四川盆地
——成都平原建設(shè)用地重金屬影響情況分析

周 璇 王 琴 毛 會(huì) 楊 娜 嚴(yán) 瑜 黃若瀅 胡金婷 李 玉 何良飛

(四川佳士特環(huán)境檢測(cè)有限公司，成都 611730)

20世紀(jì)末21世紀(jì)初，在成都第3次城市總體規(guī)劃的指導(dǎo)下，隨著“五路一橋”集中建成，成都依托環(huán)狀道路向外圍圈層式拓展[1-4]。伴隨著“西西合作”“川渝經(jīng)濟(jì)帶”等重大國(guó)家城市發(fā)展戰(zhàn)略，成都平原開(kāi)啟了跨越式飛速的發(fā)展，成都平原上土地利用與開(kāi)發(fā)同時(shí)也進(jìn)入了黃金發(fā)展期[5-8]。

2001年，繞城高速公路建成通車(chē)。2002年，三環(huán)路建成通車(chē)。2010年天府新區(qū)成立，并于2014 年獲批國(guó)家級(jí)新區(qū)，標(biāo)志著成都從“單核驅(qū)動(dòng)”走向“雙核共興”的城市格局。2012年成都“百里城市中軸”的宏大目標(biāo)被提出，一條串聯(lián)起成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)長(zhǎng)達(dá)近百里的“巨龍”赫然展現(xiàn)在成都這張大“畫(huà)卷”上。2017年，成都“東進(jìn)、南拓、西控、北改、中優(yōu)”五大分區(qū)范圍劃定，從“兩山夾一城”到“一山連兩翼”的城市格局千年之變開(kāi)始。同年，成都市政府批復(fù)了市民政局《關(guān)于環(huán)路命名事宜的請(qǐng)示》，成都成為國(guó)內(nèi)第2個(gè)擁有六環(huán)的城市。2020年，920 km2的成都東部新區(qū)成立，成都翻越龍泉山，開(kāi)啟全程發(fā)展歷程。僅僅用了20年，成都就從一個(gè)“內(nèi)城”發(fā)展成為超級(jí)城市，而在這20年中，不止是城市擴(kuò)張了，成都平原區(qū)域內(nèi)的建設(shè)用地面積也擴(kuò)大為20年前的3倍左右。

經(jīng)過(guò)了二十多年的發(fā)展，成都平原中部區(qū)域的土壤經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)、利用、耕種以及環(huán)境污染等原因，其用地性質(zhì)和土地性質(zhì)也發(fā)生了很大變化，人們逐漸意識(shí)到經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人為活動(dòng)給成都平原上的土地帶了巨大的影響，甚至導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)、不可修復(fù)的土壤污染[9-13]。圖1為20年的成都平原建設(shè)用地衛(wèi)星地圖。

(a)2002 (b)2012 (c)2020

該文基于對(duì)成都平原上各區(qū)域內(nèi)開(kāi)展的建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查的研究和檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)每個(gè)建設(shè)用地地塊內(nèi)及周邊選取了具有代表性的土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，其中以地塊周邊土壤對(duì)照點(diǎn)位的檢測(cè)結(jié)果作為信息收集的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 研究區(qū)概況

成都平原，又名川西平原、盆西平原，四川話稱之為“川西壩子”，是位于中國(guó)四川盆地西部的一處沖積平原,包括四川省成都市各區(qū)縣及德陽(yáng)、綿陽(yáng)、雅安、樂(lè)山和眉山等地的部分區(qū)域,總面積1.881萬(wàn)km2,是中國(guó)西南三省最大的平原。成都平原發(fā)育在東北—西南向的向斜構(gòu)造基礎(chǔ)上,由發(fā)源于川西北高原的岷江、沱江及其支流等8個(gè)沖積扇重疊連綴而成復(fù)合的沖積扇平原。整個(gè)平原地表松散,沉積物巨厚,地勢(shì)平坦,平均坡度僅3%～10% ,地表相對(duì)高差在20 m以下。成都平原四周有群山環(huán)抱,基底由白堊紀(jì)和下第三紀(jì)碎屑巖(紅層)組成,平原主體物質(zhì)由第四系松散堆積物組成。如圖2所示。

