萬方，于林松,胡尊芳,康桂玲,陳莉,李浩嵩

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地質(zhì)科學研究院，山東 濟南 250013；3.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250013)

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，環(huán)境與資源的矛盾日益突出，傳統(tǒng)的勘查方式已經(jīng)無法滿足新時代生態(tài)文明建設(shè)要求，而綠色勘查就是既符合環(huán)保要求又達到找礦效果的全新勘查模式，是對傳統(tǒng)勘查在理念、體制、方法、設(shè)備等方面的創(chuàng)新，從而實現(xiàn)勘查工作對生態(tài)環(huán)境影響的最小化。由于我國西部礦產(chǎn)資源潛力巨大而生態(tài)環(huán)境相對脆弱，綠色勘查最早在西部地區(qū)開展應用，并帶來了明顯的生態(tài)效益[1-3]。2019年12月，自然資源部遴選了第一批綠色勘查示范項目。2021年2月，山東省發(fā)布綠色勘查規(guī)范(DB37/T4307—2021)進一步規(guī)范了綠色勘查相關(guān)技術(shù)方法。

目前綠色勘查涉及的主要方面為傳統(tǒng)地質(zhì)勘查技術(shù)中對生態(tài)環(huán)境破壞較大的工程施工，例如鉆探、槽探、坑探以及淺井類工程[4-6]。通過改進施工機械設(shè)備、工藝技術(shù)及管理方法，減少工程施工的環(huán)境擾動和影響。例如改進鉆進工藝，采取定向鉆探，實現(xiàn)“一基多孔、一孔多支”從而減少因設(shè)備搬遷造成的環(huán)境影響。相比之下，地球化學勘查具有“設(shè)備輕、樣點多、覆蓋廣、擾動小”的特點，對生態(tài)環(huán)境破壞較小，目前針對地球化學綠色勘查的相關(guān)資料較少[7]。本次工作系統(tǒng)總結(jié)了綠色勘查在土地質(zhì)量地球化學調(diào)查項目中的工作方法、流程、技術(shù)，探索地球化學綠色勘查的推廣應用。

1 土地質(zhì)量地球化學調(diào)查與綠色勘查

土地質(zhì)量調(diào)查是以土壤為主要研究對象，通過系統(tǒng)采集土壤、大氣干濕沉降物、灌溉水、農(nóng)作物等樣品，查明元素分布來源、存在形式、遷移轉(zhuǎn)化途徑和生態(tài)環(huán)境效應，評定土地質(zhì)量地球化學等級，為耕地保護、土地整理和開發(fā)利用、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)[8-10]。

土地質(zhì)量地球化學綠色勘查工作主要分為3個階段，第一階段為資料收集和工作部署階段，重點搜集工作區(qū)內(nèi)生態(tài)紅線區(qū)、生態(tài)保護區(qū)、水源地位置、分布面積、界線等信息；結(jié)合資料，進行野外實地踏勘，了解采樣工作對環(huán)境可能的影響因素，對調(diào)查區(qū)內(nèi)敏感目標進行識別；在此基礎(chǔ)上完成綠色勘查布點。第二階段為綠色勘查施工階段，主要針對樣品采集和樣品加工中易產(chǎn)生環(huán)境擾動的環(huán)節(jié)進行控制。第三階段為總結(jié)評估階段，總體評價項目綠色勘查成效，編寫項目綠色勘查工作總結(jié)報告。

2 工作方法

2.1 敏感目標識別

目前山東省開展的1∶5萬土地質(zhì)量調(diào)查類項目，均以行政區(qū)劃為調(diào)查范圍，由于調(diào)查區(qū)面積較大，因此在工作開展前搜集調(diào)查區(qū)內(nèi)的生態(tài)保護區(qū)、水源地等敏感目標的相關(guān)信息對綠色勘查的實施具有重要的意義[11-13]。

