池州西南地區土壤環境質量評價研究

冀應斌

摘 要：通過土壤地球化學野外測量及樣品采集，基于地球化學指標的區域分布和含量特征，根據采樣介質、分析指標等特點，對研究區域土壤環境質量進行評價：主要從有害元素分布、分級即土壤污染現狀評價和土壤營養有益元素分布、分級即土壤肥力質量評價兩個方面來進行。為基礎地質研究提供地球化學資料及區域生態農業經濟發展技術支撐。

關鍵詞：池州西南地區;土壤環境質量;評價

中圖分類號：X825 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：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狀評價和土壤肥力質量評價要素來進行土壤環境質量評價，評價因子則選擇與土壤環境質量密切相關的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，與人類活動影響顯著的N、P、S，與土壤肥力質量相關的N、P、K、OM，人類活動影響明顯或對生態環境具潛在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等;評價方法以單項指數法、綜合指數法為主，對土壤質量進行定性定量評價。通過圈定污染區、有益區，為區域生態農業及經濟發展提供技術支撐。

1 研究區地貌特征

研究區第四系分布廣泛，地層單元劃分為上更新統下蜀組、全新統蕪湖組。沉積物以粉砂質黏土、含粉砂黏土為主，成片的條狀農田分布區，區域海拔高度在 7～303 m，主要由丘陵、平原、崗地以及山間洼地組成，丘陵地區以基巖出露和薄層殘坡積土壤為主;平原區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狀評價和土壤肥力質量評價兩個要素來進行土壤環境質量評價[1]。

2 采樣與評價標準

通過分析土壤中54項元素指標之間的相互關系，分別對深層土壤和表層土壤樣品進行了R型聚類分析和因子分析，從而反映了元素指標之間的相互關系及深層土壤元素組合異常的特征。

對40件深層土壤樣品進行R型聚類分析，以距離20為界線，將54項元素指標分為三類組合。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，具強揮發性，獨立活動能力強，可以向上穿透各種圍巖或沿斷裂構造長距離遷移，在礦床上方形成異常，并易于被土壤和有機質吸附，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異常分類涉及的元素指標，利用SPSS軟件對160件表層土壤樣品進行R型聚類分析和因子分析，聚類分析制成樹狀圖，進行因子分析[2]。

根據聚類分析以距離13為界線，可以歸納出七類組合。①Au、Hg、Sn、Cu、P組合。Au、Hg、Sn標定距離小于5，可能反映了與銅礦化有關的金異常。②N、TOC、S、Cl組合元素間的標定距離均小于10，推測該組合與農業肥力指標有關。③K、Th、U、Na組合元素間的標定距離均小于7，都是造巖元素，反映了它們與中酸性巖漿巖關系密切。④Cd、Pb、pH、Ca組合指標間的標定距離均小于10，Cd、Pb為環境污染指標，并且與pH存在相關性，推測與環境污染關系密切。⑤Fe、Ni、Co、F、Mg、Zn、Al、Cr組合元素間的標定距離均小于7，推測與農業營養元素指標關系密切。⑥Mn、Se、As、Sb、Ag、Bi、Mo組合元素間的標定距離小于13，該組合成分比較復雜，多為與礦產有關的元素，可能與該區域礦化異常有關。⑦B、Si、I組合元素間的標定距離小于13，該組合可能與成土母質有關。

評價因子選擇與土壤環境質量密切相關的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，與人類活動影響顯著的N、P、S，與土壤肥力質量相關的N、P、K、OM，人類活動影響明顯或對生態環境具潛在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等。評價標準Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni八項重金屬采用《國家土壤環境質量標準》;N、P、K、OM采用全國第二次土壤普查的標準;其他元素引用地球化學異常圈定和評價標準。評價方法以單項指數法、綜合指數法為主，對土壤質量進行定性定量評價。

依據《土壤環境質量標準（修訂）》（GB 15618—2008）中土壤環境質量評價等級劃分標準計算土壤環境質量指數（Zi）。依據單一元素土壤環境質量指數編制該元素的污染分級圖進行質量評價分析，具體見表1。

