人為活動(dòng)對(duì)江蘇土壤元素含量分布的影響

廖啟林，華明，張為，金洋，潘永敏，朱伯萬(wàn)

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京210018)

人為活動(dòng)對(duì)江蘇土壤元素含量分布的影響

廖啟林，華明，張為，金洋，潘永敏，朱伯萬(wàn)

(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇南京210018)

通過(guò)對(duì)江蘇1∶25萬(wàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查及典型地區(qū)生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)資料的宏觀分析與對(duì)比，認(rèn)為人為活動(dòng)對(duì)地表土壤的元素含量分布具有顯著影響，表層土壤(0～20 cm深度)中Cd、Hg、Se、S、Sn、N等代表性元素的含量大幅度增加，元素含量變異系數(shù)偏高，酸堿度(pH值)下降趨勢(shì)明顯，確定了S、Hg、Cd、Se、pH、TOC、N、P、Sn、Sb、Pb、Zn等是最能反映人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境之影響的地球化學(xué)指標(biāo)。施肥、工業(yè)排污等均是人為活動(dòng)改變土壤元素含量分布的基本形式。

人為活動(dòng);元素含量分布;土壤;江蘇

0 引言

探索與研究土壤環(huán)境的元素分布，前人積累了豐富的資料(趙振華，1997;楊忠芳等，1999;潘根興等，2000;周啟星等，2001;陳懷滿，2002;黃成敏等，2002;陳駿等，2004;鐘曉蘭等，2008;葉瑋等，2008;彭渤等，2009;馮旭文等，2011)。我國(guó)10多年的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查已掌握了豐碩的土壤環(huán)境元素含量分布方面的研究成果(張德存等，2001;趙琦，2002;廖啟林等，2004，2011a，2011b;唐文春等，2007)，為探索地表土壤的元素地球化學(xué)特征奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近幾十年來(lái)，有關(guān)人為活動(dòng)對(duì)地表生態(tài)環(huán)境的影響、尤其是對(duì)土壤圈物質(zhì)運(yùn)動(dòng)影響的研究相當(dāng)廣泛(Li，1981;Abu-Rukah et al，2001;周啟星等，2001; Yang et al，2002;滕彥國(guó)等，2002;初娜等，2004;廖啟林等，2005a;Magiera et al，2006;張秀芝等，2006;鐘曉蘭等，2008;Zhang et al，2009;潘永敏等，2010)。研究人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境、尤其是對(duì)土壤中化學(xué)元素分布的影響，對(duì)于評(píng)價(jià)土地資源質(zhì)量、合理保護(hù)利用耕地資源的現(xiàn)實(shí)意義還表現(xiàn)在指標(biāo)篩選上。如何從生態(tài)環(huán)境安全角度確定土地質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，也是國(guó)土資源管護(hù)向質(zhì)量－生態(tài)效益型管理轉(zhuǎn)變急需解決的技術(shù)問(wèn)題之一，不同領(lǐng)域的學(xué)者提出了一些試驗(yàn)性的做法(Abu-Rukah et al，2001;左偉等，2002;張秀芝等，2006)，但都未形成普適性的標(biāo)準(zhǔn)，所以需要作深入探索與總結(jié)。

江蘇作為我國(guó)沿海平原經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的代表，人類活動(dòng)對(duì)地表土壤的元素地球化學(xué)行為影響值得進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究。以全省國(guó)土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查所積累的數(shù)萬(wàn)個(gè)土壤樣品元素含量分布等數(shù)據(jù)及相關(guān)專題研究所獲取的資料為基礎(chǔ)，借鑒前人的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)認(rèn)識(shí)，筆者將從江蘇土壤典型元素地球化學(xué)特征差異研究入手，專門對(duì)人為活動(dòng)與江蘇土壤元素含量分布問(wèn)題進(jìn)行探討，期望能為深入準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)江蘇土壤環(huán)境的演變提供相關(guān)參考。

1 研究背景及資料基礎(chǔ)

