長島縣南五島土壤地球化學特征及環境質量評價

衣偉虹，王松濤，王江波，郭志謙，厲耘

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021)

長島縣南五島土壤地球化學特征及環境質量評價

衣偉虹，王松濤，王江波，郭志謙，厲耘

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021)

以長島縣南五島土壤為研究對象，對區內土壤元素的含量特征進行分析，并對土壤環境質量進行評價。結果表明：研究區土壤平均含量與煙臺市、山東省以及全國土壤平均水平相比，除CaO,Na2O,Hg,S,Se,P,F元素含量差異較明顯，其他大部分元素含量相對穩定，元素含量的高低不僅與研究區背景條件有關，也與人類活動密切相關。研究區土壤環境質量整體較好，大部分區域屬于清潔區和尚清潔區，僅城區局部受到一定程度的Cd,Hg,Zn污染。

土壤地球化學；質量評價；重金屬；長島縣

土壤不僅是環境演變的產物，也是承載環境演變信息的重要載體。地球化學元素在土壤中的遷移、分散和富集，直接影響到土壤質量的變化。對海島土壤元素地球化學分布特征的研究，有助于進一步了解和掌握海島土壤質量狀況，為合理開發利用海島資源，保護海島生態環境提供更好地幫助和地球化學理論依據。

1 研究區背景

長島縣地處渤海海峽，膠東和遼東半島之間，黃海、渤海交會處，南臨蓬萊，北倚大連，是我國唯一的海島國家地質公園，是國家級重點風景名勝區。研究區位于長島縣南部，包括南長山島、北長山島、大黑山島、小黑山島和廟島在內的5個海島，總面積31.35km2。

該區屬暖溫帶季風區氣候，因受冷暖空氣交替的影響，加之海水的調溫作用，春季風大回暖晚，夏季雨多氣候涼，秋季干燥降溫慢，冬季風頻寒潮多。區內以低山丘陵為主，局部可見黃土地貌、海積平原和海蝕地貌。島上第四系不發育，沉積主要為殘坡積層。土地類型主要為林地、耕地和居民開發建設用地等。

2 樣品采集與分析

長島縣南五島土壤環境調查按照每平方公里采集10件土壤樣品，每件樣品由5個不同位置的土壤組合而成，土壤采集深度為20cm以淺的表層樣，總計取表層土壤樣品342件，其中南長山島取樣147件，北長山島取樣87件，大黑山島取樣80件，小黑山島取樣12件，廟島取樣16件。土壤樣品經干燥、揉碎、過篩等系列過程，送實驗室化驗分析，送樣重量250g。分析測試主要依據地球化學普查規范(DZ/T0011-1991)，采用Axios熒光光譜儀、PF6-3非色散原子熒光光度計、XGY-1011A原子熒光光度計等儀器設備，在溫度20℃～24℃，相對濕度52%～62%的環境條件下進行。

3 土壤元素地球化學特征

3.1 元素含量統計特征

土壤元素受自然條件和人類活動影響，其空間分布具有明顯差異性。研究區土壤各元素含量平均值及其與各地區比值統計見表1。

表1 研究區土壤部分元素地球化學參數

注：①SiO2，TFe2O3，Al2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O的單位含量為%；pH無量綱；其余元素含量單位為μg/g。②Ky為研究區土壤與煙臺市土壤比值，Ks為研究區土壤與全省比值，Kg為研究區土壤與全國比值。

(1)與煙臺市土壤元素含量對比[1]：研究區CaO，Hg，S，P，Se元素含量明顯偏高；是煙臺市土壤元素平均水平的2倍以上；MgO，Pb，Cd，Zn，As，Cu，Cr，Mo，pH含量略高于煙臺市平均水平；其他元素含量均低于煙臺市平均水平，其中Na2O，F元素表現最明顯，僅為煙臺市的0.60，0.56倍。

(2)與全省土壤元素含量對比[2]：研究區土壤元素含量偏高的有CaO，MgO，Pb，Cd，Hg，Zn，As，Se，pH；其中Hg元素含量是全省平均水平的3.16倍。其他元素含量基本偏低，其中Na2O，F含量僅為全省平均水平的0.69，0.51倍。

(3)與全國土壤元素含量對比[3]：CaO，MgO，K2O，Na2O，Pb，Cd，S，P，pH含量相對于全國平均水平偏高；其中S元素偏高倍數高達3.23。其他元素大部分低于全國平均水平，其中F，Se元素含量僅為全國平均水平的0.54和0.69倍。

