陳出新，郭 莉，趙冬冬，呂金波

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195）

0 引言

明長(zhǎng)陵[1]位于北京昌平區(qū)十三陵鎮(zhèn)天壽山主峰南麓，是明朝第三位皇帝成祖文皇帝朱棣（年號(hào)永樂(lè)）和皇后徐氏的合葬陵寢。長(zhǎng)陵的陵宮建筑占地約12萬(wàn)m2。其平面布局呈前方后圓形狀，其前面的方形部分，由前后相連的三進(jìn)院落組成。第一進(jìn)院落內(nèi)，明朝時(shí)建有神廚（居左）、神庫(kù)（居右）各5間，神廚之前建有碑亭1座。第二進(jìn)院落內(nèi)，北面正中位置建有高大巍峨的祾恩殿。再后是寶城，寶城上有明樓，寶城圍著一座長(zhǎng)滿松柏的大土丘，稱(chēng)“寶頂”。

第一進(jìn)院落和第二進(jìn)院落地面鋪滿磚，已經(jīng)無(wú)外露土壤，本項(xiàng)目對(duì)陵墓五供和寶城處的土壤，以及外圍土壤特征開(kāi)展地球化學(xué)研究。

1 方法技術(shù)

在明長(zhǎng)陵寶城和五供東西兩側(cè)采集表層0～10cm土壤，五供院內(nèi)地面雜草多，土壤含水量低，土質(zhì)堅(jiān)硬，僅能采集到0～10cm土壤。寶城內(nèi)長(zhǎng)滿松柏，地面落葉多，土壤表層腐殖質(zhì)豐富，除去表層腐殖質(zhì)采集土壤剖面樣品。在皇陵外圍的東西南北向布設(shè)土壤剖面，采集表層0～40cm土壤樣品，對(duì)皇陵內(nèi)外的土壤特征進(jìn)行地球化學(xué)研究。

土壤樣品由安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心測(cè)試，以國(guó)家一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW系列）進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度監(jiān)控。經(jīng)檢驗(yàn)，樣品分析質(zhì)量符合DD2005-03《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求（試行）》要求。

表1 陵墓表層土壤中元素含量特征

2 土壤元素地球化學(xué)特征研究

對(duì)明長(zhǎng)陵陵墓土壤元素地球化學(xué)特征研究表明（表1），陵墓表層土壤中Cl、S、P、N、C、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量顯著富集。寶頂西側(cè)土壤Cl、S、P、N、C和有機(jī)質(zhì)含量高于其它土壤樣品點(diǎn)，寶城土壤Hg和Au含量接近土壤自然背景值0.15 μg/g[2]和1.4 μg/kg[3]，土壤pH值范圍為6.09～7.34，為酸性-中性土壤。

陵墓五供東西兩側(cè)表層土壤Hg含量異常，西側(cè)土壤Hg含量為1.623μg/g，東側(cè)土壤Hg含量為4.067μg/g；五供西側(cè)土壤中Au含量異常，為35.8μg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陵墓其它土壤樣品點(diǎn)Au含量值；東側(cè)表層土壤中P含量為1425.6μg/g，高于寶城土壤P含量；陵墓五供區(qū)土壤pH值均大于8，為堿性土壤?；柿晔恐焐昂徒ㄖ拷痤伭系氖褂?，可能是造成表層土壤Hg和Au含量異常的主要原因[4]。

3 土壤稀土元素地球化學(xué)特征研究

對(duì)長(zhǎng)陵陵墓土壤稀土元素地球化學(xué)研究表明，各采樣點(diǎn)土壤稀土總含量范圍為141.25～172.78μg/g，見(jiàn)表2，寶頂西側(cè)土壤975樣品稀土總含量略低于其它土壤樣品，其它土壤樣品之間稀土總含量略有差異，但是和土壤平均稀土總豐度171μg/g在同一數(shù)量級(jí)上[5]。

土壤鑭系元素輕組和重組的比值低于中國(guó)土壤元素背景值（中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，1990）。陵墓土壤δCe和δEu值均小于1，為負(fù)異常，土壤δCe略高于中國(guó)土壤元素背景值，土壤δCe與中國(guó)土壤元素背景值相近。從土壤稀土元素分布模式圖1看出，各采樣點(diǎn)土壤稀土元素分布模式相似，土壤為同源物質(zhì)。

