建立可靠的年代序列对于重建古气候演变和地貌事件至关重要，光释光测年（Optically stimulated luminescence，OSL）是晚第四纪沉积物常用的测年方法，广泛应用在黄土、风沙、河流、冰川等沉积物中^［1-7］。传统的光释光测年需要在实验室中对样品进行烦琐的前处理工作以提取石英和钾长石矿物，使用标准测试程序如石英单片再生剂量法（Single aliquot regenerative-dose，SAR）^［8-9］和钾长石多步法（Multi-elevated-temperature post-IR infrared stimulated luminescence，MET-pIRIR）^［10-11］等方法建立可靠的生长曲线获得等效剂量（Equivalent dose，D_e）。光释光年代样品在室内前处理和测试过程中会耗费大量时间和资源，特别是面对复杂沉积剖面时，较多的样品数量会造成测试周期的延长和测试成本的提高。在面对无参考年代或可能存在沉积间断^［12］的沉积记录时，采样位置和采样密度的选择对研究的过程和结果同样影响极大。这些问题凸显了野外工作中获取年代相关信息的重要性。

便携式释光仪（Portable OSL reader，POSL reader）因其可测试天然释光信号、体积小、便于携带（无放射源）、使用方便（前处理简单、操作便捷和数据输出快）等特点常被用于野外测试沉积物释光信号强度、估测年代和地层划分等方面^［13-15］。目前便携式释光仪已成功应用于沙丘^［15-18］、考古遗址^［19］、湖相沉积^［20］、地震记录^［21］等方面的研究。Bateman等^［22］使用便携式释光仪对两个海岸沙丘进行年代估测并快速建立相对年代关系，成功区分了沙丘不同的活动阶段。Portenga等^［23］对澳大利亚东南部两处水成沉积物POSL测试的释光信号强度与前人结果趋势一致，证实其数据具备可重复性。Stone等^［15］借助非洲南部21个已建立OSL年代框架的沙丘构建了该区域OSL-POSL信号回归模型，验证了便携式释光仪快速判断沉积相对年龄的有效性。Robins等^［16-17］对以色列内盖夫沙漠植被线性沙丘的研究表明，便携式释光仪可以通过测量不同沉积阶段的信号量差异识别沉积间断，并为精准选择测年层位提供参考。Nitundil等^［18］发现印度塔尔沙漠风成沉积物中POSL信号与释光年龄呈线性关系。综上所述，便携式释光仪的应用可以为年代学和沉积学等方面的研究提供有力的支持。但目前尚缺乏使用方法的研究，尤其对测试影响因素（矿物成分、粒度、含水量差异、样品用量和测片状态等）和野外使用可行性（避光程度的影响）、高效性（是否需要前处理和重复测试）、规范化（影响不同研究之间的可比性）方面的研究。此外，便携式释光仪在中国的应用刚刚起步，对其使用方法和影响因素的研究有助于新研究方法的推广和未来年代学、沉积学等研究中效率的提高和成本的降低。

风成沉积物是良好的释光测年材料，在风力搬运过程中释光信号通常能够得到充分晒退^{［1，24-26］}，等效剂量基本不受残余剂量影响，因此其释光信号主要由环境剂量率、矿物成分、埋藏时间决定^{［14-15，18］}。为评估测试条件对POSL信号强度和测试可靠性的影响以简化和规范测试流程，本研究利用晒退较好、混合均匀的风成沉积物为研究对象。这些样品均已进行过正式年代测试并且具有较好的空间代表性，包括来自青藏高原、河西走廊、黄土高原、山东和辽宁海岸带以及以色列的风成砂和黄土。所开展的对比实验包括可重复性、测试样品量、测片摆放位置、表面状态、含水量、矿物组成、粒径和曝光方式与时间等。

本研究测试的黄土样品来自青藏高原（门源盆地、贵德盆地）、黄土高原、辽东半岛和山东半岛海岸带，风成砂样品来自柴达木盆地沙漠、腾格里沙漠和以色列内盖夫沙漠。沉积类型包括灌丛沙丘砂、古风成砂、风成黄土和海岸风成砂。具体样品信息及部分等效剂量在表1列出。