3.2 元素特征探討

(1)土壤中元素含量的多少不僅與土壤背景值有關，也與人類活動密切相關。通過對研究區土壤元素含量的對比分析，區內CaO，S，P含量明顯高于各地平均水平。P是土壤一級營養元素，CaO和S是土壤二級營養元素[2]，其含量的多少與耕作施肥有一定關系。

此外，工、農業污水的排放和灌溉也會對土壤中S，P元素的含量產生影響，進而對土壤造成一定的污染。CaO是建筑降塵的特征元素[4]，海島景區、道路等建設施工中使用的大量水泥、石灰等建筑材料在一定程度上造成了CaO含量的升高。

(2)F也是土壤污染元素之一，含量過高和過低都是引起潛在污染和地方病的隱患。土壤中F元素的來源主要有2種，火山噴發是自然界土壤累積氟化物的主要來源；人類工農業生產中產生的含F廢棄物是土壤中F元素的另一個來源，其中以工業F源為主。

研究區F元素含量明顯低于煙臺市、全省和全國的平均水平，而缺F易發生蛀齒、骨質變形和貧血等癥狀。推測區內土壤中F元素的含量與土壤母質、巖石類型密切相關，此外研究區的特殊地理位置也可能對土壤的淋溶作用造成一定的影響，進而影響到F元素的遷移。

(3)與煙臺市土壤重金屬元素平均水平相比，研究區8種重金屬元素Hg，Cu，Pb，Zn，Ni，As，Cd，Cr中Hg，Cu，Pb，Zn，As，Cd含量均偏高；Ni含量偏低，Cr元素含量基本一致；與全省土壤重金屬元素平均水平相比，Hg，Zn，Cd元素含量偏高；Cu，Ni，Cr含量偏低；Pb，As基本一致；與全國含量相比，僅Cd元素含量偏高，Ni，As含量偏低；其余5中元素含量基本一致。

重金屬含量的多少不僅受研究區自然條件的影響，還與海島居民的生產生活密切相關。島上巖石風化破碎形成的松散碎屑和土壤，是重金屬的部分來源；海島耕地和果園等農業用地中大量農藥、化肥的使用是重金屬元素的重要來源之一；城區開發建設過程中的一些工業排放，以及生活污水的排放等也是重金屬的重要來源之一[5]。

(4)此外，Cu，Zn，K，Mg，Mn，Mo等元素的含量變化還與植物的吸收有關；Se元素的含量與污染程度密切相關[6-7]。

4 土壤環境質量評價

根據相關標準和規范[8-9]，采用單因子評價和內梅羅綜合指數評價法對研究區土壤質量進行評價分析，分析采用二級土壤標準，選取Cu，Pb，Zn，Cd，Cr，Hg，As，Ni 8種重金屬元素為評價因子。

4.1 單因子污染評價

單因子評價計算公式：

Pi=Ci/Si

式中：Pi為i污染物的單項污染指數，Ci為i污染物的實測值，Si為i污染物的標準值。

根據單因子污染評價，區內污染元素為Cd，Hg，Zn 3種；Cd元素污染主要集中在南長山島雀嘴村至北山社區居委會之間的部分區域，屬于輕度至中度污染。Hg元素污染主要集中在黑石嘴村至餑山之間的部分區域，屬于輕度至中度污染；葫蘆頭山至大紅礁之間的部分區域，屬于輕度污染。Zn元素污染主要集中在南長山區鎮人民政府附近區域，屬于輕度污染；英山小區南海邊附近區域，屬于輕度污染；南長山島雀嘴村至北山社區居委會之間的部分區域，屬于輕度至重度污染。其他5種元素未見污染。

4.2 綜合污染評價

土壤綜合污染指數評價是根據內梅羅污染指數公式，采用五級劃分標準對綜合指數P進行分級(表2)。計算公式：

根據土壤綜合評價結果(圖1、表3)，區內大部分區域屬于清潔區，面積可達30.7km2，占總面積的97.9%；尚清潔區面積較少，約0.38km2，占1.2%；輕度污染區面積約為0.18km2，占總面積的0.6%；中度污染區面積約為0.06km2，占總面積的0.2%；重度污染區面積約為0.03km2，占總面積的0.1%。污染主要分布于長島縣城區一帶，這種分布特征是由于該區人類活動密集，各種工業、生活廢棄物、污水以及汽車尾氣的排放量大，造成重金屬元素含量的增加。

