竇　磊， 杜海燕，2， 黃宇輝， 賴(lài)啟宏，3， 游遠(yuǎn)航

(1. 廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州　510080； 2. 廣東省地質(zhì)局， 廣東 廣州　510080；3. 廣東省佛山地質(zhì)局， 廣東 佛山　528000)

珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查成果綜述

竇磊1， 杜海燕1，2， 黃宇輝1， 賴(lài)啟宏1，3， 游遠(yuǎn)航1

(1. 廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州510080； 2. 廣東省地質(zhì)局， 廣東 廣州510080；3. 廣東省佛山地質(zhì)局， 廣東 佛山528000)

摘要：2005年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局與廣東省人民政府聯(lián)合開(kāi)展珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目。通過(guò)開(kāi)展多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)、局部生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)和總體綜合評(píng)價(jià)，系統(tǒng)完成了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)47 954 km2(包括10 m水深以淺的近岸海域)的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查與評(píng)價(jià)。按照雙層網(wǎng)格化方法系統(tǒng)采集了陸域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉積物表層和深層樣品，測(cè)試了71項(xiàng)元素和指標(biāo)，建立了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤、沉積物地球化學(xué)背景值和基準(zhǔn)值，全面查明了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況。定量計(jì)算了鎘、鉛、汞等主要異常元素經(jīng)河流、成土過(guò)程等自然來(lái)源和大氣干濕沉降、施肥、灌溉、使用農(nóng)藥等人為來(lái)源貢獻(xiàn)量，闡明了其遷移轉(zhuǎn)化途徑及生態(tài)安全性。項(xiàng)目緊密結(jié)合本地區(qū)特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了三角洲形成演化過(guò)程地球化學(xué)研究、區(qū)域輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、酸雨對(duì)土壤質(zhì)量影響的模擬實(shí)驗(yàn)、土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)研究與制訂等工作。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)地質(zhì)； 生態(tài)地球化學(xué)； 調(diào)查； 評(píng)價(jià)； 珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)

0引言

生態(tài)環(huán)境問(wèn)題業(yè)已成為事關(guān)人類(lèi)生存發(fā)展的重大問(wèn)題。隨著珠江三角洲經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展，人口不斷增加，城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，資源與環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，成為嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的因素[1-3]。為確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，廣東省政府高度重視大氣與水體污染的整治，并取得了成效。與大氣污染、水污染相比，土壤污染的隱蔽性強(qiáng)，加之缺乏系統(tǒng)資料，尤其是土壤地球化學(xué)調(diào)查資料，土壤污染防治工作尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，急需開(kāi)展系統(tǒng)的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作。

1999—2004年由廣東省地質(zhì)調(diào)查院負(fù)責(zé)實(shí)施的全國(guó)試點(diǎn)項(xiàng)目——“廣東珠江三角洲多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查”取得了突破，通過(guò)試點(diǎn)工作，探索生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作方法技術(shù)，同時(shí)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了珠江三角洲核心區(qū)域土壤重金屬元素污染狀況不容樂(lè)觀，尤其是鎘、汞、鉛、砷、鎳、鉻等毒性重金屬元素的污染面積大，強(qiáng)度高[4,5]。

珠江三角洲核心區(qū)域調(diào)查發(fā)現(xiàn)的土壤環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題，引起了廣東省委、省政府的高度重視，中共中央政治局常委、前廣東省委書(shū)記張德江、前省長(zhǎng)黃華華同志分別作了重要指示。廣東省政府及國(guó)土資源部在專(zhuān)門(mén)聽(tīng)取了關(guān)于工作進(jìn)展的匯報(bào)后，一致認(rèn)為開(kāi)展農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，全面了解土壤環(huán)境質(zhì)量是事關(guān)人民身體健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作，要求從科學(xué)發(fā)展觀的高度來(lái)認(rèn)識(shí)開(kāi)展廣東省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的重要性，并要求分階段開(kāi)展全省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，首先啟動(dòng)省部合作的“珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目。

廣東省與國(guó)土資源部于2006年1月簽署協(xié)議，合作開(kāi)展《廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查》項(xiàng)目，該項(xiàng)目是中國(guó)多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查計(jì)劃的一部分。

