土壤元素背景值的研究_以南方某区域为例

土壤元素背景值的研究

以南方某区域为例

曹雪琴,万军伟,陈 雯,王 超

(中国地质大学环境学院,武汉430074)

摘 要:依据南方某区域农业地质与生态地球化学调查取得的区域地球化学资料,按照不同土壤类型求取了研究区的土壤元素背景值,并分别与该区域所在省和全国平均水平进行横向和纵向比较,进而对研究区土壤中各元素及指标的丰缺状况进行分析,从而对现有土壤利用状况作出评价,为该地区土壤污染评价和治理修复提供了重要的地球化学依据,也为农业环境的规划和相应标准的制定提供了基础资料。

关键词:土壤;环境;元素背景值

中图分类号:X825;X820.1 文献标识码:A 文章编号:1671 1556(2009)02 0027 06*

Study on Soil Element Background Values

T aking a R egion in the South for Ex am ple

CAO Xue qin,WAN Jun w ei,CH EN Wen,WA NG Chao

(S chool of Envir onment,China Univer sity of Geosciences,Wuhan430074,China) Abstract:Acco rding to the regional geochemical data obtained fro m agricultural geolo gy and eco g eo chem i cal investigatio n of a r eg io n in the South,the so il element backgr ound values o f different soil types in the resear ch area are obtained and have horizo ntal and vertical compar isons w ith those of the pro vince in w hich the reg ion lies and those of the national average lev el.Then the analysis is made on the conditio ns of the a bundance and scarcity of regional soil element background values and index es in the soil of the r esearch area in or der to pr ovide the basic and comprehensive inform ation fo r estimating the present situatio n o f soil use, planning the ag ricultural enviro nment,making the corresponding standards and pr oviding important g eo chem ical data for so il pollutio n appr aisal and repairing.

Key words:soil;environment;elem ent;backg round value

0 引 言

农业地质调查中,土壤环境背景值是最基本的化学参数之一,具有非常重要的理论和实践意义。

环境背景值是指一定时间和区域内不受或者很少受人类活动影响和现代工业污染的情况下的土壤化学组成或元素含量水平,也代表了成土过程发展到一定历史阶段,土壤与其各环境要素之间物质和能量交换达到动态平衡时的元素含量[1]。由于人类活动和环境影响的普遍性,现已很难通过调查研究获得绝对的土壤环境背景值。土壤生态地球化学基准值既是土壤地球化学环境自然演变的结果,又是衡量由人类活动叠加到土壤中的化学元素等组分多少的度量标准,其涵义涉及土壤的自然背景、人为累积程度、元素现实含量以及活动组分含量等研究内容[2]。因此土壤环境背景值只能是一个相对概念,包括自然背景部分和外源污染物部分[3],即调查时排除明显污染和主要干扰后的地球化学特征值。

土壤环境背景值作为农业地质和环境地球化学的一项重要指标和基础资料,为土壤环境的评价、土壤分区规律及影响因素的研究和局部异常区的圈定

第16卷 第2期2009年 3月

安全与环境工程

Safety and Enviro nm ental Engineering

Vol.16 No.2

M ar. 2009

*收稿日期:2008 10 15 修回日期:2008 11 14

作者简介:曹雪琴(1984 ),女,硕士研究生,主要研究方向为水工环地质。E mail:cxq84813@

与治理提供了基础资料,也为合理制定土壤环境质量标准提供了科学依据。特别是有害元素的含量,为研究人体健康问题、农业生产与土壤营养等方面的影响提供了参考依据,而土壤重金属背景值的确定,则有助于研究和评价不同环境、地质、地理条件下土壤重金属的污染程度[4]。为此,笔者以南方某区域为例,对土壤元素背景值的确定进行了研究,以期为该区农业环境规划、土壤污染评价及治理修复提供科学依据。

1 土壤元素背景值的获取和计算

1.1 研究区概况

研究区位于我国南方某省,调查面积约为2000多平方公里,工业和农业均较为发达。工业以中小型纺织业和化工业为主,且分布范围较广,密度相对较大;农业以种植水稻为主,山地丘陵区兼种花生、甘蔗、薯类等农作物,经济作物有荔枝、龙眼、香蕉、柑桔、三季李、黄麻、木瓜及蔬菜等。

