第七届青年地学论坛

     土壤侵蚀问题日益严重。现今基于放射性元素测算土壤侵蚀率的方法较为成熟，如利用¹³⁷Cs、^239+240Pu、²¹⁰Pb等。本研究选取Pu同位素作为示踪元素，使用MODERN模型、IM模型以及张信宝等提出的简化质量平衡模型，对辽东湾土壤侵蚀量进行估算。
      19世纪五六十年代进行了全球核试验，大量人工放射性核素在全球范围内沉降，并在区域范围内均匀沉降（徐仪红，2014）。在进入土壤后与土壤颗粒紧密吸附，随土壤的侵蚀过程而迁移。Ritchie等人首次基于¹³⁷Cs在研究土壤侵蚀的应用中提出经验关系，建立核素损失率关于总土壤侵蚀率的方程。张信宝等在对黄土高原土壤侵蚀的研究中，提出剖面分布模型，该模型假设在未受人为干扰的土壤剖面，¹³⁷Cs活度随着深度呈指数下降，并给出剖面分布系数λ。但由于¹³⁷Cs在土壤中的迁移活动受土壤理化性质与土壤水分等因素的影响，该系数并不能准确反映¹³⁷Cs剖面在土壤中的变化情况（张信宝，1990）。迁移扩散模考虑了¹³⁷Cs在土壤剖面中的迁移扩散活动，通过分布系数K_d和延迟因子R_d描述了¹³⁷Cs在土壤剖面的分布情况（Bachhuber,1982）。Walling等在假设¹³⁷Cs在土壤剖面的扩散与迁移过程是自然发生，其剖面分布受有效扩散系数D和有效向下迁移率V，以及衰减常数λ影响，该模型所需参数过多，且参数不易确定。对于耕作土壤，张信宝等对Walling等人提出的质量平衡模型进行改进，将¹³⁷Cs总体沉降的发生的年份参数设为1963年，在其它参数一致的情况下，改进后模型结果与原模型结果相对偏差小于2%（张信宝，1999）。该简化质量平衡模型合理的描述了¹³⁷Cs在土壤中的变化过程，使用简单，应用比较广泛。
       基于Pu的转换模型有IM模型、MODERN模型。在未受干扰的土壤剖面，IM模型假设Pu在未扰动土壤剖面成指数形状分布，剖面形状与指数系数α值相关（Lal,2013）。MODERN模型是将采样点剖面与背景值点沉降通量进行拟合，拟合后的交叉点值即侵蚀深度。最终通过转换公式计算出侵蚀速率。该模型能够适应任何情况下的土壤分布剖面，准确描述对土壤剖面放射性核素分布。该模型能够对探测限深度以下以及地面已侵蚀部分的Pu沉降通量进行模拟，可以假设多种侵蚀情况。R是开源软件，该模型使用的R包可以免费获取（Laura Arata,2016）。
 

Pu同位素、MODERN模型、辽东湾