盐田填土造陆区盐渍化的调查与分析

冷祥阳，许士国，许 翼

（大连理工大学 建设工程学部水利工程学院，辽宁 大连116024）

0 引 言

滨海地区是人类活动和经济发展的核心区域，经济的高速增长和人口的快速膨胀使土地资源越来越稀缺，围填海就成为解决人地矛盾的重要措施。然而填海造陆区的盐渍化使得该区域的土地绿化、工程建设和路基稳定面临一系列特殊的问题，直接影响整个回填区的生态环境建设，降低各类结构的安全稳定和使用寿命。

滨海回填区盐分的来源主要有海水、地下水、地表径流和高含盐层，大量学者对回填区表层土体的盐分运移和积累过程做了有针对性的调查和实验分析，证明地下水矿化度越高、地下水位越高、海水入侵越严重，盐分在回填区表层中积累的机会和数量就越多[1]，但是对盐田上填海造陆盐渍化的研究较少。当盐田处于极限蒸发深度之内时，溶解的盐分在蒸发作用下直接形成地表积盐；当盐田处于极限蒸发深度之外时，溶解的盐分虽无法直接形成地表积盐，但会使上层土壤的含盐量增加，当极限蒸发深度范围内的土壤含盐量达到一定浓度时，同样会形成回填区的地表积盐。由此可见，高含盐层的研究不仅是针对表层土体内盐分运移规律的研究，还包括深层土壤中水盐运移规律的研究，在空间上，就形成了上层土壤与下层土壤的有机结合，使回填区水盐运移规律的研究具有整体性。因此，本文以建立在盐田上的填海造陆工程为研究对象，对其危害进行初步调查与分析，为实验模拟高含盐层水盐运移规律提供初步论证，也为控制和改善回填区地表盐渍化提供技术支撑。

1 调查区概况

本文研究的环渤海地区是地理意义上的环渤海地区，包括大连、盘锦、营口、曹妃甸、东营、莱州等。这些城市的多年平均气温、日照时间、降水量和蒸发量等气象数据基本一致，并且都已经完成或者正在进行大量的填海造陆工程。

研究区地处我国中纬度地带，属于半干旱、半湿润季风气候区。沿海地区受海洋性气候影响，春季多风少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗高爽，冬季寒冷干燥，具有四季分明的特点。据统计，该区年平均气温12.2 ℃，无霜时间为220 d，光照十分充足，全年日照时间为2 550 h[2]。

滨海回填区表层土中，易溶盐份运移的主要载体是水，它随着水分的运动而运动。水分的主要来源及其运动特点在很大程度上取决于降水和蒸发等气候因素。环渤海研究区平均年降水量623 mm[3]，蒸发量1 657 mm，从降水量和蒸发量的关系来看（见表1），平均蒸发降水比为2.70，说明该区的蒸发量远高于降水量，这必然会使盐分在运移的过程中出现明显的表层积聚现象，最终会导致滨海回填区出现大量的盐土。

表1 环渤海各城市多年平均降水量和蒸发量 mm

2 样品采集与分析方法

2.1 样品采集

通过前期的调查考证，将取样目标锁定在大连普湾新区、盘锦新区、天津滨海新区、东营港和莱州龙口，这些地区都是建立在盐田之上，且填海造陆工程结束多年之后土壤含盐量已趋于稳定。每个地区取两组土样进行对比分析，分别是回填区表层的土样和回填区附近原状盐田的土样。由于春秋季处于蒸发积盐阶段，夏季处于降雨淋洗阶段，而冬季处于盐量均衡稳定阶段[4]，所以选择能代表区域平均含盐水平的冬季进行样品采集；在距离海边2 km 的地方用铁铲挖取表层20 cm 的土样，对采集的土样进行编号，记录采样时间、地点，采样结束后立即用袋子密封，供化学实验使用。

2.2 样品分析方法

首先将从野外采集的土壤样品置于通风处，自然风干后剔除样品里的有机残渣、植物根系和侵入体；然后研磨并过1 mm 筛，称取过筛后的土样50 g，放入500 ml 三角瓶中，加水250 ml，密封，在震荡机上震荡3 min；最后放入离心机内离心5 min，提取上清液立即测定其电导率和各种水溶性盐分离子的含量。

