池州西南地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

冀應(yīng)斌

摘 要：通過土壤地球化學(xué)野外測(cè)量及樣品采集，基于地球化學(xué)指標(biāo)的區(qū)域分布和含量特征，根據(jù)采樣介質(zhì)、分析指標(biāo)等特點(diǎn)，對(duì)研究區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)：主要從有害元素分布、分級(jí)即土壤污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和土壤營(yíng)養(yǎng)有益元素分布、分級(jí)即土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)兩個(gè)方面來進(jìn)行。為基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供地球化學(xué)資料及區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：池州西南地區(qū);土壤環(huán)境質(zhì)量;評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X825 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）2-0125-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.030

Evaluation of Soil Environmental Quality in Southwest Chizhou

JI Yingbin

（Nanjing Engineering Branch of Jiangsu Union Technical Institute，Nanjing 211135，China ）

Abstract：Through the soil geochemical survey and sample collection， based on the characteristics of regional distribution and content in the geochemical indicators， according to the sampling medium， the analysis indicators etc.， to the study of regional soil environmental quality assessment， mainly from the harmful element distribution， classification of soil pollution assessment and soil nutrition beneficial elements distribution， grading the two aspects of soil fertility quality evaluation. It provides geochemical data for basic geological research and technical support for regional ecological agricultural economic development.

Keywords： southwest chizhou;soil environmental quality;evaluation

0 引言

本研究主要采用土壤污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)要素來進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)因子則選擇與土壤環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，與人類活動(dòng)影響顯著的N、P、S，與土壤肥力質(zhì)量相關(guān)的N、P、K、OM，人類活動(dòng)影響明顯或?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境具潛在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等;評(píng)價(jià)方法以單項(xiàng)指數(shù)法、綜合指數(shù)法為主，對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行定性定量評(píng)價(jià)。通過圈定污染區(qū)、有益區(qū)，為區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)地貌特征

研究區(qū)第四系分布廣泛，地層單元?jiǎng)澐譃樯细陆y(tǒng)下蜀組、全新統(tǒng)蕪湖組。沉積物以粉砂質(zhì)黏土、含粉砂黏土為主，成片的條狀農(nóng)田分布區(qū)，區(qū)域海拔高度在 7～303 m，主要由丘陵、平原、崗地以及山間洼地組成，丘陵地區(qū)以基巖出露和薄層殘坡積土壤為主;平原區(qū)主要為沿江沖積平原土壤覆蓋，覆蓋厚度一般為10 m左右;洼地以沖積坡積物為主，覆蓋厚度一般小于10 m，局部有水體;崗地以低緩山丘為主，土壤主要為以坡積-殘積混合，主要采用土壤污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)兩個(gè)要素來進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[1]。

2 采樣與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過分析土壤中54項(xiàng)元素指標(biāo)之間的相互關(guān)系，分別對(duì)深層土壤和表層土壤樣品進(jìn)行了R型聚類分析和因子分析，從而反映了元素指標(biāo)之間的相互關(guān)系及深層土壤元素組合異常的特征。

對(duì)40件深層土壤樣品進(jìn)行R型聚類分析，以距離20為界線，將54項(xiàng)元素指標(biāo)分為三類組合。①K、Rb、Th、Be、Tl、Bi、U、La、Y、Sn、W、Nb、Ce、Na、Ca、Sr、Cl組合。該組合大部分是造巖元素，指示中酸性巖漿巖位置。②Mo、Se、Cr、V、Cd、Ni、Hg、As、Sb、Fe、Sc、Au、Cu、Pb、Zn、Mn、Al、Ga、Ge、Li、F、Mg、Ag、Ba、C、TOC、N、P組合。該組合中指示銅多金屬礦化，伴生鉛鋅礦化和金礦化。③B、Ti、Co、Br、I、Si、Zr、S組合。該組合中Br、I由于其親氣性，在高溫條件下形成碘或氣化，具強(qiáng)揮發(fā)性，獨(dú)立活動(dòng)能力強(qiáng)，可以向上穿透各種圍巖或沿?cái)嗔褬?gòu)造長(zhǎng)距離遷移，在礦床上方形成異常，并易于被土壤和有機(jī)質(zhì)吸附，是深部隱伏礦的重要指示元素。

