The Choice of CIC and CRS Models of 210Pbexc Dating for Tidal Flat Area
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摘要: 现代沉积物测年方法已经在海岸带地区得到了广泛应用，但在开放潮坪地区还存一定的问题，尤其是在通过210Pb进行沉积速率计算时，常量初始浓度(constant initial concentration，简称CIC)模式和恒定补给速率(constant rate of supply，简称CRS)模式给出的结果通常差别很大，即使是与137Cs时标法进行比对时，有时也不易解释.这严重制约了现代沉积物测年方法在开放潮坪及浅海区的应用效果.有鉴于此，选取了其中的1个典型站位的柱状样品，同时开展210Pbexc过量的210Pb的CRS模式和CIC模式计算，并与137Cs时标法进行对比，结合区域沉积历史数据，对210Pbexc的CRS模式和CIC模式的选择进行了综合分析，为现代沉积物测年在海岸带地区的应用和解释提供了过程参考.结果显示，对210Pbexc数据分段采用CIC模式获得的结果较CRS模式获得的更为可靠.这是因为海岸带地区，被潮流搬运来的沉积物更容易满足CIC计算模式所要求的前提条件，即沉积物中的210Pbexc初始比活度是恒定的.作为一般数据使用者，更倾向于通过210Pbexc测年方法(也就是CRS模式)能够获得每一层的年龄，但在海岸带地区应用该方法时就需要更加慎重.Abstract: Although modern sediment dating method has been widely used in coastal areas, applications in the open tidal flat are still challenged. Especially, 210Pbexc dating results given by CIC (constant initial concentration) model and CRS (constant rate of supply) model in the same core are sometimes very different, which is difficult to interpret even compared with the 137Cs data. In this paper, one typical short core collected from open tidal flat was chosen for a comparison study to facilitate future applications of 210Pbexc methods in open coastal areas. The 210Pbexc CIC and CRS models were employed for the calculation, and the two 210Pbexc dating models were analyzed and compared with 137Cs method on the basis of sedimentary history data. It is found that the results given by CIC model are more reliable than those by CRS model, which is attributed to the fact that it is easier for the sediments transported by currents to meet the prerequisites for CIC model, in other words, the initial concentration of 210Pbexc is constant in most instances in coastal areas. As data users generally are expecting to obtain the age of each layer by 210Pbexc dating method (e.g. CRS model), its applications in open coastal area require prudence.
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海岸带地区距今约100年以来的现代地质过程(沉积物供给、污染、现代海平面与海岸带开发的影响等)的重建必须以精确的年代学研究为基础.20世纪70年代初期，Koide et al.(1973)首次利用210Pb年代学法测定了海洋沉积速率；20世纪70年代末期，DeLaune et al.(1978)首次利用137Cs年代学方法测定了海岸盐沼沉积速率.自那时以来，137Cs时标法和210Pbexc测年法在海岸带地区被广泛应用于定年和获取沉积速率.
海岸带沉积物210Pbexc和137Cs的来源主要有两种，即大气沉降和水平搬运.后者的210Pbexc过量的210Pb和137Cs完全受控于当地的沉积物供给，尤其是受到海岸带地区河流沉积物供给变化、当地潮位情况、极端天气事件(如洪水、风暴潮等)等的影响，使得210Pbexc和137Cs实测剖面的形态具有一定的不确定性，因而制约了海岸带地区现代沉积速率的高分辨率定量研究.在海岸带地区该方法应用成功率较低，但是一旦成功便可以获得很好的研究成果，主要包括在盐沼地区(DeLaune et al., 1978; Patrick and DeLaune, 1990; Milan et al., 1995; Andersen et al., 2000; Gehrels et al., 2012; Andersen et al., 2011)、开放潮坪(李建芬等，2003；Plater and Appleby, 2004; Meng et al., 2005; Teasdale et al., 2011; Wang et al., 2014)和海区(Su and Hu, 2002; Zaborska et al., 2008; 王昕等，2013; Wang et al., 2016)获得的一些成果.