便携式释光仪由苏格兰大学环境研究中心（SUERC）开发^［13］，仪器主要由激发光源、光电倍增管、样品仓、控制系统、供电系统和程序软件等组成（图1）。激发光源位于仪器中部，由880 nm红外LED和470 nm蓝色LED组成。光电倍增管置于仪器顶部，用于检测沉积物被激发出的释光信号强度。样品仓位于激发光源下部，可放置样品盒用于释光信号测试。仪器可使用220 V交流电源或内置5 V直流电源（电池）供电。此外，软件程序中可以设置激发光源类型、顺序和激发时间等。

所有样品的POSL测试在临沂大学释光年代学实验室完成，样品制备和测试均在弱红光的暗室内进行。样品制备在高1 cm、直径为5 cm或2 cm的圆柱形样品盒中，除对比不同表面形态、摆放位置和矿物组成外，样品均平铺满样品盒。测试采用多步法程序（表2），测试时长共计2 min 45 s，其中步骤1、4和7为背景值测试，每次无光源激发15 s，目的为检测背景值及仪器稳定性。步骤2、3为红外激发，主要用于激发钾长石的POSL信号，激发30 s为一次循环；步骤5、6为蓝光激发，用于激发石英和钾长石的POSL信号，同样激发30 s为一次循环。图2展示了灌丛沙丘砂样品22GC3-3-7的POSL测试结果。其中，图2A为仪器测试软件记录的释光信号累计曲线，反映样品在激发过程中信号累积特征，图2B为相应的红外与蓝光激发的释光信号衰减曲线，显示释光信号随激发时间增加而逐渐减少的特征。

对两个不同等效剂量的古风成砂样品24TLH4-C8（404.4 Gy）和25TK6B（23.7 Gy）分别使用蓝光和红外光源进行长时间（9 min）激发，以检测沉积物释光信号对光源的响应和释光信号衰减特征。POSL信号衰减曲线如图3A所示，图3B为归一化后的衰减曲线。结果表明两个样品的红外和蓝光POSL信号均随着激发时间增加而减小，其中蓝光激发的POSL信号初始强度高于红外信号，且信号衰减速率更快。样品24TLH4-C8的红外和蓝光初始信号强度分别约为0.3×10⁶和1.4×10⁶，样品25TK6B分别为0.3×10⁵和1.7×10⁵，当激发到第9 min时，两个样品红外和蓝光信号量分别衰减到初始信号量的11%、4%和7%、3%，接近背景水平。等效剂量较高的样品24TLH4-C8信号强度明显高于年轻样品25TK6B，表明沉积物的释光信号总量与埋藏时间密切相关。

基于便携式释光仪的测试流程及样品情况，本研究设置了8个变量进行研究，包括重复性、测试样品量、样品位置、表面情况、含水量、矿物组成、粒径和曝光方式及时间。采用控制变量法，每种实验仅对比一种自变量。8种条件实验的具体内容见表3。

为对比主要测年矿物（石英和钾长石）对POSL信号的贡献量，本研究分别使用2.53~5.58 g·cm^-3与2.62~2.70 g·cm^-3的多钨酸钠重液提取了柴达木盆地沙漠和内盖夫沙漠的粗颗粒（150~210 μm）钾长石和石英矿物进行便携式释光信号对比。前人的研究表明柴达木盆地风沙样品的钾长石通常具有较强释光信号，而石英释光信号较弱^［26-28］，内盖夫沙漠风沙样品则表现出较强的石英释光信号^［16-17］。在本研究中通过使用实验室规范程序获取和制备石英和钾长石矿物，具体前处理及测试方法详见Yu等^［6］。测试时，样品制备在内径8.5 mm、外径11.5 mm的杯状载样碟里并放入样品盒进行测试。

对5个样品（15GC1-A、15GC1-B、15GC1-C、15GC1-D和15GC2-A）的POSL信号测试结果如图4A所示，相同测试条件下，同一样品多次测试结果表现出较好的一致性，标准偏差在5%以内，表明在使用较大测片时（如直径5 cm）测试数据具有较高的可重复性，因此在实际测试中无需对样品进行多次测试。