1項(xiàng)目概況

“廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、公益性地質(zhì)調(diào)查。2005年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局下達(dá)了項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，在珠江三角洲47 954 km2(包括10 m水深以淺的近岸海域)的區(qū)域范圍內(nèi)開(kāi)展農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查(圖1)，查明其農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景和生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境狀況。通過(guò)系統(tǒng)研究和評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境的發(fā)展演化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)預(yù)警重大生態(tài)地球化學(xué)災(zāi)害。

圖1　調(diào)查區(qū)位置圖Fig.1　Location of the surveyed area

根據(jù)任務(wù)要求和地區(qū)特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)要求，確定了項(xiàng)目研究方法和技術(shù)體系。以勘查地球化學(xué)理論為主導(dǎo)，融合地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、土壤學(xué)等學(xué)科理論，項(xiàng)目從多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)、局部生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)和總體綜合評(píng)價(jià)四個(gè)層次逐步開(kāi)展，逐層深入。在雙層網(wǎng)格化系統(tǒng)采集和測(cè)試陸域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉積物的表層和深層樣品的基礎(chǔ)上，對(duì)呈區(qū)域性分布的重要有毒有害元素與營(yíng)養(yǎng)有益元素組成、分布特征與成因來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及影響機(jī)制等進(jìn)行研究，選擇名特優(yōu)農(nóng)作物產(chǎn)地及地方病分布區(qū)等局部地球化學(xué)異?；蛱厥馍鷳B(tài)環(huán)境地區(qū)開(kāi)展調(diào)查評(píng)價(jià)。共采集了土壤、沉積物、降塵、水體、生物、巖石、人發(fā)等各類(lèi)介質(zhì)的樣品63 950件，獲得了71項(xiàng)元素和指標(biāo)的430萬(wàn)個(gè)地球化學(xué)數(shù)據(jù)，共編制了26份調(diào)查或評(píng)價(jià)報(bào)告，取得了方法技術(shù)、調(diào)查與評(píng)價(jià)、成果應(yīng)用等重要成果。與全國(guó)其他省份同類(lèi)項(xiàng)目相比，緊密結(jié)合了本地區(qū)特點(diǎn)，開(kāi)展了珠江三角洲形成演化過(guò)程地球化學(xué)研究、輻射環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)、酸雨對(duì)珠江三角洲土壤質(zhì)量影響的模擬實(shí)驗(yàn)、土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)研究與制訂等，調(diào)查涉及面更廣、評(píng)價(jià)更為系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)均屬首次。

2主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和成果

2.1　創(chuàng)新點(diǎn)

圖2　表層、深層土壤(沉積物)鎘元素地球化學(xué)圖Fig.2　Geochemical map of cadmium in surface and deep soil (sediment)

本項(xiàng)工作是迄今在珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)開(kāi)展的最為系統(tǒng)的一項(xiàng)綜合性調(diào)查工作，通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)土壤、河流沉積物、近岸海域環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量狀況進(jìn)行的全面調(diào)查和系統(tǒng)評(píng)價(jià)，取得了一系列創(chuàng)新性成果。如國(guó)內(nèi)突破性實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)樣品71項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，制訂了國(guó)內(nèi)首例土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)；首次在國(guó)內(nèi)針對(duì)完整的經(jīng)濟(jì)區(qū)完成了多介質(zhì)、多指標(biāo)、多系統(tǒng)、多時(shí)域的立體式生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，獲得430多萬(wàn)條高精度測(cè)試數(shù)據(jù)，查明了區(qū)域地球化學(xué)特征，建立了元素系列基準(zhǔn)值和背景值，估算了土壤碳儲(chǔ)量，獲得預(yù)測(cè)輕稀土資源量(334?)665萬(wàn)噸；系統(tǒng)開(kāi)展了農(nóng)田、城市、淺海、河流等生態(tài)系統(tǒng)的地球化學(xué)評(píng)價(jià)，查明了主要異常元素來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化途徑，定量計(jì)算了土壤鎘、鉛、汞等異常元素自然源和人為源貢獻(xiàn)量；提出區(qū)域土壤質(zhì)量受地質(zhì)地球化學(xué)背景控制，珠江三角洲形成演化過(guò)程，特別是海侵過(guò)程導(dǎo)致Cd、Cu、Pb、Zn、F等元素呈區(qū)域高背景分布的新認(rèn)識(shí)；建立了典型特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的地質(zhì)地球化學(xué)模型，圈定了綠色、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品適宜生產(chǎn)區(qū)，圈定優(yōu)質(zhì)富硒土壤區(qū)11 677 km2，提出了海洋漁業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃；剖析了順德肝癌和四會(huì)鼻咽癌高發(fā)區(qū)的生態(tài)地球化學(xué)特征，提出了低Mn、Mo、Se和高亞硝基化合物協(xié)同致癌的新認(rèn)識(shí)； 對(duì)土壤重金屬元素建立了時(shí)空定量預(yù)測(cè)模型和預(yù)警體系，以2005年為基準(zhǔn)年，預(yù)測(cè)未來(lái)20年內(nèi)，土壤As、Cd有重污染以及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Hg、Zn有中污染以及中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；研發(fā)了生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的信息化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化管理。

