文/尚 敏

作为衡量不同时间内环境恢复状况的关键指标，湖泊沉积物具有很强的分辨率和极广的地理覆盖面积，能够显示各个时间段内的多种信息。综合目前研究状况来看，分辨率较高、研究时间短是基于湖泊（水库）沉积物分析的土壤侵蚀研究的显著特征，能够准确的分析自然环境受人为因素、自然因素而发生的变化，探究变化规律，进一步总结土壤侵蚀的过程，从而采取有效的措施进行治理，做好相关的预防工作，达到保护生态环境，合理、可持续利用水土资源的目的。本文主要阐述了如下四种湖泊（水库）沉积物分析的土壤侵蚀研究方法。

由人为因素、自然因素共同导致的土壤侵蚀是一个全球性环境问题，而湖泊（水库）汇聚了一定区域内的地表物质，通过这些不断长期积累的沉积物，可以对土壤侵蚀状况进行连续、准确的分析，为研究土壤侵蚀过程提供可靠的依据。

湖泊（水库）沉积物的环境磁学研究

在分析土壤侵蚀时应用最为广泛的一种途径就是沉积物的环境磁学研究方法，湖泊（水库）沉积物的磁性跟土壤的物质分异及运移有直接的关系，还会因沉积速率、陆源物质输入的不同而发生变化。自环境磁学方法在土壤侵蚀领域应用以来，得到了飞速的发展，在湖泊（水库）沉积物分析的土壤侵蚀研究中的作用日益凸显，不仅不会破坏样品的完整性，更加便于操作，检测时间明显缩短。此外，环境磁学研究方法在经济性和多用性方面也比其他方式更具优势，可以得出研究所需的环境信息，有效的判断沉积物的来源，通过该研究方式获取的信息数据还能体现出人为因素的影响及流域环境变化。

通过定量分析的环境磁学研究方式，可以获得全面、准确的环境信息，在科学技术发展的同时，谱分析方法、多变量分析法为湖泊（水库）沉积物分析的土壤侵蚀研究提供了可靠的保障，促进了研究的进一步深化。R.Thompson等人在其研究中指出，沉积物出现磁性增加现象的关键因素是土壤水土流失，而在对沉积物磁性进行分析后，可以发现流域侵蚀强度的动态变化，掌握人类开垦活动和自然变化状况。

湖泊（水库）沉积物中放射性同位素示踪技术

土壤再分配过程及特征可以通过放射性同位素示踪技术体现出来，因此在湖泊（水库）沉积物分析方面发挥着极其重要的作用，为人们了解土壤侵蚀的形成提供了技术支持。一定流域中的环境变化信息都会储藏在湖泊（水库）沉积物中，通过放射性同位素可以清晰、准确的了解沉积物的时间，借助沉积通量、沉积速率特征获得土壤侵蚀强度等级。210Pb和7Be都是自然界产生的一种天然放射性核素，半衰期分别为22.3年和53.3天，而137Cs是一种人工放射性核素，其半衰期为30.17年，这三种放射性核素能够作为测定土壤侵蚀的重要示踪元素。

210Pb具有容易被土壤微粒吸收和迁移性小的特点，普遍作为土壤侵蚀速度的示踪元素，又因为其能够稳定、连续的在土壤中沉积，所以同其他示踪元素相比，210Pb在揭示百年尺度的平均土壤侵蚀速率方面占据着独特的地位。210Pb最初被应用在Krishnaswamy和Lal等学者的研究中，对该元素在沉积速率方面的价值进行验证，取得了良好的效果，此后210Pb逐渐被人们所熟知，并普遍应用于实践研究中。

由于半衰期较短，7Be无法产生长期积累效应，可以作为季节性环境微粒示踪剂，在湖泊（水库）沉积物分析的土壤侵蚀研究中发挥作用。目前利用7Be示踪价值展开的沉积物研究已经得到了实证和广泛的应用，并发现其还可以用来揭示沉积物中污染物的来源，并体现土壤季节性侵蚀同湖泊沉积作用的耦合关系。白战国等研究学者在对百花湖季节性水质恶化机理进行研究时，分析7Be示踪元素在汇水区表土层、沉积物中的积累值的差异，二者在研究结果中的积累比值约为3∶1，由此可知湖泊沉积物主要是由流域的有机质土壤在搬运的作用下形成的，从而体现出土壤侵蚀同湖泊沉积物中污染物之间的关系。