作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)大省和資源小省，江蘇的地質(zhì)構(gòu)造情況復(fù)雜，人均耕地偏低，單位國(guó)土環(huán)境負(fù)荷偏重，國(guó)土資源開(kāi)發(fā)利用程度偏高，人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響也比較明顯。截止2010年，江蘇已率先在全國(guó)完成了其全部陸地國(guó)土的區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查與相關(guān)評(píng)價(jià)工作，為總結(jié)土壤元素含量分布基本規(guī)律提供了最新調(diào)查數(shù)據(jù)。全省區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查工作，按照統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，同時(shí)開(kāi)展了2個(gè)土壤環(huán)境的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，分別為:表層土壤(相當(dāng)于耕作層)采樣深度為0～20 cm，以1 km2為1個(gè)采樣單元(或格子)，每采樣單元至少采集1個(gè)樣品(重要城市地區(qū)適當(dāng)加密采樣)、每個(gè)樣品質(zhì)量大于800 g、散點(diǎn)采集該單元內(nèi)最具代表性土壤混合而成，每4 km2分析測(cè)試1個(gè)組合樣(由取自每個(gè)采樣格子的所有子樣等量混合而成)、樣品質(zhì)量200 g，共采集表層土壤樣品超過(guò)10萬(wàn)個(gè)，統(tǒng)一分析測(cè)試表層土壤樣品24 186個(gè)，主要用于揭示人為環(huán)境土壤地球化學(xué)特性;深層土壤采樣深度150～200 cm(少量樣品為120 cm至基巖深度)，以4 km2為1個(gè)采樣單元(或格子)，每格子采集1個(gè)樣品，樣品質(zhì)量大于600 g，用特制采樣器單點(diǎn)采集該格子內(nèi)最具代表性土壤，每16 km2分析測(cè)試1個(gè)組合樣、樣品質(zhì)量200 g，共采集全省深層土壤樣品24 000多個(gè)，統(tǒng)一分析測(cè)試深層土壤樣品6 127個(gè)，主要用于研究自然環(huán)境土壤地球化學(xué)特征。上述1∶25萬(wàn)區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查樣品統(tǒng)一分析測(cè)試54項(xiàng)指標(biāo)，分別為pH值、TOC(總有機(jī)碳，下同)及Si、Al、Mg、Ca、Fe、K、Na、C、N、P、S、Se、B、Mn、Ti、V、Co、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Sb、Bi、Hg、Mo、W、Sn、Ag、Au、Sr、Ba、La、Ce、Y、Sc、Zr、Th、U、Ga、Ge、Tl、Li、Be、Rb、Nb、F、Cl、Br、I，累計(jì)獲取關(guān)于全省國(guó)土地表生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的元素含量等分布數(shù)據(jù)近200萬(wàn)條。同時(shí)，在進(jìn)行江蘇生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)期間還收集了相關(guān)湖泊沉積物、灘涂沉積物、淺海沉積物、大宗農(nóng)產(chǎn)品、河泥、大氣降塵、巖石等樣品的元素含量分布資料(表1)。筆者曾多次報(bào)道過(guò)此項(xiàng)調(diào)查與評(píng)價(jià)的部分成果(廖啟林等，2004，2005a，2005b，2009，2011a，2011b;Liao et al，2007，2009)，這些工作資料是筆者分析研究的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

表1 江蘇國(guó)土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)已完成的主要實(shí)物工作量

2 與人為活動(dòng)關(guān)系密切的地球化學(xué)指標(biāo)

依據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)及一般元素地球化學(xué)理論，與人為活動(dòng)關(guān)系密切的地球化學(xué)指標(biāo)一般要滿足以下條件。

(1)自然環(huán)境(如地殼)中不太豐富的微量元素，并具有成熟穩(wěn)定而相對(duì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的檢出方法; (2)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中常接觸到的元素(如礦業(yè)生產(chǎn)、施肥、工業(yè)副產(chǎn)品等);(3)相對(duì)自然環(huán)境土壤而言，其元素含量等分布有顯著的差異(一般表現(xiàn)為相對(duì)富集或貧化);(4)空間分布一般都不均勻，若出現(xiàn)相對(duì)富集，通常能找到穩(wěn)定的物質(zhì)來(lái)源。

