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、
28 安全与环境工程 第16卷
H g、Se、Ge。

!As:1+1王水水浴分解样品,经高锰酸钾和草酸溶液处理,硫脲 抗坏血酸还原样品,硼氢化钾氢化,上机测定,浓度直读。

∀H g:1+1王水水浴分解样品,经高锰酸钾和草酸溶液处理,硼氢化钾上机测定。

#Se:氢氟酸 硝酸分解样品,高氯酸冒烟,盐酸溶解并入铁盐,硼氢化钾上机测定。

∃Ge:氢氟酸 硝酸分解样品,硫酸冒烟,磷酸作介质,硼氢化钾上机测定。

(5)离子选择性电极法(ISF)测定F。

方法是:称取0.5g样品于银坩埚中,加入NaOH4g,在750%马弗炉中熔融15min;热水提取,50mL定容;分取试液,以柠檬酸三钠为络合缓冲剂,采用离子选择性电极法测定。

(6)催化比色法测定I。

方法是:将样品以碳酸钠、氧化锌在700%熔化,保温30min;取出冷却,提取;水浴煮1h,取出;冲至刻度,摇匀,取清液,采用催化比色法测定。

(7)有机碳采用硫酸、重铬酸钾氧化分解,硫酸亚铁铵滴定法测定;总碳采用燃烧法、非水滴定来测定。

(8)石墨炉原子吸收法测定金。

方法是:称取10g样品,烧样,王水溶矿,泡塑吸附,硫脲解脱, AA800测定。

(9)凯氏定氮法测定氮。

方法是:试样加硫酸钾、硫酸铜、硒粉用硫酸煮解,经硼酸吸收,盐酸标准液滴定。

1.4 土壤背景值样品数据处理和计算
根据相关农业地质环境调查成果,基准值的求取应当满足3个条件[5]:
(1)样品要按土壤类型进行分类,统计单元要反映区域内主要的土壤地质特征,且各土壤地质单元样品的数量要满足统计学要求;
(2)样品处理要用先进的分析方法,保证分析质量的可靠性和相关数据的权威性;
(3)样品数据应进行地球化学分布检验,在满足正态分布状态下进行统计计算。

依照已有资料和实际状况,把研究区土壤按土壤分类原则分为水稻土、赤红壤和滨海砂土3个大类,并进一步化分为潴育型水稻土、盐渍型水稻土、固定砂土和花岗岩赤红壤4个亚类,即4个土壤地质单元,并分别做统计和分析(见表1)。

研究区表层分析组合样品共519件,即每个元素获得519个数据。

由于可能存在环境异常或者母体土壤单元划分误差,同一元素有离群的高值和低值,且不是所有数据都以正态分布的形式存在,所以
表1 研究区土壤类型分类
T able1 Classificatio n o f so il types in research area 土类亚类分布比例/%
水稻土潴育水稻土62.6
盐渍水稻土 5.6
赤红壤花岗岩赤红壤 3.1
滨海砂土固定砂土28.7
首先要进行初步剔除,计算出所有样品的平均值和标准偏差,按平均值&2倍标准偏差(X&2S)来剔除超出或低于这一范围的离群数据,以使其符合正态分布的要求;然后按同一土壤地质单元分别进行统计计算,反复剔除落在∋X&2S(范围之外的异常值后,计算出来的平均值即可作为该单元的背景值。

另外,分别取平均值&2倍标准偏差,可以构成相应单元的背景区间。

2 数据处理结果和讨论
按上述数据处理和计算方法,并逐步剔除,计算得出该研究区4种类型土壤相应各元素或指标的背景值及统计参数如表2至表5所示。

由于潴育型水稻土的分布区域较广,所占调查比例最大,样本相对具有较大代表性,经过5次数据剔除和处理后,该类型土壤中的F、Mg O、Fe2O3、Bi、Ce、Co、Sc、Ti、U迅速收敛;花岗岩赤红壤同样广泛分布在调查区内,所占调查比例仅次于潴育型水稻土,样本也相对具有较大代表性,经过5次数据剔除和处理后,该类型土壤中的F、Ni、SiO2、Fe2O3、Br、Be、Co、Ca、Li、M n、P、Sc、Se、Sr、Th、T i迅速收敛。