样品16GC3-2C在不同质量（1.5、3、4.5 g）下的POSL信号测试结果（图4B）表明在铺满样品盒的前提下，POSL红外信号量、POSL蓝光信号量和POSL总信号量并无明显差异。信号量变化不受测试样品质量及厚度的影响，这可能是因为激发光源只能激发出表层样品的POSL信号，因此，在测试时样品量以铺满样品盒表层为宜。

样品不同表面形态和摆放位置（图5A）测得的POSL信号结果如图5B所示。当样品（22GC3-3-8）以分开或合并方式进行测试时，信号量为0.11×10⁷和0.10×10⁷，数据差异较小，说明样品摆放位置对测试结果影响有限，也反映了仪器光源照射的均匀性。而当样品（22GC3-3-8、21XJH）表面呈现出不同的形态（起伏或平整、压实或团块）时，信号量分别为0.76×10⁷、0.88×10⁷和1.38×10⁷、1.88×10⁷，POSL信号量比值分别为0.86、0.73，结果存在较大差异，表明样品表层形态和表面积的变化会影响POSL信号。因此，为了减少表面形态的影响，可以将样品表面压平之后再测试。

选择来自不同区域的、自然含水量较高的样品（沙漠黄土22LQH、25YHC和25GD和海岛黄土SMDN）烘干不同时间以测试含水量对POSL信号的影响。不同含水量下样品的POSL信号结果如图6A所示，4个样品（22LQH、25YHC、25GD与SMDN）在较大的含水量变化范围内，POSL信号稳定一致，说明含水量不会影响POSL信号量。

从柴达木盆地沙漠和内盖夫沙漠两个风成砂样品（22TK3-2与JR-26）的石英和钾长石POSL测试结果（图6B、C）可以看出，钾长石的POSL信号占比高；即使是后两步蓝光激发的过程中POSL信号仍然是钾长石信号更高，同时不同地区石英的亮度（敏感度）表现出了较大差异。因此，样品中钾长石的含量和石英的亮度对结果有较大的影响。在中国北方大部分沙漠地区，风成沉积物中钾长石的相对含量普遍较高（中国北方的风成沉积物相对于南方红土和国外的沙漠而言），而石英颗粒的亮度（敏感度）相对较低。在这种情况下，即使采用蓝光激发，POSL信号仍主要来源于长石，而非石英。只有在长石含量极低且石英亮度较高的地区（比如南方红土区^［29］），后两步蓝光POSL信号才可能主要反映石英的贡献。

我们对光释光测年常用粒径组分（<63、63~90、90~125、125~150、150~180 μm和>180 μm）进行了POSL测试，为消除样品间信号强度差异的影响，将各粒径组分的POSL信号量以未过筛原样的POSL总信号量为基准进行了归一化处理。3个样品（21BBS、22GC3-3-7、25DLG7）归一化后的结果如图6D所示，可以明显看出POSL信号量随粒径变化而改变，且3个样品的最大POSL信号量出现在不同的粒径范围。基于前文的结论，这一差异可能是由不同粒径组分中石英、钾长石含量的差异造成的。

图6E、F展示了3个灌丛沙丘砂样品（22GC3-1-35、22GC3-1-52、21XJH）的蓝光和红外POSL信号随曝光时间的衰减关系（经未曝光原样POSL信号量归一化）。结果表明在办公室LED灯下分别曝光1、2、5 min时，蓝光和红外POSL信号量并无明显变化；当在LED灯下曝光10 min和30 min时，蓝光和红外POSL信号量分别衰减到未曝光POSL信号量的70%、50%和60%、30%，说明超过5 min的LED灯照射会对POSL信号产生较大影响。

6个古风成砂样品（23GEM26-A、24TLH5-A6、24TLH5-A14、24TLH4-C8、25DBX和25TK6B）在阳光下曝光不同时间的POSL结果如图6G、H所示，样品POSL信号在晴天阳光下曝光仅30 s后，蓝光和红外POSL信号均衰减至未曝光样品信号量的50%以下，而阴天曝光时的POSL信号衰减较慢，这表明晴天太阳光暴晒对样品的POSL信号影响较大，而野外轻微的遮蔽即可极大地保护信号。