2.2　主要研究成果

(1) 獲得了調(diào)查區(qū)多介質(zhì)、多指標(biāo)的高精度生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，為地學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境學(xué)及其他相關(guān)領(lǐng)域的工作提供了重要的基礎(chǔ)資料。

采用雙層網(wǎng)格化采樣，系統(tǒng)采集了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)表層和深層土壤、河流沉積物、近岸海域沉積物樣品55 512件，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)樣品71項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試；查明了珠江三角洲主要環(huán)境介質(zhì)中元素的自然本底和現(xiàn)實(shí)含量及其區(qū)域分布特征，建立了各地質(zhì)背景、地貌類(lèi)型、土地利用方式和行政區(qū)、流域的土壤、沉積物等71種元素和指標(biāo)的地球化學(xué)基準(zhǔn)值和背景值(相關(guān)成果見(jiàn)文獻(xiàn)[6])。編制了表層、深層土壤與沉積物71項(xiàng)指標(biāo)的地球化學(xué)系列圖，精準(zhǔn)刻畫(huà)了71項(xiàng)指標(biāo)的區(qū)域空間變化(圖2)。圈定可供進(jìn)一步普查找礦綜合異常40處、找礦遠(yuǎn)景區(qū)18處, 獲得輕稀土預(yù)測(cè)內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(334?)665.41萬(wàn)噸，潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)18.47億元。

(2) 系統(tǒng)開(kāi)展了農(nóng)田、城市、淺海、河流等生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)評(píng)價(jià)，查明了主要異常元素來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化途徑，為珠江三角洲資源利用和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

以農(nóng)田、城市、河流、淺海等生態(tài)系統(tǒng)為評(píng)價(jià)單元，以元素在大氣—水體—土壤—生物體循環(huán)遷移為主線，以元素輸入輸出通量和地球化學(xué)行為為重點(diǎn)，以動(dòng)態(tài)的、演變的和歷史的觀點(diǎn)研究元素表生地球化學(xué)行為及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，建立了系統(tǒng)的異常成因追蹤、遷移途徑研究、生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)警預(yù)測(cè)的方法技術(shù)體系與模型。結(jié)果顯示，地質(zhì)地球化學(xué)背景控制了區(qū)域土壤質(zhì)量，局部地區(qū)受人類(lèi)活動(dòng)和地質(zhì)背景雙重制約，珠江三角洲平原區(qū)Cd、Cu、Pb、Zn、F等元素呈區(qū)域高背景分布，為珠江三角洲形成演化過(guò)程中，由西、北江從上游攜帶大量的富含Cd、Cu、Pb、Zn、Cr等物質(zhì)，在珠江三角洲地區(qū)受水動(dòng)力影響而沉積形成，尤其海陸交互作用強(qiáng)烈的沉積環(huán)境有利于這些元素聚集富集[7]。并估算了珠江水系主要支流元素年通量及其對(duì)三角洲平原區(qū)河道環(huán)境元素的輸送量和貢獻(xiàn)率(圖3，表1)；系統(tǒng)分析了大氣干濕沉降、施肥、灌溉、農(nóng)藥等外源污染途徑，獲得了各種外源污染途徑重金屬元素的輸入與輸出通量[8]，確認(rèn)大氣干濕沉降和灌溉水是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)Cr、Cd、Zn、Ni、Pb、Hg、Cu的主要輸入途徑，施肥是F的主要輸入途徑。 珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)全年降塵通量介于11.68～1 875.21 g/(a·m2)，平均為86.8 g/(a·m2)。工業(yè)區(qū)、新開(kāi)發(fā)區(qū)、城市人口密集區(qū)、交通繁華區(qū)降塵量較高，城市外圍以及區(qū)域大片農(nóng)業(yè)和植被覆蓋區(qū)降塵量較低。區(qū)內(nèi)干濕沉降物重金屬元素含量較高，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量有重要影響。降塵中重金屬與區(qū)內(nèi)工業(yè)及交通密集段關(guān)系密切。