表層土壤元素組合異常特征根據(jù)異常分類涉及的元素指標(biāo)，利用SPSS軟件對(duì)160件表層土壤樣品進(jìn)行R型聚類分析和因子分析，聚類分析制成樹狀圖，進(jìn)行因子分析[2]。

根據(jù)聚類分析以距離13為界線，可以歸納出七類組合。①Au、Hg、Sn、Cu、P組合。Au、Hg、Sn標(biāo)定距離小于5，可能反映了與銅礦化有關(guān)的金異常。②N、TOC、S、Cl組合元素間的標(biāo)定距離均小于10，推測(cè)該組合與農(nóng)業(yè)肥力指標(biāo)有關(guān)。③K、Th、U、Na組合元素間的標(biāo)定距離均小于7，都是造巖元素，反映了它們與中酸性巖漿巖關(guān)系密切。④Cd、Pb、pH、Ca組合指標(biāo)間的標(biāo)定距離均小于10，Cd、Pb為環(huán)境污染指標(biāo)，并且與pH存在相關(guān)性，推測(cè)與環(huán)境污染關(guān)系密切。⑤Fe、Ni、Co、F、Mg、Zn、Al、Cr組合元素間的標(biāo)定距離均小于7，推測(cè)與農(nóng)業(yè)營(yíng)養(yǎng)元素指標(biāo)關(guān)系密切。⑥Mn、Se、As、Sb、Ag、Bi、Mo組合元素間的標(biāo)定距離小于13，該組合成分比較復(fù)雜，多為與礦產(chǎn)有關(guān)的元素，可能與該區(qū)域礦化異常有關(guān)。⑦B、Si、I組合元素間的標(biāo)定距離小于13，該組合可能與成土母質(zhì)有關(guān)。

評(píng)價(jià)因子選擇與土壤環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，與人類活動(dòng)影響顯著的N、P、S，與土壤肥力質(zhì)量相關(guān)的N、P、K、OM，人類活動(dòng)影響明顯或?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境具潛在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni八項(xiàng)重金屬采用《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》;N、P、K、OM采用全國(guó)第二次土壤普查的標(biāo)準(zhǔn);其他元素引用地球化學(xué)異常圈定和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)方法以單項(xiàng)指數(shù)法、綜合指數(shù)法為主，對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行定性定量評(píng)價(jià)。

依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（修訂）》（GB 15618—2008）中土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)（Zi）。依據(jù)單一元素土壤環(huán)境質(zhì)量指數(shù)編制該元素的污染分級(jí)圖進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)分析，具體見表1。

3 土壤污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

3.1 土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染評(píng)價(jià)

從研究區(qū)表層土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染分級(jí)情況進(jìn)行具體分析。

Hg是污染最輕的元素，總面積約為10.6 km2，占6.37%。其中輕度污染區(qū)面積9.7 km2，占5.83%;中度污染區(qū)面積為0.9 km2，占0.54%，無嚴(yán)重污染區(qū)。中污染區(qū)主要分布于涓橋鎮(zhèn)附近，輕度污染區(qū)呈塊狀分布，主要分布于秋浦河下游、天生湖、青山口河、凹里胡等河流湖泊周圍。Hg污染分布還具有沿流域分布的特征，在秋浦河下游、天生湖等流域地區(qū)。

Cd是污染面積最大的元素，污染總面積為161.2 km2，占96.94%，其中輕度污染面積為51.6 km2，占全區(qū)面積31.03%，中度污染區(qū)面積為105.3 km2，占63.32%，嚴(yán)重污染面積為4.3 km2，占2.59%。Cd污染沿秋浦河呈帶狀分布，沿河地區(qū)以中度污染為主，局部有嚴(yán)重污染存在;礦山開采區(qū)也存在Cd污染分布，重度污染面積比較集中于礦山開采區(qū)附近;輕度污染主要集中在東部林地區(qū)。

Pb污染面積為98.8 km2，占59.41%。以輕度為主，無中度以上污染，主要分布于城鎮(zhèn)以及交通干道附近，表層土壤Pb污染主要分布于秋浦河西岸。

Cu污染總面積為71.5 km2，占42.99%，以輕度污染為主，輕度污染面積為71.4 km2，占42.93%，中度污染面積為0.1 km2，無Cu嚴(yán)重污染地區(qū)。Cu污染主要分布在秋浦河西岸，東岸主要集中在城鎮(zhèn)附近。Cu污染主要分布于水田分布區(qū)，推斷與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)，如秋浦河水灌溉、含Cu農(nóng)藥的使用等。