以“山東省萊陽市北部地區(qū)1∶5萬土地質(zhì)量地球化學調(diào)查與評價”項目為例，該項目調(diào)查區(qū)以丘陵地貌為主，其土壤具有耕層厚度薄、土地利用類型多樣、母巖影響大的特點。轄區(qū)包括城廂、古柳、龍旺莊、馮格莊、柏林莊5個街道辦事處，沐浴店、萬第、譚格莊、河洛、照旺莊、山前店6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積1091km2。通過搜集相關(guān)資料，調(diào)查區(qū)內(nèi)有萊陽五龍河濕地省級自然保護區(qū)、萊陽老寨山省級自然保護區(qū)和部分山東萊陽白堊紀國家地質(zhì)公園。如圖1所示，五龍河濕地省級自然保護區(qū)，位于調(diào)查區(qū)北部，老寨山省級自然保護區(qū)，位于調(diào)查區(qū)的東北部，萊陽白堊紀國家地質(zhì)公園，在調(diào)查區(qū)內(nèi)分金崗口和鳳凰山2個園區(qū)，其中位于龍旺莊街道的鳳凰山園區(qū)和位于馮格莊街道的金崗口園區(qū)北區(qū)處于勘查區(qū)范圍之內(nèi)，金崗口園區(qū)南區(qū)位于呂格莊鎮(zhèn)緊鄰勘查區(qū)南部邊界[14]。據(jù)《山東省生態(tài)保護紅線規(guī)劃(2016—2020年)》，萊陽五龍河—沐浴水庫濕地水源涵養(yǎng)生態(tài)保護紅線區(qū)主要類型為濕地、水庫和森林，面積101km2，Ⅰ類紅線區(qū)58.41km2，紅線區(qū)包含萊陽五龍河濕地省級自然保護區(qū)、萊陽五龍河省級濕地公園、萊陽市五龍河口海洋特別保護區(qū)、沐浴水庫、山東萊陽白堊紀國家地質(zhì)公園、公益林，主要生態(tài)功能以水源涵養(yǎng)、生物多樣性維護為主。萊陽老寨山生物多樣性維護生態(tài)保護紅線區(qū)主要類型為森林，面積36.06km2，Ⅰ 類紅線區(qū)20.09km2。紅線區(qū)包含萊陽老寨山省級自然保護區(qū)、公益林，主要生態(tài)功能以生物多樣性維護、土壤保持、水源涵養(yǎng)為主。

1—微切割—強剝蝕丘陵；2—沖洪積平原；3—五龍河濕地省級自然保護區(qū)；4—老寨山省級自然保護區(qū)；5—萊陽白堊紀國家地質(zhì)公園；6—調(diào)查區(qū)范圍圖1 研究區(qū)地形地貌及自然保護區(qū)位置

通過野外踏勘對調(diào)查區(qū)敏感地貌環(huán)境進行分類識別，山地丘陵景觀區(qū)(Ⅱ級景觀區(qū)中的荒坡嶺微景觀，主要分布于旌旗山、老寨山等較大山系中上部。坡度大于17°，多為荒草坡、林地。土層淺薄，成土母質(zhì)為殘積物或殘積坡積物，多發(fā)育為棕壤。坡度大于15°以上的丘陵山地已經(jīng)不再適宜進行農(nóng)業(yè)種植規(guī)劃，且大多數(shù)地區(qū)為自然保護區(qū)，禁止開墾?；钠聨X景觀區(qū)與調(diào)查區(qū)內(nèi)的3個生態(tài)保護區(qū)均為生態(tài)環(huán)境高敏感區(qū)域，區(qū)域受人為影響小，野生動植物較多，在該區(qū)域開展勘查工作需格外重視環(huán)境保護。

2.2 點位布設(shè)

土壤樣品主要布設(shè)在農(nóng)用地同時兼顧建設(shè)用地，樣品采集密度為4～16個點/km2。丘陵地區(qū)地形地貌復雜，樣點布設(shè)根據(jù)成土母質(zhì)、土壤類型和土地利用現(xiàn)狀分布特點，保證樣點的代表性[15]。樣點布設(shè)在土地質(zhì)量地球化學調(diào)查與評價規(guī)范基礎(chǔ)上，針對調(diào)查區(qū)不同的土地利用類型，下列情況，土壤樣品采集密度可適當降低：在自然保護區(qū)、一類水源保護地、風景名勝設(shè)施用地，可放稀至最低采樣密度；在林地、草地可根據(jù)實際情況適當放稀采樣密度，在自然保護區(qū)內(nèi)由于植被發(fā)育，樣點的布設(shè)著重考慮樣點的可還性。

