京津冀平原区土壤环境质量和土地资源分布特征

京津冀平原区土壤环境质量和土地资源分布特征
郭莉
【摘要】以京津冀平原区多目标区域地球化学调查数据为基础,研究土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和Ni等8个重金属元素的含量特征,对土壤环境质量进行综合评价.评价结果表明京津冀平原区土壤环境质量整体优良,部分地区土壤为轻度、中度和重度污染,主要分布在北京中心城区、天津城区和蓟县、河北省石家庄市、保定市、唐山市和秦皇岛市等地区,该成果为京津冀协同发展生态优先保护方面提供了土壤环境质量状况依据,对重度污染土地要进行严格管控,做到京津冀协同治污.结合土壤中硒和钾的含量特征,以硒含量大于0.3mg/kg和全钾含量大于2.5%圈定了富硒和富钾土地资源区,主要分布在京津冀平原东北和冀西南地区,该成果可为京津冀现代农业协同发展提供依据.
【期刊名称】《城市地质》
【年(卷),期】2017(012)002
【总页数】5页(P60-64)
【关键词】京津冀平原区;土壤环境质量;硒;钾
【作者】郭莉
【作者单位】北京市地质调查研究院,北京 100195
【正文语种】中文
【中图分类】X53
京津冀地处京畿重地，面积约21.6万km2，背依高原，面向海洋，西北山峦重叠、东南平原辽阔，自然条件优越、战略地位重要。

随着京津冀协同发展战略的实施，土壤污染问题，土地资源合理规划等问题逐渐受到关注。

系统梳理京津冀地区土壤地质调查成果，研究京津冀地区土壤环境质量状况、土地资源分布特征及其成因，充分发挥地质调查成果在土地资源管理、现代农业发展和生态环境改善中的基础作用。

2003—2005年，国土资源部中国地质调查局先后与河北省、北京市和天津市人
民政府签订合作协议，开展了1：25万多目标区域地球化学调查工作（奚小环，2005；YANG et al，2014）。

本文在京津冀平原地区多目标地球化学调查数据基础上，开展土壤环境质量综合评价，圈定富硒和富钾土地资源，目的是为京津冀一体化发展生态环境保护和合理利用富硒、富钾土地资源提供科学依据。

京津冀平原区北倚燕山，西靠太行，东临渤海，包括北京市、天津市和河北省的平原地区。

地势由北西向南东倾斜，西北部为山区、丘陵和高原，中部和东南部为广阔的平原，东部为海洋，多个水系在天津汇聚为海河东流入海。

土地质量地球化学评估数据全部来自北京、天津、河北1:25万多目标区域地球化
学调查，获得的土壤测量结果。

表层土壤采样密度为1个点/km2，采样深度0～20 cm，4 km2组合一个分析样。

平原区表层土壤样点选择在农田中采集，北京
城区表层土壤样点选择在绿化带和公园内采集，每个土壤样品由采样点位及周围一定范围3～5个采集点分别采样组合而成（中国地质调查局，2013）。

按照《土地质量地球化学评估技术要求》规定，流域级土地质量地球化学评估单元同采样单元，即2km×2km网格为一个单元。

选取土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和Ni等8个重金属对土壤环境质量进行综合评价，并依据土壤硒和
钾含量特征，圈定和评价富硒、富钾土地资源。

3.1 评价标准和方法
采用中国土壤环境质量标准（GB15618-1995）中的重金属含量二级标准值，对
土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和Ni等含量进行评价和等级划分。

计算土壤污染物i的单项污染指数Pi：
式中：Ci为土壤中i指标的实测浓度；Si为污染物i在GB 15618-1995中给出的二级标准值。

土壤环境地球化学评价指标划分标准，按照表1所示的土壤单项污染指数环境地
球化学等级划分界限值。

每个评价单元的土壤环境地球化学综合等级等同于单指标划分出的环境等级最差的等级，全面反映各项重金属元素对土壤环境质量的综合影响。

3.2 评价结果
京津冀平原地区土壤环境综合质量整体优良，大面积地区土壤为清洁和尚清洁，仅在北京中心城区，天津城区和蓟县，河北石家庄、保定、唐山和秦皇岛等地区土壤环境综合质量达到污染级别（图1）。

