呂 星， 朱傳偉， 王 倓， 肖明宏， 張 號

(湖北煤炭地質勘查院，武漢 430070)

0 引言

武漢預將“長江新城”建為一項百年亮點工程，力爭打造成體現(xiàn)武漢特色、具有武漢影響力的生態(tài)綠城、國際友城、創(chuàng)富名城[1-4]。“長江新城”區(qū)廣泛分布農業(yè)耕作用地及工礦企業(yè)，生產生活垃圾堆放較隨意，農藥、化肥肆意使用，而土壤酸化程度與長期大量使用化肥有關[5-7]，生產生活垃圾產生的重金屬在土壤中難以降解且能夠轉移到農作物中，會威脅到農產品的安全性[8-10]。采用土地質量地球化學綜合研究與評價的方法，可獲取土地資源的必要信息，為綜合評價土地質量提供廣泛的數(shù)據基礎，對富硒土壤資源及富硒農產品開發(fā)具有指導作用[11-16]，對實現(xiàn)可持續(xù)土地利用規(guī)劃，提高土地的利用效益具有重要的現(xiàn)實意義[17-18]。以1∶2.5萬土壤地球化學調查數(shù)據為基礎，以第二次土地調查形成的土地利用現(xiàn)狀圖斑為評價單元，開展土壤質量的地球化學評價，輔以灌溉水體質量研究，以實現(xiàn)對研究區(qū)土地質量的地球化學評價，為長江新城污染防治和土地的規(guī)劃利用提供依據。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于武漢中北部諶家磯-武湖-陽邏區(qū)塊，南以長江為界，西至灄水河，北至318國道，東至倒水河，總面積約550km2。長江新城總體地貌為平原湖區(qū)，包括湖積、沖積、沖湖積平原及侵蝕剝蝕低丘陵、侵蝕剝蝕高丘陵區(qū)單元。土壤類型主要包括灰潮土、黃棕壤和水稻土。研究區(qū)大部分為第四系覆蓋，僅零星分布白堊系—古近系公安寨組(K2E1g)粉砂巖及少量南華系雙臺組(Nh1s)白云鈉長片巖；巖漿巖相對不發(fā)育，僅鉆探工程在西南角白堊系—古近系公安寨組中揭露一定規(guī)模玄武巖(圖1)。

1.第四系走馬嶺組湖積；2.第四系走馬嶺組湖沖積；3.第四系走馬嶺組沖積；4.第四系下蜀組沖積；5.第四系王家店組洪沖積；6.第四系陽邏組沖積；7.白堊系—古近系公安寨組；8.南華系雙臺組；9.推測斷裂；10.實測活動逆斷層；11.實測活動正斷層；12.水域

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

數(shù)據基于武漢市多要素城市地質調查示范項目中的1∶2.5萬土壤地球化學調查，項目野外工作時間為2019年7—11月。研究區(qū)共采集土壤樣品9 904件。本次選擇區(qū)內表層土壤的重金屬元素和養(yǎng)分元素等指標進行土地質量地球化學評價。采用網格化加圖斑方法布點，采樣密度約16點/km2，主要樣品主要采集于農田、魚塘、水澆地、林地等，一般由4～6個子樣等量混合而成。

2.2 分析方法

本次評價依據《土地質量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T0295—2016)[19]，測試指標N、P、K2O、有機質(Corg)等營養(yǎng)元素，As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg等重金屬元素，在湖北省地質實驗測試中心及江蘇地質礦產設計研究院完成測試，用國家一級標準物質(GBW系列)方法進行檢驗。

2.3 賦值方法

以第二次土地調查形成的土地利用現(xiàn)狀圖斑為基本評價單元。當圖斑中有兩個及以上的樣品數(shù)據時，用平均值作為評價單元的指標賦值。當圖斑中沒有樣品數(shù)據時，采用克里格插值法進行賦值。

3 土壤地球化學等級劃分標準、地球化學評價及空間分布

3.1 土壤養(yǎng)分地球化學等級劃分及空間分布

養(yǎng)分劃分標準采用《土地質量地球化學評價規(guī)范》分級標準[19]。在土壤 N、P、K 單指標養(yǎng)分地球化學等級劃分基礎上，按照公式(1)計算土壤養(yǎng)分綜合評價等級，共劃分為5個等級。

(1)

式中：f養(yǎng)綜為評價總分；ki為權重系數(shù)，N、P、K分別為0.4、0.4和0.2；fi分別為N、P、K的單元素等級得分，由低到高分為5級。

按照以上評價方法，研究區(qū)總體土壤養(yǎng)分表現(xiàn)為較缺乏：土壤養(yǎng)分必需主量元素N、P、K主要為中等(三等)，面積為214.00km2，占總面積的38.79%，廣泛分布于全區(qū)；其次為較豐富及較缺乏，面積分別為154.92km2及142.35km2，占總面積的28.08%及25.80%；豐富及缺乏面積較??；中等及以下共占研究區(qū)面積的68.62%。土壤養(yǎng)分豐富—較豐富分布于長提村-康樂村附近，其它地區(qū)土壤養(yǎng)分廣泛為中等—較缺乏，北部耕地廣泛分布的區(qū)域更為中等—缺乏(圖2)。建議進行精準施肥及施用生石灰及有機肥等土壤改良措施。

