山东省土壤地球化学基准值

庞绪贵,代杰瑞,董健，任天龙，喻超,刘华峰，王存龙，王红晋,王增辉,赵西强，曾宪东，任文凯

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

山东省土壤地球化学基准值

庞绪贵,代杰瑞,董健，任天龙，喻超,刘华峰，王存龙，王红晋,王增辉,赵西强，曾宪东，任文凯

(山东省地质调查院，山东 济南 250013)

自2003年开始，历时15余年，在山东省开展了深层土壤地球化学调查，基本查明了全省土壤地球化学基准值。深层土壤样品采样密度为1点/4km2，16km2组合成1件分析样，分析测试Ag，As，Au，B等54项指标；统计并研究了这些指标土壤地球化学参数，确定了山东省土壤地球化学基准值，为山东省基础地质研究及地质找矿与区划等提供了基础数据。

地球化学调查；深层土壤；基准值；基础数据；山东省

0 引言

土地质量地质调查(也称生态地球化学调查)是一项基础性、公益性、战略性的地质调查与研究工作。自2003年开始，历时15余年，山东省地质调查院组织实施了山东省黄河下游流域生态地球化学调查、山东省乐陵—河口地区多目标区域地球化学调查、山东省东部地区农业生态地球化学调查、山东省中南部地区农业生态地球化学调查。至此，实现了全省陆域范围1∶25万土地质量地质调查工作全覆盖，取得了一批有影响意义的成果[1-15]，这些成果不仅对基本农田建设、土地资源保护、整治和开发利用，促进农业经济区划和种植结构调整，加快土壤保护治理和矿产资源勘查等具有重要现实意义，而且对城乡发展规划、改善人民的生存环境、提高人民的健康水平、保障社会经济的可持续发展具有深远的战略意义。

1 概述

1．1 自然地理与经济

山东省位于中国东部沿海、黄河下游，滨临渤海、黄海；境域包括半岛和内陆两部分，内陆之北、西、南三面分别与河北、河南、安徽、江苏省接壤，海上北隔老铁山水道与辽宁省、东隔黄海与朝鲜半岛相望。地貌以山地、丘陵和平原为主，中部山地突起，东部丘陵散布，宽谷平原错列于山地丘陵之间，北及西部平原坦荡低下。水系比较发育，河流分属于海河水系、黄河水系、淮河水系及直接注入渤海和黄海的其他河流。湖泊集中分布在鲁中南山丘区与鲁西南平原之间的鲁西湖带。气候属暖温带季风气候类型。年平均气温11.5～14℃，平均降水量550～950mm。适宜的气候为区内农业发展提供了优越自然条件，农业生产稳步发展，粮食作物以小麦、玉米、甘薯为主，经济作物以棉花、烟叶、花生、蔬菜为主。山东为全国主要水果、蔬菜产地省份之一，烟台苹果、莱阳梨、肥城桃和寿光的蔬菜等全国闻名。沿海水产亦较发达，水产养殖已形成产业，远洋渔业生产亦具相当规模。

1．2 地质概况

山东省地处华北板块东南缘和扬子板块东北端。地层除志留纪和泥盆纪地层缺失外，自中太古界至第四系均有出露，地层分区性明显；侵入岩自中太古代至新生代均有出露，以新太古代、新元古代和中生代侵入岩分布最广，岩石类型以中酸性岩类为主；区域构造复杂，以沂沭断裂带、五莲断裂、牟平-即墨断裂带为界划分为华北板块和扬子板块2个构造单元，断裂构造发育，区域性分划性断裂有牟平-即墨断裂、五莲断裂、沂沭断裂带、聊城-兰考断裂、齐河-广饶等断裂。矿产资源丰富，能源、黑色金属、有色金属、贵金属、稀有金属、稀土金属、非金属等矿种均有分布。

1．3 土壤类型

按岩石的地质成因及沉积形成，山东省成土母质可分为残坡积物母质、洪冲积物母质、冲积物母质、湖积物母质、海相沉积物母质、风积物母质、黄河冲积物母质、黄土母质等8种类型。根据全国土壤普查暂行技术规程和《山东省第二次土壤普查土壤工作分类暂行方案》，山东省土壤类型分为15个土类，分别是：棕壤、褐土、红粘土、风沙土、火山灰土、石质土、粗骨土、砂姜黑土、山地草甸土、潮土、盐土、滨海盐土、碱土、水稻土、新积土。按各自的发育程度、附加成土过程和土壤属性进一步细分为39个亚类， 86个土属，258个土种[16]。