Zn污染總面積為70.4 km2，占42.33%，全部是輕度污染。專題區(qū)表層土壤Zn污染與Cu污染相似，分布受經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響，Zn污染主要分布在秋浦河西岸，東岸主要集中在城鎮(zhèn)附近。Zn污染主要分布于水田分布區(qū)，推斷與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)，如秋浦河水灌溉、Zn肥的使用等。

Cr污染面積為23.3 km2，占14.01%，全部為輕度污染。Cr污染分布在秋浦河下游城鎮(zhèn)及周圍農(nóng)田、林地礦山開采區(qū)附近以及東北角（深層Cr高背景）。

Ni污染面積為49.5 km2，占29.77%，其中4.8 km2達(dá)到中度污染，占2.89%，輕度污染面積為44.7 km2，占26.88%，無Ni嚴(yán)重污染地區(qū)。Ni污染主要分布在城鎮(zhèn)及周圍、交通道路附近，推測(cè)除了工業(yè)和城鎮(zhèn)生活廢物，高鐵等工程施工也會(huì)造成土壤Ni污染。

As污染面積為83.6 km2，占50.27%，其中9.1 km2達(dá)到中度污染，占5.47%，輕度污染面積為74.5 km2，占44.80%，無重度污染。As污染主要分布在城鎮(zhèn)、礦山開采區(qū)等人類活動(dòng)密集區(qū)域。

分析可知：表層土壤受污染面積占97.65%，其中輕度污染面積約為108.4 km2，占65.18%，中度污染面積約為54.0 km2，占32.47%，無嚴(yán)重污染區(qū)。污染土壤的區(qū)域分布表現(xiàn)為重度及中度污染區(qū)主要沿秋浦河分布，集中在城鎮(zhèn)及外圍、礦山及外圍，中度污染元素有As、Cd、Hg、Ni，重度污染元素只有Cd;輕度污染區(qū)主要分布在秋浦河、天生湖、城鎮(zhèn)附近及周邊地區(qū)、礦山周邊地區(qū)，輕度污染元素有Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As。從污染元素看，Hg污染面積小，As、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni等7項(xiàng)污染面積均超過總面積10%，從污染強(qiáng)度和危害性看，As、Cd、Cu、Pb、Zn是表層土壤的最主要污染物。

3.2 土壤Bi、Co、F、Sb、Sn、Th、U、V污染評(píng)價(jià)

通過地球化學(xué)特征分析，土壤Bi、Co、F、Sb、Sn、Th、U、V污染以輕度污染為主，只有Bi、Sn有極少量中度污染，無重度污染，分布可以歸納為Sn污染，Sb、Bi污染，Co污染，F(xiàn)污染，V污染，U、Th污染等6類。

Sn污染：表層土壤Sn污染總體上分布于城鎮(zhèn)及周邊地區(qū)、礦山開采區(qū)及外圍。表層土壤Sn污染主要受人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)控制，研究區(qū)東南角區(qū)域也受地質(zhì)作用影響。

Sb、Bi污染：表層土壤Sb、Bi污染分布較相似，主要在秋浦河一帶呈大面積分布，可能與秋浦河水質(zhì)污染有關(guān);此外Bi元素污染在研究區(qū)東北角及東南角分布，推測(cè)與地質(zhì)背景有關(guān)。

Co污染：表層土壤Co污染零星分布在星河村、羅村附近。尤其羅村附近的礦山開采區(qū)存在大片Co污染，推測(cè)表層土壤Co污染與人類活動(dòng)有關(guān)。

F污染：表層土壤F污染沿秋浦河西岸分布，分布在深層土壤F高背景區(qū)域，因此表層土壤F污染主要受地質(zhì)背景影響。

V污染：表層土壤V污染分布在秋浦河與木閘河之間的農(nóng)田、西南角的城鎮(zhèn)周圍，具體污染原因不明顯，推測(cè)秋浦河沖積層存在高含量V元素。

U、Th污染：表層土壤中U、Th污染零星分布在秋浦河一帶以及東南部破碎帶上，基本與深層土壤U、Th高背景區(qū)域重合，受地質(zhì)背景控制，其放射性危害須引起重視。

3.3 土壤綜合污染評(píng)價(jià)