20世纪90年代中期前人对该区域做过比例尺为15万的城市物化探,而对该区的农业地质和土壤化学等方面的调查至今才逐步开展,对其相关背景值的研究还处于起步阶段。笔者根据研究区区域农业地质与生态地球化学调查的结果,来确定表层土壤各元素的背景值。

1.2 土壤背景值样品的获取

土壤背景值规定统一采用区域地球化学调查中的表层土壤样品作为统计的样品。

表层土壤样品采样密度为1个点/km2,城区及周边地区可加密到平均1~2个点/km2,滩涂(含潮间带)一般采样密度为1个点/4km2。采样时需去除表面杂物,垂直连续采集地表至20cm深的土壤样品,即土壤样品的采样深度为0~20cm,并保证上下均匀采集。样品中应弃去动植物残留体、砾石、肥料团块等,且土壤样品原始质量大于1kg。采集的样品要防止玷污,样袋外均应套聚乙烯塑料袋隔开。

采样以采集代表性样品为主要原则,并且采样位置的选择要合理。农业区采样点布置在农田、菜地、林(果)地、草地及山地丘陵土层较厚地带,避开明显点状污染地段、垃圾堆及新近堆积土、田埂等,避开施肥期,且采样点应离开主干公路、铁路100m 以外。城镇区采样前要确定拟采集土壤的来源及土地使用情况,老城区采样位置可以选择在公园、林地以及其他空旷地带等堆积历史较长的土壤,新城区(或开发区)则在尚未开发利用的农用地中采样,尽量避开外来土。

1.3 样品分析项目和方法

1.3.1 分析项目

土壤样品分析测试项目如下:Ag、As、A u、Cu、Pb、Zn、Sb、Bi、Cd、Li、U、W、M o、Be、Co、Ni、La、T h、Ce、Tl、H g、Ge、Se、B、Sn、Ba、N、P、K2O、CaO、M gO、Na2O、Fe2O3、Al2O3、SiO2、Cl、Br、I、C、F、V、S、Ga、Sc、Rb、Zr、Y、T i、Sr、Nb、M n、Cr、Cs值,共53项全量。

1.3.2 分析方法

根据农业地质调查样品数量大、测试元素多、分析质量要求严、工作效率要求高的特点,结合分析测试单位实际,采用以X 射线荧光光谱法(XRF)和电感藕合等离子体质谱法(ICP MS)为主体,辅以发射光谱法(ES)、石墨炉原子吸收光谱法(GF AAS)、氢化物 原子荧光光谱法(H G AFS)、冷蒸气 原子荧光光谱法(CV AFS)、离子选择性电极法(ISE)、极谱法(POL)等分析方法,组合成先进、准确度和精密度高的分析体系和配套方案。

(1)X 射线荧光光谱法(XRF)。主要是粉末压片(称样量4g、硼酸镶边垫底),采用X 射线荧光光谱仪直接测定。分析项目有S、P、Cl、Sc、Ti、V、Cr、M n、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、La、Ce、Pb、T h、Na2O、Mg O、Al2O3、SiO2、K2O、CaO、Fe2O3。

(2)等离子体质谱法(ICP M S)。称取0.2500 g样品于50mL聚四氟乙烯坩锅中,用H F、H N O3、H ClO4分解样品,定容至25mL的塑料比色管中, 10%王水介质;分取1m L至10m L比色管中,3% H NO3定容;用国家一级标准物质GSS 3、GSS 1作工作曲线(Cd除外,Cd用标准溶液配制工作曲线, ICP MS进行测定,浓度直读)。分析项目有Li、Be、Sc、Nb、M o、Cd、Sb、Cs、La、Ce、W、T l、Bi、T h、U。部分元素的测定方法是相同的,如光谱分析就可以分析多个元素的含量,同一种方法可以测定不同元素的含量,其测定的试剂可以不同,也可以相同,但其计算的依据(方法)或所要求测试的项目(目标)不同。

(3)原子发射光谱法(ES)。取0.2g样品与0.2g光谱缓冲剂研磨均匀,装双份样品,摄谱时间35s,重叠摄谱,用A、B混合液洗相,测光时以Ge 为内标,用乳剂特性曲线扣除背景。分析项目有B、Pb、Sn、M o、Ag。

(4)原子荧光光谱法(AFS)。分析项目有As、

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