參照上述準(zhǔn)則，通過(guò)對(duì)江蘇省國(guó)土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查所獲取的數(shù)萬(wàn)個(gè)土壤樣品的54項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析對(duì)比，初步篩選出S、Cd、Hg、Se、pH值、TOC、C、N、P、Pb、Zn、Sn、Sb、Au、Br、I、Cu、Cl 18個(gè)指標(biāo)，這18個(gè)地球化學(xué)指標(biāo)均能示蹤人為活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境(尤其是土壤環(huán)境)的影響。其中，S、Hg、Cd、Se、pH值、TOC、N、P、Sn、Sb、Pb、Zn 12個(gè)指標(biāo)是最能反映人為活動(dòng)影響程度的，屬于與人為活動(dòng)關(guān)系最密切的生態(tài)地球化學(xué)指標(biāo)，也是今后持續(xù)監(jiān)測(cè)土地質(zhì)量變化的重點(diǎn)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境指標(biāo)。pH值與TOC不屬于元素含量，但屬于生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查的基本指標(biāo)。

3 人為活動(dòng)環(huán)境土壤的基本地球化學(xué)特征

江蘇國(guó)土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查首次分兩個(gè)采樣深度對(duì)兩類土壤環(huán)境的元素含量等分布特征了進(jìn)行了系統(tǒng)研究，其中表層土壤調(diào)查采樣主要解決的就是人為活動(dòng)環(huán)境的問(wèn)題，深層土壤調(diào)查解決的主要是自然環(huán)境的問(wèn)題。人為活動(dòng)環(huán)境與自然環(huán)境土壤既有聯(lián)系，也有區(qū)別。通過(guò)對(duì)全省雙層土壤54項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)分布狀況的宏觀分析與對(duì)比，可以確定人為活動(dòng)對(duì)江蘇環(huán)境土壤的影響具有以下基本特征。

(1)代表性元素出現(xiàn)了顯著的相對(duì)富集。全省深、表層土壤54項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)調(diào)查數(shù)據(jù)的參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(表2)，江蘇表層土壤中Cd、Hg、Se、S、Sn、N、P、TOC等平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于其深層土壤，如江蘇表層土壤的S平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以算術(shù)均值為例，下同)為343 mg/kg、深層土壤的S平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)才140 mg/kg，兩者相差2倍以上;全省表層土壤的平均TOC為1.09%，而深層土壤的平均TOC才0.3%，兩者相差3倍以上。其余如Cd、Hg、Se、Sn、N、P等元素在表層土壤的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)都要比深層土壤高出至少50%，表明人為活動(dòng)對(duì)上述元素在地表土壤的相對(duì)富集有著重要影響。

表2 江蘇雙層土壤元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布基本地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

續(xù)表2

(2)土壤酸堿度相對(duì)更偏酸性，代表性元素含量的變異系數(shù)普遍偏高。全省表層土壤的平均pH=7.3，而深層土壤的平均pH=8.0，表層土壤的平均pH值比深層土壤低0.7，顯示人為活動(dòng)環(huán)境下土壤的相對(duì)酸化程度明顯高于自然環(huán)境土壤。全省表層土壤的Cd、Hg、Pb、Se、S、Sn、Au、Ag、Sb、Bi、Cl、Br、I、Ca等元素含量的變異系數(shù)都大于0.5，其中Sn最高、達(dá)到4.55，指示這些元素在人為活動(dòng)環(huán)境土壤中分布相當(dāng)不均勻。元素含量變異系數(shù)是一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)，專門表征元素含量分布的均勻程度，變異系數(shù)越大，表明元素含量分布越不均勻，變異系數(shù)大于0.5時(shí)、一般表示元素含量分布呈顯著不均勻狀態(tài)。江蘇13個(gè)市表層土壤的元素含量變異系數(shù)對(duì)比(表3)表明，Hg的變異系數(shù)在全省各地均大于0.5、最高可達(dá)2.24，Cd的變異系數(shù)在8個(gè)城市大于0.5、最高可達(dá)2.69，Sn的變異系數(shù)在8個(gè)城市大于0.5、最高可達(dá)8.27。

