郭 莉

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195）

京津冀平原區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量和土地資源分布特征

郭 莉

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100195）

以京津冀平原區(qū)多目標區(qū)域地球化學調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎，研究土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和N i等8個重金屬元素的含量特征，對土壤環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價。評價結(jié)果表明京津冀平原區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量整體優(yōu)良，部分地區(qū)土壤為輕度、中度和重度污染，主要分布在北京中心城區(qū)、天津城區(qū)和薊縣、河北省石家莊市、保定市、唐山市和秦皇島市等地區(qū)，該成果為京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)優(yōu)先保護方面提供了土壤環(huán)境質(zhì)量狀況依據(jù)，對重度污染土地要進行嚴格管控，做到京津冀協(xié)同治污。結(jié)合土壤中硒和鉀的含量特征，以硒含量大于0.3mg/kg和全鉀含量大于2.5%圈定了富硒和富鉀土地資源區(qū)，主要分布在京津冀平原東北和冀西南地區(qū)，該成果可為京津冀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：京津冀平原區(qū)；土壤環(huán)境質(zhì)量；硒；鉀

0 前言

京津冀地處京畿重地，面積約21.6萬km2，背依高原，面向海洋，西北山巒重疊、東南平原遼闊，自然條件優(yōu)越、戰(zhàn)略地位重要。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實施，土壤污染問題，土地資源合理規(guī)劃等問題逐漸受到關(guān)注。系統(tǒng)梳理京津冀地區(qū)土壤地質(zhì)調(diào)查成果，研究京津冀地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況、土地資源分布特征及其成因，充分發(fā)揮地質(zhì)調(diào)查成果在土地資源管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善中的基礎作用。

2003—2005年，國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局先后與河北省、北京市和天津市人民政府簽訂合作協(xié)議，開展了1：25萬多目標區(qū)域地球化學調(diào)查工作（奚小環(huán)，2005；YANG et al，2014）。本文在京津冀平原地區(qū)多目標地球化學調(diào)查數(shù)據(jù)基礎上，開展土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評價，圈定富硒和富鉀土地資源，目的是為京津冀一體化發(fā)展生態(tài)環(huán)境保護和合理利用富硒、富鉀土地資源提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

京津冀平原區(qū)北倚燕山，西靠太行，東臨渤海，包括北京市、天津市和河北省的平原地區(qū)。地勢由北西向南東傾斜，西北部為山區(qū)、丘陵和高原，中部和東南部為廣闊的平原，東部為海洋，多個水系在天津匯聚為海河東流入海。

2 研究數(shù)據(jù)與方法

土地質(zhì)量地球化學評估數(shù)據(jù)全部來自北京、天津、河北1:25萬多目標區(qū)域地球化學調(diào)查，獲得的土壤測量結(jié)果。表層土壤采樣密度為1個點/km2，采樣深度0～20 cm，4 km2組合一個分析樣。平原區(qū)表層土壤樣點選擇在農(nóng)田中采集，北京城區(qū)表層土壤樣點選擇在綠化帶和公園內(nèi)采集，每個土壤樣品由采樣點位及周圍一定范圍3～5個采集點分別采樣組合而成（中國地質(zhì)調(diào)查局，2013）。

按照《土地質(zhì)量地球化學評估技術(shù)要求》規(guī)定，流域級土地質(zhì)量地球化學評估單元同采樣單元，即2km×2km網(wǎng)格為一個單元。選取土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和Ni等8個重金屬對土壤環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價，并依據(jù)土壤硒和鉀含量特征，圈定和評價富硒、富鉀土地資源。

3 土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評價

3.1 評價標準和方法

采用中國土壤環(huán)境質(zhì)量標準（GB15618-1995）中的重金屬含量二級標準值，對土壤中As、Pb、Cd、Hg、Cu、Cr、Zn和Ni等含量進行評價和等級劃分。

計算土壤污染物i的單項污染指數(shù)Pi：

式中：Ci為土壤中i指標的實測濃度；Si為污染物i在GB 15618-1995中給出的二級標準值。

土壤環(huán)境地球化學評價指標劃分標準，按照表1所示的土壤單項污染指數(shù)環(huán)境地球化學等級劃分界限值。

每個評價單元的土壤環(huán)境地球化學綜合等級等同于單指標劃分出的環(huán)境等級最差的等級，全面反映各項重金屬元素對土壤環(huán)境質(zhì)量的綜合影響。