2 工作方法

2．1 样品采集

土壤地球化学基准值样品采集150～200cm深层土壤，样点布设采用网格法，布置在农用大田、菜地、果园、林地等，避开存在人为污染和搬运的堆积土，使组合的分析样能反映采样单元主要土壤地球化学特征的前提下，采样点尽可能布设在采样单元格中央。土壤地球化学基准值样品采样密度为1点/4km2，采样深度为150～200cm。采集的土壤样品过20目筛，并按4个相邻网格样品组合成一件样品进行分析，土壤地球化学基准值样品组合样密度为1件/16km2，组合样送样重量为200g。山东省共分析土壤地球化学基准值组合样品10083件[17-23]。

2．2 测试元素与指标

依据中国地质调查局地质调查技术标准《多目标区域地球化学调查规范(1∶25万)》的规定，土壤地球化学基准值样品分析测试Ag，As，Au，B，Ba，Be，Bi，Br，C，Cd，Ce，Cl，Co，Cr，Cu，F，Ga，Ge，Hg，I，La，Li，Mn，Mo，N，Nb，Ni，P，Pb，Rb，S，Sb，Sc，Se，Sn，Sr，Th，Ti，Tl，U，V，W，Y，Zn，Zr，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO，CaO，Na2O，K2O，OrgC，pH值等54项指标[24]。全省土壤地球化学基准值参数统计见表1。

样品测试由武汉综合岩矿测试中心承担，采用等离子体发射光谱法、X射线荧光光谱法、发射光谱法、原子荧光光谱法、石墨炉原子吸收法、离子选择性电极法、催化极谱法、化学发射光谱法等配套方法测试。样品测试质量由中国地质调查局区域地球化学分析质量监督检查组进行监控，采用了标准样、密码样、监控样等多种监控手段，保证了样品分析质量的可靠性。

2．3 基准值计算方法

土壤地球化学基准值的求取，首先对取得的深层土壤全量54项指标分析数据进行整理，分离出采样点数据，依据《数据的统计处理和解释正态性检验》(GB/T4882-2001)，在置信度α=0.05水平下，采用峰度、偏度法对数据频率分布形态进行正态检验。当统计数据服从正态分布时，用算术平均值(X)代表基准值；服从对数正态分布的数据，用几何平均值(Xg)代表基准值。不服从正态分布的数据，按照算术平均值加减3倍算术标准偏差(X±3S)或几何平均值乘除几何标准偏差(Xg·S±3)的立方进行剔除，经反复剔除后服从算术正态分布或对数正态分布时，用剔除后的数据算术平均值或几何平均值代表土壤基准值，经反复剔除后仍不满足正态分布或对数正态分布，当呈偏态分布时，以剔除后数据众值(Xmd)或算数平均值(X)代表基准值；当呈双峰或多峰分布时，以剔除后数据中位值(Xme)或平均值(X)代表基准值。依据实际情况，采用算术平均值加减2倍(少部分为1.5倍)标准偏差或几何平均值乘除几何标准偏差的平方(少部分为1.5次方)代表基准值的变化范围，未统一选择“±2倍标准离差”，是因为有些元素若选择“±2倍标准离差”就会出现超出实际样品测试的含量范围，甚至会出现元素含量负值，这显然不符合实际情况。

表1 深层土壤地球化学含量特征参数

注：深层土壤原始数据量为10083件；含量单位C,N,OrgC和氧化物为10-2;Au为10-9;pH无量纲，其余为10-6。基准值范围带*的元素选择基准值±1.5倍离差，其余皆选择±2倍离差。

在进行pH值参数统计时，先将土壤pH值换算成[H+]平均浓度进行统计计算，然后再换算成pH值，其公式为：[H+]=10-pH，[H+]平均浓度=∑10-pHn/n,pH=-lg[H+]平均浓度。