土壤水溶性盐的测定包括阴阳离子的测定：阳离子包括Ca2+，Mg2+，K+，Na+，本文采用EDTA 滴定法测定Ca2+和Mg2+的含量；采用火焰光度法测定K+和Na+的含量。阴离子包括HCO3-，CO32-，SO42-，Cl-，采用双指示剂中和滴定法测定HCO3-和CO32-的含量；采用AgNO3滴定法测定Cl-的含量；采用EDTA 间接络合滴定法测定SO42-的含量[5]。电导率用Multi-340i 多参数水质分析仪测定。

2.3 样品含盐量的计算

电导率与含盐量成线性关系，这跟离子的电荷数和盐份离子常数有关。将土壤样品的含盐量和1∶5 土水比浸提液电导率（25 ℃）作相关分析，查看两者的相关程度，求相关方程和相关系数。这也从侧面印证数据的可靠性。

取上述8 个离子含量之和作为土样的总含盐量。根据样品采集的原则，对比回填区表层土壤含盐量与周边高含盐层土壤含盐量，分析两者之间的关系，验证高含盐层上的填海造陆是否会加剧回填区的地表盐渍化。同时分析土样的颗粒级配与盐分之间的联系。

3 结果分析

3.1 盐分测定结果

实验室测得土样各离子含量见表2，总含盐量为8 种离子含量之和。

3.2 填海造陆前后总含盐量的对比

根据实验环境，对土样分别进行化学盐分和电导率的测定，绘制了电导率与盐分浓度之间的关系图并求其相关方程，得：S1∶5=0.295 3X+0.580 4，S1∶5为1∶5 土水比的土壤浸提液电导率（ms/cm），X 为土壤总含盐量（g/kg）；相关系数R2=0.899 9。所以实验获取的土样盐分含量具有可靠性，可以用来进一步对比分析[6]。

这些滨海区的地下水埋藏较浅，深度在1.5～2.5 m 范围内，基本处于极限蒸发深度之内，对地表积盐影响较大。普兰店与盘锦采样区地下水的盐度分别是18.4%和19.1%，两份土样的含盐量基本一致；天津采样区地下水的盐度为9.7%，东营采样区地下水的盐度为24.9%，所以滨海新区的土壤盐度偏低，而东营港的土壤盐度偏高。由此可以看出，地表土壤的含盐量与地下水的盐度和埋深也具有很强的关联性。

由图1可以看出，如果附近盐田土壤的含盐量较高（东营），则相应回填区表层土壤的含盐量也较高；如果附近盐田土壤的含盐量较低（天津和莱州），则相应回填区表层土壤的含盐量也较低，即回填区表层土壤的含盐量与附近盐田土壤的含盐量具有明显的一致性。从大连、盘锦、天津和东营土样含盐量的对比分析中可以看出，回填区表层土壤的含盐量只会接近附近盐田土壤的含盐量，而不会超出过多，这是由于盐田底层粘土含量较高，使其渗透性降低、聚盐能力增强，以及盐田在长期运行下对盐分的积聚等外界条件造成的。莱州回填区土壤的含盐量反而高于附近盐田土壤，这可能是因为莱州盐田已经荒废已久，淋洗等作用使土壤盐分稀释。天津建成20 余年，土壤质地条件稳定，回填区与附近盐田土壤盐分相近；而大连、盘锦和东营的填海相对较晚，所以两者盐分有差异，且随着回填区年份的推移，回填区表层土壤的含盐量将趋近附近盐田土壤的含盐量。

