Title: A global dataset of atmospheric 7Be and 210Pb measurements: annual air concentration and depositional flux
Authors: Fule Zhang, Jinlong Wang*, Mark Baskaran, Qiangqiang Zhong, Yali Wang, Jussi Paatero, Jinzhou Du
大气沉降核素7Be（半衰期53.3天）和210Pb（半衰期22.3年）是研究大气过程和地表过程的强有力示踪剂。7Be是一种宇生放射性核素，主要在平流层及对流层的上层由高能宇宙射线轰击氮、氧原子生成；210Pb是238U天然衰变系列的一个子体核素，其在大气中的主要来源为从地表逃逸的222Rn的放射性衰变。7Be和210Pb一旦在大气中产生，便会迅速不可逆地吸附在气溶胶颗粒上，因此它们在大气中的命运与气溶胶的命运息息相关。大气中的7Be和210Pb降落到地球表面后会牢固地吸附在土壤、颗粒物及沉积物上，这使得它们可用于示踪研究陆地上的土壤侵蚀过程，水生系统中的颗粒物动力学过程，以及沉积物的来源等。
由于7Be和210Pb在地球科学中的广泛应用，华东师范大学杜金洲课题组自2006年起对上海地区7Be和210Pb的大气沉降过程开展了连续15年的长期观测，在此基础上，课题组进一步建立了一个新的7Be和210Pb空气浓度和沉降通量数据全球数据集。数据集覆盖了1955-2020间公开发表的近500篇论文，包含了全球367个站位的7Be年均空气浓度数据，270个站位的210Pb年均空气浓度数据，279个站位的7Be年沉降通量数据，以及602个站位的210Pb年沉降通量数据，当数据可用时，数据集中还包括了地理位置，观测时期，年降雨量，实验方法，数据误差和来源等必要的元数据。
此数据集的建立明晰了7Be和210Pb在大气中的全球分布规律，揭示了7Be和210Pb的全球沉降模式，在全球尺度上探究了降雨量对两核素沉降通量的影响，为估算核素的沉降通量提供了一种简便的经验方法。此外基于两种核素的沉降通量和空气浓度数据，我们还计算出了全球气溶胶的平均沉降速率。该数据集可用于更好地理解气团的起源和输运过程以及气溶胶的清除和沉降过程，不仅有望为气候建模工作做出贡献，为开发更好的参数化奠定基础，而且还为使用7Be和/或210Pb示踪陆地土壤侵蚀、水生系统中的颗粒物动力学和海洋表面过程的相关研究提供了大量的基本参数。
使用这些数据，我们可以示踪研究河口海岸区域颗粒物动力过程，如在长江口，以7Be和210Pb作为示踪剂，定量评估了长江口深水航道内不同潮时悬浮颗粒物的沉降/再悬浮通量，并指出在洪季，深水航道内的泥沙主要来自于口外泥沙的反向供应，而不是河流上游来沙的直接供应（Wang et al., 2021）。基于这两个核素示踪，发现长江输入的泥沙进入海洋后，呈现季节性输运特征，在春季，主要沿浙闽沿岸向南输送；在夏季，以东北向为主，输送过程伴随着不断重复的泥沙再悬浮/再沉积/再输运，在完全沉积或者迁出陆架之前需要3-6年时间（Wang et al., 2016）。当然，使用这两个核素进行海洋过程示踪研究，除了考虑大气沉降的贡献，还要考虑到颗粒物组成、粒径大小对示踪结果的影响（Wang et al., 2019），因此，为了排除这些影响，一般使用核素比值进行研究。利用7Be/210Pb作为指示剂，估算出河口区的表层沉积物年龄为10-42天，结合表层沉积物中7Be/210Pb和磁学参数的季节性分布，发现东海近岸泥沙存在跨陆架输送，利用210Pb的质量平衡模型估算出浙闽近岸泥沙向中陆架的输送的通量最大可达到2011年长江入海泥沙量的10%（Wang et al., 2018）。
此数据集目前存档于数据共享平台Zenodo (https://doi.org/10.5281/zenodo.478513)，可以免费下载使用。数据集的相关论文近期发表于地球科学1区Top期刊Earth System Science Data (IF2020 11.333),第一作者和通讯作者分别为华东师范大学河口海岸学国家重点实验室的张福乐博士生和王锦龙研究员。此项工作得到了广西省重点研发计划（2017AB30024），111计划（BP0820020），华东师范大学优秀博士生学术创新能力提升计划和中国博士后科学基金（2021M693780）的联合资助。
参考文献
▪ Zhang, F., *Wang, J., Baskaran, M., Zhong, Q., Wang, Y., Paatero, J., Du, J. A comprehensive global dataset of atmospheric 7Be and 210Pb measurements: annual air concentration and depositional flux [J]. Earth System Science Data, 2021,13: 2963–2994.
▪ Wang, J., Huang, D., Xie, W., He, Q., Du, J. Particle dynamics in a managednavigation channel under different tidal conditions as determined usingmultiple radionuclide tracers [J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2021, 126(3): e2020JC016683.
▪ Wang, J., Zhong, Q., Baskaran, M., Du, J. Investigations on the time-series partitioning of 210Pb, 207Bi and 210Po between marine particles and solution under different salinity and pH conditions [J]. Chemical Geology, 2019，528, 119275.
▪ Wang, J., Zhang, W., Baskaran, M., Du, J., Zhou, F., Wu, H. Finger printing sediment transport in river-dominated margins using combined mineral magneticand radionuclide methods [J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2018, 123, 5360–5374.
▪ Wang, J., Du, J., Baskaran, M., Zhang, J. Mobile mud dynamics in the East China Sea elucidated using 210Pb, 137Cs, 7Be, and 234Th as tracers [J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2016, 121(1): 224-239.
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排版：刘世昊；校验：赵宁