圖2 土壤養(yǎng)分綜合評價

3.2 土壤有益元素Se地球化學等級劃分及空間分布

硒是人體必需的一種微量元素，具有抗氧化、抗癌，增強免疫力的作用，能夠調節(jié)多種維生素的吸收[20]。根據《土地質量地球化學評價規(guī)范》分級標準，Se元素在0.4mg/kg以上含量為高—過剩，低于0.175mg/kg為邊緣—缺乏。調查區(qū)土壤Se元素含量普遍為適量，占比83.61%；邊緣及缺乏主要分布于調查區(qū)東部及北部，且多為耕地；僅湯湖附近高車分場0.20km2為過剩；武湖、柴泊湖、朱家湖等湖泊區(qū)域及前川街道、諶家磯街道、陽邏街道等建筑區(qū)等含量較高，占比8.21%(圖3)；大量耕地普遍僅為缺乏—適量，湖泊及建筑區(qū)含量為高，反映了人為活動對環(huán)境的影響，需要加強環(huán)境保護和環(huán)境監(jiān)測。

圖3 土壤有益元素Se綜合評價

3.3 土壤環(huán)境質量地球化學等級劃分及空間分布

本次評價參照《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB15618—2018)[21]，環(huán)境風險篩選依據Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn八種元素。

調查區(qū)土壤整體較為清潔，無風險面積為499.77km2，占總面積的90.59%；風險可控總面積為51.86km2，占總面積的9.40%；風險較高總面積為0.01km2。Cd元素是造成調查區(qū)內土壤環(huán)境地球化學綜合等級由無風險升為風險可控最大影響因素，從圖4可以看出，除武湖、三里橋漁場等湖泊或堰塘外，高Cd含量主要分布在二道河村—紅聯(lián)村一線。根據結果分析，本次土壤環(huán)境質量地球化學等級整體較好，土地資源優(yōu)質，為大力發(fā)展綠色農業(yè)提供基礎資源，建議在有限的耕地范圍內發(fā)展無公害、綠色食品，杜絕新開污染型工廠企業(yè)。

圖4 土壤環(huán)境綜合評價

3.4 土壤質量地球化學綜合等級劃分及空間分布

土壤質量地球化學綜合等級是通過土壤養(yǎng)分地球化學綜合等級疊加土壤環(huán)境地球化學等級綜合形成。從總體評價情況來看(圖5)，調查區(qū)土壤質量以良好及中等的二三等地為主，面積共計400.04km2，所占比例為72.52%；其次為優(yōu)質(一等)，面積為129.45km2，占比23.47%；中等以上占比95.99%?？臻g分布上，優(yōu)質—良好主要分布于研究區(qū)南部，尤其是康樂村—龍行天下工業(yè)園一帶；中等—差等主要分布于研究區(qū)北部，劣等僅在湯湖附近高車分場有極少量分布。

圖5 土壤質量綜合評價

3.5 灌溉水環(huán)境地球化學等級劃分及空間分布

本次灌溉水評價依據中華人民共和國《農田灌溉水質量標準》(GB5084—2005)[22]，以As、Cd、Cr6+、Cl-、F-、Hg、Pb、耗氧量等13種為評價指標。灌溉水評價單元為灌溉水樣控制面積單元，劃分灌溉水樣控制面積單元以調查區(qū)水系分布狀況為主，結合地形地貌和行政村分布確定。

研究區(qū)陸咀村、靠山村水庫、桃山村灌溉水質為二等(不合格)，其余為一等(合格)，長江新城灌溉水一等(合格)比例約占95.31%，二等(不合格)比例約占4.69%；其中不合格中控制耕地面積為7.23km2。不合格主要集中在調查區(qū)東北部倉埠一帶，水源附近分布大片耕地，未見工廠與垃圾堆積，考慮可能為施肥、農藥以及使用農藥瓶取水灌溉時，間接污染水體(圖6)。

4 土地質量地球化學評價及空間分布

土地質量地球化學等級(圖7)是在土壤質量地球化學綜合等級(圖5)基礎上，疊加灌溉水(圖6)及大氣環(huán)境地球化學綜合等級而綜合形成[23-24]。

圖6 灌溉水綜合評價

圖7 土地質量綜合分級評價

從總體評價情況來看，調查區(qū)土地質量與土壤質量地球化學綜合分級特征相似，以Ⅱ—Ⅲ級地為主，面積為400.01km2，所占比例為72.51%，其次為Ⅰ級，面積為129.45m2，所占比例為23.47%，Ⅲ級以上占比95.98%。Ⅰ—Ⅱ級主要分布于康樂村—龍行天下工業(yè)園一帶；Ⅲ級遍布全區(qū)，Ⅴ級僅在湯湖附近高車分場有少量分布。

5 結論

1)長江新城土壤養(yǎng)分總體表現(xiàn)為較缺乏，土壤環(huán)境質量處于較清潔水平，土壤質量地球化學綜合等級總體處于良好及中等水平，為發(fā)展綠色農業(yè)提供了基礎資源。

2)長江新城土壤中Se元素總體為適量，耕地中Se元素含量總體為缺乏—適量；湖泊和建筑區(qū)中Se元素相對富集，整體反映人類活動對環(huán)境產生一定程度的影響，需要適當?shù)募訌姯h(huán)境監(jiān)測和保護。

3)長江新城整體為一等灌溉水，少量為二等(不合格)灌溉水，綜合評價長江新城土地質量綜合等級，以Ⅱ—Ⅲ級地為主，與土壤質量地球化學綜合等級結果基本一致。