表2 陵墓土壤稀土元素含量特征表 μg/g

圖1 長(zhǎng)陵陵墓土壤稀土元素分布標(biāo)準(zhǔn)化圖

4 土壤剖面地球化學(xué)特征研究

（1）垂直土壤剖面地球化學(xué)特征研究

在長(zhǎng)陵陵墓寶城采集了3條垂直土壤剖面，對(duì)不同深度土壤元素地球化學(xué)特征開(kāi)展研究，見(jiàn)表3。陵墓寶頂東側(cè)土壤樣品973的Cl 、S 、P、N、C、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量在表層富集，含量隨著深度的增加而降低，但是在深度40-50cm的土壤中各元素的含量突然增加，Cl 、S 、P、N、C和有機(jī)質(zhì)含量超過(guò)表層土壤，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到13.36%；土壤pH值由6.91降到6.04，然后又升高到6.95，土壤由中性降到酸性，隨著深度的增加土壤變?yōu)橹行浴?/p>

寶頂北側(cè)土壤樣品974的Cl 、S 、P、N、C 、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量也在表層富集，含量隨著深度的增加而降低，土壤pH值均小于6.5，為酸性土壤。

寶頂東側(cè)土壤樣品975的Cl 、S 、P、N、C 、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量仍在表層富集，含量隨著深度的增加而降低；土壤pH值在表層0～5cm和5～10cm分別為7.34和6.56，土壤為中性，10cm以下土壤pH值均小于6.5，為酸性土壤。

（2）水平土壤剖面地球化學(xué)特征研究

表3 陵墓寶城垂直土壤剖面元素含量特征

表4 陵墓外圍水平土壤剖面元素含量特征

在長(zhǎng)陵陵墓外圍布設(shè)東西南北向水平剖面，對(duì)皇陵外土壤元素地球化學(xué)特征開(kāi)展研究。外圍土壤Cl、S、P、N、C、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量大部分低于皇陵內(nèi)表層土壤，見(jiàn)表4，外圍土壤pH值高于皇陵內(nèi)土壤，均為堿性土壤。

靠近皇陵南向土壤Au含量（6.1μg/kg）和西南向土壤Au含量（6.9μg/kg和7.7μg/kg）高于陵墓寶城和外圍其它土壤Au含量，表明皇陵內(nèi)土壤Au向陵外遷移。

在陵墓外圍北側(cè)的土壤Hg含量低于土壤自然背景值，南側(cè)土壤Hg含量略高于自然背景值，東側(cè)土壤Hg含量自西向東先增加后逐漸降低，西側(cè)土壤Hg含量自東向西也是先增加后逐漸降低，研究表明位于長(zhǎng)陵陵墓正北、正南、正西和正東向土壤沒(méi)有受到皇陵內(nèi)高Hg土壤的影響。在皇陵外東南向和西南向的水平土壤剖面上，發(fā)現(xiàn)位于東南向，接近皇陵的土壤Hg含量為1.650μg/g，出現(xiàn)異常，然后土壤Hg含量逐漸降低到0.521μg/g，表明東南側(cè)地區(qū)土壤Hg受到皇陵內(nèi)土壤Hg影響；西南向土壤中Hg含量從0.483μg/g逐漸增加到3.631μg/g，表明有外來(lái)Hg物質(zhì)影響土壤Hg含量，陵墓內(nèi)土壤Hg含量不是影響西南向土壤Hg異常的原因。

5 結(jié)語(yǔ)

明長(zhǎng)陵陵墓土壤Cl、S、P、N、C、Hg、Au和有機(jī)質(zhì)含量顯著富集，表明陵墓土壤經(jīng)過(guò)百年歷史，表現(xiàn)出特殊的土壤元素富集特征。幾百年來(lái)，沒(méi)有被擾動(dòng)的陵墓土壤中富有高含量的N、C和有機(jī)質(zhì)；陵墓建筑使用的Hg和Au在土壤中存留，并對(duì)陵墓外土壤環(huán)境造成影響。

[1]劉 鵬.北京明十三陵[J].北京檔案，2006（11）：42～43.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB 15818-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版杜，1995.

[3]遲清華，鄢明才.應(yīng)用地球化學(xué)元素豐度數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[4]成杭新，莊廣民，趙傳冬等.北京市土壤Hg污染的區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)[J].地學(xué)前緣（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）；北京大學(xué)），2008，15（9）：126～145.

[5]邢光熹，朱建國(guó).土壤微量元素和稀土元素化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.