表1 土壤環(huán)境地球化學等級劃分界限Tab.1 Geochem ical grade of soil environmental

3.2 評價結(jié)果

京津冀平原地區(qū)土壤環(huán)境綜合質(zhì)量整體優(yōu)良，大面積地區(qū)土壤為清潔和尚清潔，僅在北京中心城區(qū)，天津城區(qū)和薊縣，河北石家莊、保定、唐山和秦皇島等地區(qū)土壤環(huán)境綜合質(zhì)量達到污染級別（圖1）。

北京市土壤環(huán)境污染元素，主要是Hg、As、Cd、Cu和Pb。城區(qū)中心污染面積最大，為輕度污染和中度污染，土壤環(huán)境主要問題是Hg元素，已往研究證明燃煤和冶金煙塵是地表土壤Hg的主要來源（成杭新等，2008）；昌平地區(qū)土壤污染元素為Cu和Pb，平谷地區(qū)土壤污染元素為Cd 和As，地質(zhì)背景高是造成以上地區(qū)土壤污染的原因（胡省英等，2007）。

圖1 京津冀平原地區(qū)土壤環(huán)境綜合質(zhì)量圖Fig.1 Com prehensive environmental quality map in Beijing-Tianjin-Heibei p lain

天津城區(qū)周邊土壤環(huán)境質(zhì)量為輕度、中度和重度污染，存在多種重金屬元素復合污染，這也是天津市污灌區(qū)土壤重金屬污染的重要特征之一（王祖?zhèn)サ龋?007），其中Cd污染最嚴重（張九潮等，2007），是造成土壤環(huán)境質(zhì)量重度污染的元素。薊縣南土壤環(huán)境質(zhì)量為輕度、中度和重度污染，污染元素為Pb、Cd、Zn、Cu和Hg，造成土壤中度污染的元素為Zn、Cu和Hg，造成土壤重度污染的元素為Cd；薊縣縣城位于山前平原上，多洼地，造成土壤中重金屬元素富集。

河北省輕度污染土壤主要分布在冀東北部地區(qū)，冀南平原區(qū)低洼地和大中城鎮(zhèn)周邊。其中冀東北部地區(qū)輕度污染土壤分布在整個遵化盆地、唐山鐵礦集區(qū)、秦皇島西部(昌黎縣、盧龍縣、撫寧縣)及唐海縣，主要污染元素為Cd、Cr、Cu和Ni。Cu、Cr、Ni污染元素主要集中在盧龍、撫寧、昌黎3個縣交界處的局部和北部區(qū)域，遵化盆地土壤污染元素為Ni和Cr；以上污染區(qū)域與燕山期閃長巖體對應關(guān)系明顯，初步推斷該區(qū)域Cu、Cr和Ni元素的污染與該巖體分布有關(guān)，污染屬自然成因（李隨民等，2009）。Cd元素污染主要集中分布在唐?？h西北部和西部，為第四紀地層出露區(qū)，污染出現(xiàn)在水稻田中，主要是由污水灌溉引起的（郭海全等，2011；張秀芝等，2007）。冀南平原區(qū)低洼地和大中城鎮(zhèn)周邊輕度污染區(qū)域分別在白洋淀洼地內(nèi)的臧村鎮(zhèn)至銅口鎮(zhèn)，石家莊市及其南部的洨河兩岸、衡水市、邢臺市、行唐縣等地，污染元素為Hg、Zn、Cd和Cu。污染主要是由工業(yè)生產(chǎn)（如保定市減村鎮(zhèn)至銅口鎮(zhèn)一帶的鉛鋅小冶煉廠密集分布區(qū)）（張秀芝等，2008）、污水灌溉（石家莊及其南部的洨河兩岸的多金屬異常）等引起。

中度污染土壤集中分布在唐山地區(qū)的唐?？h西北部和西部，污染元素為Cd；以及保定市東部白洋淀洼地內(nèi)的臧村鎮(zhèn)至銅口鎮(zhèn)污染元素為Cd、Cu和Zn。重度污染土壤孤點狀分布，污染元素為Hg、Cr、As 、Cd和Zn（欒文樓等，2008）。