近年来，137Cs在核素示踪技术中获得了较快的发展，利用该元素可以更好的进行土壤运移、沉积及侵蚀研究，拥有较高的可靠性，利用137Cs比活度的最大值在湖泊（水库）沉积物中的分布情况，对土壤侵蚀程度、沉积速率研究提供了可靠的依据，且经过不断的研究和实践，已经成为当前应用技术中成熟度较高的一种。20世纪90年代，Jerry C.Ritchie等人在研究中表明，从1954年始的湖泊（水库）沉积物沉积速率分析中137Cs起到非常重要的作用，将详细的数据信息用于土壤侵蚀速率研究，在沉积型循环、完全侵蚀等研究中具有显著的优势。

湖泊（水库）沉积物的元素地球化学研究

湖泊（水库）沉积物由多种物质构成，存在无机碳酸盐的结晶、溶蚀现象，自生、内生及外源这三种途径是碳酸盐的产生途径，同时沉积物含有的生物残骸也会有机碳的转化、分解过程。氮、有机碳等物质进行分解作用的时，在大量微生物的作用下，会产生一些元素，这些元素易被转化。环境变化信息、碳氮比能够在湖泊（水库）沉积物中稳定的储存，沉积物的来源不同，碳氮比也会存在较大的差异。

在对土壤侵蚀程度进行分析时，可以以湖泊（水库）沉积物中的总氮和总碳为依据。因为土壤在出现水土流失的状况下，其中的氮、有机物等物质也会被迁移，长时间后就会发生富集，如果土壤侵蚀速度较慢，陆地上只有少量的植被残骸会沉积在水体中，泥沙、沉积物中的总氮和总碳含量较少，而在湖泊（水库）土壤侵蚀速度加快后，大量的陆地植被和生物残骸都会被带入水中，导致泥沙、沉积物中的总氮和总碳含量明显增多。所以这就显表明，土壤侵蚀速率、侵蚀状况可以通过湖泊（水库）沉积物中陆地上的物质输入量来体现，而这些陆地上的植物残骸能够以沉积物中的总氮和总碳含量来揭示。

湖泊（水库）沉积物分析中，采用元素地球化学法研究土壤侵蚀状况，虽然能够通过数据信息直观的体现土壤侵蚀程度，使研究更具可靠性和准确性，但是该方法也存在一定的弊端，检测步骤相对比较繁琐，需要一些特定的设备和仪器，这些仪器价格较高，使得成本投入较大，所以应用范围有限。

湖泊（水库）沉积物监测粒度分析

湖泊（水库）沉积物监测粒度分析是一种较为成熟的技术，在研究海洋沉积物搬运方向、水动力条件、物质运输途径和了解沉积环境等方面均有着广泛的应用，沉积环境、搬运方法及搬运介质等是影响沉积物粒度的关键因素，要想掌握沉积物环境状况，就需要从沉积物粒度入手。

实现重建古温度、湿度的关键要素就是沉积物粒度，湖泊（水库）沉积物监测粒度分析方法具有经济合理、方便快捷的特点，且不会因外界生物作用而发生变化，能够灵敏、精确的感知气候的变化，是一种独特的研究方法。经过多名专家、研究学者的证实，在水位不断加深的过程中，水动力条件就会呈现出从强到弱的变化趋势，从水位较浅到水位较深的位置会相继出现砾、砂、粉砂、粘土带等形态的物质，环带状沉积会出现在物湖泊（水库）中，而沉积物粒度也会由大变小。样本同湖泊（水库）中心位置间的距离可以通过沉积物的粒度来判断，同时该指标还能反应气候和水位状况，如粒度较小则表示气候湿润，水位较高。

综上所述，由人为因素、自然因素共同导致的土壤侵蚀是一个全球性环境问题，而湖泊（水库）汇聚了一定区域内的地表物质，通过这些不断长期积累的沉积物，可以对土壤侵蚀状况进行连续、准确的分析，为研究土壤侵蚀过程提供可靠的依据。随着湖泊科学研究水平的不断提高，融合多种学科知识的研究方法，进一步加深了湖泊（水库）沉积物分析的突然给侵蚀研究，实现了流域运移方法、侵蚀途径和沉积物分析的有机结合，将空间和时间研究进行整合和转换，弥补了传统研究方法的不足，大大增强了研究结果的准确性，促进了对土壤侵蚀领域的研究，为生态环境的发展奠定基础。