成都平原在構(gòu)造位置上，處于中國(guó)新華夏系第三沉降帶—四川盆地西南緣，圍陷于龍門(mén)山隆起褶皺帶和龍泉山、霧中山褶斷帶之間,北部受綿陽(yáng)、和興場(chǎng)旋卷構(gòu)造制約,具有斷陷盆地的特征。龍門(mén)山隆起褶皺帶屬華夏系構(gòu)造體系，是一個(gè)褶皺、斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈,多期復(fù)合、規(guī)模巨大的構(gòu)造帶。由一系列北東向隆起,坳陷、單式和復(fù)式褶皺,壓性、壓扭性斷裂組成,其中就包括龍門(mén)山斷裂帶。組成地層為元古界一三疊系,并有多期巖漿巖分布,該構(gòu)造帶以安縣—灌縣斷裂帶與成都平原西部邊緣相鄰?；谝陨系牡刭|(zhì)構(gòu)造研究成果和覆蓋的地塊監(jiān)測(cè)信息，該研究建立了沿龍門(mén)山脈西部沖洪扇面、龍泉山東部區(qū)域平行地帶以及成都平原中部平行地帶3組土壤重金屬變化趨勢(shì)模型，包括建設(shè)用地土壤砷、鉛、汞和鎘含量的信息內(nèi)容。如圖3所示。

圖2 成都平原地貌圖

圖3 成都平原地質(zhì)構(gòu)造模型區(qū)域土壤重金屬含量檢測(cè)點(diǎn)位分布圖

2 成都平原地質(zhì)構(gòu)造帶土壤重金屬檢測(cè)情況

2.1 沿龍門(mén)山脈沖洪扇面區(qū)域

根據(jù)圖3中龍門(mén)扇沖洪扇面區(qū)域，選取了德陽(yáng)市、彭州市、郫都區(qū)、溫江區(qū)、雙流區(qū)以及崇州市部分建設(shè)用地項(xiàng)目開(kāi)展了土壤重金屬含量的檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)分析，匯總的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1，沿龍泉上東部自東北至東南方向土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖4所示，土壤中砷、鉛含量變化趨勢(shì)如圖5所示。

表1 德陽(yáng)市-彭州市-郫都區(qū)-溫江區(qū)-雙流區(qū)-崇州市覆蓋區(qū)域情況 mg·kg-1

由圖4和圖5可知，土壤鎘、汞含量沿龍門(mén)山?jīng)_洪扇面自西北至西南方向呈現(xiàn)線性緩慢攀升，而土壤砷鉛含量則由西北至西南方向呈現(xiàn)線性緩慢降低趨勢(shì)，其中10#、11#點(diǎn)位的土壤鎘、汞含量已被污染，污染源為某污水處理廠。

圖4 龍門(mén)山平行帶一區(qū)土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖5 龍門(mén)山平行帶一區(qū)土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

2.2 成都平原中部平行區(qū)域

根據(jù)圖3中成都平原中部平行區(qū)域，選取了德陽(yáng)市、金牛區(qū)、成華區(qū)、錦江區(qū)、高新西區(qū)、高新區(qū)、天府新區(qū)以及新津區(qū)部分建設(shè)用地項(xiàng)目開(kāi)展土壤重金屬含量的檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)分析，匯總的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2，沿龍泉上東部自東北至東南方向土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖6所示，土壤中砷、鉛含量變化趨勢(shì)如圖7所示。

表2 德陽(yáng)市-金牛區(qū)-成華區(qū)-錦江區(qū)-高新西區(qū)-高新區(qū)-天府新區(qū)-新津區(qū)覆蓋區(qū)域情況 mg·kg-1

圖6 成都平原中軸線(沿龍門(mén)山平行帶)土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖7 成都平原中軸線(沿龍門(mén)山平行帶)土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

由圖6和圖7知，土壤鎘、汞含量沿成都平原中部區(qū)域自北向南方向基本持平，而土壤砷鉛含量由北至南方向也基本持平，因土地開(kāi)發(fā)利用的項(xiàng)目不同，在平行線上下波動(dòng)，其中第61#～64#點(diǎn)位的土壤鎘、汞含量已被污染，污染源為某置業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，第52#點(diǎn)位的土壤鉛含量已被污染，污染源為某燈泡廠。

2.3 龍泉山東部區(qū)域

根據(jù)圖3中龍泉山東部區(qū)域選取了金堂縣、簡(jiǎn)陽(yáng)市和資陽(yáng)市部分建設(shè)用地項(xiàng)目開(kāi)展了土壤重金屬含量的檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)分析，匯總的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3，沿龍泉上東部自東北至東南方向土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖8所示，土壤中砷、鉛含量變化趨勢(shì)如圖9所示。

由圖8和圖9知，土壤鎘、汞含量沿龍泉山東部區(qū)域自東北至東南方向呈現(xiàn)線性升高趨勢(shì)，而土壤砷鉛含量則由東北至東南方向呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)。

圖8 成都平原龍泉山東側(cè)平行帶土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖9 成都平原龍泉山東側(cè)平行帶土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

3 成都平原地表水系帶土壤重金屬檢測(cè)情況

成都平原西側(cè)為地表水系進(jìn)口，發(fā)育岷江、沱江兩大水系。岷江和沱江進(jìn)入平原后，呈扇狀分流，在平原東側(cè)龍泉山山麓收束，于金堂、蘇碼頭和新津3處流出平原。平原內(nèi)河流眾多,平均每隔2.5 km即有一條河流。