经过少于5次剔除后,上述两种土壤中相应元素的数据处理已达到要求,余下的数据均分布在∋X& 2S(范围内,计算出来的平均值可以作为该单元正常的背景值。

同时也说明,这些元素或化合物在该土壤环境中的存在和含量相对稳定,不易迁移转化,或者说迁移转化的水平处于动态平衡中。

总的来说,它们在此类型土壤中受人为活动的影响相对较小,存在于土壤中的含量变化较小,背景值和背景区间能反映真实的原始状况。

盐渍型水稻土和固定砂土中,绝大多数元素或指标经过小于5次的数据剔除和处理,都满足了背景值求取的统计学要求,计算得出了相应的背景值和背景背值区间。

这两种类型的土壤在调查区域内所占比例和样品数都相对较少,虽在概念上满足了背景值统计计算要求,但它们从某种意义上说偏向
29
第2期 曹雪琴等:土壤元素背景值的研究 以南方某区域为例
表2 研究区潴育型水稻土背景值及统计参数
T able2 Backgr ound values and statist ical parameter s o f paddy soil in r esear ch ar ea 元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2 As 3.59 1.820.510.360.37B21.1510.530.5 1.820.52P703.89236.140.3424.2729.95 Cd0.110.040.35 2.62 1.39Ba375.6440.690.11 4.040.83Rb153.1117.730.12 1.89 1.44 Cr38.7712.540.320.840.68Be 2.350.640.27 1.38 1.24S263.6988.650.34
Cu16.25 5.680.35 1.250.79Bi0.770.30.39 1.48 2.48Sb0.550.180.34 1.060.51 F364.01121.430.330.880.80Br 3.770.860.230.54 1.04S c9.48 2.910.31 1.200.88
H g0.140.070.5 2.30 3.68Ce111.0228.540.26 1.56 1.70Se0.260.060.21 1.07 1.26
Ni12.04 3.810.32 1.050.48Cl111.61360.32Sn16.67.140.43 2.947.22 Pb44.9210.480.23C o7.05 2.080.3 1.440.61S r68.3411.860.17 4.270.46 Zn78.9121.430.27 2.19 1.16Cs 5.05 1.760.350.770.72T h18.14 4.580.250.65 1.46 Na2O0.460.10.229.200.31Ga18.79 3.920.21 1.11 1.11T i3474.49902.040.26 1.090.91 M gO0.40.140.35 1.740.33Ge 1.330.150.110.830.78T l0.860.140.16 1.21 1.48 Al2O315.78 2.640.17 1.12 1.26I 1.520.40.260.210.69U 4.6 1.330.29 1.00 1.69 SiO267.27 2.620.04La58.2617.780.31 1.70 1.58V47.65160.340.740.62 K2O 2.740.160.06 3.34 1.21Li24.479.650.39 1.400.80W 2.61 1.090.420.76 1.15 CaO0.380.120.312.670.29M n322.7487.380.27 2.340.60Y33.21 6.060.18 1.61 1.50 Fe2O3 3.61 1.170.320.860.85M o0.990.310.310.140.90Zr216.2637.170.170.660.95
C 1.160.320.27N949.64335.830.35Au 2.6 1.210.46
Ag0.10.040.37 1.00 1.00Nb20.65 3.30.16
注:表2至表5中背景值取的是相应元素或指标的平均值,S和C v是相应标准偏差和变异系数,K1=背景值/研究区所在省土壤平均丰度值,K2=背景值/全国土壤平均丰度值;各元素含量单位除Au为n g/g(10-9)、C和氧化物为10-2外,其余均为 g/g(10-6);资料来源于研究区所在省土壤研究所、地质矿产局、环境监测总站、地质调查院。