表3 江蘇13市表層土壤元素含量分布變異系數(shù)對(duì)比

續(xù)表3

(3)人為活動(dòng)致使環(huán)境土壤中典型元素呈現(xiàn)大范圍富集一般都有一定規(guī)律性，導(dǎo)致表層土壤出現(xiàn)大幅度人為富集的物質(zhì)來(lái)源比較容易鑒別。如全省表層土壤中Cd相對(duì)富集趨勢(shì)最明顯的地段都是工業(yè)比較發(fā)達(dá)的大城市及其周邊地區(qū)，而且歷史上煤消耗量越大的地區(qū)、其表層土壤的Cd含量增加幅度就越高。又如，全省表層土壤中N平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 252 mg/kg、比其深層土壤N平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)460 mg/kg高出2.72倍，但全省表層土壤中相對(duì)最富N的地區(qū)蘇南、蘇中及蘇北的高產(chǎn)田所在地，如蘇錫常地區(qū)、高郵湖沿岸、連云港南部等?？傊F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越發(fā)達(dá)的地區(qū)、土地越肥沃的地區(qū)，其土壤中N富集程度相對(duì)越高;而沿海地區(qū)、蘇北一些農(nóng)業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)及蘇南山區(qū)土壤中的N富集程度明顯不高，表層土壤中的N含量與其深層土壤基本一致(圖1、圖2)，表明表層土壤中N的大量富集與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量施肥有直接關(guān)系。

(4)元素相對(duì)富集深度一般在30 cm以上。人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響不是無(wú)限度的，通過(guò)對(duì)江蘇各地上百個(gè)典型土壤沉積柱元素含量分布特征的對(duì)比，可以確定絕大多數(shù)地區(qū)人為活動(dòng)對(duì)土壤元素含量分布的影響主要集中在地表30 cm以上深度(個(gè)別地區(qū)可以達(dá)到50 cm深度、甚至更深)，就元素含量分布而言，30 cm深度通常是元素含量變化突變的拐點(diǎn)，在同一個(gè)土壤沉積柱上，30 cm以上的Cd、Hg、Se、S、Sn、N、P、TOC等含量明顯偏高(人為活動(dòng)越強(qiáng)烈，元素含量高出下部土壤的幅度就越大);而30 cm以下深度上述元素含量明顯降低、且含量趨于穩(wěn)定。人為活動(dòng)因素對(duì)土壤環(huán)境的影響主要局限在30 cm以上深度，也為耕地資源質(zhì)量保護(hù)提供了重要依據(jù)。

圖1江蘇表層土壤氮(N)含量分布狀況

圖2 江蘇深層土壤氮(N)含量分布狀況

(5)耕地土壤體積質(zhì)量偏低。人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的影響除了上述典型元素含量分布所呈現(xiàn)出的差異外，酸化程度也相對(duì)偏高。還有一個(gè)重要的現(xiàn)象就是土壤體積質(zhì)量也出現(xiàn)了明顯變化，土壤體積質(zhì)量本身為物理指標(biāo)，但也列入為耕地質(zhì)量生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)的一個(gè)因子，所以總結(jié)土壤環(huán)境演變特征時(shí)常提及它。對(duì)于耕地土壤環(huán)境而言，在人為活動(dòng)因素影響下，可以使土壤體積質(zhì)量顯著下降，這與耕作層土壤通常變得更疏松、孔隙更發(fā)育有直接關(guān)系。

(6)與人為活動(dòng)關(guān)系不甚親切的元素含量保持相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)比江蘇全省深、表層土壤的54項(xiàng)指標(biāo)宏觀分布特點(diǎn)可發(fā)現(xiàn)，與自然環(huán)境土壤相比，全省表層土壤中Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe等常量元素、La、Ce、Y等稀土元素、Sc、Zr、U、Th等穩(wěn)定元素、Ga、Ge、Tl等分散元素并未出現(xiàn)顯著含量變化，這些元素在深、表層土壤的含量總體很接近，空間變化趨勢(shì)也雷同。以常量元素Na為例，其在全省深、表層土壤的分布特點(diǎn)十分相近(圖3、圖4)，沿海地區(qū)、蘇北泛黃河故道、連云港北部靠近山東一側(cè)是全省土壤Na相對(duì)最富集的地段，而蘇南寧鎮(zhèn)山區(qū)、洪澤湖西側(cè)、灌云一帶則是全省深、表層土壤中相對(duì)最貧Na的地區(qū)。

圖3 江蘇表層土壤鈉(Na)含量分布狀況

4 影響土壤元素含量分布可能的人為因素

以上分析可知人為活動(dòng)對(duì)江蘇土壤的元素含量分布已經(jīng)產(chǎn)生了顯著影響，而且還確定人為活動(dòng)對(duì)土壤中元素含量分布的影響主要局限于微量元素。影響土壤環(huán)境元素含量分布的人為活動(dòng)因素從大的方面講可涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域及人類生活的多個(gè)層面。依據(jù)江蘇生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作多年積累的經(jīng)驗(yàn)，可以初步將影響土壤環(huán)境元素含量分布可能的人為因素歸納為以下6個(gè)方面。

