珠三角地區土壤重金屬元素異常來源淺析及其環境質量評價*

李婷婷，劉子寧，朱鑫，張高強

（廣東省地質調查院，廣東 廣州 510080）

珠三角地區土壤重金屬元素異常來源淺析及其環境質量評價*

李婷婷*，劉子寧，朱鑫，張高強

（廣東省地質調查院，廣東 廣州 510080）

通過對廣東省珠江三角洲地區土壤地球化學調查分析，發現一系列的重金屬等土壤微量元素異常，各元素異常套合性較好。異常主要分布于珠江三角洲沖積平原區第四紀海陸交互沉積物，其次是高明三洲盆地、潭江沖積平原、廣花盆地、博羅公莊及蓮花山斷裂帶。通過對表層土壤與不同母質土壤中重金屬含量進行對比，發現（1）Cr、Cd異常在不同土壤中分布相似，異常主要受水動力影響沉積形成；（2）Cu、Zn的分布格局主體受成土母質控制，但高含量區也疊加了人為因素的影響；（3）As高含量區分布主要受地質背景控制；（4）Pb異常分布較為零星，異常成因與礦床分布關系密切；（5）Hg異常主要分布于經濟發達、城市化水平較高的城市及其周邊地區，說明異常受人為影響較大，其次為典型礦致異常。綜合以上分析，對珠江三角洲地區土壤綜合環境質量進行評價，結果表明，區內土壤環境質量總體情況較好，一、二級土壤占總面積的77.2%。其中，適合種植綠色農產品區域占珠三角經濟區土地面積的52.4%，滿足無公害農產品土壤環境質量要求的區域占珠三角經濟區土地面積的82.5%。

重金屬；異常來源；環境質量

珠江三角洲經濟區是廣東省經濟社會發展的龍頭和主體，是我國沿海地帶經濟最發達、發展最快的三大經濟圈之一，也是廣東省重要的農作物、經濟作物種植區和水產品養殖區。隨著工農業的迅猛發展，由人類活動造成的鎘、鉛、汞、等重金屬元素在環境中不斷積累，引發一系列生態事件［1～3］，嚴重影響了食品安全生產和人類身體健康。因此查明珠江三角洲地區的土壤污染情況，有益于人類健康和生態系統的維護。基于此，“廣東省珠江三角洲經濟區農業地質與生態地球化學調查”項目，對珠三角地區土壤環境開展了詳細的調查分析。調查結果發現，部分地區存在一系列的重金屬等微量元素異常，其成因主要受地質作用和人為污染影響，異常來源極其復雜。盡管前人在珠三角地區做過大量有關土壤重金屬污染方面的研究，并取得了一系列重要的研究成果［4～7］，但這些研究主要關注該地區區域環境污染特點，對其重金屬來源機制的研究則相對較少。本文在前人研究的基礎上，重點分析珠三角地區土壤重金屬的污染特征，初步探討土壤中重金屬的來源，并對其環境質量進行總體評價，為區域經濟戰略性調整和工農業可持續發展提供科學依據。

1 樣品采集與分析

樣品采集按照《多目標區域地球化學規范（1∶250000）》要求，每1 km2采集一件表層土壤樣品，每4 km2組合成一件分析樣，分析樣品中常見重金屬元素。

元素測試方法采用X—射線熒光光譜法（XRF）為主，等離子體質譜法（ICP-MS）、原子熒光法（AFS）為輔的分析方法配套方案（表1）。分析結果檢出限、報出率、合格率等均滿足此次研究工作的需要。