北京市土壤环境污染元素，主要是Hg、As、Cd、Cu和Pb。

城区中心污染面积
最大，为轻度污染和中度污染，土壤环境主要问题是Hg元素，已往研究证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源（成杭新等，2008）；昌平地区土壤污染
元素为Cu和Pb，平谷地区土壤污染元素为Cd 和As，地质背景高是造成以上地区土壤污染的原因（胡省英等，2007）。

天津城区周边土壤环境质量为轻度、中度和重度污染，存在多种重金属元素复合污染，这也是天津市污灌区土壤重金属污染的重要特征之一（王祖伟等，2007），
其中Cd污染最严重（张九潮等，2007），是造成土壤环境质量重度污染的元素。

蓟县南土壤环境质量为轻度、中度和重度污染，污染元素为Pb、Cd、Zn、Cu和Hg，造成土壤中度污染的元素为Zn、Cu和Hg，造成土壤重度污染的元素为Cd；蓟县县城位于山前平原上，多洼地，造成土壤中重金属元素富集。

河北省轻度污染土壤主要分布在冀东北部地区，冀南平原区低洼地和大中城镇周边。

其中冀东北部地区轻度污染土壤分布在整个遵化盆地、唐山铁矿集区、秦皇岛西部(昌黎县、卢龙县、抚宁县)及唐海县，主要污染元素为Cd、Cr、Cu和Ni。

Cu、Cr、Ni污染元素主要集中在卢龙、抚宁、昌黎3个县交界处的局部和北部区域，
遵化盆地土壤污染元素为Ni和Cr；以上污染区域与燕山期闪长岩体对应关系明显，初步推断该区域Cu、Cr和Ni元素的污染与该岩体分布有关，污染属自然成因（李随民等，2009）。

Cd元素污染主要集中分布在唐海县西北部和西部，为第四纪地层出露区，污染出现在水稻田中，主要是由污水灌溉引起的（郭海全等，2011；张秀芝等，2007）。

冀南平原区低洼地和大中城镇周边轻度污染区域分别在白洋淀洼地内的臧村镇至铜口镇，石家庄市及其南部的洨河两岸、衡水市、邢台市、行唐县等地，污染元素为Hg、Zn、Cd和Cu。

污染主要是由工业生产（如保定市减村镇至铜口镇一带的铅锌小冶炼厂密集分布区）（张秀芝等，2008）、污
水灌溉（石家庄及其南部的洨河两岸的多金属异常）等引起。

中度污染土壤集中分布在唐山地区的唐海县西北部和西部，污染元素为Cd；以及保定市东部白洋淀洼地内的臧村镇至铜口镇污染元素为Cd、Cu和Zn。

重度污染土壤孤点状分布，污染元素为Hg、Cr、As 、Cd和Zn（栾文楼等，2008）。

掌握土壤环境质量状况是改善和治理生态环境的基础，从评价成果看，土壤环境污染既有自然地质因素，也有人为因素；由工矿业导致的污染比较显著。

面对京津冀一体化发展，如何做到既促进经济发展，又兼顾偿还以前环境的欠债，还不留下新的污染，应在已查清生态环境状况基础上，建立新型的、节约的循环经济发展战略。

4.1 评价标准
富硒土壤资源应用性生态地球化学评价，目的是对富硒土壤资源的开发利用性及其开发利用方式做出科学的评价与评估。

参照《土地质量地球化学评估规范》，结合各地区富硒土壤特征，本文采用硒含量大于0.3mg/kg圈定富硒土壤。

4.2 富硒土地资源区分布及成因分析
京津冀平原富硒土壤分布在北京昌平地区、房山地区，天津城区、蓟县地区，河北唐山东部、保定周边、石家庄东南部、邢台南部和邯郸西部地区（图2），以上地区是发展特色农业和名特优农产品的宝贵土地资源。

