益阳市赫山区耕地镉污染地质调查研究

陈文斌 朱巧辉 黄光锡

(湖南省煤田地质局第二勘探队 湖南 株洲 412003)

一、前言

通过收集益阳赫山区内以往镉(Cd)等重金属污染及地质工作成果资料和耕地质量等基础数据，以实地调查、采样测试等手段，大致了解镉污染耕地特征和镉含量、含镉土体分布范围，综合分析调查区内镉污染耕地分布范围和主要镉污染来源，大致了解含镉污染耕地赋存层位、形态、厚度、成土母质。通过镉元素在不同区域的含量划分镉的级别，总结区域镉分布的区域特征和规律。分析镉污染的源头。圈定镉污染耕地治理区，提出镉污染耕地治理防范建议。

二、调查区耕地地质特征

第四系为区内分布最广泛的地层，主要分布在区内东部、北部、南部的洞庭湖盆地。水稻田耕地主要分布在第四系全新统Qh和更新统Qp。

全新统Qh：岩性为灰色，灰褐色，灰黑色，棕褐色粘土、粉砂质粘土、细粉砂、细砂质粘土、含钙质细粉砂质粘土、淤泥。底部偶含细砾，广泛分布于工作区东部。

更新统Qp：上部岩性为黑褐色、土黄色铁锰质结核粘土，局部夹粉质粘土。下部为黄色，土黄色原生具有网纹状的粘土堆积，广泛分布于工作区。

根据野外实地调查，大致了解了调查区的耕地土壤(水稻土)的土层结构，其土层结构为耕作层～犁底层～母质层。耕作层一般厚20～30cm，主要外灰色、深灰色的腐植质粘土或淤泥质粘土。犁底层厚20～60cm，主要为灰色的一般质地较密的粘土、部分地区为粉质粘土、围湖造田区域为粉质粘土含细砂。耕作层和犁底层为全新统Qh，一般为粘土～粉质粘土～细砂土三层结构土体，近剥蚀区为粘土～粉质粘土夹碎石土二层结构土体。母质层为更新统Qp为黑褐色、土黄色铁锰质结核粘土层，具体厚度不详，其母质层大于3米，主要为土黄色的老粘土夹粉质粘土，含铁锰质结核、质密较硬。调查区位于洞庭湖南缘，土体厚度由南往北存在逐渐变厚的趋势。

三、采样测试

调查区土壤PH值5.0至6.0左右，平均5.5，对比《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB15618-2018》农用地土壤污染风险筛选值0.3mg/kg，根据《中国土壤环境背景值》中国环境监测总站主编(1990，lSBN:7-80010-772-8)我国土壤中镉背景范围为 0.001～13.400 mg/kg，算术平均值为 0.097 mg/kg。

土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB15618-2018

植物样参考标准，《食品安全国家标准 食品中污染物限量》GB 2762-2017。

食品安全国家标准食品中污染物限量 单位：mg/kg

在调查区采集了85个浅层样(0～20cm)进行化验，其中超过土壤本底值得(0.097 mg/kg)存在异常的68个，占总数的80%。超过土壤污染风险筛选值17个，调查区的浅层含镉土壤均超过了土壤的本底值，全部存在异常。在此基础上将耕地土壤镉含量大于0.3mg/kg的范围圈定为农用地土壤污染风险区，可能存在农用地土壤污染风险的区域主要集中在调查区的东北部，赫山区耕地土壤镉含量异常区分布八字哨镇、兰溪镇、泉交河镇、欧江岔镇，面积约400km2。土壤污染风险区在东北部八字哨镇、笔架山乡、泉交河镇、欧江岔镇一线的东北部，面积约155km2。详见《益阳市赫山区耕地土壤浅层镉含量等值线图》

在调查区共采集深层样(60～100cm)37个，根据化验结果，其中超过土壤本地值得(0.097 mg/kg)存在异常的20个，占总数的54%。没有样品的测试结果超过土壤污染风险筛选值，镉含量存在异常样品在区内没有特别的分布规律。

本次共采集植物样19个，根据化验结果，对比《食品安全国家标准 食品中污染物限量GB 2762-2017》研究区作物样镉含量花生，稻谷超标，其他均在规定的范围值内。谷物(稻谷、高粱)采样8个，超过限量值得5个，超标率62%，超标的均为稻谷，超过限量值得1.8～2.9倍。豆类(绿豆、黄豆)采样7个，均没有超过限量值，坚果及籽类(花生、油菜籽)采样4个，超过限量值得2个，超标率50%，超标的均为花生，超过限量值得1.6倍。