圖3　珠江水系攜帶進(jìn)入珠江三角洲平原區(qū)的重金屬元素年通量Fig.3　The annual flux of heavy metal elements carried into the Pearl River Delta Plain by the Pearl River system

(3)系統(tǒng)查清了區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量家底，特色農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，局部地區(qū)存在環(huán)境隱患較為嚴(yán)重。

調(diào)查結(jié)果表明，珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土地環(huán)境質(zhì)量整體尚好，特色農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿^大[9]。區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量以一級(jí)和二級(jí)土壤為主，占總面積的77.2%，適宜發(fā)展無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品和綠色農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地面積所占比例分別達(dá)82.5%和52.4%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)擁有得天獨(dú)厚的富硒土地資源。在區(qū)內(nèi)圈定11 677 km2優(yōu)質(zhì)富硒土壤，并開(kāi)展了典型富硒土壤開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)與實(shí)驗(yàn)研究[9,10]。通過(guò)臺(tái)山地區(qū)試點(diǎn)應(yīng)用，成功開(kāi)發(fā)了省內(nèi)第一例天然富硒品牌——“珍香牌”富硒大米，近三年僅臺(tái)山糧油購(gòu)銷(xiāo)公司累積增收達(dá)1 750萬(wàn)元，潛在經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3.8億元，表明珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)開(kāi)發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品、發(fā)展高效農(nóng)業(yè)具有廣闊前景。

表1　不同來(lái)源帶入的元素量占外源輸入元素總量的比例Table 1　The ratio of elements from different sources to the total exogenous input elements

在珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)整體環(huán)境良好的同時(shí)，也顯露出環(huán)境堪憂的一面，即三級(jí)和劣三級(jí)土壤占到珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)總面積的22.8%，珠江三角洲平原區(qū)存在著較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。重金屬元素異常廣泛分布于廣州—佛山及其周邊經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)(圖4)，土壤環(huán)境質(zhì)量屬三級(jí)及劣三級(jí)，主要超標(biāo)元素為鎘、汞、砷。而且部分植物營(yíng)養(yǎng)元素較為貧乏。區(qū)內(nèi)土壤鉀、硫、鐵、硼含量較豐富，氮、鉬含量適中，磷、鈣、鎂、錳、鋅含量較貧乏,并提出了土壤施肥建議，這為土地的合理使用、農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)增收及土地資源的生態(tài)管護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)。

圖4　土壤鎘元素環(huán)境質(zhì)量分級(jí)圖Fig.4　Environmental quality grading map of cadmium in soil

(4)建立了典型特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的地質(zhì)地球化學(xué)模型，開(kāi)展了沙糖桔、優(yōu)質(zhì)稻、荔枝等優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品適宜性評(píng)價(jià)和適宜性種植區(qū)劃，圈定了綠色、無(wú)公害食品適宜生產(chǎn)區(qū)，依托高精度地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃(圖5)，進(jìn)行了近岸養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)和提出了淺海養(yǎng)殖規(guī)劃建議，為發(fā)展特色、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全農(nóng)業(yè)提供了重要依據(jù)。

圖5　珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃圖Fig.5　Zoning map of modern agriculture in Pearl River Delta Economic Zone