自然保護區(qū)、一類水源保護地、風景名勝設(shè)施用地內(nèi)不應布設(shè)土壤剖面，同時，根據(jù)實際情況減少在林地、草地中布設(shè)剖面。土壤水平剖面采樣間距20～200m，根據(jù)實際情況，對布設(shè)在林地、草地、農(nóng)作物種植區(qū)的水平剖面，采樣間距可適當加大。土壤垂直剖面，以1個樣/20～30cm 的密度等間距采樣；每條土壤剖面樣品數(shù)不少于5個。在林地、草地布設(shè)的土壤垂直剖面，適當放稀至1個樣/30cm 的密度等間距采樣。在上述生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域通過采取《土地質(zhì)量地球化學評價規(guī)范》(DZ/T 0295—2016) 中規(guī)定的最低采樣密度，將采樣過程對環(huán)境的擾動降到最低。

2.3 樣品采集

2.3.1 表層樣品采集

土壤樣品采集的最佳時間為上茬作物收獲以后，下茬作物尚未施用底肥和種植以前，最大程度避免了在采集過程中對農(nóng)作物的踩踏及損毀，同時可以反映采樣地塊的真實養(yǎng)分狀況和供肥能力。根據(jù)布設(shè)的采樣點在實地的現(xiàn)場情況，采樣時以布設(shè)采樣點0～50m為中心，兼顧樣點的代表性和環(huán)境友好性，優(yōu)化布設(shè)采樣點實際采樣位置，主要針對原點位地塊作物種植密度較大，采樣過程可能對農(nóng)作物有踩踏，而設(shè)計點位周邊地塊土地利用類型及作物種植類型相同，且采集過程對地塊農(nóng)作物影響較小的情況。

在采樣中心點上，以GPS定位點為中心，向四周輻射50～100m確定分樣點，等份組合成一個混合樣。根據(jù)采樣地塊作物種植實際情況及地塊內(nèi)田埂的位置形狀，選擇“S”或者“X”形或棋盤形布設(shè)分樣點，在采樣過程中，利用田埂、便道、種植間隔優(yōu)化采樣路徑，以減少采樣過程對農(nóng)田的踩踏破壞。在農(nóng)用地穿行過程中，彎腰或用雙手撥開作物，防止行進過程中造成作物彎折。

通過創(chuàng)新研發(fā)新設(shè)備來降低環(huán)境擾動是實現(xiàn)綠色勘查的重要途徑[16-18]。針對土地質(zhì)量地球化學調(diào)查以土壤樣品采集工作為主，特制了一種直推式不銹鋼土壤取樣器，該取樣器挖取樣坑的表面積更小，減少了采樣過程中的環(huán)境擾動。土壤樣品采集完后，將多余土壤回填至采樣坑中，恢復土壤原貌。

2.3.2 土壤垂直剖面樣品采集

土壤垂直剖面的采集要堅持“生態(tài)保護第一”和“注重尊重群眾意愿”的原則[19-20]。位于農(nóng)用地的垂直剖面，采樣前找到地塊所屬人，溝通協(xié)商采樣對土地的影響及相關(guān)補償費用，待商定同意后開始采樣。在土壤結(jié)構(gòu)質(zhì)地滿足洛陽鏟使用條件下，考慮采用洛陽鏟進行取樣，以減少大量挖土對土壤及植被的破壞，采樣深度為2m，采樣完成后進行土壤回填，恢復土壤原貌。在采樣點周邊采取系紅布條的方式進行標記。

當無法采用洛陽鏟時，采取人工開挖，開挖表面寬1m,長2m，深度最大為2m，開挖前布設(shè)塑料布或者帆布，開挖的土壤按照采樣深度不同，逐層分別堆碼于采樣坑一側(cè)塑料布或者帆布上，便于后期原土回填(圖2)。施工應自上而下順序開挖，并做好邊坡安全管護，及時清除松散土石，預防發(fā)生滑塌。土壤垂直剖面以1個樣/20～30cm的密度等間距采樣，每條土壤剖面樣品數(shù)不少于5個。在林地、草地布設(shè)的土壤垂直剖面，適當放稀至1個樣/30cm的密度等間距采樣。采樣完成后，按照取土深度進行原土回填。位于草地、荒地等無法聯(lián)系地塊所屬人的地塊，采樣要求與上述一致，采樣完成后恢復土地原貌，進行植被復綠。

