一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法技术

本发明专利技术提供一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法，包括以下步骤：S1.采样点的分布；S2.钚同位的分离纯化；S3.分析梯田表层土壤样品中

【技术实现步骤摘要】
一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法


[0001]本专利技术属于土壤侵蚀示踪
，具体涉及一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法。

技术介绍

[0002]梯田是在山坡上开发的波浪式田地，它的土壤侵蚀会导致土壤肥力下降和耕地退化，严重影响农作物的产量。
239
Pu(T
1/2
＝2.41
×
104年)和
240
Pu(T
1/2
＝6357年)都是与核工业密切相关的人工放射性核素，主要由大气核试验、核工业排放废物以及核泄露产生。由于土壤环境中的
239+240
Pu能被细小土壤颗粒快速而强烈地吸附并随土壤迁移，
239+240
Pu通量的变化可以传递土壤侵蚀和再分配信息。因此，梯田土壤中
239+240
Pu的测定对评估梯田土壤侵蚀具有重要意义。
[0003]传统的土壤侵蚀示踪方法主要是通过
137
Cs示踪。然而，由于
137
Cs的半衰期较短(30.2年)，迄今为止，环境中大气核试验沉降的
137
Cs总量的70％己衰变掉，而且随着时间的推移，
137
Cs衰变仍在继续，造成土壤中
137
Cs含量越来越低，测量难度和测量的不确定度越来越大，使得
137
Cs作为土壤侵蚀示踪元素的灵敏性越来越弱。

技术实现思路

[0004]针对现有
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Cs示踪法的缺点，提出一种应用长寿命钚同位素来开展梯田土壤侵蚀研究的方法。钚同位素(
239，240
Pu)的半衰期比
137
Cs要长20倍以上，在千年尺度范围内衰变很少，不用考虑衰变引起的变化，目前的测量技术已经可以开展环境样品中的放射性核素
239+240
Pu的测量，利用
239+240
Pu示踪方法来示踪梯田土壤侵蚀。
[0005]本方法应用长寿命的
239+240
Pu作为土壤侵蚀示踪元素且应用高灵敏度的ICP
‑
MS测定梯田表层土壤中的
239+240
Pu，能成功解决
137
Cs技术中随着时间推移测量难度和测量不确定度变大以及土壤侵蚀示踪灵敏性变弱的问题。
[0006]本专利技术具体的技术方案：
[0007]一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法，包括以下步骤：
[0008]S1.采样点的分布：对于研究区域沿指定的一个斜坡从高海拔往低海拔近似直线采取梯田表层土壤样品和土壤柱样品，记录取样点的信息；
[0009]S2.钚同位素的分离纯化：对土壤样品进行钚的化学分离、纯化后用ICP
‑
MS测定
239+240
Pu的比活度；
[0010]S3.分析梯田表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度随海拔的分布；
[0011]S4.根据表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度随海拔的分布变化定性分析梯田土壤侵蚀；
[0012]S5.分析梯田土壤柱样中
239+240
Pu的通量，计算
239+240
Pu的土壤柱样中表层通量占总通量的份额；以所有同一斜坡表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度平均值为基准，利用计算出的表层通量占总通量的份额，给出梯田
239+240
Pu的通量背景值；
[0013]S6.定量估算梯田土壤侵蚀速率。
[0014]S1中记录取样点的信息，包括经纬度、海拔、坡度。
[0015]S4具体的方法为：以表层土壤样品中
239+240
Pu的平均比活度为基准，表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度低于基准比活度的采样点初步定性判定为存在土壤侵蚀，表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度高于基准比活度的采样点初步定性判定为存在土壤负侵蚀，又称土壤净沉积。
[0016]S6中根据下式定量估算梯田土壤侵蚀速率:
[0017][0018]其中，其中I
m
是被侵蚀土壤柱样中
239+240
Pu通量的测量值，Bq/m2；
[0019]I
f
是研究区
239+240
Pu通量的背景值，Bq/m2；
[0020]H为耕层深度，cm；
[0021]N为采样年；
[0022]B是土壤容重，g/cm3。
[0023]本专利技术具有以下技术效果：
[0024]1.本专利技术方法较现有技术示踪土壤侵蚀的灵敏性更高。现有技术中对
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Cs的测定受
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Cs衰变的影响很大。由于
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Cs衰变较
239+240
Pu快，
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Cs含量将越来越低，测量难度和测量的不确定度越来越大，使得
137
Cs作为土壤侵蚀示踪元素的灵敏性越来越弱。本专利技术方法中长寿命的
239+240
Pu衰变较
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Cs慢得多，且应用高灵敏度的ICP
‑
MS测定
239+240
Pu，测量准确度和示踪土壤侵蚀的灵敏性不受
239+240
Pu衰变的影响。
[0025]2.本专利技术方法较现有技术测定示踪元素的时间更少。现有技术中对
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Cs的测定需要测量24小时以上才能获得足够多的计数以保证测量结果的准确性，而本专利技术方法测定
239+240
Pu的时间只需要几分钟即可。
[0026]3.本专利技术方法较现有技术适用范围更广。现有技术通过测量平坦且无干扰的参考场地(通常为草地或森林)的
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Cs通量作为研究区的通量背景值，对于这一点本专利技术方法也同样适用。现有技术对于很难找到理想的参考场地的研究区的通量背景值没有给出明确的获取方法，因而不适用于很难找到理想的参考场地的研究区，而本专利技术方法以表层土壤样品中
239+240
Pu的活度的平均值为基准，除以当地表层土壤样品通量在土壤柱样总通量中的平均份额得到梯田中
239+240
Pu的通量背景值，适用范围更广，且土壤侵蚀估算的准确性随着研究区样品数量的增加而更好。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的钚的化学分离纯化流程图；
[0028]图2是实施例平安壮族梯田采样点分布图；
[0029]图3是实施例采样点
239+240
Pu随海拔的分布图。
具体实施方式
[0030]结合附图说明本专利技术的具体技术方案。
[0031]一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用钚同位素研究梯田土壤侵蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采样点的分布：对于研究区域沿指定的一个斜坡从高海拔往低海拔近似直线采取梯田表层土壤样品和土壤柱样品，记录取样点的信息；S2.钚同位素的分离纯化：对土壤样品进行钚的化学分离、纯化后用ICP
‑
MS测定
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Pu的比活度；S3.分析梯田表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度随海拔的分布；S4.根据表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度随海拔的分布变化定性分析梯田土壤侵蚀；S5.分析梯田土壤柱样中
239+240
Pu的通量，计算
239+240
Pu在土壤柱样中表层通量占总通量的份额；以所有同一斜坡表层土壤样品中
239+240
Pu的比活度平均值为基准，利用计算出的表层通量占总通量的份额，给出梯田
239+240
Pu的通量背景值；S6.定量估算梯田土壤侵蚀速率。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武，管永精，王慧娟，王深圳，何华，崔良佳，樊凯迪，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：