利用210Pbexc计年的常用模式有两种，CIC(constant initial concentration)模式和CRS(constant rate of supply)模式(Krishnaswamy et al., 1971; Appleby and Oldfield, 1978; Robbins, 1978).通过CIC模式可以直接获得研究区的平均沉积速率，通过CRS模式可以直接获得每一层对应的沉积年龄.由于高分辨率研究的需要，大家更倾向于通过210Pbexc计年获得每一层的年龄.因此，CRS模式是大家常用的结果表示方法.理论上讲，当210Pb测年的前提条件都满足时，CIC模式和CRS模式给出的结果应该是一样的；然而，由于海岸带地区的开放性，计算模式假设条件一般很难完全满足，造成同一组数据通过两种模式给出的结果差别很大，这种现象非常普遍.那么，这样的数据应该如何应用和解释呢？
以往对改进现代沉积物测年方法的研究主要涉及基本原理(万国江，1997)、采样、制样、测定、测试误差(邹汉阳和余兴光，1984)、数据处理(康兴伦，1986)、210Pb剖面的粒度标准化(业渝光等，1992)、压实效应、深度校正、盐度效应、混合作用、210Pb与137Cs计年的对比等方面(苏贤泽等，1984；范德江等，2000；孙丽等，2007).渤海湾地区，210Pb测年工作始于20世纪80年代末，杜瑞芝等(1990)当时在天津新港航道附近的海区开展了现代沉积速率调查研究；而后，该工作进入了停顿期，直至20世纪90年代末期，学者们才在中国地质调查局国土资源大调查项目的支持下重新开展相关工作(王宏，2003；李建芬等，2003)，主要的实施单位为天津地质矿产研究所(天津地质调查中心)，并且较之前的工作增加了137Cs示踪定年；至今，该区的现代沉积速率研究柱样已经累积达到50余组(Meng et al., 2005；刘志广等，2007；王福等，2008；王福，2009；Wang et al., 2014, 2016).这些工作更多的仅是将其作为一种测年工具，报道以其结果为依据开展的相关工作，对于计算过程、选择依据和区域沉积历史结果的可靠性缺乏详细论述.有鉴于此，本文以取自渤海湾歧口开放潮坪的钻孔样品为例，在详细介绍了210Pbexc计年的CRS模式和CIC模式的计算原理和可以直接进行应用的计算公式及其推导过程的基础上，结合区域水文资料，开展了210Pbexc计年的CRS模式和CIC模式计算结果与137Cs时标法结果的对比研究，探讨了海岸带地区210Pbexc计年的CRS模式和CIC模式的选择及其原因，为现代沉积物测年在海岸带地区的应用和解释提供了过程参考.
1. 地质概况
渤海湾是中国北方的半封闭海，平均水深为12.5 m，平均潮差为2.4 m(图 1).海岸超过200 km长，面积为15 900 km2，占渤海面积的五分之一.构造位置总体位于华北坳陷区，区内主要三级构造单元为济阳坳陷、呈宁隆起、黄骅坳陷和沧县隆起呈NE-SW向相间分布，第四系沉积物厚为400~500 m(何继山等，2015；张克信等，2015).黄河从渤海湾西南部入海，还有一些小河流从西部和西北部入海，包括从天津入海的海河、独流减河等.由于20世纪60年代河流上游大量建闸，河流携带的沉积物入海量迅速降低(胡世雄和齐晶，2000)，在以潮流为主搬运动力的沉积物作用下，河口地区的河道淤积严重(钟新宝和康慧，2002；王宏, 2003, 李建芬等，2007).
图 1 渤海湾概况和取样位置沉积物运移数据基于吕先进和翟乾祥(1987)，潮流数据基于赵宝仁等(1995)发表的数据Fig. 1. Study area and location of sampling sites in the supratidal zone of Bohai Bay, China从南、北两个方向分别有沿岸流进入渤海湾，在天津海岸交汇，并向东流回大海(图 1).根据沉积物粒度特征可将天津开放潮坪分为3个岸段(裴艳东等，2009)，涧河到海河段为泥质(粘土质粉砂)潮坪，海河向南至独流减河段为粉细砂质潮坪，独流减河以南至黄骅港为泥质潮坪.在过去的100年，特别是近10年，在人类活动和自然因素共同作用下，渤海湾潮间带发生了巨大变化.天然岸线基本都被人工岸线替代，潮间带上部地区被围海造陆(王福等，2010).本文将要讨论的C0703孔取自岐口，位于渤海湾湾顶泥质潮坪上部，平均高潮位附近，仅在天文大潮和极端潮位时被淹没(图 1).
2. 研究方法
本文以在渤海湾开放潮坪上部获得的C0703孔样品为研究对象(图 1)，对其测得的210Pbexc比活度数据同时开展CIC模式和CRS模式计算(表 1，图 2)，获得的测年结果与137Cs时标法结果开展对比研究.C0703孔的取样，分样、样品处理及测试见Wang et al.(2014).