北京市富硒土壤主要分布于房山周口店地区、石楼镇和琉璃河地区，昌平南口地区和流村镇，在石景山、通州台湖镇和朝阳等地区零星分布。

研究表明，房山山区地层岩石中含硒高的煤层和炭质页岩的风化是房山平原区土壤中硒的主要来源之一（郭莉等，2012）。

天津市富硒土壤分布在城区周围和蓟县地区，蓟县北部山区出露的页岩是土壤硒的来源；城区为湖积物和海积物，土壤富集外来硒。

河北省富硒土壤主要分布于唐山东部，保定周边地区，石家庄东南部藁城—赵县—宁晋—柏乡地区，邢台南部和邯郸西部地区。

山区煤系地层中硒含量较高，沉积岩中灰岩、白云质灰岩中硒元素含量相对较高，为平原区土壤提供了巨量的硒元素物质来源（李振宁，2010）。

4.3 富硒土地资源开发建议
北京市房山、天津市蓟县以及河北省唐山一线，河北省石家庄—邯郸一线，富硒土地资源丰富，已往研究发现房山、石家庄、唐山地区种植的小麦和玉米达到富硒农产品标准，以上地区富硒土壤环境质量优良，合理开发富硒资源具有重要现实意义，可作为京津冀特色休闲农业发展区域。

（1）评价标准
土壤全钾能很好地反映土壤母质特征，代表土地长期供给钾素的能力，且受施肥影响较小具有稳定性，并与速效钾有较好的相关性，因此选用土壤全钾作为天然富钾土地资源评价指标。

全国第二次土壤普查把土壤全钾含量大于2.5%确定为一级丰富区，因此确定表层土壤全钾含量2.5%为富钾土地资源区标准（曹淑萍等，
2011）。

（2）富钾土地资源区分布及成因分析
京津冀平原富钾土壤分布在潮白河、蓟运河、滦河流域，以及大沙河和滏阳河流域，见图3。

富钾土壤在京津冀平原区的东北部集中连片，从北京的怀柔、密云和平谷山前平原到整个天津市域，以及河北唐山—秦皇岛地区，石家庄北部的行唐县和
新乐县、南部元氏县，邢台周边，以及邯郸东南部地区，均为富钾土地资源区。

富钾岩石风化后迁移是平原区土壤富钾的形成原因。

北京市山区富钾粘土质粉砂岩、页岩（北京市地质矿产局，1991），云蒙山花岗岩（赵美涛等，2014），天津市蓟县山区的大洪峪组富钾岩体，是潮白河和蓟运河流域土壤钾的来源，因而在北京市东部和整个天津市具有丰富的富钾土地资源。

河北省唐山—秦皇岛地区北部燕
山期花岗岩质岩石具有富钾的特点（许保良等，1999），是该地区富钾土壤资源
的形成原因。

太行山变质岩系中钾长石矿床是冀西南土壤钾的自然来源。

（3）富钾土地资源开发建议
怀柔板栗、平谷大桃、盘山柿子、迁西板栗、宣化葡萄、滦县花生等均生长在富钾土壤地区，京津冀平原区富钾土地资源区广阔，富钾母岩风化不断给土壤提供钾，能使种植区长久保持富钾土地资源优势。

在京津冀平原区开展的土地质量地球化学评估工作，查明大面积土壤环境综合质量为清洁，评价出在北京中心城区，天津城区和蓟县，河北石家庄、保定、唐山和秦皇岛等地区土壤环境综合质量达到污染级别。

该成果为京津冀协同发展生态优先保护方面提供了土壤环境质量状况依据，在重度污染土地要进行严格管控，做到京津冀协同治污。

京津冀平原地区发现的富硒、富钾土地资源丰富，集中分布在北京房山，天津蓟县，河北唐山、石家庄和邯郸等地区，适宜合理开发富硒、富钾农产品，可为京津冀现代农业协同发展提供依据。

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