從土壤綜合污染分級(jí)情況分析得出，表層土壤以輕度污染為主，中度污染次之，只有少量林地土壤無污染。表層土壤污染面積達(dá)到162.4 km2，占全區(qū)總面積97.65%，其中輕度污染面積達(dá)108.4 km2，占全區(qū)總面積65.18%，中度污染面積達(dá)54 km2，占全區(qū)總面積32.47%。

污染土壤的區(qū)域分布表現(xiàn)為：全區(qū)表層土壤基本都達(dá)到污染程度，中度污染主要沿秋浦河西岸分布，在專題區(qū)東南角的礦山開采區(qū)也有分布，因此可將研究區(qū)表層土壤污染分為秋浦河流域污染區(qū)和礦山開采污染區(qū)兩個(gè)區(qū)域[3]。

4 土壤肥力豐缺現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

4.1 土壤養(yǎng)分豐缺現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

全氮、全磷、全鉀及有機(jī)質(zhì)是土壤的最主要營(yíng)養(yǎng)組分，是評(píng)估土壤養(yǎng)分的基本指標(biāo)。

①有機(jī)質(zhì)總體以三級(jí)為主，二級(jí)和四級(jí)次之，極少量一級(jí)土壤，其中三級(jí)土壤占60.85%，分布于全區(qū);四級(jí)土壤占20.99%，主要分布于秋浦河上游及中游、天生湖北部、羅村附近及涓橋鎮(zhèn)附近的礦山開采區(qū);二級(jí)土壤占17.02%，主要分布于河流、湖泊及水庫附近;一級(jí)土壤占1.14%，主要分布于研究區(qū)西北角，沿秋浦河及支流分布。

②全氮總體以三級(jí)為主，二級(jí)次之，少量一級(jí)和四級(jí)土壤，其中三級(jí)土壤占58.63%，主要分布于秋浦河?xùn)|岸;二級(jí)土壤占28.26%，主要分布于秋浦河西岸、天生湖及其他河流湖泊的林地區(qū)域;一級(jí)土壤占8.78%，主要分布于秋浦河西岸的農(nóng)田區(qū)域;四級(jí)土壤占4.33%，零星分布在礦山開采區(qū)等土壤貧瘠的區(qū)域。

③全磷總體以三級(jí)、四級(jí)為主，五級(jí)次之，少量二級(jí)、一級(jí)土壤，其中四級(jí)土壤占44.32%，主要分布于秋浦河?xùn)|岸;三級(jí)土壤占36.32%，主要分布于秋浦河西岸;五級(jí)土壤占12.27%，主要分布于天生湖附近及礦山開采區(qū)等土壤貧瘠的區(qū)域;二級(jí)土壤占5.83%，零星分布在秋浦河西岸、涓橋鎮(zhèn)北部和東南角的林地等區(qū)域;一級(jí)土壤占1.26%，零星分布在秋浦河西岸和涓橋鎮(zhèn)北部的林地。

④全鉀以四級(jí)及以上土壤為主，各級(jí)含量較為平均，其中三級(jí)土壤占34.18%，主要分布于秋浦河?xùn)|岸;一級(jí)土壤占33.35%，主要分布于秋浦河西岸及東部的林地;四級(jí)土壤占19.84%，主要分布于天生湖南部、涓橋鎮(zhèn)南部的林地、國(guó)道G318和G50北段;二級(jí)土壤占12.63%，主要沿一級(jí)土壤外圍分布。

總體而言，研究區(qū)以秋浦河為界，西岸土壤養(yǎng)分好于東岸土壤;全區(qū)有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀基本達(dá)到適中及以上，全磷在秋浦河?xùn)|岸相對(duì)缺乏。

4.2 作物有益元素豐缺評(píng)價(jià)

根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)和本次樣品分析指標(biāo)，除N、P、K和有機(jī)質(zhì)四項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)外，選取了B、Cl、Co、Mn、Mo、S、Zn、Si、Fe、Na、Ca、Mg等12種元素，專題區(qū)土壤營(yíng)養(yǎng)（有益）元素豐缺現(xiàn)狀及分布特征。

B：稍豐-豐富區(qū)占79.61%，適中區(qū)占17.62%，缺乏區(qū)占2.77%。豐富區(qū)主要沿交通道路分布，適中區(qū)主要分布在秋浦河下游及天生湖附近、東部破碎帶和花崗巖區(qū)域，缺乏區(qū)主要分布在天生湖附近、東部破碎帶和花崗巖區(qū)域。