表1 元素（項目）分析配套方法Table 1 Element（item）analysis method

2 區域地球化學特征及其成因淺析

珠江三角洲經濟區成土母質主要為第四紀松散沉積物、沉積巖類風化物、中酸性火山巖類風化物、中酸性侵入巖類風化物、變質巖類風化物等五大成土母質單元。由于地表環境受人為、自然等多種因素影響，不同類型的土壤元素含量分布特征既有一定規律，又復雜多變［8］，但不同巖石類型風化物發育的土壤，其地球化學組份可以保留部分成土母質特有元素（最高值或最低值）的含量特征［9］。這些特征性指標有利于判斷元素異常的主要來源。因此，本文通過對表層土壤重金屬含量與不同母質土壤重金屬含量進行對比，可以初步判斷調查區異常來源是否為自然源。

將元素背景值加2倍離差值定為異常下線，圈定異常范圍。研究發現，Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni異常主要分布于珠江三角洲沖積平原區第四紀海陸交互沉積物，其次是高明三洲盆地、潭江沖積平原、廣花盆地和博羅公莊及蓮花山斷裂帶。

（1）鎘鎳元素組包含Cr、Cd、Ni、Cu、Zn 共5個元素（圖1）。總體上，異常主要分布于西、北江第四紀三角洲沉積區，各元素空間套合程度高，東江和潭江三角洲沉積區基本上是背景區。北江的三水、四會段，西江的肇慶端州區和鼎湖區沿岸有零星Cd、Zn異常分布。早石炭世測水組分布的龍崗區、中寒武世高灘組分布的宅梧鎮等地有小面積的Cr異常分布。

由圖1可知，Cd異常面積最大，強富集區主要分布在北江、西江沖積平原區（廣州、佛山、江門、中山等地），受流域控制明顯。三角洲平原邊緣呈弱富集狀態，調查區東西兩翼未發現Cd異常。各類成土母質表層土壤Cd平均含量比較（詳見圖2），大體分三個含量級：高含量母質包括西北江—東江海陸交互相沉積物和沿海海相沉積物兩類，Cd平均含量分別為為359.5 ng/g和171.7 ng/g，背景含量母質包括河流沖洪積物和陸源沉積巖類，平均含量分別為111.8ng/g和85.32 ng/g，其他幾類成土母質含量較低，含量范圍40.0～69.1 ng/g。從區域分布來看，區內Cd的高含量主要沿西、北江流域分布，呈現出區域性高含量分布特點，分布范圍與第四紀海陸交互沉積的桂洲組、禮樂組一致，具有地質背景控制的顯著特征。為珠江三角洲形成過程，由西江、北江從上游攜帶大量的富含鎘等物質，在三角洲地區受水動力影響而沉積形成。Cr的總體分布與Cd相似（詳見圖1），也以西北江海陸交互相沉積物、沿海海陸交互相沉積物、沉積巖（灰巖）為高含量，具有地質背景控制的顯著特征，在三角洲地區受水動力影響而沉積形成。

圖1 珠三角地區鎘鎳元素組異常分布圖Fig.1 The distribution of element anomalies of Cd and Ni in the Pearl River Delta

圖2 不同母質土壤Cd含量分布圖Fig.2 The distribution of Cd content in different parent materials

Cu高含量區主要分布在廣州、佛山、江門、中山等地。從區域分布來看，Cu的分布格局主體受成土母質控制，但高含量區也疊加了人為因素的影響。Cu高含量母質為西北江—東江海陸交互相和沿海海陸交互相沉積物，尤其在西北江—東江海陸交互相分布區的廣佛地區含量最高。其它幾類母質土壤Cu含量較低，尤以中酸性火山巖和花崗巖類風化物含量最低，平均含量僅為5.61 mg/kg和7.30 mg/kg。與深層土壤Cu含量分布相對比發現，表層土壤Cu高含量的分布范圍與深層土壤大體一致，但表層土壤的含量遠大于深層土壤。表明調查區內土壤Cu高的含量區分布除受地質背景控制外，還與人類活動也有密切關系。

