項力

摘要 根據東至縣地質背景和母巖類型，將成土母質可劃分為8個類型。對這8種成土母質土壤中的Hg、Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn等重金屬元素進行取樣測試，分析其富集程度，并對比不同母質土壤中重金屬含量。結果顯示，研究區(qū)8種類型母質的土壤重金屬元素含量基本表現(xiàn)為Cr> Zn > Pb > Cu ≈Ni >As>Cd>Hg的規(guī)律，但也有個別例外。湖泊沉積物、碳酸鹽巖類殘坡積物對重金屬元素的富集作用較為顯著。

關鍵詞 成土母質;重金屬;含量;富集系數(shù);東至縣

Abstract According to the geological background and parent rock types of Dongzhi County， the soil forming parent material could be divided into eight types.Heavy metal elements including Hg， Cd， Cu， Cr， Pb， As， Ni， Zn in these eight parent soils were sampled and tested，their enrichment degree was analyzed， and the heavy metal contents in different parent soils were compared. The results showed that the content of heavy metal elements in the soil of the eight types of parent materials in the study area was Cr > Zn > Pb > Cu ≈ Ni >As > Cd > Hg， with some exceptions. The accumulation of heavy metals in lake sediments and carbonate residual slope deposits was significant.

Key words Parent materials;Heavy metals;Content;Enrichment coefficient;Dongzhi County

土壤重金屬元素對農業(yè)生產、食品安全乃至區(qū)域生態(tài)環(huán)境都具有重要的意義。國內學者對不同地區(qū)的土壤重金屬污染現(xiàn)狀、防治方法、修復技術等方面進行了很多研究[1-4]。另外有學者則從土壤地球化學評價角度研究土壤元素的基準值和背景值[5]，但往往只是將土壤重金屬元素作為評價中的一個部分來分析，不夠突出。筆者著重根據研究區(qū)地質背景和母巖類型，以土壤成土母質為切入點將研究區(qū)成土母質劃分為8個類型，對這8種成土母質土壤中的Hg、Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn等重金屬元素進行取樣測試，分析其富集程度，并對比不同母質土壤中重金屬含量，找出其分布規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)東至縣地處長江中下游南岸，地跨 116°39′～117°18′E、 29°34′～30°30′N，南北長約125 km，東西寬約82 km，縣域總面積約3 250 km2。地形整體為北低南高，自北向南分別為沿江平原區(qū)、中部丘崗區(qū)、南部低山丘陵區(qū)。水域面積為1 023.6 km2，約占總面積的1/3。主要水系為長江水系和鄱陽湖水系，境內有7條獨立河流。氣候類型屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)。

研究區(qū)整體位于揚子陸塊北緣，以高坦斷裂為界，北部屬下?lián)P子前陸帶，南部為江南隆起帶。其中下?lián)P子前陸帶包括前陸盆地和前陸褶皺沖斷帶，前陸盆地多為第四系覆蓋，局部出露晚近紀地層。前陸褶皺沖斷帶出露南華系至中生代沉積巖層，局部出露中生代中酸性巖漿巖;江南隆起帶北側江南過渡帶出露中元古代至新生代第四紀的地層，南側江南古陸基底隆起帶出露青白口紀地層。區(qū)內地層發(fā)育較齊全，除上太古代、中生代侏羅紀及新生代早第三紀地層缺失外，從中元古代至新生代第四紀的地層均有出露[6]。

1.2 研究區(qū)成土母質類型

根據區(qū)內地質背景和母巖類型特征，區(qū)內成土母質可劃分為8個分區(qū)[7]（圖1）。

1.2.1 河流沉積物。分布在沿江東流鎮(zhèn)小七里湖周邊，多為長江沖積土，土層有層理，顆粒分選性明顯，上下層砂、黏相間，厚薄相異。不同時期沉積質地不同，質地一般離江近粗遠細。養(yǎng)分含量較高，土壤多呈堿性。