(1)農(nóng)田施肥。地表土壤中N、P、TOC等遠(yuǎn)高于自然環(huán)境土壤，多是農(nóng)田施肥的結(jié)果，而且化肥消耗量越大的地區(qū)，土壤中N、P等增加幅度也越大。

(2)冶金粉塵。歷史上一些五金類行業(yè)加工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生一定數(shù)量的工業(yè)粉塵，通過(guò)“三廢”排放轉(zhuǎn)移到土壤環(huán)境中，局部土壤環(huán)境中Pb、Zn、Cr、Ni等重金屬元素出現(xiàn)顯著富集甚至是污染，多與工業(yè)(特別是一些分散經(jīng)營(yíng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè))排污有關(guān)，冶金類工業(yè)“三廢”排放所產(chǎn)生的重金屬污染不僅會(huì)改變土壤環(huán)境，還能直接威脅農(nóng)產(chǎn)品。一些地區(qū)稻米中的Pb、Cr含量超標(biāo)，推測(cè)為大氣降塵所攜帶工業(yè)生產(chǎn)的排放物所致。

(3)燃煤排放。燃煤所產(chǎn)生的副產(chǎn)物中含有Se、S、As、Cd、Hg等元素，可以通過(guò)大氣降塵等途徑轉(zhuǎn)移到土壤，從而改變土壤的上述微量元素含量。江蘇作為我國(guó)東部沿海地區(qū)工業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)的省份，歷史上對(duì)煤炭的需求與使用一直非常旺盛，大量使用煤炭肯定會(huì)影響地表一些微量元素的循環(huán)，江蘇一些工業(yè)發(fā)達(dá)城市周邊表層土壤中Se、Cd、Hg等元素含量普遍偏高，與當(dāng)?shù)貧v史上曾大量使用燃煤有密切聯(lián)系。

圖4 江蘇深層土壤鈉(Na)含量分布狀況

(4)礦業(yè)活動(dòng)。江蘇的金屬礦產(chǎn)資源本身無(wú)優(yōu)勢(shì)，其礦業(yè)活動(dòng)(采礦、選礦)強(qiáng)度總體應(yīng)該弱于我國(guó)中西部地區(qū)。但徐州附近的煤炭開(kāi)采，蘇南一些鐵礦、多金屬礦的開(kāi)發(fā)，仍對(duì)局部土壤環(huán)境的微量元素分布產(chǎn)生了一定影響，如一些多金屬礦區(qū)附近土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Sb等重金屬含量富集趨勢(shì)明顯，即與當(dāng)?shù)氐牡V業(yè)活動(dòng)有關(guān)。

(5)耕種方式改變。一些地區(qū)表層土壤的酸堿度、有機(jī)碳的變化與耕作方式改變有關(guān)，如水田改變?yōu)楹档睾?，可以使地表土壤的酸堿度下降(向酸化方向演變)，可以改變其有機(jī)碳的含量，如一些丘崗地區(qū)土壤酸堿度呈現(xiàn)較大范圍的下降，同時(shí)有機(jī)碳含量也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這與當(dāng)?shù)赝寥罋v史上曾為水田、后為旱地有關(guān)。

(6)農(nóng)藥、飼料等添加劑的使用。一些農(nóng)藥本身含有一定量的微量元素(如殺蟲劑中含Hg、Cu等)，還有一些飼料添加劑中含有Cr、Ni、Se等元素。因?yàn)轲B(yǎng)殖、防治病蟲害等需要長(zhǎng)期使用上述含有微量元素的添加劑后，也能在土壤中形成部分微量元素的聚集。如一些農(nóng)田土壤的Hg污染可能就與使用了含汞的添加劑有關(guān)。

人為活動(dòng)因素影響土壤中元素含量分布的形式可能遠(yuǎn)不只上述所列。依據(jù)江蘇生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)的有關(guān)認(rèn)識(shí)，表4總結(jié)了人為活動(dòng)因素影響土壤環(huán)境元素含量分布的基本形式。