(5)剖析了順德肝癌高發(fā)區(qū)和四會(huì)鼻咽癌高發(fā)區(qū)環(huán)境介質(zhì)的元素含量，研究了其存在形態(tài)、來(lái)源、遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，評(píng)估了不同環(huán)境介質(zhì)中的污染程度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[11]。研究發(fā)現(xiàn)，順德地區(qū)肝癌高發(fā)區(qū)生態(tài)環(huán)境中抗癌元素Mo、Mn較低，該區(qū)特殊的海陸交互項(xiàng)沉積環(huán)境和特殊的基塘生態(tài)系統(tǒng)，為土壤中高含量含氮化合物提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源(圖6)，四會(huì)鼻咽癌高發(fā)區(qū)環(huán)境中放射性元素鈾、釷較高，抗癌元素硒、銅較低，致癌物質(zhì)含氮化合物較高，兩大要素協(xié)同作用是癌癥高發(fā)的主要地球化學(xué)因素[12]，為地方病綜合防治提供了地球化學(xué)依據(jù)。

圖6　肝癌發(fā)病區(qū)氮來(lái)源及循環(huán)模式圖Fig.6　Mode chart for source and circulation of nitrogen in liver cancer incidence area

(6)查明了珠江三角洲農(nóng)業(yè)種植區(qū)、城市周邊地區(qū)和主要河流底泥及河口沉積柱中有機(jī)污染物以及農(nóng)作物中有機(jī)磷農(nóng)藥的分布規(guī)律和污染狀況，研究了有機(jī)污染物的來(lái)源和成因，為區(qū)域有機(jī)污染防治提供了重要依據(jù)；查明了重要U、Th地球化學(xué)異常區(qū)各種介質(zhì)中放射性核素的含量、輻射水平、氡濃度，在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)了全區(qū)U、Th環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量，為其他地區(qū)開(kāi)展類(lèi)似工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

(7)建立了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估體系。通過(guò)系統(tǒng)分析區(qū)域土壤、大氣、灌溉水、農(nóng)作物等介質(zhì)中肥力指標(biāo)、環(huán)境健康指標(biāo)含量特征，建立了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)省級(jí)土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估體系，劃分了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)等級(jí),為實(shí)現(xiàn)土地管理從數(shù)量向質(zhì)量管護(hù)和生態(tài)管護(hù)邁進(jìn)提供了科學(xué)依據(jù)。

(8)實(shí)踐了調(diào)查成果的基礎(chǔ)性研究與科學(xué)探索。根據(jù)鉆孔資料系統(tǒng)研究了珠江三角洲主要構(gòu)造格局和沉積旋回元素分布特征。在沉積學(xué)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合重礦物、粒度和B、Ba、Sr等微量元素的指相特征，將珠江三角洲晚第四紀(jì)劃分出4個(gè)沉積旋回(表2)。元素地球化學(xué)演變特征清晰反映了珠江三角洲平原區(qū)晚第四紀(jì)以來(lái)存在3次海侵事件，為珠江三角洲第四紀(jì)環(huán)境演化研究提供了重要依據(jù)。揭示了晚更新世以來(lái)珠江三角洲形成演化過(guò)程中元素的三維時(shí)空演化特征及不同區(qū)域沉積物中元素富集程度，提升了珠江三角洲第四紀(jì)研究程度。

系統(tǒng)計(jì)算了不同深度土壤碳儲(chǔ)量和土壤碳密度。結(jié)果表明，珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)表層(0~20 cm)、中層(0~100 cm)、深層(0~180 cm)土壤有機(jī)碳密度分別為2 271.34 t·km-2，8 666.05 t·km-2、13 722.73 t·km-2，其中農(nóng)用地表層土壤有機(jī)碳密度為2 315.34 t·km-2，耕地表層土壤有機(jī)碳密度為2 488.68 t·km-2，遠(yuǎn)低于湖南、湖北、海南、河南等地區(qū)，低于我國(guó)中東部9省區(qū)表層土壤有機(jī)碳平均碳密度(2 716.93 t·km-2)[13]。從其不同層位的分布來(lái)看(圖7)，各層位有機(jī)碳密度分布較為相似，高值區(qū)多分布于三角洲平原區(qū)，尤其是土壤成土母質(zhì)為海陸交互相沉積物的地區(qū)有機(jī)碳密度最高，但表層土壤有機(jī)碳密度在平原區(qū)的分布變異性增大，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的廣州—佛山一帶明顯降低，這種分布特征反映了地表環(huán)境在人類(lèi)高強(qiáng)度的改造下，土壤有機(jī)碳大量釋放。與20世紀(jì)80年代相比[14]，珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量減少了約30%。