表 1 C0703孔210Pbexc和137Cs比活度及CRS年龄Table Supplementary Table 210Pbexc and 137Cs activity and CRS age of C0703C0703样品编号 平均深度
(cm)干密度
(g/cm2)137Cs比活度
(Bq/g)137Cs误差
±(Bq/kg)210Pbtot比活度
(Bq/kg)210Pbtot误差
±(Bq/kg)226Ra比活度
(Bq/kg)226Ra误差
±(Bq/kg)210Pbexc比活度
(Bq/kg)210Pbexc误差
±(Bq/kg)137Cs蓄积量
(Bq/cm2)210Pbexc蓄积量
(Bq/cm2)深度x以上的蓄积量
(Bq/cm2)深度x以上的沉积物的沉积时间(a) 每一层年份(年) 1 2.5 1.82 0.98 0.27 113.43 8.60 34.66 3.47 78.77 5.97 0.008 9 0.72 0.72 3.21 2004 2 7.5 1.52 0.29 0.16 106.79 6.94 46.88 4.69 59.91 3.90 0.002 2 0.46 1.17 5.43 2001 3 12.5 1.54 0.36 0.16 112.30 6.70 38.55 3.85 73.76 4.40 0.002 8 0.57 1.74 8.43 1998 4 17.5 1.44 0.82 0.22 90.02 5.45 32.40 3.24 57.62 3.49 0.005 9 0.41 2.15 10.81 1996 5 22.5 1.61 2.37 0.52 84.43 4.91 29.85 2.98 54.58 3.17 0.019 0 0.44 2.59 13.54 1993 6 27.5 1.55 1.98 0.56 84.11 7.63 43.97 4.40 40.14 3.64 0.015 3 0.31 2.91 15.63 1991 7 32.5 1.59 1.73 0.57 85.27 6.19 36.24 3.62 49.03 3.56 0.013 8 0.39 3.30 18.45 1988 8 37.5 1.56 2.70 0.60 66.79 5.60 33.99 3.40 32.80 2.75 0.021 0 0.26 3.55 20.45 1986 9 42.5 1.69 5.13 0.79 42.98 5.87 39.18 3.92 3.81 0.52 0.043 4 0.03 3.58 20.71 1986 10 47.5 1.52 10.50 1.18 61.02 4.65 33.97 3.40 27.04 2.06 0.079 8 0.21 3.79 22.42 1984 11 52.5 1.60 8.87 1.02 83.79 5.31 30.70 3.07 53.09 3.36 0.070 9 0.42 4.21 26.28 1981 12 57.5 1.45 5.23 0.83 47.17 5.06 34.06 3.41 13.11 1.41 0.037 9 0.10 4.31 27.21 1980 13 62.5 1.56 5.58 0.88 77.52 6.60 31.92 3.19 45.61 3.88 0.043 6 0.36 4.66 30.95 1976 14 67.5 1.61 3.09 0.64 61.35 4.97 18.92 1.89 42.43 3.44 0.024 9 0.34 5.01 35.01 1972 15 72.5 1.69 0.00 0.00 59.44 4.16 29.75 2.97 29.70 2.08 0 0.25 5.26 38.36 1968 16 77.5 1.77 0.00 0.00 65.64 5.05 34.56 3.46 31.07 2.39 0 0.27 5.53 42.48 1964 17 82.5 1.80 0.00 0.00 61.15 4.53 32.51 3.25 28.64 2.25 0 0.26 5.79 46.89 1960 18 87.5 1.87 0.00 0.00 56.56 7.33 46.22 4.62 10.34 1.34 0 0.10 5.89 48.72 1958 19 92.5 1.91 0.00 0.00 66.22 4.65 37.39 3.74 28.82 2.03 0 0.28 6.16 54.56 1952 20 97.5 2.02 0.00 0.00 48.72 6.90 41.18 4.12 7.53 1.07 0 0.08 6.24 56.39 1950 21 102.5 