惠州市龙门县黄竹沥村垦造水田项目土壤重金属污染研究

张丽华 陈东海

摘要：为研究土壤重金属污染，建设绿色无公害农业产业基地，针对惠州市龙门县龙城街道黄竹沥村垦造水田项目土壤高砷原因进行研究，对项目区及其外围区域开展基础地质、水文地质、环境地质、工程地质和地球化学调查工作，以查明项目区土壤高砷（As）来源、场地岩土体特性、地下水流场特征、水文地质条件及工程地质特征，为该项目的垦造水田建设提供科学依据

关键词：水工环地质；龙门县；重金属污染

1.引言

重金属进入土壤后，不容易随水淋溶，不易被生物降解，生物富集作用十分显著，通过食物链影响人体健康。砷作为一种微量过渡金属元素尽管在地壳中含量不高，但是由于其极强的毒性和广泛的分布以及所带来的环境健康问题而备受关注。根据中国农业部的调查发现，我国每年因为重金属对于土壤和粮食的污染，会导致高达200亿元的损失。

2.项目概况

2.1项目概况

项目区位于惠州市龙门县龙城街道，涉及黄竹沥村1个行政村，经度介于东经114°11’51.03"～114°11’22.98"之间，纬度介于北纬23°44’1.85"～北纬23°44’27.85"之间，总面积约21.15公顷（317.31亩）。项目区内地势相对平坦，局部有较小起伏，坡度较缓，总体表现出北高南低地势（图2-1）。项目区所在龙城街道雨量充沛，气候温和，年平均气温23℃，年平均降水量约2133.6mm。土壤类型全部为砂石土。

2.2采样点布设

本次工作是在充分收集以往资料数据的基础上，以地球化学调查为主，辅以基础地质调查、水文地质调查、工程地质勘察等方法手段，开展此次调查工作。项目区内的点位布设应结合已有的资料，选取代表该项目区的钻孔位置、水样采样点位和土壤采样点位。

项目区共布设有7个水文钻孔，27个工程地质钻孔，13个水样采集点，其中3个地表水样点，10个地下水样点；40个土壤取样点，项目区内16土壤采样点位；外围区域布设两条南北向和东西向的近似十字交叉剖面，南北向共布设9个采样点位，东西向共布设10个采样点位，以及项目区外北侧山区布设1个钻孔垂向剖面取样点和4个表层土壤采样点位。

2.3研究区地质环境特征

水文地质：项目区含水岩组主要由松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组组成。含水岩组富水性贫乏—中等。项目区地下水主要由北面山区向东、西两侧径流，水力坡度由4%变成1.3%；地下水主要来源为大气降水入渗补给，其次为渠系灌溉入渗和冲洪积扇系统侧向补给；最终向东、西两侧沟溪和南面水塘径流排泄，或以蒸发、越流补给承压水等方式排泄。地下水位以上0～6m冲洪积层碎石土大部分属中等透水，局部属弱透水。

工程地质：场地内分布的土层主要为第四系填土层，第四系冲洪积土层、第四系残积层。其中上部素填土层分布广泛，层厚1.0m～5.0m；第四系冲洪积土层主要为碎石、粉质黏土层，层厚3.0m～5.0m；第四系殘积层的土性为粉质黏土，层厚约3.0m。

环境地质：项目区环境地质条件基本良好，仅土壤环境质量表现异常。项目区土壤整体偏酸性，八个重金属元素中As含量超标严重，其他七个基本达标，且部分土壤As含量已超过风险管制值。

2.4项目区内的砷含量和分布规律

根据实验数据可知，水体中As含量介于0～0.032mg/ L，且编号SY-M1、SY-SZK5、SY-SZK7的水样中砷含量极低，低于检出限，项目区周边的地表水满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的V标准和《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）中的水田作物标准；地下水满足《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）的Ⅳ类标准限值要求（图2-5）。

土壤As含量介于27μg/g～815μg/g，平均值为235.30μg/ g，除LM-S-05和LM-S-06两个土壤样点As含量低于风险筛选值，其余样品土壤As含量均远超风险筛选值，部分样品甚至超过风险管制值，其中以钻孔SZK4所采0～5m段土壤As含量最高，可达815μg/g。并发现，除土壤剖面样，表层土壤在靠近花岗岩地区As含量最高，As含量整体呈现出自北向南减少的趋势（图2-6）。

岩石重金属测试分析结果显示：项目区外北侧燕山期花岗岩、石炭系大赛坝组砂岩以及项目区内钻孔揭露灰岩的As含量较高、均大于90μg/g；项目区外南侧石炭系测水组出露的砂岩、泥岩As含量最低，介于3μg/g～7μg/g之间，这与土壤As含量的分布态势相似（图2-7）。

项目区从北侧花岗岩山脚往南到石炭系测水组山脚，土壤As含量逐渐降低，整体呈现北高南低的态势，靠近北侧花岗岩山体的项目区土壤样品中As含量极高，多超过300μg/g（图2-8）。

2.5项目区内砷来源

根据以上实验分析结果可知，土壤中As元素的分布图和项目区的岩性分布来看，二者在空间上具有很好的吻合性。此外，据广东省区域地质志资料显示，项目区外北侧燕山期花岗岩大多富含毒砂，且构造发育，有利于矿物富集。另根据1∶5万水系沉积物调查成果资料显示，项目区外北侧花岗岩岩体与石炭系地层接触界线两侧的山区高含As，表现出As异常。根据前期收集资料和此次野外调查成果得出项目区内土壤中高含量砷形成的机制是：项目区外北侧花岗岩及其外接触带中赋存的毒砂（砷含量较高的矿物）在遭受风化剥蚀后，As元素以各种形式的化合物存在于北侧山区迁移下来的冲洪积物中，在受到土壤中矿物吸附作用或者土壤胶体表面吸附作用后不断在山前平原（即项目区）累积富集。

3.结果与讨论

土壤是由岩石风化形成的，土壤中的元素与岩石中的元素一般都有很好的继承关系，根据以上调查分析认为项目区内土壤As元素的来源是项目区外北侧花岗岩及其外接触带中赋存的毒砂。由于该场地后续用于耕种，土壤重金属超标会影响农产品质量和食品安全。因此查明项目区土壤高砷（As）来源、地下水流场特征、土壤渗透系数及工程地质特征，通过水文地质、工程地质、环境地质以及地球化学等多学科相结合，为解决项目实施过程中的砷（As）超标土壤治理、田块规划设计、灌排疏水设施及田间道路建设等工程技术问题提供地质依据。

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