3 土壤污染現狀評價

3.1 土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染評價

從研究區表層土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染分級情況進行具體分析。

Hg是污染最輕的元素，總面積約為10.6 km2，占6.37%。其中輕度污染區面積9.7 km2，占5.83%;中度污染區面積為0.9 km2，占0.54%，無嚴重污染區。中污染區主要分布于涓橋鎮附近，輕度污染區呈塊狀分布，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。

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，占全區面積31.03%，中度污染區面積為105.3 km2，占63.32%，嚴重污染面積為4.3 km2，占2.59%。Cd污染沿秋浦河呈帶狀分布，沿河地區以中度污染為主，局部有嚴重污染存在;礦山開采區也存在Cd污染分布，重度污染面積比較集中于礦山開采區附近;輕度污染主要集中在東部林地區。

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嚴重污染地區。Cu污染主要分布在秋浦河西岸，東岸主要集中在城鎮附近。Cu污染主要分布于水田分布區，推斷與農業生產有關，如秋浦河水灌溉、含Cu農藥的使用等。

Zn污染總面積為70.4 km2，占42.33%，全部是輕度污染。專題區表層土壤Zn污染與Cu污染相似，分布受經濟活動影響，Zn污染主要分布在秋浦河西岸，東岸主要集中在城鎮附近。Zn污染主要分布于水田分布區，推斷與農業生產有關，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及周圍農田、林地礦山開采區附近以及東北角（深層Cr高背景）。

Ni污染面積為49.5 km2，占29.77%，其中4.8 km2達到中度污染，占2.89%，輕度污染面積為44.7 km2，占26.88%，無Ni嚴重污染地區。Ni污染主要分布在城鎮及周圍、交通道路附近，推測除了工業和城鎮生活廢物，高鐵等工程施工也會造成土壤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、礦山開采區等人類活動密集區域。

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%，無嚴重污染區。污染土壤的區域分布表現為重度及中度污染區主要沿秋浦河分布，集中在城鎮及外圍、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;輕度污染區主要分布在秋浦河、天生湖、城鎮附近及周邊地區、礦山周邊地區，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項污染面積均超過總面積10%，從污染強度和危害性看，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污染評價

通過地球化學特征分析，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及周邊地區、礦山開采區及外圍。表層土壤Sn污染主要受人類經濟活動控制，研究區東南角區域也受地質作用影響。

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，可能與秋浦河水質污染有關;此外Bi元素污染在研究區東北角及東南角分布，推測與地質背景有關。

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存在大片Co污染，推測表層土壤Co污染與人類活動有關。

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高背景區域，因此表層土壤F污染主要受地質背景影響。

V污染：表層土壤V污染分布在秋浦河與木閘河之間的農田、西南角的城鎮周圍，具體污染原因不明顯，推測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高背景區域重合，受地質背景控制，其放射性危害須引起重視。

3.3 土壤綜合污染評價

從土壤綜合污染分級情況分析得出，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到162.4 km2，占全區總面積97.65%，其中輕度污染面積達108.4 km2，占全區總面積65.18%，中度污染面積達54 km2，占全區總面積32.47%。

污染土壤的區域分布表現為：全區表層土壤基本都達到污染程度，中度污染主要沿秋浦河西岸分布，在專題區東南角的礦山開采區也有分布，因此可將研究區表層土壤污染分為秋浦河流域污染區和礦山開采污染區兩個區域[3]。

4 土壤肥力豐缺現狀評價

4.1 土壤養分豐缺現狀評價

全氮、全磷、全鉀及有機質是土壤的最主要營養組分，是評估土壤養分的基本指標。

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

②全氮總體以三級為主，二級次之，少量一級和四級土壤，其中三級土壤占58.63%，主要分布于秋浦河東岸;二級土壤占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域;一級土壤占8.78%，主要分布于秋浦河西岸的農田區域;四級土壤占4.33%，零星分布在礦山開采區等土壤貧瘠的區域。