土壤Zn的分布、分配特征與Cu具有相似性，從區域分布來看，Zn的含量分布主體也是受成土母質的控制，在高含量區疊加了人為活動的影響，但其影響程度遠低于Cu。Zn高含量母質為西北江—東江海陸交互相和沿海海陸交互相沉積物，尤其在西北江—東江海陸交互相分布區的廣佛地區含量最高，其它幾類母質土壤Zn低含量較低，且含量差異不大，介于36.17～57.57 mg/kg之間，其中以碳酸鹽巖、陸源碎屑、火山碎屑巖等沉積巖母質含量最低。

Ni與Cr分布非常相似，主要分布在番禺（大崗、橫瀝），中山（三角、港口、中山市區），新會（大鰲、會城），珠海（斗門）等地區；高濃度區主要分布在番禺大崗—橫瀝—萬頃沙一帶。

（2）由圖3可知，As在區內分布極不均勻，變異系數高達1.77，其最高含量達848.6 mg/kg，是最低含量的2926倍之多。As異常高值點主要沿北東向恩平—新豐及蓮花山深大斷裂帶展布，主要分布在花都赤坭、高明富灣、深圳龍崗、惠東梁化等地區。其高含量區的分布主要受地質背景控制。異常區內存在與斷裂帶分布密切相關的毒砂礦物，這些區域的As異常屬于地質作用所引起。其次是第四紀松散沉積物、變質巖、陸源碎屑巖和河流沖洪積物，平均含量在16.49～10.79 mg/kg之間。

（3）鉛異常分布較為零星（圖3），高值點主要分布在廣州黃埔區、高明市、博羅利山、惠陽淡水、深圳龍崗一帶，異常與礦床分布關系密切，如高明三洲盆地的銀銅鉛鋅金多金屬礦、博羅利山的鐵鎢錫多金屬礦等。

圖3 珠三角地區砷、鉛、汞元素組異常分布圖Fig.3 The distribution map of element anomalies of As，Pb and Hg in the Pearl River Delta

（4）汞異常主要分布珠江三角洲平原區（圖3），高含量區區域分布特征明顯，高值點主要分布于經濟發達、城市化水平較高的城市（廣州—佛山—高明、新會—開平）及其周邊地區，最高含量達8750μg/kg。農業種植（養殖）區的土壤Hg高含量區（如順德市龍山、廣州市白云區鐘落潭等）與地質背景關系密切。另外，在博羅利山鐵鎢錫多金屬礦、河臺金礦等礦區有小面積汞異常，為典型礦致異常。

3 環境質量評價

按照《中國土壤環境質量標準（GB-1995）》中As、Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr等8項指標限值對土壤綜合環境質量進行評價，結果表明（表2），區內土壤環境質量總體情況較好，一、二級土壤占總面積的77.2%，其中一級土壤8297.9 km2，占調查區總面積的19.9%，主要分布于四會地豆鎮、高要馬安鎮、恩平儒底鎮—那吉鎮以東、臺山橫陂鎮、惠州（慧環鎮、大嶺鎮、坪山鎮、馬山鎮）等局部地區；二級土壤占總面積的57.3%，主要分布在東莞、增城、博羅、惠州、臺山、新會、肇慶等地區；三級土壤主要分布于廣州—佛山及其周邊地區，反映局部土壤環境質量較差。影響土壤環境質量的主要元素是Cd、As、Hg，局部地區伴有Cu、Pb、Zn、Ni等有害重金屬元素。

分別依據《綠色食品產地環境質量標準》（NY/T391-2000）和無公害農產品產地環境質量系列標準（包括《農產品安全質量 無公害蔬菜產地環境要求》（GB/T 18407.1-2001）、《農產品安全質量 無公害水果產地環境要求》（GB/T18407.2-2001）和《無公害食品 水稻產地環境要求》（NY5116-2002））中Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu等指標的限量標準，其中無公害農產品產地環境質量標準值按照取嚴不取寬的原則在系列標準中取值作為無公害農產品產地環境適宜性評價標準，對全區土壤進行評價，結果表明，適合種植綠色農產品區域21847 km2，占珠三角經濟區土地面積52.4%；滿足無公害農產品土壤環境質量要求的區域34418 km2，占珠三角經濟區土地面積82.5%。