1.70 0.00 0.00 43.32 5.15 32.89 3.29 10.43 1.24 0 0.09 6.33 58.65 1948 22 107.5 1.92 0.00 0.00 79.16 5.56 37.97 3.80 41.20 2.89 0 0.40 6.72 71.31 1936 23 112.5 1.64 0.00 0.00 54.92 5.54 42.52 4.25 12.40 1.25 0 0.10 6.82 75.57 1931 24 117.5 1.71 0.00 0.00 50.24 6.33 40.12 4.01 10.12 1.28 0 0.09 6.91 79.70 1927 25 122.5 1.76 0.00 0.00 60.76 4.96 39.48 3.95 21.28 1.74 0 0.19 7.10 91.02 1916 26 127.5 1.82 0.00 0.00 74.09 4.33 42.57 4.26 31.52 1.84 0 0.29 7.38 124.49 1882 27 132.5 1.84 0.00 0.00 43.85 5.84 33.33 3.33 10.52 1.40 0 0.10 7.48 155.54 1851 28 137.5 1.80 0.00 0.00 42.35 0.00 35.47 0.00 6.88 0.00 0 0.06 7.54 注：210Pbtot比活度是指210Pb总比活度. CIC模式：常量初始浓度模式，也称为常量活度(constant activity, 简称CA)模式，应用的前提条件是沉积物沉积时的初始比活度是恒定的.通过该方法可以直接获得被测样柱的平均沉积速率.可以通过以下公式计算平均沉积速率：
S=λD/ln(Ao/Ax), (1) 其中，S为沉积速率(cm/a)；λ为210Pb衰变常数(λ=0.031/a)；D为深度x(cm)；Ao为表层沉积物比活度(dpm/g或Bq/kg)；Ax为x深度的沉积物比活度(dpm/g或Bq/kg).
公式(1) 经过推导可以变为公式(2)：
Y=E×ln(Ax)+B, (2) 其中，Y为深度，Ax为该深度对应的比活度，E为斜率(-λ/S)，B为常数.换句话说深度和比活度之间呈指数关系(图 2a)，通过常用的软件(Excel)可以很容易获得拟合的结果，即E的数值.平均沉积速率可以由以下公式计算获得：
S=E×(−λ), (3) 其中，S为平均沉积速率，λ为210Pb衰变常数.由此，可以获得平均沉积速率，这就是通过CIC模式获得平均沉积速率的计算过程.
CRS模式：恒定补给速率模式，也称为恒定通量(constant flux, 简称CF)模式，应用的前提条件是输入的沉积物中210Pbexc通量(蓄积量)是恒定的，通过该方法可以直接获得被测样柱每一层的年龄.通过以下公式计算获得每一层沉积物的年龄(将图 2b中的公式进行推导后获得)：
t=−ln(1−Ix1/I)/λ, (4) 其中，t为每一层沉积的时间(a)，Ix1为x深度以上的蓄积量(Bq/cm2)，I为总蓄积量(Bq/cm2)，λ为210Pb衰变常数.
每一层的蓄积量可通过以下公式计算获得：
Ix=C×P×T/1 000, (5) 其中，Ix为x层蓄积量(Bq/cm2)，C为x层比活度(Bq/kg)，P为x层干密度(g/cm3)，T为x层厚度(cm).
总蓄积量可以通过以下公式计算获得：
I=(I1+I2+I3+⋯). (6) 本部分提到的公式基本都是最终的计算公式，即经过推导后可以直接应用的公式.具体的210Pbexc测年原理和CRS和CIC模式的计算公式和公式的推导过程可参见万国江(1997)的文章，该文对这一方法做了非常详细的介绍.
3. 结果
3.1 210Pbexc和137Cs曲线的基本特征
C0703孔样品137Cs曲线表现为单峰连续，最大峰位出现在47.5 cm处，最大检测深度为70.0 cm(图 3a).该曲线类型在开放潮坪和浅海区非常常见(王福和王宏，2011).笔者通过公式(5) 和公式(6) 计算获得该孔137Cs蓄积量为0.39 Bq/cm2(表 1).
图 3 C0703孔210Pb和137Cs比活度-深度剖面a.137Cs比活度-深度剖面；b.210Pbexc比活度-深度剖面；c.226Ra和210Pbtot比活度-深度剖面Fig. 3. 210Pb and 137Cs activity-depth profiles of C0703210Pbexc曲线上部(0~50 cm)呈比较理想的指数衰减趋势，下部在近等幅摆动中略有衰减(图 3).笔者通过公式(5) 和公式(6) 计算获得该孔210Pbexc蓄积量为7.54 Bq/cm2(表 1).