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

④全鉀以四級及以上土壤為主，各級含量較為平均，其中三級土壤占34.18%，主要分布于秋浦河東岸;一級土壤占33.35%，主要分布于秋浦河西岸及東部的林地;四級土壤占19.84%，主要分布于天生湖南部、涓橋鎮南部的林地、國道G318和G50北段;二級土壤占12.63%，主要沿一級土壤外圍分布。

總體而言，研究區以秋浦河為界，西岸土壤養分好于東岸土壤;全區有機質、全氮、全鉀基本達到適中及以上，全磷在秋浦河東岸相對缺乏。

4.2 作物有益元素豐缺評價

根據研究區特點和本次樣品分析指標，除N、P、K和有機質四項養分指標外，選取了B、Cl、Co、Mn、Mo、S、Zn、Si、Fe、Na、Ca、Mg等12種元素，專題區土壤營養（有益）元素豐缺現狀及分布特征。

B：稍豐-豐富區占79.61%，適中區占17.62%，缺乏區占2.77%。豐富區主要沿交通道路分布，適中區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域，缺乏區主要分布在天生湖附近、東部破碎帶和花崗巖區域。

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

Co：稍豐-豐富區占36.50%，適中區占36.14%，缺乏區占27.36%。稍豐-豐富區主要分布在秋浦河西岸以及礦山開采區附近，缺乏區主要分布在秋浦河東岸，天生湖及破碎帶附近最為缺乏。

Mn：稍豐-豐富區占31.81%，適中區占31.51%，缺乏區占36.68%。豐富區主要分布在礦山開采區等工礦企業附近。

Mo：稍豐-豐富區占5.59%，適中區占54.06%，缺乏區占40.35%。豐富區主要分布在東部的破碎帶及花崗巖區域，稍豐區主要分布在秋浦河上游和專題區南部的工礦企業附近，適中區全區分布，主要集中在秋浦河西岸，缺乏區主要分布在秋浦河東岸及專題區西北角。

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

Zn：稍豐及豐富區占42.99%，適中區占24.95%，缺乏區占32.06%。稍豐-豐富區主要分布在秋浦河西岸、礦山開采區等區域，適中區主要沿豐富區外圍分布，缺乏區主要分布在秋浦河東岸。

Si：全區達到豐富，以秋浦河東岸，尤其礦山開采區附近最為豐富。

Fe：稍豐-豐富區占89.90%，豐富區主要分布在秋浦河西岸、礦山開采區等，稍豐區主要分布在秋浦河東岸，適中區占7.34%，缺乏區占2.76%，適中區和缺乏區主要分布在秋浦河附近、東部和南部。

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

Ca：缺乏區占87.01%，北部表層土壤鈣含量適中-稍豐，東南角石灰巖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巖礦附近稍豐，秋浦河沿岸及石灰巖礦外圍適中外，大部分區域為稍缺。

5 結語

①通過土壤質量評價，適宜發展綠色食品的土地面積為37.7 km2，占全區的22.67%，適宜區面積較少，主要分布在秋浦河東岸的林地，開展綠色食品產業成本較大，因此不宜作為綠色食品產地。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，如發展茶葉生產，土壤重金屬污染治理是種植茶葉、發展生態農業經濟的必由之路。

③表層土壤Se元素富集程度，結合Se元素豐缺分析圖以及地質礦產背景、人類活動強度、土地利用類型、工農業生產布局等要素，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。

參考文獻：

[1] 趙穎麗.區域土地質量地球化學評估及其與農用地分等整合研究：以山西祁縣為例[D].北京：中國地質大學，2018.

[2] 趙新華.農用地土壤環境質量作用下的耕地綜合質量評價[J].農村實用技術，2019（8）：102-103.

[3] 王顯煒，孟秦宇，閆江濤，等.應用地球化學資料評價陜西某區土壤環境質量[J].黃金，2017（2）：70-73.

[4] 黃子龍，林清梅，李春林，等.廣西宜州市土壤重金屬元素地球化學特征[J].礦產與地質，2019（2）：348-352.