(1)岷江水系：岷江于都江堰山口進(jìn)入平原，且由水利工程分為內(nèi)外二江。內(nèi)江分為蒲陽(yáng)河、超河、柏條河和江安河。外江分為金馬河、羊馬河和沙黑總河。此外，尚有龍門(mén)山山前地帶發(fā)育的文錦河、斜江、南江和蒲江河等均納入金馬河正流，于新津流出區(qū)外。

(2)沱江水系：主要由綿遠(yuǎn)河、石亭江和渝江組成，三大河流入平原后呈扇狀分流，并接納山前發(fā)育的馬尾河、射水河等于金堂流出區(qū)外。渠系密集是成都平原水系分布的重要特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)主要干渠多自然河道略加改善而成。在干渠的基礎(chǔ)上，支、斗、農(nóng)、渠密如蛛網(wǎng)，從而構(gòu)成了平原區(qū)水網(wǎng)化的態(tài)勢(shì)。成都平原地表水系分布如圖10所示。

圖10 成都平原地表水系圖

依據(jù)成都平原典型地表水系分布情況，建立3個(gè)沿典型地表水系走向周邊土壤重金屬含量的檢測(cè)模型，這3個(gè)典型的地表水系流域分別為湔河—小石河—鴨子河—沱江流域、西河—岷江流域，以及走馬河—沱江河—錦江(府河)流域。如圖11所示。

圖11 成都平原典型地表水系走向周邊土壤重金屬檢測(cè)點(diǎn)位分布圖

3.1 湔河—小石河—鴨子河—沱江流域

根據(jù)圖11成都平原典型地表水系走向選取了湔河—小石河—鴨子河—沱江流域流經(jīng)的彭州市、金堂縣、簡(jiǎn)陽(yáng)市和資陽(yáng)市部分建設(shè)用地的土壤重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)檢測(cè)結(jié)果開(kāi)展了相關(guān)匯總統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4，沿該流域內(nèi)地表水系上游至下游周邊土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖12所示，周邊土壤中砷、鉛含量變化如圖13所示。

圖12 湔河—小石河—鴨子河—沱江流域土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖13 湔河—小石河—鴨子河—沱江流域土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

表4 彭州市-金堂縣-簡(jiǎn)陽(yáng)市-資陽(yáng)市覆蓋區(qū)域情況 mg·kg-1

由圖12和圖13知，湔河—小石河—鴨子河—沱江流域內(nèi)土壤重金屬鎘、汞、砷和鉛含量自上游至下游均呈現(xiàn)線性下降緩慢趨勢(shì)，檢測(cè)結(jié)果顯示該流域周邊土壤重金屬含量變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定。其中第3#位的鎘含量、鉛含量，第16#點(diǎn)位的鎘含量、汞含量已被污染，主要污染源為某污水處理廠。

3.2 西河—岷江流域

根據(jù)圖11成都平原典型地表水系走向選取了西河—岷江流域流經(jīng)的溫江區(qū)、崇州市、新津區(qū)以及眉山市部分建設(shè)用地的土壤重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)檢測(cè)結(jié)果開(kāi)展了相關(guān)匯總統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5，沿該流域內(nèi)地表水系上游至下游周邊土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖14所示，周邊土壤中砷、鉛含量變化如圖15所示。

表5 溫江區(qū)-崇州市-新津-眉山覆蓋區(qū)域情況 mg·kg-1

圖14 西河—岷江流域土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖15 西河—岷江流域土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

由圖14和圖15知，西河—岷江流域內(nèi)土壤重金屬鎘、汞含量在西河匯入岷江前以及岷江在溫江區(qū)域上游段呈現(xiàn)較高的水平，西河-岷江匯合后的下游區(qū)域均呈現(xiàn)指數(shù)下降的趨勢(shì)；而西河—岷江流域內(nèi)土壤重金屬砷、鉛含量則自上游至下游呈現(xiàn)指數(shù)上升的趨勢(shì)。其中第20#～22#點(diǎn)位的鉛含量受到某污水處理廠的污染，第10#～12#點(diǎn)位的鉛含量可能受到某制藥廠的污染。

3.3 走馬河—沱江河—錦江(府河)流域

根據(jù)圖13成都平原典型地表水系走向選取了走馬河—沱江河—錦江(府河)流域流經(jīng)的高新西區(qū)、郫都區(qū)、成華區(qū)、錦江區(qū)、高新區(qū)以及天府新區(qū)部分建設(shè)用地的土壤重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)分析，對(duì)檢測(cè)結(jié)果開(kāi)展了相關(guān)匯總統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6，沿該流域內(nèi)地表水系上游至下游周邊土壤中鎘、汞含量變化趨勢(shì)如圖16所示，周邊土壤中砷、鉛含量變化如圖17所示。