3.2 CRS模式计算
笔者首先将表 1中的密度数据、比活度数据、样品比活度代表的厚度数据(该柱状样按照5 cm的厚度进行的连续取样，因此，每个样品厚度为5 cm)带入公式(5)，计算每一层的蓄积量(I1、I2、I3、…).然后再将获得的每一层蓄积量数据带入公式(6)，计算x层以上的蓄积量Ix1.总蓄积量I就是将所有的层的蓄积量进行累加获得.本文采用的210Pbexc蓄积量为7.54 Bq/cm2(表 1).在获得x层以上的蓄积量Ix1和总蓄积量I之后，将数据带入公式(4)，计算每一层沉积所需的时间t，然后根据取样时间计算每一层的年龄(表 1).
210Pbexc的CRS模式计算结果显示，137Cs曲线最大峰值对应1986年前后，最大检测深度对应1964年(图 4c，表 1)(这一结果是不对的，本文第4部分将对该结果的可靠性进行详细讨论).
图 4 基于210Pbexc CIC模式和CRS模式的137Cs峰值年龄剖面a.137Cs比活度-深度剖面及根据210Pbexc CIC模式计算的137Cs峰值年龄；b.210Pbexc对数比活度-深度剖面及210Pbexc CIC模式计算结果；c.137Cs比活度-年份关系，据210Pbexc CRS模式计算获得Fig. 4. Age profiles of 137Csgiven by 210Pbexc CIC model and CRS model3.3 CIC模式计算
笔者根据C0703孔样品210Pbexc的曲线形态，选择表层0~50 cm样品，去除异常数据干扰后(通常异常数据是指在比活度-深度曲线中，较邻近深度的比活度数据表现为极端低值或者高值的数据，在数据处理或者计算时通常先将该类数据去除，这类数据往往可以记录到“事件沉积”，因此，在数据解释时需要给出合理解释)，通过公式(2)，将比活度和深度进行指数拟合后，计算获得E=-38.5，带入公式(3) 计算，结果显示，表层平均沉积速率为1.2 cm/a(图 4b)，根据此数据反推年龄结果显示，137Cs最大峰值对应1963年，上部的小峰值对应1986年(图 4a).
基于相同的210Pbexc数据，但是两种计算方法获得的年龄却截然不同，哪一种计算模式获得的数据更可信？又是为什么呢？
4. 讨论
单从137Cs最大峰值对应的时标来看，CRS模式和CIC模式给出的结果都是可以解释的，但是这其中必然有一种模式给出的结果是错误的，而哪一种模式给出的结果是正确的呢？下面笔者从3个方面来分析哪一种模式获得的结果更可信和导致这一结果的原因.
首先，137Cs峰要与全球性的137Cs参考曲线进行比对，特别是与区域性的参考曲线，比如中国的137Cs参考曲线对比效果最好，但目前为止在中国尚无相关报道，因此只能参考全球的或者邻近国家的数据.这里笔者选择北半球和日本地区监测到的137Cs曲线作为参考(图 5)，通过这些参考曲线可以发现：(1)1963年的137Cs峰在全球范围内存在，而且在我国的一些湖泊地区有过很多的该峰值的报道(Xiang，1998；储国强等，2005)，但在海岸带地区鲜见通过其他方法证明过该峰值的报道；(2)1986年由于切尔诺贝利核电站事故造成的峰在局部地区也存在.该1986年的峰值在欧洲的一些地区作为重要“时标”已经有了很多报道(图 5e)(Callaway et al., 1996; Andersen et al., 2011; Teasdale et al., 2011)，但是在欧洲其他很多地方并未检测到该峰值，这与当时的局地降雨有关(因为137Cs主要是随着降雨沉积在沉积物中).典型的例子就是在Plymouth未检测到该峰值，但是在150 km以外的南英格兰就检测到该峰值了(具体数据引自：http://www.unscear.org/unscear/en/chernobyl.html).在我国仅在东北的部分湖泊地区有过该峰值的报道(Xiang, 1998；夏威岚和薛滨，2004).再看C0703孔通过CRS模式获得的137Cs比活度－年份曲线，最大峰值对应1986年，理论上也讲得通，可与1986年切尔诺贝利核泄漏事故对应.但是，该曲线的137Cs最大检测深度为1964年以后，即1963年无137Cs沉积，这是说不通的.因此，通过CRS模式计算获得最大峰值和最大检测深度对应的年份存在一定问题，即图 4c中峰值标注的1986年是存在问题的.