表2 土样盐分离子含量 g/kg

图1 回填区表层与附近盐田土壤含盐量的对比

3.3 土壤的含盐量与物理特性的关系

对采集的土样按照GBJ145-90《土的分类标准》进行机械筛分，根据各土样砾粒、砂粒和细粒含量的不同，将土样划分为不同的类别：东营的土样是细粒土，大连和盘锦的土样是含粗粒的细粒土，天津的土样是粉土质砂，莱州的土样是级配良好砂。在地下水等外界条件相似的情况下，土样的颗粒级配与土样的含盐量具有较强的联系。从图2中可以看出，大连和盘锦土样的颗粒级配相近，且两地地下水的埋深与矿化度相近，所以两者土样的含盐量比较接近；天津的土样颗粒级配较粗，对水盐的吸附能力较弱，所以含盐量低于前两者；莱州的土样就是砂土，粒径最大，而东营的土样是粘土，粒径最细，相应地莱州土样的含盐量最低，而东营土样的含盐量最高。土壤颗粒级配对水盐运移的影响是基于不同粒径土壤对水盐的渗透能力和土壤颗粒吸附能力的差异，细粒土渗透能力弱，颗粒吸附能力强，降低了其中水盐运移的活跃度，使盐分更容易在积聚、不易被淋洗。

图2 土壤含盐量与颗粒级配的关系

颗粒级配是土壤的一个重要指标，直接决定土壤的诸多物理性质和土壤质地。通过测定土样的比重和渗透性，发现随着土壤颗粒级配的变化，土壤比重、渗透性等物理指标都随之发生有规律的变化，例如随着粒径的增加，土壤的渗透性增加（表3），这与已有研究得出的结论相同[7]。在土壤中，盐分是随着水分进行迁移运动的，期间伴随着颗粒的吸附作用，而水分在土壤中的运动规律又取决于土壤的孔隙度、渗透性等物理指标，所以土壤的颗粒级配间接影响盐分在土壤中的运移规律，进而影响地表积盐的程度。

4 结 论

通过对几个盐田的调查取样与实验分析，得出盐田之上填海造陆的盐渍化现状，对比分析回填前后含盐量的差异，并分析土壤的含盐量与其颗粒级配的关系，总结如下：

表3 土样的含水量 比重和渗透性

1）土样的含盐量与1∶5 土壤浸提液的电导率具有极显著的相关性，相关系数R2=0.899 9。实验测定的土壤含盐量能很好地代表土样的真实含盐量，可以用来进一步对比分析。

2）回填区表层的土壤含盐量与附近盐田的土壤含盐量具有一致性，而且随着回填区年份的推移，回填区表层的土壤含盐量与附近盐田的含盐量越接近。为了有效控制回填区表层土壤的含盐量，就必须在回填之前降低盐田的土壤含盐量。地表土壤的含盐量与地下水的盐度和埋深也具有很强的关联性。

3）土壤颗粒级配对水盐运移的影响是基于不同粒径土壤对水盐的渗透能力和土壤颗粒吸附能力的差异，细粒土渗透能力弱，颗粒吸附能力强，降低了其中水盐运移的活跃度，使盐分更容易积聚、不易被淋洗。颗粒级配是土壤的一个重要物理性质，直接决定土壤的诸多物理指标和土壤质地，进而影响盐分在土壤中的运移规律，决定地表积盐的程度。

［1］ 王应求，张树勤，谢森祥，刘菊生.古黄河背河洼涝盐渍土的水盐运动规律的研究［J］.土壤肥料，1981（03）：1—4.

［2］ 周在明.环渤海低平原土壤盐分空间变异性及影响机制研究［D］. 中国地质科学院，2012.

［3］ 李宁，刘珍，顾卫. 渤海与环渤海地区年降水量的统计分析［J］. 地理研究，2006（06）：1022—1030.

［4］ 王艳，廉晓娟，张余良，李明悦，贺宏达，王正祥.天津滨海盐渍土水盐运动规律研究［J］. 天津农业科学，2012（02）：95—97，101.

［5］ 土壤水溶性盐的测定［J］. 土壤通报，1965（02）：39—47.

［6］ 王艳，王正祥，廉晓娟，肖辉，王立艳，贺宏达.天津滨海地区土壤电导率的测定及其与含盐量的关系［J］.天津农业科学，2011（02）：18—21.

［7］ 余世鹏，杨劲松，刘广明. 易盐渍区粘土夹层对土壤水盐运动的影响特征［J］. 水科学进展，2011（04）：495—501.