圖2 土壤剖面挖掘置土示意圖

2.3.3 生態(tài)地球化學樣品采集

灌溉水樣品在采集過程中選擇有橋梁的河流、機井進行采集，采集時利用專用的取水器通過繩索垂直緩慢進入水體采集，減少與水體的不必要接觸，同時減少采樣對水體的擾動，對水環(huán)境的影響降到最低。保護劑在添加過程中，在采樣瓶下方放置隔墊防止保護劑滴漏。

農(nóng)作物樣品采集遵循“注重尊重群眾意愿”的原則，優(yōu)先選擇在有人的農(nóng)田、果園、大棚等地，通過交談，詢問，購買等方式，征得農(nóng)戶同意后，按規(guī)范進行采集。在采集過程中，應避免對農(nóng)作物進行不必要的踩踏和損害。

2.4 樣品加工

樣品加工過程中，通過為樣品加工人員配備口罩、防塵服，在地面鋪設(shè)塑料布等措施來防塵控塵。樣品加工中產(chǎn)生的廢棄物主要為樣品加工過篩后多余的干土，在樣品加工過程中統(tǒng)一放置于塑料桶內(nèi)，密封保存，樣品全部加工完成后，將保存樣品加工廢棄土的塑料桶統(tǒng)一搬運至周邊林地內(nèi)，將廢棄土填置于林地空地，傾倒過程中防止揚塵。

3 土地質(zhì)量地球化學綠色勘查經(jīng)驗

土地質(zhì)量地球化學綠色勘查更側(cè)重于環(huán)境保護，工作部署是關(guān)鍵。在收集區(qū)域資料的基礎(chǔ)上，著重針對研究區(qū)生態(tài)敏感區(qū)，采取“一區(qū)一策”，根據(jù)不同類型的區(qū)域合理布設(shè)點位，制定采樣路線，減少工作對生態(tài)環(huán)境的擾動。樣點布設(shè)需結(jié)合實地踏勘，在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，做到有的放矢；樣品采集是最直接對環(huán)境造成影響的環(huán)節(jié)，特別是土壤垂向剖面，開挖面積較大，工作思路要從“先破壞，后治理”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧倨茐?，少治理”，減少樣品采集對原有地貌和植被的影響。

4 結(jié)論

綠色勘查作為新時代生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，是實現(xiàn)找礦和環(huán)保雙贏的勘查模式。土地質(zhì)量地球化學勘查具有點多、面廣等特點，實施綠色勘查具有重要意義。積極發(fā)揮科技創(chuàng)新引領(lǐng)作用，運用新技術(shù)新裝備助力綠色勘查。本項目針對不同介質(zhì)樣品采集，如水體、底泥、土壤等，研發(fā)出一系列無擾動樣品采集裝備，為綠色勘查的順利實施提供了支持。土地質(zhì)量調(diào)查工作同時也是一個與土地和村民打交道的工作，綠色勘查工作的核心就是處理好調(diào)查工作與土地和村民的關(guān)系，調(diào)查工作與土地要把握好一“少”，即“少影響”，通過識別生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域，在敏感區(qū)采取最低布點密度；采取無擾動采樣工具；優(yōu)化采樣點位及采樣路徑；原土回填；統(tǒng)一處置樣品加工廢棄土等方面，減少工作對環(huán)境的擾動。同時調(diào)查工作與村民要把握好一“多”，即“多溝通”，通過溝通解決工作中遇到的問題，借助土地質(zhì)量調(diào)查工作宣傳綠色勘查理念，樹立單位正面形象。通過“一少一多”將綠色勘查、和諧勘查、文明勘查有機統(tǒng)一，做到施工一地，便民一方。本文依托土地質(zhì)量調(diào)查相關(guān)項目，總結(jié)了樣點布設(shè)、樣品采集、樣品加工、保障措施等方面的綠色勘查經(jīng)驗，探討綠色勘查在土地質(zhì)量調(diào)查項目中的應用實踐，為地球化學勘查項目提供了參考。