研究结果表明，POSL信号在不同测试条件下存在明显差异。总体而言，POSL信号不受多数外部测试条件影响。其中同一样品多次测试结果误差在5%以内，无需多次测试；测试样品量、含水量及样品摆放位置改变对POSL信号影响小，数据较为稳定。尽管样品表面状态和曝光时间会对测试结果产生一定程度影响，但通过简便的“标准化”操作（如将样品平整铺满统一规格的样品盒；采样及制样时避免太阳直射并尽可能限制曝光时间等）可以有效减小测试误差，从而提高不同数据的可对比性。因此便携式释光仪测试时对测试条件的低依赖性及其可“标准化”操作特征，是其开展野外应用工作的重要前提。

相比外部条件的有限影响，沉积物的内部因素对POSL信号更具决定性。除去埋藏时间这一主控因素外，矿物组成及其释光敏感度是影响POSL信号强度和差异的关键因素。不同矿物的释光敏感度存在差异^{［1，30-31］}，通常长石的OSL信号远强于石英，两者可达数量级差异（图6B）^［32］。单一石英和长石矿物POSL测试表明（图6B、C），在红外或蓝光激发下，钾长石均贡献了主要的POSL信号，沉积物中石英与长石的含量比例及其各自释光敏感度决定了样品总体POSL信号的强度。区域物源差异会进一步影响矿物组成，例如青藏高原北部边缘沙漠中钾长石含量显著低于中亚造山带附近的沙漠^［33］；Lu等^［34］对中国沙漠不同粒级的石英研究表明，其释光敏感度存在“粒级依赖”和显著的区域差异。即便在长石含量较低的沉积物中，由于长石敏感度远高于石英，且石英矿物的释光敏感度因物源和热历史不同而存在差异^［35-37］，POSL信号仍可能主要来源于长石。因此在跨区域对比POSL信号时需格外谨慎，此时释光信号与年代的相关性会受更多因素干扰，必须同时考虑矿物组成与敏感度的双重影响，以避免对测试结果的误判。

此外，矿物组成还与粒级分异密切相关，沉积物粒度对POSL信号的影响本质上反映了矿物组成的差异。不同粒径组分中的矿物组成可能因物源差异或搬运过程中的矿物分选而不同，从而导致不同粒径组分POSL信号的不同表现（图6D）。物源示踪研究表明，中国各沙漠的物源有显著的区域差异且呈现近源性^［38］。黄土高原黄土粒度呈现自西北向东南逐渐变细的趋势^［39］，反映了长距离搬运过程中发生的持续分选。不同沙漠的风成砂及黄土在矿物组成和粒度组成上存在明显区别^［40-41］，导致POSL信号存在显著差异。值得注意的是，细颗粒常以“团块”的形式进行搬运、沉积，这些团块的存在使沉积物信号难以被晒退^{［7，42-43］}，测试时可能导致POSL信号异常偏高。同时，粒径变化会影响相同测试面积下样品比表面积。在本研究中，3个风成砂样品POSL信号结果如图6D所示，最大POSL信号分别出现在不同粒级中，且POSL信号随粒度增加（比表面积减小）未表现出确定的变化规律，不同样品间POSL信号随粒度变化也毫无规律。这表明，比表面积的变化对POSL信号并无影响。对于风成沉积物而言，其良好的分选性具有独特的优势。风成砂样品粒度分布集中，粒径对POSL信号影响较小。同一剖面或小范围的研究区域内，风沙物源相对一致，粒度组成和矿物成分的总体差异较小，这保证了POSL信号在同一研究区内横向对比的可靠性。