Cl：稍豐-豐富區(qū)占5.77%，適中區(qū)占12.09%，缺乏區(qū)占82.14%。稍豐區(qū)主要分布在西北角，適中區(qū)主要分布在稍豐區(qū)外圍、天生湖以及礦山開采區(qū)。

Co：稍豐-豐富區(qū)占36.50%，適中區(qū)占36.14%，缺乏區(qū)占27.36%。稍豐-豐富區(qū)主要分布在秋浦河西岸以及礦山開采區(qū)附近，缺乏區(qū)主要分布在秋浦河?xùn)|岸，天生湖及破碎帶附近最為缺乏。

Mn：稍豐-豐富區(qū)占31.81%，適中區(qū)占31.51%，缺乏區(qū)占36.68%。豐富區(qū)主要分布在礦山開采區(qū)等工礦企業(yè)附近。

Mo：稍豐-豐富區(qū)占5.59%，適中區(qū)占54.06%，缺乏區(qū)占40.35%。豐富區(qū)主要分布在東部的破碎帶及花崗巖區(qū)域，稍豐區(qū)主要分布在秋浦河上游和專題區(qū)南部的工礦企業(yè)附近，適中區(qū)全區(qū)分布，主要集中在秋浦河西岸，缺乏區(qū)主要分布在秋浦河?xùn)|岸及專題區(qū)西北角。

S：稍豐-豐富區(qū)占96.21%，適中區(qū)占3.79%，零星分布在秋浦河上游及專題區(qū)北部，無缺乏區(qū)。

Zn：稍豐及豐富區(qū)占42.99%，適中區(qū)占24.95%，缺乏區(qū)占32.06%。稍豐-豐富區(qū)主要分布在秋浦河西岸、礦山開采區(qū)等區(qū)域，適中區(qū)主要沿豐富區(qū)外圍分布，缺乏區(qū)主要分布在秋浦河?xùn)|岸。

Si：全區(qū)達(dá)到豐富，以秋浦河?xùn)|岸，尤其礦山開采區(qū)附近最為豐富。

Fe：稍豐-豐富區(qū)占89.90%，豐富區(qū)主要分布在秋浦河西岸、礦山開采區(qū)等，稍豐區(qū)主要分布在秋浦河?xùn)|岸，適中區(qū)占7.34%，缺乏區(qū)占2.76%，適中區(qū)和缺乏區(qū)主要分布在秋浦河附近、東部和南部。

Na：稍豐-豐富區(qū)占1.02%，適中區(qū)占1.50%，缺乏區(qū)占97.48%。稍豐-豐富區(qū)分布在東部的破碎帶和花崗巖區(qū)域內(nèi)，適中區(qū)分布在稍豐-豐富區(qū)外圍以及西北角，缺乏區(qū)以秋浦河為界，稍缺區(qū)在西岸，極缺乏區(qū)在東岸。

Ca：缺乏區(qū)占87.01%，北部表層土壤鈣含量適中-稍豐，東南角石灰?guī)r礦山附近鈣含量豐富。

Mg：以秋浦河為界，西岸大部分表層土壤鎂含量豐富，東岸除東南角的石灰?guī)r礦附近稍豐，秋浦河沿岸及石灰?guī)r礦外圍適中外，大部分區(qū)域?yàn)樯匀薄?/p>

5 結(jié)語

①通過土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)，適宜發(fā)展綠色食品的土地面積為37.7 km2，占全區(qū)的22.67%，適宜區(qū)面積較少，主要分布在秋浦河?xùn)|岸的林地，開展綠色食品產(chǎn)業(yè)成本較大，因此不宜作為綠色食品產(chǎn)地。從污染物影響程度看，Cd、As是最主要影響因子[4]。

②需要重視土壤重金屬污染，如發(fā)展茶葉生產(chǎn)，土壤重金屬污染治理是種植茶葉、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的必由之路。

③表層土壤Se元素富集程度，結(jié)合Se元素豐缺分析圖以及地質(zhì)礦產(chǎn)背景、人類活動(dòng)強(qiáng)度、土地利用類型、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局等要素，富Se土壤成因主要可以歸納為人為污染和自然成因兩大類。

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