1.2.2 冰川堆積物。分布在勝利鎮(zhèn)南部沿江地帶，堆積物分選性較差，礫石大小不等，磨圓度較好，漂礫多與填隙物構成層理，填隙物粗大，黏土類物質較少，土壤養(yǎng)分一般叫貧瘠。

1.2.3 河流沖積物。分布在升金湖周邊，土層深厚，有層理，分選型較好，顆粒巖石種類繁多，常有貝殼、礫石等沖積物。

1.2.4 湖泊沉積物。分布在北部沿江大渡口和勝利鎮(zhèn)一帶，土層深厚，含水性好，質地細膩，但通透性差，土壤多呈中性-堿性。有機質含量較高，但有效性低，保肥性能較差。

1.2.5 碎屑巖類殘坡積物。位于花園鄉(xiāng)以北張溪、堯渡鎮(zhèn)、香隅鎮(zhèn)等地，呈帶狀分布，由震旦紀、志留紀、泥盆紀、白堊紀地層砂巖、泥巖、頁巖類碎屑巖的風化物組成，山脊或山頂多形成殘積物，山坡和山谷地帶多以坡積物出現(xiàn)，土壤養(yǎng)分視母巖類型有所差異。

1.2.6 碳酸鹽巖類殘坡積物。分布在東北部洋湖鎮(zhèn)、葛公鎮(zhèn)、堯渡鎮(zhèn)等地，其中洋湖鎮(zhèn)分布最廣，由寒武紀、奧陶紀、二疊紀地層灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖類風化物組成。質地較重，因植被差，極易產生地表徑流，特別是在緩丘崗地邊緣更為突出。由于長期坡面沖刷，地表塘溝縱橫，紅土層極少，主要崗丘上多為礫石祼露，紅土和礫石摻合在一起，以礫石紅土的面貌出現(xiàn)。

1.2.7 淺變質碎屑巖類殘坡積物。廣泛分布于花園以南官港—泥溪—昭潭—龍泉鎮(zhèn)一帶，呈面狀分布，以南華紀淺變質碎屑巖類殘坡積物為主。風化層一般較厚，可達0.5～1.0 m，質地中至重壤，粉砂含量較高，保水保肥性較好，土呈酸性至微堿性。（變）紫色頁巖也易風化，但成土年幼，土層淺，植被差，巖石含量多，水分流失較重，質地中壤。微酸性，碳酸巖類成土少，植被差，除坡谷和巖縫內有土以外，多為光山，巖石裸露，質地重壤至黏，呈堿性。

1.2.8 花崗巖類殘坡積物。零星分布在堯渡鎮(zhèn)禾豐村一帶，巖石類型為花崗閃長斑巖、花崗斑巖等，地表多以粗粒殘坡積物為主，土層松散，一般養(yǎng)分較均衡，土壤以酸性為主。

1.3 樣品采集與測試

此次研究以東至縣全域為研究區(qū)，使用GPS結合1∶50 000地形圖定位采樣。按照《土地質量地球化學評價規(guī)范》（DZ/T 0295—2016），采樣密度為4～9點/km2，部分區(qū)域加密，總共采集樣品3 353件。

采樣方法：在確定采樣點位后，利用不銹鋼采樣器采集0～20 cm的連續(xù)土柱，再用竹片去除與采樣器接觸的土壤，然后將土壤掰碎，挑出根系、石塊等雜物，裝入清洗過的棉布樣品袋中[8]。采樣時采用子樣加主樣的方式混合成一件樣品，每個樣點的子樣在2～4個。野外樣品的原始重量在2.0～2.5 kg。

樣品的測試工作由內蒙古自治區(qū)礦產實驗研究所按照DZ/T 0258—2014《多目標區(qū)域地球化學調查規(guī)范（1∶250 000）》以及DZ/T 0279—2016系列《區(qū)域地球化學樣品分析方法》有關分析方法和檢出限要求完成。

1.4 數(shù)據處理

對3 353個測試數(shù)據進行參數(shù)統(tǒng)計，包括樣本數(shù)、平均值、標準離差、變異系數(shù)、最大值、最小值，剔除異常值，得到不同成土母質土壤重金屬的豐度值（表1），并對比全國土壤[9]和研究區(qū)所在的江淮流域土壤[10]，計算出重金屬元素的富集系數(shù)（表2）。