POSL信号与实验室测得的等效剂量（与年代相关）在多数情况下表现出良好的相关关系，可以为野外快速估测沉积物相对年代序列提供参考^{［15，18］}。在同一剖面或相近沉积环境中，POSL信号强度应沿着沉积序列随年代的减小而逐渐降低。然而，当测试结果出现偏离时，往往反映了除等效剂量（埋藏时间）之外的其他因素（沉积物晒退程度、矿物组成变化、剂量率差异及沉积扰动等^{［14，19-20］}）对POSL信号的综合影响。沉积物在埋藏前晒退不充分，其天然信号未被完全“清空”，残余剂量的存在会使测得的POSL信号偏高。而地层扰动则可能导致不同埋藏时期的物质混入同一地层，使POSL信号产生异常变化。Munyikwa等^［14］的研究表明，通过构建POSL与沉积序列的关系可快速可靠地识别出经历干扰的考古地层；Esperanza等^［20］在河流地貌的研究中发现，沉积物在搬运与再沉积过程中经历的扰动会使浅层样品的POSL信号出现异常的增强或减弱。此外，剂量率差异也是影响POSL信号的重要因素。特别是沉积物中铀、钍、钾等放射性元素的含量变化，可能使沉积物在相同的埋藏时间内改变埋藏的总剂量，导致POSL信号与年代之间的关系出现偏离。当剂量率降低时，即使沉积时间相同，POSL信号也会表现出异常偏弱。Robins等^［16］对内盖夫沙漠线性植被沙丘的研究表明，上部单元因风力分选作用导致细粒物质损失与矿物组成变化，地层单元间剂量率存在显著空间差异，相同沉积时间内POSL信号强度明显降低。因此正确理解POSL信号出现偏差的原因有助于提高便携式释光仪在野外应用中的可靠度预判，并为剖面不同地层的异常识别和地貌过程的解译提供依据。

在实际野外工作中，严格控制样品曝光时间是首要原则，因为光照会激发并释放沉积物晶体陷阱中的电子，导致释光信号衰减^［1］，影响测试结果的准确性。虽然短时间曝光对POSL信号影响较小，但为获取最具代表性的沉积物原生信号，仍需采取严格的避光操作。根据野外实践经验，采样时可使用不锈钢管并搭配遮光锡纸袋；制样与测试时选择非太阳直射的车内或较暗的室内环境进行，并控制样品曝光时间。在对长剖面进行系统采样前，可以进行间隔式POSL测试，若剖面信号差异较小，可能代表剖面年代相近，从而可以适当减少采样数量，提高年代学研究效率。总之，通过上述简便且“标准化”的操作流程，POSL能够最大程度地发挥其在野外工作中快速获取沉积物相对年代信息的独特优势，为研究区域剖面地层划分与年代框架构建提供高效可靠的支持。

本研究通过对风成沉积物的POSL测试实验分析，评估了影响便携式释光仪测试的主要因素，为便携式释光技术的标准化和推广应用提供了实践依据。便携式释光仪测试具有较高的可重复性和稳定性，在样品平铺满样品盒的条件下，POSL信号不受样品质量、厚度、含水量或摆放位置影响，无需多次测试即可获得可靠数据。太阳直射会显著影响POSL信号，而短时非直射光照影响有限。因此在野外工作中应严格控制样品曝光时间，避免阳光直射，可在遮光条件下进行采样与测试。测试过程中应尽量保持样品表面平整、铺满样品盒，统一样品盒尺寸与测试程序，以减少操作误差。

矿物组成及释光敏感度是影响POSL信号强度的关键因素，中国北方风沙沉积多由钾长石主导，粒径效应实质上反映了不同粒径矿物组成的差异，而非比表面积的影响。物源差异与搬运-分选过程的共同作用，使POSL信号在不同区域与剖面层位间存在差异。便携式释光仪能够在野外快速获取沉积物天然释光信号，结合实验室等效剂量结果，可辅助地层划分与相对年代估测。在粒径组成和矿物成分较为均一的干旱区风成沉积中，该方法具有较强的应用潜力。

未来研究可进一步探索POSL信号在不同区域、范围中的适用性，建立区域POSL信号与实验室释光年代之间的量化关系，以实现POSL信号强度对埋藏古剂量的定量估测。此外，在黄土剖面及其他高分辨率沉积序列中，POSL信号的变化可能反映沉积物矿物成分与沉积环境等方面的差异，具有作为潜在古气候代用指标的应用前景，为第四纪古气候演化研究提供新视角。