表3 研究区花岗岩赤红壤背景值及统计参数
T able3 Backgr ound values and statist ical parameter s o f gr anite red later ite in r esear ch ar ea 元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2 As 1.330.320.240.130.14B 5.96 1.50.250.510.15P344.16124.30.3611.8714.65 Cd0.070.020.31 1.670.89Ba320.16216.280.68 3.440.71Rb158.1230.130.19 1.95 1.49 Cr25.67 5.550.220.560.45Be 2.040.340.16 1.20 1.07S215.8136.670.17
Cu9.83 2.460.250.760.47Bi0.330.120.370.63 1.06Sb0.230.040.190.440.21 F340.5676.960.230.820.75Br 4.32 1.280.30.62 1.19S c9.21 2.250.24 1.170.85
H g0.050.010.20.82 1.32Ce153.3142.40.28 2.15 2.35Se0.480.180.37 1.97 2.32
Ni9.9 2.360.240.860.40Cl84.0118.240.22Sn 6.41 1.890.29 1.14 2.79 Pb37.547.590.2C o9.02 2.90.32 1.840.78S r53.3419.090.36 3.330.36 Zn66.2211.830.18 1.840.97Cs 3.520.720.210.530.50T h24.1 5.160.210.86 1.94 Na2O0.230.070.29 4.600.15Ga24.7 2.940.12 1.45 1.45T i3234.44896.290.28 1.010.85 M gO0.30.090.29 1.300.24Ge 1.420.130.090.890.84T l0.960.190.2 1.35 1.66 Al2O321.63 1.520.07 1.53 1.72I7.17 3.130.440.98 3.26U 5.070.940.19 1.10 1.86 SiO261.3 3.920.06La80.0927.160.34 2.33 2.18V43.7511.740.270.680.57 K2O 3.350.580.17 4.09 1.48Li14.51 3.330.230.830.47W 1.290.420.330.380.57 CaO0.150.050.34 5.000.12M n536.59139.210.26 3.890.99Y38.058.150.21 1.85 1.72 Fe2O3 4.65 1.190.26 1.11 1.09M o 1.040.290.270.150.95Zr278.5147.270.170.85 1.22 C0.860.150.17N695.8894.020.14Au 1.160.220.19
Ag0.040.010.330.400.40Nb21 2.780.13
时效性,即反映的是该土壤相对较短的时期内的背景状况,也融入了较多人为活动因素的影响,因而不能代表长期稳定状态下的情况。

通过对上述研究区各类土壤类型背景值及统计参数的分析可以看出:
(1)研究区土壤地球化学背景值统计结果表明,在反复剔除异常值以后,研究区内大部分元素的变异系数都较小,平均值和标准偏差能够有效地反映表层土壤背景值特征。