圖7　不同層位土壤有機(jī)碳密度分布圖Fig.7　Distribution map of soil organic carbon density at different depth

(9)利用農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，制定了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量地方性標(biāo)準(zhǔn)——珠江三角洲地區(qū)土壤重金屬含量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)篩選值(DB 44/T1415—2014) ，這在國(guó)內(nèi)尚屬首例。所建立的地方標(biāo)準(zhǔn)為珠江三角洲土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及土地利用、農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、人居環(huán)境安全等領(lǐng)域提供了依據(jù)。

(10)針對(duì)土壤有毒有害重金屬建立了空間定量預(yù)測(cè)模型和時(shí)間定量預(yù)測(cè)模型，建立了預(yù)警體系，從不同情景角度對(duì)區(qū)域土壤環(huán)境未來(lái)20年的演變趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，以2005年為基準(zhǔn)年，預(yù)測(cè)未來(lái)20年內(nèi)，土壤As、Cd有重污染以及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Hg、Zn有中污染以及中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)可能產(chǎn)生的危害提出了預(yù)警。

(11)建立了完善的農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)與信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海量數(shù)據(jù)的信息化、系統(tǒng)化管理，主持開(kāi)發(fā)了“GIS通用框架系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”和“土地質(zhì)量地球化學(xué)評(píng)估系統(tǒng)”等5項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件，并獲國(guó)家版權(quán)局頒發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書(shū)，為政府決策、社會(huì)不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域共享、開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料提供了信息平臺(tái)。

表2　珠江三角洲縱向沉積體系的元素含量特征

3結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)工作是迄今在珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)開(kāi)展的最為系統(tǒng)的一項(xiàng)綜合性調(diào)查工作，通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)土壤、河流沉積物、近岸海域環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量狀況進(jìn)行的全面調(diào)查，獲得了調(diào)查區(qū)多介質(zhì)、多指標(biāo)的高精度地球化學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)查清了珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土地質(zhì)量家底，對(duì)呈區(qū)域性分布的重要有毒有害元素與營(yíng)養(yǎng)有益元素組成、分布特征與成因來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及影響機(jī)制等進(jìn)行了研究。該項(xiàng)目的實(shí)施，成功地把勘查地球化學(xué)技術(shù)方法移植到農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域，為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)技術(shù)規(guī)范的制定提供了依據(jù)。系統(tǒng)的調(diào)查數(shù)據(jù)和研究成果為相關(guān)學(xué)科研究提供了基礎(chǔ)資料，為國(guó)土、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等相關(guān)部門(mén)的決策提供了依據(jù)，如廣東省環(huán)境保護(hù)廳利用本項(xiàng)目成果，由廣東省環(huán)境科學(xué)研究院聯(lián)合項(xiàng)目組共同完成了《廣東省土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理方案》和《珠江三角洲典型區(qū)域土壤污染綜合治理方案》的編制。查清了綠色、無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品適宜生產(chǎn)區(qū)域，圈定了11 677 km2優(yōu)質(zhì)富硒土壤，潛在經(jīng)濟(jì)效益達(dá)百億元以上。成功開(kāi)發(fā)了省內(nèi)首例天然富硒品牌——“珍香牌”富硒大米，僅臺(tái)山糧油購(gòu)銷(xiāo)公司近三年累計(jì)增收1 750萬(wàn)元，潛在經(jīng)濟(jì)效益約3.6億元，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收拓展了新的空間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱永官，陳保冬，林愛(ài)軍，等.珠江三角洲地區(qū)土壤重金屬污染控制與修復(fù)研究的若干思考[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015,25(12)：1575-1579.

[2] Dou L，Zhou Y Z，Ma J，et al. Using multivariate statistical and geostatistical methods to identify spatial variability of trace elements in agricultural soils in Dongguan City, Guangdong, China[J]．Journal of China University of Geosciences, 2008，19(4)：343-353.

[3] Bai J, Xiao R, Cui B, et al. Assessment of heavy metal pollution in wetland soils from the young and old reclaimed regions in the Pearl River Estuary, South China[J]. Environmental Pollution, 2011, 159: 817-824.