3 主要成果

3．1 基准值的概念与意义

土壤地球化学基准值[25-33]指未受人类活动影响的，反映土壤原始沉积环境(第Ⅰ环境)的地球化学元素含量，即地质意义上(自然条件下)的地球化学背景特征，也称为土壤元素本底值，以深层土壤地球化学调查元素含量表征。其控制因素主要是地质背景、沉积物来源和类型，以及地貌气候条件等。它是研究表生元素地球化学行为(次生富集或贫化)的重要参比值，也是评判表层土壤污染程度(此处“污染程度”特指相对于原始地球化学背景含量)的重要依据，是圈定矿致元素异常、评价土壤元素丰缺、成土母质环境质量、农产品品质与安全性及防治对策等研究的基本参考值。

3．2 土壤地球化学基准值

(1)全省深层土壤大多数元素含量数据不服从正态分布。除Cl，Ba外,所有元素剔除异常数据均未超过总样品数的10%，仅有MgO满足正态分布，Ag，I，Fe2O3，SiO2等4指标满足对数正态分布检验标准，除Mn，Au，S，Ba，Hg，Br，Cl，OrgC等少部分元素(指标)外，绝大多数元素在剔除少量异常数据前后,其平均含量统计结果(几何平均值、算术平均值)并无实质性差异。

(2)全省土壤基准值与中国土壤元素平均值(C层，仅13项指标)相比，Zn，Pb偏低，Hg，Se，As明显偏低，比值在0.36～0.76之间，这说明区域原始土壤中Pb，Hg，As等元素环境质量较好，但同时也说明Se，Zn等微量营养元素总量不足，Se仅为全国的40%，Zn仅为全国的82%。其余Cu，Co，V，Ni，Mn，F，Cr，Cd等元素与全国土壤平均值(C层)较为接近，比值在0.92～1.10之间。

(3)土壤中绝大部分元素的含量分布较均匀，区域变幅较小, 变异系数小于0.40, 尤其Ge，Y，Ga，Rb，Ti，Tl，Be，pH，SiO2，Al2O3，K2O等元素(指标)变异系数在0.07～0.19的范围内,反映了土壤在长期历史中均匀演化作用的特征。元素基准值变幅较大的元素主要为Cd，Ba，Cu，Mn，Mo，Sb，CaO，C，Ag，I，S，Br，Hg，Au，Cl，OrgC，其变异系数大于或等于0.40;Au，Cl元素的变化最大, 其变异系数大于2.0；一般来说元素基准含量的变化主要受成土母质及各成土因素的影响。

4 结论

通过对山东省土壤地球化学基准值统计分析研究，确定了山东省54项指标土壤地球化学基准值，这些成果为地方政府改善生态环境，进行农业区划、环境保护、国土资源管理、地方病防治等领域提供了基础地球化学资料和科学依据。

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SoilGeochemicalReferenceValueinShandongProvince

PANG Xugui, DAI Jierui, DONG Jian, YU Chao, LIU Huafeng, WANG Cunlong, WANG Hongjin, WANG Zenghui, ZHAO Xiqiang, ZENG Xiandong, REN Wenkai

(Shanodng Geological Surveying Institute, Shandong Jinan 250013, China)

Since 2003, deep soil geochemical survey has been carried out in Shandong province for more than 15 years. The soil geochemical reference value of the whole province has been basically identified. Deep soil sampling density is 1/4km2, and one sample has been formed within the scope of 16km2. 54 indicators, such as Ag, As, Au, B, etc have been analyzed and tested. Statistics and study on these indexes of soil geochemical parameters have been carried out, and the soil geochemical reference value in Shandong province has been determined. It will basic data for basic geology study, geological prospecting and zoning.

Geochemical survey; deep soil; reference value; basic data; Shandong province

P595；X142

B

2017-09-03；

2017-09-05；编辑陶卫卫

国土资源大调查专项“山东省黄河下游流域生态地球化学调查”(1212010310306)；全国土壤现状调查及污染防治专项“山东省乐陵-河口地区多目标区域地球化学调查”(GZTR20060104)；山东省地质勘查专项“山东省东部地区农业生态地球化学调查”(鲁国土资字[2006]709号)，“山东省中南部地区农业生态地球化学调查及全省总结”(鲁国土资字[2011]1184号)资助

庞绪贵(1962—)，男，山东五莲人，研究员，从事地球物理地球化学勘查技术应用研究和管理工作；E-mail:sdsddygcb@sohu.com

庞绪贵,代杰瑞,董健，等.山东省土壤地球化学基准值[J].山东国土资源，2017,33(11)：43-47.

PANG Xugui, DAI Jierui, DONG Jian, etc.Soil Geochemical Reference Value in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2017,33(11)：43-47.