增加而增大,它还受土地利用方式、坡位、降雨等因素影响。     

红壤侵蚀沉积点^137Cs垂直剖面分布特征

研究了红壤农田和荒地侵蚀沉积点中 1 3 7Cs的剖面分布特征 ,结果表明 ,沉积点在 1 7cm处有明显的峰谷 ,农田沉积点 1 3 7Cs含量要高于荒地 ;经估算 ,两沉积点的沉积速率相近 ,1 96 3年以来为 1 .0 3 cm/ a,近 2 0年约为 0 .74cm/ a;沉积点的 1 3 7Cs分布显示该区域侵蚀有减小的趋势 ;1 3 7Cs活度与有机质存在较好的相关性 ;1 3 7Cs在侵蚀研究中具有重要意义     

小流域地貌部位和土地利用类型对侵蚀产沙影响的137Cs法研究

大气核爆产物137Cs能够强烈地被土壤颗粒所吸附,是一种示踪土壤运移的良好示踪剂。通过对紫色丘陵区响水滩小流域不同地貌部位和不同土地利用类型下土壤剖面中137Cs含量的测定与分析,计算了流域各地貌部位、土地利用类型的侵蚀强度。研究得出该流域137Cs含量的背景值是1870 Bq/m2;流域内坡耕地、林地的年均侵蚀强度分别是4468 t/(km2.a)和1759 t/(km2.a);丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别是2125,4676 t/(km2.a)和3625 t/(km2.a),槽土和水田则是沉积区。分析结果表明地貌部位和土地利用类型对土壤侵蚀影响巨大,坡耕地是该小流域泥沙的主要来源。     

土壤中~(137)Cs的化学性质及其分布规律

本文对13 7Cs的土壤化学行为及剖面运移规律进行了论述 ,并阐明了13 7Cs可作为中长期土壤侵蚀作用的有效示踪剂的理论基础     

~(137)Cs在水-吸附剂体系中的行为

吸附剂对水体中1 37Cs的吸附随着时间延长而增加 ,约 3h后吸附达到平衡 ,不同吸附剂有不同的饱和吸附率 ;沸石、分子筛和蒙脱石是1 37Cs的强烈吸附剂 ,而青紫泥、小粉土和红壤则是廉价、实用的净化剂 ;矿物经活化处理后可提高对1 37Cs的吸附能力 ,其吸附率与粒径之间的关系呈幂回归形式 ,选择适当粒径的矿物可达到理想的吸附效果 ;由于拮抗作用 ,K离子可抑制吸附剂对水体中1 37Cs的吸附 ;1 37Cs在土壤中不易移动 ,0～ 5cm表土层中几乎集中了施入量的 99%以上。     

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.