[4] 賴(lài)啟宏，杜海燕，張忠進(jìn)，等．珠江三角洲土壤汞高含量區(qū)的形成[J]．環(huán)境化學(xué)，2005, 24(2):219-221.

[5] 賴(lài)啟宏，杜海燕，方敬文，等．珠江三角洲沖積平原土壤鎘高含量區(qū)形成原因[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005,24(4)：746-750.

[6] 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局．中華人民共和國(guó)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查圖集——廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)[M].北京:地質(zhì)出版社，2011:108-109.

[7] 劉子寧，竇磊，張偉．珠江三角洲第四紀(jì)沉積物Cd元素的分布特征及成因[J]．地質(zhì)通報(bào)，2012，31(1)：172-180.

[8] 周永章，沈文杰，李勇，等. 基于通量模型的珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)土壤重金屬地球化學(xué)累積預(yù)測(cè)預(yù)警研究[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2012，27(10) :1115-1125.

[9] 竇磊，杜海燕，游遠(yuǎn)航，等.珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2014,28(5)：915-927.

[10]劉子寧，竇磊，游遠(yuǎn)航.珠江三角洲臺(tái)山地區(qū)硒的地球化學(xué)特征[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2014,28(5)：928-934.

[11]竇磊，周永章，李勇，等. 珠江三角洲典型肝癌高發(fā)區(qū)土壤錳形態(tài)及其生態(tài)效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19(6)：1362-1368.

[12]竇磊. 廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)典型肝癌發(fā)病區(qū)生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境特征及其與人群健康之間的關(guān)系[D].廣州：中山大學(xué)，2008.

[13]奚小環(huán)，李敏，張秀芝，等.中國(guó)中東部平原及周邊地區(qū)土壤有機(jī)碳分布與變化趨勢(shì)研究[J].地學(xué)前緣，2013,20(1)：154-165.

[14]廣東省土壤普查辦公室. 廣東土壤[M]．北京：科學(xué)出版社, 1993:129-164.

Main Research Achievements of Agro-geological and Eco-geochemical Research in Pearl River Delta Economic Zone, Guangdong Province, China

DOU Lei1, DU Hai-yan1，2, HUANG Yu-hui1， LAI Qi-hong1，3, YOU Yuan-hang1

(1.GeologicalSurveyofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080,China； 2.BureauofGeologyof

GuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080，China； 3.FoshanGeologicalBureauof

GuangdongProvince，F(xiàn)oshan,Guangdong528000,China)

Abstract:Soil heavy metal pollution is one of the main environmental problems in Pearl River Delta Economic Zone. It directly threatens the stability of regional ecosystem and food safety, and has profound influences on economic sustainability, especially for sustainable agriculture and people′s health. Consequently, soil environment quality and food safety in this region have received extensive attention from all around China. Based on multi-purpose regional geochemical survey, regional eco-geochemical assessment, local eco-geochemical assessment and comprehensive appraisal, the eco-geochemical survey and assessment in Pearl River Delta Economic Zone of 47 954 km2(including the area of 10 m depth in shallow inshore waters) was completed. Samples of soil, sediments of intertidal and major rivers in the region were collected in accordance with the two-layer grid method. It is the first time to study the geochemical characteristics of the Pearl River Delta region, and totally 71 elements and indicators for soils and sediments were determined. On the basis of the regional survey, the samples of rock, soil, sediment, dust, water, biology, human hair and other types of media samples in significant zone were systemic collected. The composition, distribution characteristics, sources, impact mechanisms and ecological security, migration and transformation process of toxic elements and nutrition elements in significant zone were investigated through case research and general analysis. According to the characteristics of the area, we firstly carried out the study of geochemical character of delta formation evolution and formulation of environmental quality standards for soils in the Pearl River Delta Area.

Key words:agricultural geology； ecological geochemistry; survey; assessment; Pearl River Delta Economic Zone

作者簡(jiǎn)介：竇磊(1979—)，男，博士，高級(jí)工程師，主要從事生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查及相關(guān)研究工作。Email: ggsdl@163.com。

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查“廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查(編號(hào)：12120010511216)”項(xiàng)目資助。

收稿日期：2015-02-10； 改回日期： 2015-02-28。

中圖分類(lèi)號(hào)：P59; X142

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8706(2015)04-0047-09