掌握土壤環(huán)境質(zhì)量狀況是改善和治理生態(tài)環(huán)境的基礎，從評價成果看，土壤環(huán)境污染既有自然地質(zhì)因素，也有人為因素；由工礦業(yè)導致的污染比較顯著。面對京津冀一體化發(fā)展，如何做到既促進經(jīng)濟發(fā)展，又兼顧償還以前環(huán)境的欠債，還不留下新的污染，應在已查清生態(tài)環(huán)境狀況基礎上，建立新型的、節(jié)約的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略。

4 富硒土地資源

4.1 評價標準

富硒土壤資源應用性生態(tài)地球化學評價，目的是對富硒土壤資源的開發(fā)利用性及其開發(fā)利用方式做出科學的評價與評估。參照《土地質(zhì)量地球化學評估規(guī)范》，結(jié)合各地區(qū)富硒土壤特征，本文采用硒含量大于0.3mg/kg圈定富硒土壤。

4.2 富硒土地資源區(qū)分布及成因分析

京津冀平原富硒土壤分布在北京昌平地區(qū)、房山地區(qū)，天津城區(qū)、薊縣地區(qū)，河北唐山東部、保定周邊、石家莊東南部、邢臺南部和邯鄲西部地區(qū)（圖2），以上地區(qū)是發(fā)展特色農(nóng)業(yè)和名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的寶貴土地資源。

北京市富硒土壤主要分布于房山周口店地區(qū)、石樓鎮(zhèn)和琉璃河地區(qū)，昌平南口地區(qū)和流村鎮(zhèn)，在石景山、通州臺湖鎮(zhèn)和朝陽等地區(qū)零星分布。研究表明，房山山區(qū)地層巖石中含硒高的煤層和炭質(zhì)頁巖的風化是房山平原區(qū)土壤中硒的主要來源之一（郭莉等，2012）。

天津市富硒土壤分布在城區(qū)周圍和薊縣地區(qū)，薊縣北部山區(qū)出露的頁巖是土壤硒的來源；城區(qū)為湖積物和海積物，土壤富集外來硒。

河北省富硒土壤主要分布于唐山東部，保定周邊地區(qū)，石家莊東南部藁城—趙縣—寧晉—柏鄉(xiāng)地區(qū)，邢臺南部和邯鄲西部地區(qū)。山區(qū)煤系地層中硒含量較高，沉積巖中灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中硒元素含量相對較高，為平原區(qū)土壤提供了巨量的硒元素物質(zhì)來源（李振寧，2010）。

圖2 京津冀平原區(qū)富硒土壤分布圖Fig.2 Distribution m ap of Selenium-rich soil in Beijing-Tianjin-Heibei p lain

4.3 富硒土地資源開發(fā)建議

北京市房山、天津市薊縣以及河北省唐山一線，河北省石家莊—邯鄲一線，富硒土地資源豐富，已往研究發(fā)現(xiàn)房山、石家莊、唐山地區(qū)種植的小麥和玉米達到富硒農(nóng)產(chǎn)品標準，以上地區(qū)富硒土壤環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良，合理開發(fā)富硒資源具有重要現(xiàn)實意義，可作為京津冀特色休閑農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域。

5 富鉀土地資源

（1） 評價標準

土壤全鉀能很好地反映土壤母質(zhì)特征，代表土地長期供給鉀素的能力，且受施肥影響較小具有穩(wěn)定性，并與速效鉀有較好的相關(guān)性，因此選用土壤全鉀作為天然富鉀土地資源評價指標。全國第二次土壤普查把土壤全鉀含量大于2.5%確定為一級豐富區(qū)，因此確定表層土壤全鉀含量2.5%為富鉀土地資源區(qū)標準（曹淑萍等，2011）。