图 5 理想137Cs沉积剖面a.北半球逐年大气总沉降量变化曲线(Mcmanus and Duch, 1993)；b.137Cs逐年沉降量变化曲线(Smith et al., 1997)，实线为北半球、虚线为南半球；c.为日本东京地区137Cs逐年大气总沉降量变化曲线(曾理等, 2009))；d.为美国南部137Cs大气沉降量变化曲线(Milan et al., 1995)；e.为欧洲地区的137Cs降尘(Roux and Marshall, 2010)Fig. 5. Ideal 137Cs activity-depth profile其次，210Pbexc还有另一种模式(CIC模式)用于计算平均沉积速率，然后反推年龄.C0703样品的210Pbexc曲线表层(0~50 cm)表现为指数衰减趋势，笔者将表层0~50 cm通过CIC模式进行计算，获得该层的平均沉积速率为1.2 cm/a(图 4b).通过该速率反推137Cs最大峰值对应的年龄结果显示，该峰值对应1963年的全球性峰.137Cs曲线上部较小的峰值对应1986年.这一结果与全球性的137Cs参考曲线吻合较好.在不考虑区域沉积影响的情况下可信度相对更高.
再次，从区域沉积过程来看，海岸带开放潮坪地区的沉积主要受控于潮流和沉积物供给的变化.特定区域潮流作用短期内基本稳定，那么沉积物供给的变化会直接影响到沉积记录.该区自20世纪50年代末海河和独流减河建闸以来，沉积物供给较建闸前明显降低，除1963年发生特大洪水造成记录到的入海径流量较高之外，沉积物供给一直在较低水平波动，并未发生明显的变化(图 6).因此，20世纪50年代以来，该区属于沉积环境相对较稳定的区域，理论上可以记录到137Cs的1963年的全球性峰.而且，1963年8月上旬，在华北地区发生了一场持续时间较长的特大暴雨，造成海河流域发生特大洪水(刘宗耀，1993).大气中的137Cs主要是随着降水沉积在沉积物中，监测显示1963年大气中的137Cs浓度达到最大，华北地区此时发生强降雨，为137Cs沉积提供了良好的条件.因此，在华北地区的地层中是具备记录到1963年的137Cs峰值的条件的.综合分析表明，该峰值所在层位理应对应1963年.那么，CRS模式给出的最大峰值对应1986年，从区域沉积的角度也是说不通的.因此，CIC模式给出的峰值对应1963年是更可信的.
图 6 海河口、北塘口以及独流减河口1950—2000年入海径流量Fig. 6. Water discharges at the Haihe River estuary, Beitang estuary and Duliujianhe estuary betwen 1950 and 2000那么，是什么原因造成的210Pbexc的两种模式给出的结果如此不同，而CIC模式给出的结果又更可信呢？
这需要从这两种模式的假设条件开始追溯，首先CRS模式假设条件为恒定补给速率，即不论沉积速率如何变化，210Pbexc的输入通量(蓄积量)保持不变，即当沉积物供给多时，沉积物中210Pbexc的比活度就低，反之则高(图 2b).而海岸带开放潮坪地区的沉积物都是经过潮流搬运、混合后的沉积物，其210Pbexc的比活度基本是恒定的.当沉积物供给多时，沉积物中210Pbexc的蓄积量必然高，因此，CRS模式的假设条件在开放潮坪地区很难满足，进而造成通过该模式获得的结果不可信.而210Pbexc的比活度恒定正好满足了CIC模式的假设条件，即沉积物中的初始比活度恒定.但是如果沉积速率因为沉积物供给或者水动力发生变化而频繁发生变化，那么该模式也无法获得较好的结果.而C0703所在的区域，除了20世纪50年代河流建闸造成沉积物供给明显减少之外，并未发生其他的重大事件.因此，建闸后的这段时间应该属于沉积环境相对比较稳定的时期，满足CIC模式应用的前提条件，所以CIC模式获得结果更可信.这也说明了，在开放潮坪或浅海区通过210Pbexc进行现代沉积测年时，分段开展的CIC模式计算较CRS模式获得的结果更为可信.