表4 人為活動(dòng)因素影響土壤環(huán)境元素含量分布的基本形式

5 結(jié)論

人為活動(dòng)對(duì)地表土壤的元素含量分布有較大影響，江蘇的相關(guān)國(guó)土生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)研究成果表明:(1)人為活動(dòng)可以使表層土壤中Cd、Hg、Se、S、Sn、N、P、TOC等含量顯著增加，導(dǎo)致表層土壤與深層土壤的上述元素含量出現(xiàn)顯著差異。同時(shí)，人為活動(dòng)還導(dǎo)致表層土壤的酸堿度下降、使表層土壤環(huán)境總體向酸化方向發(fā)展，使耕地土壤的空氣含量增加、體積質(zhì)量變輕。

(2)人為活動(dòng)對(duì)土壤中元素含量分布的影響深度一般為30 cm以上，正常情況下人為活動(dòng)影響土壤環(huán)境地球化學(xué)行為的范圍主要局限在耕作層土壤。這對(duì)耕地質(zhì)量保護(hù)有直接借鑒意義，多數(shù)情況下地表30 cm以下深度的土壤已經(jīng)屬于母質(zhì)土，對(duì)正常耕種的影響遠(yuǎn)不及耕層土。

(3)人為活動(dòng)因素影響江蘇地表土壤環(huán)境元素含量分布的形式有多個(gè)方面，程度各有差別。目前可以判定的能改變江蘇土壤元素含量分布狀況的人為活動(dòng)方式至少包括農(nóng)田施肥、冶金類工業(yè)生產(chǎn)粉塵擴(kuò)散、燃煤排放、礦業(yè)活動(dòng)(采礦、選礦)、耕作方式改變(水田改變?yōu)樗递喎N或旱地等)、農(nóng)藥、養(yǎng)殖飼料等添加劑的使用等方面。

(4)S、Hg、Cd、Se、pH值、TOC、N、P、Sn、Sb、Pb、Zn 12個(gè)指標(biāo)是最能反映人為活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境之影響的地球化學(xué)指標(biāo)，上述元素除了在耕作層土壤中呈現(xiàn)了一定程度的人為富集外，同時(shí)還表現(xiàn)出元素含量分布不均勻程度明顯增加，元素含量變異系數(shù)普遍偏大。

6 致謝

參加該項(xiàng)研究工作的還有吳新民、翁志華、畢葵森、黃順生、仇慎平、高孝禮、蔡玉曼、周泳德、侯平等，江蘇省國(guó)土資源廳、江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與專家對(duì)該項(xiàng)研究給予了大力支持與指導(dǎo)，謹(jǐn)一并誠(chéng)致謝忱!

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Influence of human activities on soil element distributions in Jiangsu

LIAO Qi-lin，HUA Ming，ZHANG Wei，JIN Yang，PAN Yong-min，ZHU Bai-wan
(Geological Survey of Jiangsu Province，Nanjing 210018，China)

It was of practical significance to study the artificial influences on the element contents within soils.The authors introduced some results related to eco-geochemical characteristics affected by human activities in topsoil in Jiangsu Province.By summarizing and contrasting data obtained from multi-purpose regional geochemical investigation(1∶250 000)and relative eco-geochemical assessment，the authors thought that human activities had obvious influences on some trace elements distribution in topsoil(depth=0～20 cm)in Jiangsu Province，and found that some typical element contents in topsoil were much higher than those in deep soil(depth=150～200 cm)and the pH value in the topsoil was lower than that in deep soil，the studied typical elements included Cd，Hg，Se，S，Sn，N，and so on.Meanwhile，these elements distribution was more uneven in topsoil and their varied coefficients of content were larger than those in deep soil in most cases.Meanwhile，the authors defined that ten trace elements(S，Hg，Cd，Se，N，P，Sn，Sb，Pb，Zn)，pH value and TOC(twelve in total)were the most sensitive eco-geochemical indicators in soils as to human activities and their utilizations of fertilizers and pollutants discharged by industrial production were general ways of changing some element contents in topsoil，and at least there existed six basic channels to affect geochemical behavior in soil by human activities in Jiangsu Province.

Human activities;Element content distributions;Soil;Jiangsu

book=2,ebook=80

P632;P596

A

1674－3636(2012)02－0147－10

10.3969/j.issn.1674-3636.2012.02.147

2012－02－17;編輯:陸李萍

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40873081);國(guó)土資源公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201111021)

廖啟林(1964—)，男，研究員級(jí)高級(jí)工程師，博士，地球化學(xué)與礦床學(xué)專業(yè)，E-mail:liaoqilin64@jsmail.com.cn