2 結果與分析

2.1 不同成土母質土壤重金屬元素的富集程度

2.1.1 冰川堆積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，屬于強烈富集;Cu、Cr、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;As、Ni、Zn富集系數(shù)不大于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平，除Hg元素富集系數(shù)接近1，Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn富集系數(shù)均不大于0.9，重金屬元素含量低于流域水平。

2.1.2 河流沉積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，屬于強烈富集; Cu、Cr、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;As、Ni、Zn富集系數(shù)小于等于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平，除Hg元素富集系數(shù)接近1，Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn富集系數(shù)均小于或接近0.9，重金屬元素含量低于流域水平。

2.1.3 河流沖積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，尤其是Cd元素富集系數(shù)更是高達1.94，屬于強烈富集; Cu、Cr、Ni、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;As、Zn富集系數(shù)小于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平，除Hg元素富集系數(shù)接近1，Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn富集系數(shù)均小于或接近0.9，重金屬元素含量低于流域水平。

2.1.4 湖泊沉積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn這8種重金屬元素富集系數(shù)均大于1，呈現(xiàn)出普遍富集的現(xiàn)象，Hg、Cd、Cu元素富集系數(shù)大于1.5，尤其是Cd元素富集系數(shù)為3.24，強烈富集。較江淮流域土壤元素含量水平，除Pb元素富集系數(shù)為0.99，As、Hg、Cd、Cu、Cr、Zn、Ni元素富集系數(shù)均大于1，且小于1.5，表現(xiàn)為一定程度的富集，但沒有較全國水平那么強烈，包括Cd元素在內。說明Cd元素含量在江淮流域普遍高于全國水平。

2.1.5 淺變質碎屑巖類殘坡積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，強烈富集; Cu、Cr、Zn、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;As、Ni富集系數(shù)小于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平，除Hg、Zn元素富集系數(shù)接近1，Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni富集系數(shù)均小于0.9，重金屬元素含量低于流域水平，Cd元素富集系數(shù)僅為0.67。

2.1.6 碎屑巖類殘坡積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，強烈富集;As、Cu、Cr、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;Ni、Zn富集系數(shù)小于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平，除Hg元素富集系數(shù)接近1，Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni富集系數(shù)均小于或接近0.9，重金屬元素含量低于流域水平。

2.1.7 碳酸鹽巖類殘坡積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，Hg、Cd、Cu、Cr、Pb、As、Ni、Zn這8種重金屬元素富集系數(shù)均大于1，呈現(xiàn)出普遍富集的現(xiàn)象，Hg、Cd元素富集系數(shù)大于1.5，尤其是Cd元素富集系數(shù)為2.92，強烈富集。較江淮流域土壤元素含量水平，除Cu元素富集系數(shù)為0.88，Hg、Cd、Zn、Cr、Pb、As、Ni元素富集系數(shù)均大于等于1，且小于1.5，表現(xiàn)為一定程度的富集，但沒有較全國水平那么強烈，包括Cd元素在內。

2.1.8 花崗巖類殘坡積物母質土壤。較全國土壤元素含量水平，As、Hg、Cd元素的富集系數(shù)大于1.5，尤其是As元素富集系數(shù)更是高達3.38，強烈富集; Cu、Cr、Pb元素富集系數(shù)接近1，無明顯富集或貧化;Ni、Zn富集系數(shù)小于0.9，略微貧化。較江淮流域土壤元素含量水平， Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、Ni元素富集系數(shù)均小于或接近0.9，Hg元素富集系數(shù)為1.08，而As元素富集系數(shù)為3.19，這8種重金屬元素含量低于流域水平。雖然前人研究表明花崗巖土壤與原巖相比許多重金屬元素呈強富集狀態(tài)，但此次調查中僅As元素呈現(xiàn)出強富集十分異常。需要指出的是由于花崗巖類殘坡積物在研究區(qū)的分布面積十分有限，樣品采集數(shù)量僅為8份，建議在今后的工作中進一步調查研究。

