广西永福县镉重金属元素含量及分布特征

范汝海，林清梅，李庚华，唐嘉俊，倪战旭

（广西壮族自治区二七一地质队，广西 桂林 541199 ）

随着社会经济的发展，人们对环境提出了更高的要求，镉的地球化学行为及其生态环境效应一直是包括地球化学在内的各相关学科持续关注的学术热点[1]，近年来随着我国土地质量地球化学调查评价的开展[2]，广西高背景镉的地球化学特征引起了大量学者的关注[3，4]，本文从镉的含量及分布进行了地球化学特征总结，以期为广西镉重金属地球化学异常区的研究利用提供科学依据。

1 概况

研究区位于永福县境内，分东西两大区块近南北向展布，东区主要位于驾桥岭山脉和大崇山山脉之间，沿江两岸而成的长廊一带；西区主要位于大崇山山脉和大雾山山脉之间，由百寿镇至三皇镇一带的山间盆地组成，总面积达796km2。研究区地处亚热带温带交界处，属中亚热带季风气候，据永福县气象局统计资料，极端低温-3.8℃，极端高温38.8℃，历年平均降水量1937.3mm，是全国水资源丰富地区之一，气候条件对土壤形成影响很大，区内土壤主要为红壤（约占研究区总面积的45%），其次为石灰土（27%）和水稻土（25%），少量紫色土和冲积土，总体呈酸性。区内以耕地、园地、林地为主，农作物主要有水稻、柑橘、西红柿、罗汉果、百香果、甘蔗等。

在大地构造位置上研究区位于羌塘—扬子—华南板块桂中-桂东北坳陷东部，永福县境内出露地层主要有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、白垩系和第四系，研究区内除震旦系之外，其他地层均有分布。其中寒武系主要沿研究区边缘分布，泥盆系、石炭系广泛分布于区内，白垩系主要位于研究区东部区块的永福县城一带，第四系主要沿洛清江和大小河沟谷地带分布。

2 样品采集及分析

样品布设及采集按《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295-2016）规范执行，主要布设于农用地上，分3～5个子样点采集0～20cm的连续土柱，组合为一个样品。样品分析采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），由湖北省地质实验测试中心进行分析，数据结果按规定程序通过质量评估验收。

3 镉含量特征

本区共采集3888件表层土壤样品，分析结果显示镉含量 最 大 值6.54×10-6、最 小 值0.01×10-6、中 值0.26×10-6、众值0.15×10-6、平均值0.54×10-6，是全国土壤镉含量平均值（0.097×10-6）[5]的5.58倍，局部镉含量偏高，相对富集。其中，大于全国土壤镉含量平均值30倍的样点占比1.0%，按照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018），镉的污染趋势较大，有一定的生态风险。

3.1 镉在不同成土母质单元中的含量特征

根据表层土壤样品所对应的地质背景单元进行数据统计，得出各类地质背景单元控制的样点比例，其中，泥盆系（D）占比最大，达47.38%；石炭系（C）次之，为25.80%；白垩系（K）少量，占比5.35%；寒武系（∈）最少，仅为0.13%。总体以泥盆系（D）、石炭系（C）和第四系（Q）为主，反映了研究区土壤地质背景以海相和河流相为主的地质环境。镉在融县组（D3r）中含量最高，均值为1.38×10-6，其次为额头村组（D3e）、尧云岭组（C1y）、东村组（D3d）、桂林组（D3g），含量均值分别为0.98、0.90、0.90、0.89；这些高值点所在的地质单元区主要为碳酸岩区。在鹿寨组（C1lz）、信都组（D2x）、永福群（K1y）、莲花山组（D1l）中含量较低，均值分别为0.21、0.21、0.15、0.12，这些低值的地质单元主要为碎屑岩区。总体上， 碳酸盐地区表层土壤中的镉含量要高于碎屑岩区（图1）。

图1 不同地质单元表层土壤中镉均值含量

3.2 镉在不同土壤类型单元中的含量特征

全区共有6个土类，13个亚类，以红壤、潴育性水稻土、红色石灰土、棕色石灰土、红壤性土为主。将表层土壤采样点按照土壤类型单元进行分类统计（图2），结果显示，镉在红色石灰土和盐渍性水稻土中含量最高，均值分别达到了1.20×10-6、1.05×10-6，在沼泽性水稻土中最低，为0.19×10-6。

图2 不同土壤类型镉均值含量

3.3 镉在不同土地利用类型单元中的含量特征

区内土地利用类型主要有耕地、园地、林地、草地等，以耕地、园地、林地为主，三者共占区内总面积的83%。将表层土壤样按照土地利用类型进行数据统计（图3），结果显示，灌木林地中镉含量最高，均值达到1.68×10-6；其次为裸地、其他草地、旱地均值分别为0.81×10-6、0.73×10-6、0.63×10-6，这些区域在地貌上多为岩溶地貌，在岩性上主要为碳酸盐岩。水田、果园、其他园地、其他林地中镉含量较低，均值分别为0.38×10-6、0.30×10-6、0.18×10-6、0.14×10-6。

图3 不同土地利用类型镉均值含量

4 镉的分布特征

镉的分布特征可通过元素的变异系数进行分类总结，即变异系数＜0.5，表示分布均匀；变异系数位于0.5～1.0之间，表示分布基本均匀；变异系数位于1.0～2.0之间，表示分布不均匀，变异系数＞2.0，表示分布极不均匀。本区镉含量变异系数为1.24，表明镉在本区分布不均匀。根据镉的地球化学图（图4），表层土壤镉分布具有明显的地域特征，明显表现出西部区块高、东部区块低的特点，其高值区主要集中在研究区西部的永安乡、三皇镇、百寿镇及罗锦镇南东部岩溶区一带。对比研究区岩组图，结合镉在不同成土母质单元中的含量特征，可以发现镉的富集与碳酸盐岩密切相关，高值区多分布在石炭系、泥盆系的碳酸盐岩区，低值区则主要分布在第四系覆盖区和碎屑岩区。

图4 镉地球化学图与岩组对比图

5 结论

（1）研究区表层土壤镉含量平均值为0.54×10-6，是全国土壤镉含量平均值（0.097×10-6）的5.58倍，在本区相对富集，局部镉含量偏高，有一定的生态风险。

（2）研究区镉分布不均匀，变异系数为1.24，高值区与碳酸盐岩分布密切相关，碳酸盐地区镉的含量明显要高于碎屑岩区。