通过以上的分析，笔者发现开放潮坪地区210Pbexc计年的模式选择对于数据的结果会产生很大影响.如果选择了不恰当的计年模式，必然会导致错误的结果.一般情况下，开放潮坪地区通过分段开展CIC模式计算获得的结果较CRS模式获得的更可靠，这是由该区的特殊沉积环境造成的.而当开放潮坪地区存在侵蚀和混合作用时，那么就需要有另一种或多种独立的测年方法来验证或者辅助210Pbexc计年法.目前最常用的就是137Cs时标法，其1963年时标和1986年时标是目前应用最广的时标.该方法基于全球性和区域性的137Cs大气沉降监测数据，在欧洲、美国及日本都有关于137Cs大气沉降较详细的报道.然而，在我国，尤其是海岸带地区基本没有相关报道，通常的报道多是参考其他地区已建立的137Cs剖面进行时标定年的.而海岸带地区的沉积受到区域性沉积物供给的影响又很大，因此，建立区域性的137Cs参考剖面非常必要.以137Cs剖面1963年最大峰值为例，需要在区域内对其进行验证.本文取自歧口钻孔记录的137Cs最大峰值对应1963年，可以作为区域性的参考剖面.这只是初步结果，建议在不同的海岸带地区开展更多的137Cs区域性参考剖面研究，建立中国海岸带地区的137Cs参考剖面.
4. 结论
相同的210Pbexc数据，但是两种常用的计算模式给出了截然不同的结果，说明在数据处理方面需要谨慎，要选合适的数据处理模式.在海岸带地区对210Pbexc数据分段采用CIC模式获取的结果较CRS模式计算获得的结果更可靠.而作为一般数据使用者来说，大家更倾向于应用能够获得每一层年龄的CRS模式；但在一些特殊区域该模式的使用需要更加慎重，尤其是海岸带地区.对于137Cs数据而言，如果能够建立区域性的参考剖面，可以帮助人们更好的解释数据.笔者在渤海湾开放潮坪地区获得的C0703孔中137Cs最大峰值对应1963年，可以初步作为区域性137Cs定年参考.
致谢: 匿名审稿人对本文给予了肯定并提出了宝贵的建议，本刊编辑也给予了具体的修改意见，在此一并表示感谢! -
图 1 渤海湾概况和取样位置
沉积物运移数据基于吕先进和翟乾祥(1987)，潮流数据基于赵宝仁等(1995)发表的数据
Fig. 1. Study area and location of sampling sites in the supratidal zone of Bohai Bay, China
图 3 C0703孔210Pb和137Cs比活度-深度剖面
a.137Cs比活度-深度剖面；b.210Pbexc比活度-深度剖面；c.226Ra和210Pbtot比活度-深度剖面
Fig. 3. 210Pb and 137Cs activity-depth profiles of C0703
图 4 基于210Pbexc CIC模式和CRS模式的137Cs峰值年龄剖面
a.137Cs比活度-深度剖面及根据210Pbexc CIC模式计算的137Cs峰值年龄；b.210Pbexc对数比活度-深度剖面及210Pbexc CIC模式计算结果；c.137Cs比活度-年份关系，据210Pbexc CRS模式计算获得
Fig. 4. Age profiles of 137Csgiven by 210Pbexc CIC model and CRS model
图 5 理想137Cs沉积剖面
a.北半球逐年大气总沉降量变化曲线(Mcmanus and Duch, 1993)；b.137Cs逐年沉降量变化曲线(Smith et al., 1997)，实线为北半球、虚线为南半球；c.为日本东京地区137Cs逐年大气总沉降量变化曲线(曾理等, 2009))；d.为美国南部137Cs大气沉降量变化曲线(Milan et al., 1995)；e.为欧洲地区的137Cs降尘(Roux and Marshall, 2010)
Fig. 5. Ideal 137Cs activity-depth profile
图 6 海河口、北塘口以及独流减河口1950—2000年入海径流量
Fig. 6. Water discharges at the Haihe River estuary, Beitang estuary and Duliujianhe estuary betwen 1950 and 2000
表 1 C0703孔210Pbexc和137Cs比活度及CRS年龄
Table 1. 210Pbexc and 137Cs activity and CRS age of C0703
C0703样品编号 平均深度
(cm)干密度
(g/cm2)137Cs比活度
(Bq/g)137Cs误差
±(Bq/kg)210Pbtot比活度
(Bq/kg)210Pbtot误差
±(Bq/kg)226Ra比活度
(Bq/kg)226Ra误差
±(Bq/kg)210Pbexc比活度
(Bq/kg)210Pbexc误差
±(Bq/kg)137Cs蓄积量
(Bq/cm2)210Pbexc蓄积量
(Bq/cm2)深度x以上的蓄积量