表2 珠江三角洲經濟區土壤環境質量分級統計表Table 2 Graduation statistics table of soil environmental quality in the Pearl River Delta economic zone

4 結果與討論

（1）研究發現，Cr、Cd、Ni、Cu、Zn異常主要分布于西、北江第四紀三角洲沉積區，各元素空間套合程度高，東江和潭江三角洲沉積區基本上為背景區。Cr與Cd分布相似，異常具有地質背景控制的顯著特征，在三角洲地區受水動力影響而沉積形成。Cu和Zn高含量區主要分布在廣州、佛山、江門、中山等地。從區域分布來看，Cu、Zn的分布格局主體受成土母質控制，但高含量區也疊加了人為因素的影響。As在區內分布極不均勻，變異系數高達1.77，主要分布在花都赤坭、高明富灣、深圳龍崗、惠東梁化等地區。其高含量區的分布主要受地質背景控制。異常區內存在與斷裂帶分布密切相關的毒砂礦物，這些區域的As異常屬于地質作用所引起。Pb異常分布較為零星，異常成因與礦床分布關系密切。Hg異常主要分布于經濟發達、城市化水平較高的城市（廣州—佛山—高明、新會—開平）及其周邊地區，說明異常受人為影響較大，其次，還發現博羅利山鐵鎢錫多金屬礦、河臺金礦等礦區有小面積汞異常，為典型礦致異常。

（2）通過環境質量評價，發現調查區內土壤環境質量總體情況較好，一、二級土壤占總面積的77.2%。其中，適合種植綠色農產品區域21847 km2，占珠三角經濟區土地面積52.4%；滿足無公害農產品土壤環境質量要求的區域34418 km2，占珠三角經濟區土地面積82.5%。

/reference

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Origin of Heavy Metal Element Anomalies in Soils of the Pearl River Delta and its Environmental Quality Assessment

Li Tingting，Liu Zining，Zhu Xin，Zhang Gaoqiang
（Guangdong Geological Survey Institute，Guangzhou Guangdong 510080）

Based on the soil geochemical survey in the Pearl River Delta region of Guangdong Province，a serious of soil trace element anomalies，such as the heavy metals，can be found.These anomalous element have a good properties and mainly distributed in the quaternary sea-land interaction sediments of alluvial plains.They also exist in Sanzhou basin of Gaoming，alluvial plain of Tanjiang，Guanghua basin，Boluo Gongzhuang and Lianhuashan fault zone.Furthermore，heavy metal content in the surface soil and soils of different materials has been also compared in this study，which leads us to get several conclusions，including（1）Cr and Cd anomaly is similar in different soils.It is mainly impacted by the hydrodynamic depositional process；（2）the distribution of Cu and Zn was controlled by soil parent material，and may be also overlay the infuence of human factors in some high content areas；（3）the geological background is the dominant factor to induce the high content of As metal element；（4）the distribution of Pb anomalies is sporadic and the origin of this anomaly is closely related to the distribution of ore deposits；（5）Hg anomaliesmainly distributes in cities of economically developed or higher level of urbanization and its surrounding areas，this anomalies is associated with human activities and related ore deposit.These data can give an evaluation of soil environmental quality in the Pearl River Delta region.The results show that the overall situation of soil environmental quality is good，areas of one and two level soils can account 77.2% of the total area.Among them，52.4% areas are suitable for the cultivation of green agricultural products， 82.5% areas can satisfy for the requirement of non pollution agricultural products.

heavy metal； abnormal source； environmental quality

F290

A

1672-5603（2016）02-030-6

*第一作者簡介 李婷婷，女，1987 年生，助理工程師，主要從事地球化學勘查、農業地質調查與研究工作。E-mail: xiaomaomiltt@126.com

2016-4-21；改回日期：2016-5-10。