其中,猪淯型水稻土中的SiO2、Nb、SiO2、K2O、Ba、Ge、Rb、Nb、T l、Al2O3、Sr、Zr、Y,盐渍水稻土中的Ba、K2O、Ge、Rb、Sn、Na2O,固定砂土中的SiO2、Ge、Co、Br、Cl,花岗岩赤红壤中的SiO2、Al2O3、Ge、Ga、Nb、N、Be、K2O、C、S、Zr、Zn、Rb、Sb、U、Au、H g、Pb、T l,它们的变异系数小
30 安全与环境工程 第16卷
表4 研究区盐渍型水稻土背景值及统计参数
T able4 Backg ro und values and statistical parameters of pickling paddy so il in r esear ch ar ea
元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2 As 6.75 4.630.690.670.70B30.92140.45 2.670.75P477.94165.470.3516.4820.34 Cd0.10.050.47 2.38 1.27Ba335.6411.050.03 3.610.74Rb150.5621.940.15 1.86 1.42 Cr37.8915.710.410.830.66Be 2.54 1.130.45 1.49 1.34S381.09174.130.46
Cu16.377.640.47 1.260.79Bi0.960.480.5 1.85 3.10Sb0.530.150.29 1.020.50 F348.89169.70.490.840.77Br7.2 2.930.41 1.03 1.98S c9.29 3.950.43 1.180.86 H g0.080.030.43 1.31 2.11Ce104.6840.170.38 1.47 1.61Se0.20.090.450.820.97 Ni14.437.030.49 1.250.58Cl154.7888.250.57Sn9.53 1.630.17 1.69 4.14 Pb48.4117.370.36C o8.22 3.960.48 1.680.71S r56.8515.120.27 3.550.39 Zn72.1333.330.46 2.00 1.06Cs 6.57 3.170.48 1.000.94T h19.778.870.450.71 1.59 Na2O0.450.080.189.000.30Ga19.468.580.44 1.14 1.14T i3263.541282.150.39 1.020.86 M gO0.520.270.51 2.260.42Ge 1.40.190.140.880.82T l0.840.250.3 1.18 1.45 Al2O315.44 5.880.38 1.09 1.23I 2.52 1.440.570.35 1.15U 4.09 1.590.390.89 1.50 SiO267.99.320.14La54.4324.70.45 1.59 1.48V5731.40.550.880.74 K2O 2.60.110.04 3.17 1.15Li36.6719.360.53 2.10 1.20W 3.04 1.40.460.89 1.34 CaO0.30.10.3510.000.23M n392.25202.090.52 2.840.73Y30.4911.20.37 1.48 1.38 Fe2O34 2.160.540.950.94M o 1.250.40.320.18 1.14Zr182.6942.470.230.560.80 C0.990.40.4N823.9326.590.4Au 1.540.540.35
Ag0.090.030.390.900.90Nb21.88 2.510.11
表5 研究区固定砂土背景值及统计参数
T able5 Backg ro und values and statistical pa rameters of f ixed sandy so il in r esear ch ar ea
元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2元素背景值S C v K1K2 As 2.960.840.280.290.31B18.287.550.41 1.580.45P322.88211.470.6511.1313.74 Cd0.050.020.33 1.190.63Ba250.57101.280.4 2.690.55Rb74.0936.110.490.910.70 Cr19.969.990.50.430.35Be0.990.350.360.580.52S116.8741.610.36
Cu 5.91 2.650.450.450.29Bi0.320.130.40.62 1.03Sb0.440.320.740.850.41 F98.4946.070.470.240.22Br 1.320.270.20.190.36S c 3.31 1.920.580.420.31 H g0.030.020.520.490.79Ce54.711.560.210.770.84Se0.040.020.350.160.19 Ni 5.18 1.210.230.450.21Cl57.1511.280.2Sn7.5 5.510.73 1.33 3.26 Pb20.538.670.42C o 3.870.560.140.790.33S r40.9416.260.4 2.560.28 Zn25.9415.540.60.720.38Cs 2.29 1.540.670.350.33T h 6.15 2.480.40.220.50 Na2O0.310.170.54 6.200.21Ga 6.67 2.170.330.390.39T i1509.46623.770.410.470.40 M gO0.20.10.490.870.16Ge0.970.120.120.610.57T l0.410.230.550.580.71 Al2O3 4.93 1.820.370.350.39I0.610.290.470.080.28U 1.390.650.470.300.51 SiO285.667.720.09La19.217.350.380.560.52V18.659.290.50.290.24 K2O 1.80.740.41 2.200.80Li13.72 4.510.330.780.45W 1.170.730.620.340.52 CaO0.320.210.6710.670.25M n202.5556.760.28 1.470.38Y13.4 4.070.30.650.61 Fe2O3 1.260.640.510.300.30M o0.410.20.50.060.37Zr174.6450.380.290.530.77 C0.40.220.54N295.94162.140.55Au 1.280.570.45
Ag0.050.020.430.500.50Nb12.01 2.930.24
于或等于0.2,表明相应元素或指标含量变化较小,空间分布比较均匀。

(2)不同类型土壤的地球化学背景值相比较表明:盐渍型水稻土中的As、Cr、H g、M n、Mo等元素的土壤地球化学背景值偏高,反映了污水灌溉、工业∋三废(排放、居民生活等人类活动已影响了该类型土壤中元素或指标的含量变化;固定砂土除A s、Au、Sb、W、Mo、B、Sn、K2O、CaO、M g O、Na2O、SiO2、C、Cr等元素或指标土壤地球化学背景值和其他类型土壤接近外,其他大部分元素或指标土壤地球化学背景值都偏低,与该类型土壤主要是滨海砂土和砂泥地等、有机质及养分含量低[6]有关;花岗岩赤红壤中的B、Sb、Sn、Au等元素的地球化学背景值相对偏低,与成土母质有关。