表6 高新西區(qū)-郫都區(qū)-成華區(qū)-錦江區(qū)-高新區(qū)-天府新區(qū)覆蓋區(qū)域 mg·kg-1

由圖16和圖17知，走馬河—沱江河—錦江(府河)流域土壤鎘和汞含量自流域上游至下游呈現(xiàn)平穩(wěn)的趨勢(shì)，而土壤砷和鉛含量則自流域上游至下游呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中第28*～31#點(diǎn)位受到某地產(chǎn)置業(yè)開(kāi)發(fā)公司的污染導(dǎo)致土壤鉛含量升高。

圖16 走馬河—沱江河—錦江(府河)流域土壤鎘含量和汞含量變化趨勢(shì)圖

圖17 走馬河—沱江河—錦江(府河)流域土壤砷含量和鉛含量變化趨勢(shì)圖

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化趨勢(shì)分析，成都平原中部地帶由于頻繁的土地開(kāi)發(fā)利用和人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等環(huán)境污染原因，已造成其區(qū)域內(nèi)土壤重金屬含量處于一個(gè)較高的水平，其次為龍門(mén)山?jīng)_洪扇面，水平較低地則為龍泉山東部區(qū)域，其中土壤鎘含量偏高的則為龍泉山東部區(qū)域，該區(qū)域主要被耕地、林地覆蓋，因此區(qū)域內(nèi)受耕種影響導(dǎo)致土壤鎘含量較高；土壤中重金屬元素鎘和汞沿西北—西南、東北—東南方向由南向北呈現(xiàn)緩慢攀升的趨勢(shì)，而土壤中重金屬元素砷和鉛則沿西北—西南、東北—東南方向由南向北呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而成都平原中部地帶的土壤中重金屬元素則由于不同的用地性質(zhì)和開(kāi)發(fā)利用情況在平均值上下進(jìn)行波動(dòng)，總體呈現(xiàn)比較平穩(wěn)的狀態(tài)；成都平原東北部水系湔河—沱江流域周土壤重金屬含量變化趨勢(shì)相對(duì)比較穩(wěn)定，受人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)帶來(lái)的影響和污染相對(duì)較小，貫穿于成都平原西部—中部—南部的走馬河—錦江(府河)流域以及西南部水系西河—岷江流域內(nèi)周邊土壤鎘和汞呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，土壤砷和鉛則自上游至下游呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

4.2 討論

從整個(gè)成都平原各個(gè)模型的變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，成都平原上土壤重金屬元素砷含量、汞含量變化趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，受人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及環(huán)境影響因素相對(duì)較小，而土壤鉛含量則波動(dòng)較大，受人為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)及環(huán)境影響因素相對(duì)較大，土壤鎘含量則受土地耕種因素影響出現(xiàn)了窄幅的波動(dòng)。個(gè)別區(qū)域內(nèi)土壤中重金屬元素則受到了較大的污染，不同元素較平均值出現(xiàn)了3～10倍的污染水平。

由于檢測(cè)能力的差異性以及部分模型區(qū)域內(nèi)的布點(diǎn)數(shù)量較少等因素，導(dǎo)致了該文結(jié)論存在一定的偏差或不確定性。該研究通過(guò)Meta分析，對(duì)26篇國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的研究進(jìn)行合并分析得出：采伐會(huì)明顯降低土壤中全磷含量，而對(duì)土壤有效磷的含量影響較小，且依采伐強(qiáng)度和時(shí)間等出現(xiàn)不同的變化。其中，不同采伐強(qiáng)度對(duì)土壤全磷含量均有降低影響，且較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，因此存在磷組分流失的可能。而土壤中的有效磷含量在高強(qiáng)度采伐下會(huì)降低，而在中低強(qiáng)度采伐后會(huì)適度上升，且在伐后短時(shí)間內(nèi)有效磷含量呈上升趨勢(shì)，隨后會(huì)下降，而伐后長(zhǎng)時(shí)間(>10 a)內(nèi)有效磷含量可逐漸恢復(fù)。綜上所述，大強(qiáng)度采伐會(huì)對(duì)土壤磷組分造成較大影響，因此建議合理控制采伐強(qiáng)度，推薦使用擇伐、中低強(qiáng)度間伐，盡量減少高強(qiáng)度間伐，盡量避免皆伐，以此最大限度地減少采伐作業(yè)對(duì)土壤磷組分的影響。同時(shí)我國(guó)在探究采伐作業(yè)對(duì)森林土壤功能的研究方面還有很好的發(fā)展前景，可以進(jìn)一步在此方面進(jìn)行深入研究，從而為更好地造林與森林經(jīng)營(yíng)提供理論基礎(chǔ)。