(Bq/cm2)深度x以上的沉积物的沉积时间(a) 每一层年份(年) 1 2.5 1.82 0.98 0.27 113.43 8.60 34.66 3.47 78.77 5.97 0.008 9 0.72 0.72 3.21 2004 2 7.5 1.52 0.29 0.16 106.79 6.94 46.88 4.69 59.91 3.90 0.002 2 0.46 1.17 5.43 2001 3 12.5 1.54 0.36 0.16 112.30 6.70 38.55 3.85 73.76 4.40 0.002 8 0.57 1.74 8.43 1998 4 17.5 1.44 0.82 0.22 90.02 5.45 32.40 3.24 57.62 3.49 0.005 9 0.41 2.15 10.81 1996 5 22.5 1.61 2.37 0.52 84.43 4.91 29.85 2.98 54.58 3.17 0.019 0 0.44 2.59 13.54 1993 6 27.5 1.55 1.98 0.56 84.11 7.63 43.97 4.40 40.14 3.64 0.015 3 0.31 2.91 15.63 1991 7 32.5 1.59 1.73 0.57 85.27 6.19 36.24 3.62 49.03 3.56 0.013 8 0.39 3.30 18.45 1988 8 37.5 1.56 2.70 0.60 66.79 5.60 33.99 3.40 32.80 2.75 0.021 0 0.26 3.55 20.45 1986 9 42.5 1.69 5.13 0.79 42.98 5.87 39.18 3.92 3.81 0.52 0.043 4 0.03 3.58 20.71 1986 10 47.5 1.52 10.50 1.18 61.02 4.65 33.97 3.40 27.04 2.06 0.079 8 0.21 3.79 22.42 1984 11 52.5 1.60 8.87 1.02 83.79 5.31 30.70 3.07 53.09 3.36 0.070 9 0.42 4.21 26.28 1981 12 57.5 1.45 5.23 0.83 47.17 5.06 34.06 3.41 13.11 1.41 0.037 9 0.10 4.31 27.21 1980 13 62.5 1.56 5.58 0.88 77.52 6.60 31.92 3.19 45.61 3.88 0.043 6 0.36 4.66 30.95 1976 14 67.5 1.61 3.09 0.64 61.35 4.97 18.92 1.89 42.43 3.44 0.024 9 0.34 5.01 35.01 1972 15 72.5 1.69 0.00 0.00 59.44 4.16 29.75 2.97 29.70 2.08 0 0.25 5.26 38.36 1968 16 77.5 1.77 0.00 0.00 65.64 5.05 34.56 3.46 31.07 2.39 0 0.27 5.53 42.48 1964 17 82.5 1.80 0.00 0.00 61.15 4.53 32.51 3.25 28.64 2.25 0 0.26 5.79 46.89 1960 18 87.5 1.87 0.00 0.00 56.56 7.33 46.22 4.62 10.34 1.34 0 0.10 5.89 48.72 1958 19 92.5 1.91 0.00 0.00 66.22 4.65 37.39 3.74 28.82 2.03 0 0.28 6.16 54.56 1952 20 97.5 2.02 0.00 0.00 48.72 6.90 41.18 4.12 7.53 1.07 0 0.08 6.24 56.39 1950 21 102.5 1.70 0.00 0.00 43.32 5.15 32.89 3.29 10.43 1.24 0 0.09 6.33 58.65 1948 22 107.5 1.92 0.00 0.00 79.16 5.56 37.97 3.80 41.20 2.89 0 0.40 6.72 71.31 1936 23 112.5 1.64 0.00 0.00 54.92 5.54 42.52 4.25 12.40 1.25 0 0.10 6.82 75.57 1931 24 117.5 1.71 0.00 0.00 50.24 6.33 40.12 4.01 10.12 1.28 0 0.09 6.91 79.70 1927 25 122.5 1.76 0.00 0.00 60.76 4.96 39.48 3.95 21.28 1.74 0 0.19 7.10 91.02 1916 26 127.5 1.82 0.00 0.00 74.09 4.33 42.57 4.26 31.52 1.84 0 0.29 7.38 124.49 1882 27 132.5 1.84 0.00 0.00 43.85 5.84 33.33 3.33 10.52 1.40 0 0.10 7.48 155.54 1851 28 137.5 1.80 0.00 0.00 42.35 0.00 35.47 0.00 6.88 0.00 0 0.06 7.54 注：210Pbtot比活度是指210Pb总比活度. 
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