（2） 富鉀土地資源區(qū)分布及成因分析

京津冀平原富鉀土壤分布在潮白河、薊運河、灤河流域，以及大沙河和滏陽河流域，見圖3。富鉀土壤在京津冀平原區(qū)的東北部集中連片，從北京的懷柔、密云和平谷山前平原到整個天津市域，以及河北唐山—秦皇島地區(qū)，石家莊北部的行唐縣和新樂縣、南部元氏縣，邢臺周邊，以及邯鄲東南部地區(qū)，均為富鉀土地資源區(qū)。

富鉀巖石風化后遷移是平原區(qū)土壤富鉀的形成原因。北京市山區(qū)富鉀粘土質(zhì)粉砂巖、頁巖（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991），云蒙山花崗巖（趙美濤等，2014），天津市薊縣山區(qū)的大洪峪組富鉀巖體，是潮白河和薊運河流域土壤鉀的來源，因而在北京市東部和整個天津市具有豐富的富鉀土地資源。河北省唐山—秦皇島地區(qū)北部燕山期花崗巖質(zhì)巖石具有富鉀的特點（許保良等，1999），是該地區(qū)富鉀土壤資源的形成原因。太行山變質(zhì)巖系中鉀長石礦床是冀西南土壤鉀的自然來源。

（3）富鉀土地資源開發(fā)建議

懷柔板栗、平谷大桃、盤山柿子、遷西板栗、宣化葡萄、灤縣花生等均生長在富鉀土壤地區(qū)，京津冀平原區(qū)富鉀土地資源區(qū)廣闊，富鉀母巖風化不斷給土壤提供鉀，能使種植區(qū)長久保持富鉀土地資源優(yōu)勢。

6 結(jié)論

在京津冀平原區(qū)開展的土地質(zhì)量地球化學評估工作，查明大面積土壤環(huán)境綜合質(zhì)量為清潔，評價出在北京中心城區(qū)，天津城區(qū)和薊縣，河北石家莊、保定、唐山和秦皇島等地區(qū)土壤環(huán)境綜合質(zhì)量達到污染級別。該成果為京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)優(yōu)先保護方面提供了土壤環(huán)境質(zhì)量狀況依據(jù)，在重度污染土地要進行嚴格管控，做到京津冀協(xié)同治污。

京津冀平原地區(qū)發(fā)現(xiàn)的富硒、富鉀土地資源豐富，集中分布在北京房山，天津薊縣，河北唐山、石家莊和邯鄲等地區(qū)，適宜合理開發(fā)富硒、富鉀農(nóng)產(chǎn)品，可為京津冀現(xiàn)代農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展提供依據(jù)。

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Soil Environmental Quality of and Land Resources Distribution Characteristics in Beijing-Tianjin-Hebei Plain

GUO Li
(Beijing Geological Survey, Beijing 100195)

On the basis of the data obtained from multi-purpose regional geochem ical survey in Beijing-Tianjin-Hebei plain, the content characteristics of heavy metals of As, Pb, Cd, Hg, Cu, Cr, Zn, Ni in soils were analyzed, and the comprehensive evaluation of soil environmental quality was done. The evaluation results show that the overall quality of most soils is proved to be pretty well. The polluted areas of heavy metal elements distribute in city center and suburb region of Beijing-Tianjin- Hebei. The results for collaborative development of Beijing-Tianjin-Hebei in ecological priority protection provide a basis of soil environmental quality; the polluted land should be strictly controlled, so that Beijing-Tianjin-Hebei should coordinate to develop. According to the selenium content(＞0.3mg/kg) and the potassium content(＞2.5%), the selenium-rich and potassium-rich land resources can be divided, which mainly distributed in northeast of Beijing-Tianjin-Hebei plain and southwest of Hebei plain. The results can provide guides for Beijing-Tianjin-Heibei Modern Agricultural Collaborated Development.

Beijing-Tianjin-Hebei plain; Environmental quality of Soil; Selenium; Potassium

A

1007-1903（2017）02-0060-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.02.012

中國地質(zhì)調(diào)查局、北京市政府合作項目 “北京市多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查項目”（200313000045）第三專題“北京市平原區(qū)土壤環(huán)境地球化學調(diào)查和評價”，以及全國土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治專項“海河流域土地質(zhì)量地球化學評估” (GZTR20070303)。

郭莉（1975- ），女，博士，高工，從事環(huán)境地球化學和農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究。