四、分析研究

(一)土壤中镉

根据化验结果，同一采样位置的浅层土壤样(0～20cm)和深层土壤样(60～100cm)进行对比，土壤镉含量明显下降。深层土壤样中有46%得样品测试结果低于土壤本地值，其中9个样品未检测出镉元素。同一位置的采样测试结果越往深部镉的含量越低或没有镉元素。整个调查区耕地镉含量进行对比发现，浅层土壤镉含量均存在异常，可能存在农用地土壤污染风险的区域主要集中在调查区的东北部。而深层土壤镉含量均没有超过风险筛选值，超过土壤本底值得占整个深层土壤样的54%，分析发现深层土壤镉含量存在异常的样品在区内没有特别的分布规律，整体对比深层土壤镉含量明显低于浅层土壤。

因此土壤中的镉元素超标与母质层没有关系，越往深部镉含量值越低或接近于零。说明调查区的土壤镉污染来源并不是土壤的成土母质。

(二)农业活动

益阳市赫山区是一个农业大区。本次圈定的土壤污染风险的区域以前都是湖区，自上世纪60年代以来被大规模围垦造田，围湖造田是指将湖泊河流的浅水区、草滩、湿地等由人工围垦成为农田，同时吸取湖底的淤泥填湖。湖底淤泥含有较多的镉元素，使的这些农田中的镉元素含量在较高。由于城市工业化的迅速发展，大量市政污水、工业废水排放至河道，使的这部分污水中含有的许多重金属离子，农业活动使用这部分污水灌溉土地，而进入这些农用土壤中重金属元素的含量在不断增高。

根据测试结果分析，风险区主要分布在河流的下流方向，越往下流城市污水、工业废水中镉元素沉积的越多。同时使用含有镉的农药化肥都可以导致土壤中镉的增加，进而导致土壤重金属镉污染。说明农业活动是土壤镉污染源的来源之一。

(三)工矿企业活动

西部的矿业活动矿业生产废水、废渣排入地表水或渗入地下水，矿山的开采过程、冶炼废渣和矿渣未经处理和随意堆放等，伴随着矿山排放水和大气降水使之带入如河流或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属含量增加。同时工业生产过程中废气排放的有害气体和粉尘等，经自然沉降或雨淋沉降进入土壤。所以工业活动是镉污染的来源之一。

五、土壤中镉污染治理方法

(一)控制来源

调查区的土壤镉污染来源并不是土壤的成土母质，人类活动对土壤镉的输入量超过自然释放量。区内有多条河流，流向基本为至西向东，资水(支流)、撇洪河上游为益阳市区、泉交河镇、沧水铺镇、泥江口镇。泉交河、侍郎河上游方向为衡龙桥镇流经欧江岔镇。以上河流穿过调查区的耕地范围。由于城市的迅速发展，大量的生活废水、商业废水和工业废水排入河道，使的这些污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而在土壤中日积月累，使得土壤中的镉元素超标。

被镉污染的土壤很难修复。应严格控制土壤镉的来源为首选方法。做到不用未经处理的生活、商业、工业污水进行灌溉，不使用污泥进行施肥，不使用不合格化学肥料或有机肥料，远离工厂企业和交通要道，严格控制土壤中重金属镉的输入，改善土壤环境。

(二)生态修复法

生态法是通过改变耕作制度、调整作物品种以及改变土壤的水肥条件等方法来解决土壤污染的问题。使用有机质肥料，通过施用有机肥料，诸如堆肥、厩肥、植物秸秆等有机肥，增加耕地的有机质含量有利于改善土壤的结构，减少使用污泥作为肥料，可以降低土壤中镉沉积。选用对镉吸收较好的作物，由于作物种间和种内对镉吸收的差异，在土壤镉污染地区选种一些抗镉污染性强的植物，以降低镉污染的危害。根据植物样的测试结果和收集资料，研究表明水稻、花生、镉的吸收量较高，如黄豆、绿豆、高粱、油菜等豆类和籽类作物。改变以往耕作制度，为了尽可能的减少镉污染，尽可量减少受镉污染的产品进入食物链。可以在中、重度污染地区改种非食用植物。如芦苇幼苗植株和根皮层细胞中累计了大量的镉。可以在河道、水渠、滩涂种植芦苇，已吸收土壤中的镉元素。

六、结论

1.调查区的浅层土壤镉含量均存在异常，可能存在农用地土壤污染风险的区域主要集中在调查区的东北部。

2.调查区的镉来源与成土母质没有关联。镉主要沉积在表层土壤中(耕种层)。越往深部镉含量越低。

3.镉污染的来源主要为，农业活动和西部矿业活动。

4.研究区花生、水稻镉元素含量超标。建议改中其他经济作物，如黄豆、绿豆、高粱、油菜等豆类和籽类作物。

5.严格控制土壤镉的来源为首选治理方法。治理方法应优先复植物修复适应性广，安全可靠、极具潜力的绿色修复技术。