(3)与该区域所在省表层土壤平均丰度相比,潴育型水稻土的As、Cr、F、Fe2O3、Ag、Br、Cs、Ge、I、M o、Th、V、W、Zr,盐渍型水稻土的As、Cr、F、Fe2O3、Ag、Ge、I、M o、Se、Th、U、V、W、Zr,花岗岩
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第2期 曹雪琴等:土壤元素背景值的研究 以南方某区域为例
赤红壤的Ag、H g、As、M o、W、Sb、B、Cs、Cr、Br、Bi、V、Cu、F、Li、Zr、Ni、Th、Ge、I等元素或指标背景值低于或接近该区域所在省土壤丰度值外,此3种类型土壤的其他元素或指标的背景值则较之偏高;而固定砂土中,除了Cd、Na2O、K2O、CaO、B、Ba、Mn、P、Sn、Sr的背景值高于该区域所在省土壤丰度值,该类型土壤的其他元素或指标均较之偏低。

总体上看,全区内4种土壤的As、Ag较该区域所在省土壤丰度明显偏低,而Na2O、CaO、Ba、Sr则远远偏高。

(4)与全国表层土壤平均丰度相比,潴育型水稻土的Cr、H g、Zn、A l2O3、K2O、Be、Bi、Br、Ce、Ga、La、P、Rb、Se、Sn、Th、Tl、U、W、Y,盐渍型水稻土的Cr、H g、Zn、Al2O3、K2O、Be、Bi、Br、Ce、Ga、I、La、Li、M o、P、Rb、Sn、Th、Tl、U、W、Y,固定砂土的P、Sn,花岗岩赤红壤的Al2O3、K2O、Fe2O3、Be、Bi、Br、Ce、Ga、I、La、P、Rb、Se、Sn、Th、T l、U、Y、Zr等元素或指标背景值高于或接近全国土壤丰度值,除此以外的其他元素或指标的背景值明显低于全国土壤丰度值。

其中各类型土壤的Bi、P、Sn等元素的背景值都远高于全国表层土壤平均丰度,说明这些元素或指标在表层土壤成壤过程中受元素活化迁移重分配等自然作用和人为叠加扰动的影响比较大[7]。

各类型土壤的As、M g O、CaO等元素或指标的背景值都远低于全国表层土壤平均丰度,可以看出该研究区大部分土壤的As、Mg O、CaO等相关元素比较缺乏[8]。

3 结 论
(1)本次农业地质与生态地球化学调查从设计、实地取样以及化验分析都严格按照国家相关规范执行,除固定砂土外,其他类型土壤的样品空间分布均匀且数量较大,以此得出的统计参数具有较好的代表性,求取的相关元素或指标客观反映了研究区的真实特征。

这些成果可为该区域农业发展规划和土壤环境质量标准的制定提供基础资料,也可为土壤污染评价和治理修复提供地球化学依据。

(2)总体看来,研究区土壤的Na2O、CaO、Ba、Sr含量较该区域所在省土壤明显偏高,尤其P、Sn 等元素的背景值远高于全国表层土壤平均丰度,趋于富集状态。

这种分布特点除了受成土母质地质背景影响外,更与人为因素影响有关。

当地纺织业、制造业等较为发达,在研究区分布较广泛,其生产过程中向地表及地下排放的水体携带了较多相关离子或组分,在一定程度上对土壤环境造成了影响。

另外,研究区土壤的As、Ag则相对该区域所在省土壤远远偏低,As、Mg O、CaO等元素或指标的背景值都远低于全国表层土壤平均丰度,主要由于表层土壤在风化成壤与人类活动作用中有少量被迁移带出或淋溶至土壤深层所致。

(3)固定砂土的各项元素或指标,尤其是营养元素的含量较全国土壤为低,土壤相对贫瘠且肥力不足,不适合大力发展农业生产。

但该类型土壤的分布范围小,且分析样本数不足30件,样本代表性差,地球化学基准值的可信度会降低。

(4)潴育型水稻土和盐渍型水稻土在土壤环境背景上相似度较高,具有相近元素和指标的丰缺度,符合大土类同属水稻土这一客观事实。

两种类型土壤分布广泛,土壤生产力较高,适合进行水稻等作物的种植生产,也证实了该研究区南部现有的万亩水稻田是因地制宜利用土地的良好举措。

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通讯作者:万军伟(1964 ),男,教授,主要从事水文地质、工程地质等方面的研究。

E m ail:wanjw@
32 安全与环境工程 第16卷。