表2 土壤內梅羅污染指數評價標準

圖1 研究區土壤綜合污染分布圖

等級分布范圍面積/km2備注Ⅰ大黑山島、小黑山島、廟島以及南北長山島內大部分區域30．7清潔Ⅱ南長山島英山小區南海邊、南長山區政府、黑石嘴村東；北長山島葫蘆山頭西北附近區域0．38尚清潔Ⅲ南長山區政府、雀嘴村東附近區域；北長山島葫蘆山頭西北0．18輕度污染Ⅳ南長山島雀嘴村東附近區域0．06中度污染Ⅴ南長山島雀嘴村東附近區域0．03重度污染

5 結論

(1)研究區土壤與煙臺市土壤元素含量對比，CaO，Hg，S，P，Se，Cd，As元素含量明顯偏高；Na2O，F元素含量明顯偏低；與全省土壤對比，Hg，Se元素含量明顯偏高，Na2O，F含量顯著偏低；與全國土壤相比，S元素含量顯著偏高，F，Se元素含量偏低。元素含量的高低不僅與土壤背景值有關，也與人類活動密切相關。

(2)根據土壤環境質量分析，研究區土壤環境質量整體較好，大部分區域屬于清潔區和尚清潔區，僅局部受到一定程度的重金屬污染，污染元素主要為Cd，Hg，Zn。

[1] 龐緒貴，陳鈺，劉漢棟，等．山東半島藍色經濟區土壤地球化學基準值與背景值[J]．山東國土資源，2014，30(8)：21-26．

[2] 王存龍，蔣文惠，趙西強，等．山東樂陵河口地區土壤質量評價與地力提升技術研究[J]．山東國土資源，2013，29(12)：57-63．

[3] 鄢明才，顧鐵新，遲清華，等．中國土壤化學元素豐度與表生地球化學特征[J]．物探與化探，1997，21(3)：161-167．

[4] 代杰瑞，祝德成，龐緒貴，等．濟南市土壤元素地球化學特征及環境質量[J]．中國地質，2015，42(1)：308-316．

[5] 王蕾．城市內河沉積物重金屬的分布特性及異位生態修復研究[D]．哈爾濱：哈爾濱工業大學，2012．

[6] 龐緒貴，陶建玉，李建華，等．山東省小清河中下游地區土壤地球化學特征[J]．山東地質，2002，18(5)：44-47．

[7] 衣偉虹，王松濤，王江波，等.長島縣南五島地下水環境質量評價與分析[J].山東國土資源，2015，31(11)：47-50.

[8] GB15618-1995．土壤環境質量標準[S]．

[9] HJ/T166-2004．土壤環境監測技術規范[S]．

Geochemical Characteristics and Environment Quality Evaluation of Soils in Five Islands of Southern Changdao County

YI Weihong, WANG Songtao, WANG Jiangbo, GUO Zhiqian,LI Yun

( No.4 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Weifang 261021, China)

：Taking the soil of five islands in the south of Changdao county as the study objects, characteristics of elements content have been analyzed, and soil environment quality has been evaluated. According to the results, comparing with average content of soil in Yantai city, Shandong Province and the whole country, there is an obvious difference in CaO, Na2O, Hg, S, Se, P, F; however, for other element content, it is relatively stable. The element content is not only related to the background conditions of the study area, but also closely related to human activities. The soil environmental quality of the study area is generally good, most of the areas belongs to clean zone and proximity clean zone, while only parts of the urban areas are polluted by Cd, Hg and Zn.

Soil geochemisty; quality evaluation; heavy metal elements; Changdao county

2016-03-23；

2016-04-11；編輯：曹麗麗 基金項目：山東省地勘項目“山東省海島綜合地質調查”(魯勘字(2013)77號) 作者簡介：衣偉虹(1985—)，女，山東棲霞人，工程師，主要從事水工環及海洋地質調查工作；E-mail:dz_ywh@163.com

S15；P595

B

衣偉虹，王松濤，王江波，等.長島縣南五島土壤地球化學特征及環境質量評價[J].山東國土資源，2016,32(12)：37-40.YI Weihong, WANG Songtao, WANG Jiangbo, etc.Geochemical Characteristics and Environment Quality Evaluation of Soils in Five Islands of Southern Changdao County[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(12)：37-40.