2.2 不同成土母質土壤重金屬元素分布特點

雖然不同成土母質土壤重金屬元素的含量各不相同，但也表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。從絕對含量上來看，研究區(qū)8種類型母質的土壤重金屬元素含量基本表現(xiàn)為Cr> Zn > Pb > Cu ≈Ni>As>Cd>Hg的規(guī)律，但在以湖泊沉積物、碳酸鹽巖類殘坡積物、淺變質碎屑巖類殘坡積物為母質的土壤中，Zn元素不僅在含量上顯著高于其他5類土壤，在與其他元素的比例關系上也顯示出高值（表1），Cu、Ni元素在湖泊沉積物、碳酸鹽巖類殘坡積物母質土壤中含量超過Pb元素。湖泊沉積物母質土壤中各元素的含量普遍高于其他類型土壤母質，碳酸鹽巖類殘坡積物次之?？梢酝茰y水流的匯集和賦存對成土母質中重金屬元素的富集起到了一定作用。

成土母質為冰川堆積物、河流沉積物、河流沖積物、碎屑巖類殘坡積物的4類土壤中，重金屬元素含量的曲線表現(xiàn)出高度的相似性，說明在這4類土壤中不同重金屬元素含量的相對比例是十分接近的。通過不同成土母質土壤重金屬含量的散點圖（圖2）也可以很好地印證這一點。此外，花崗巖類殘坡積物母質土壤除了As元素較為異常之外，其他元素的比例關系也與上述4類土壤表現(xiàn)出相似性。

3 結論

該研究對安徽省東至縣基本農田不同成土母質土壤中重金屬元素含量進行了分析，結果表明，對比全國平均元素含量水平，研究區(qū)各類型母質土壤中Hg、Cd元素含量相對富集，其他元素在不同母質土壤中表現(xiàn)出分異性;對比江淮流域元素含量水平，以河流沖積物、冰川堆積物、河流沉積物、碎屑巖類殘坡積物、花崗巖類殘坡積物為母質的土壤中重金屬元素相對貧化，而以湖泊沉積物、碳酸鹽巖類殘坡積物為母質的土壤中重金屬元素相對富集;淺變質碎屑巖類殘積物母質土壤中各元素含量差異較大。研究區(qū)8種類型母質的土壤重金屬元素含量基本表現(xiàn)為Cr> Zn > Pb > Cu ≈Ni>As>Cd>Hg的規(guī)律，但也有個別例外。湖泊沉積物、碳酸鹽巖類殘坡積物對重金屬元素的富集作用較為顯著。該研究結果為區(qū)域生態(tài)環(huán)境評價和相關科學研究提供了基礎數(shù)據。

參考文獻

[1]鄭喜珅，魯安懷，高翔，等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境，2002，11（1）：79-84.

[2]周建軍，周桔，馮仁國.我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀及治理戰(zhàn)略[J].中國科學院院刊，2014，29（3）：315-320，350.

[3]宋偉，陳百明，劉琳.中國耕地土壤重金屬污染概況[J].水土保持研究，2013，20（2）：293-298.

[4]樊霆，葉文玲，陳海燕，等.農田土壤重金屬污染狀況及修復技術研究[J].生態(tài)環(huán)境學報，2013，22（10）：1727-1736.

[5]劉?，?遼寧南部地區(qū)土壤地球化學特征及評價[J].地質與資源，2019，28（5）：470-476.

[6]安徽省地質礦產局.安徽省區(qū)域地質志[M].北京：地質出版社，1987：32-78.

[7]盧健，秦云飛.東至縣基本農田保護區(qū)土地質量地球化學調查評價[R].安徽省地質礦產勘查局311地質隊，2019.

[8]中華人民共和國國土資源部.土地質量地球化學評價規(guī)范：DZ/T 0295—2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[9]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.

[10]陳興仁，陳富榮，賈十軍，等.安徽省江淮流域土壤地球化學基準值與背景值研究[J].中國地質，2012，39（2）：302-310.