池州西南地区土壤环境质量评价研究

冀应斌

摘 要：通过土壤地球化学野外测量及样品采集，基于地球化学指标的区域分布和含量特征，根据采样介质、分析指标等特点，对研究区域土壤环境质量进行评价：主要从有害元素分布、分级即土壤污染现状评价和土壤营养有益元素分布、分级即土壤肥力质量评价两个方面来进行。为基础地质研究提供地球化学资料及区域生态农业经济发展技术支撑。

关键词：池州西南地区;土壤环境质量;评价

中图分类号：X825     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）2-0125-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.030

Evaluation of Soil Environmental Quality in Southwest Chizhou

JI Yingbin

（Nanjing Engineering Branch of Jiangsu Union Technical Institute，Nanjing 211135，China ）

Abstract：Through the soil geochemical survey and sample collection， based on the characteristics of regional distribution and content in the geochemical indicators， according to the sampling medium， the analysis indicators etc.， to the study of regional soil environmental quality assessment， mainly from the harmful element distribution， classification of soil pollution assessment and soil nutrition beneficial elements distribution， grading the two aspects of soil fertility quality evaluation. It provides geochemical data for basic geological research and technical support for regional ecological agricultural economic development.

Keywords： southwest chizhou;soil environmental quality;evaluation

0 引言

本研究主要采用土壤污染现状评价和土壤肥力质量评价要素来进行土壤环境质量评价，评价因子则选择与土壤环境质量密切相关的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，与人类活动影响显著的N、P、S，与土壤肥力质量相关的N、P、K、OM，人类活动影响明显或对生态环境具潜在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等;评价方法以单项指数法、综合指数法为主，对土壤质量进行定性定量评价。通过圈定污染区、有益区，为区域生态农业及经济发展提供技术支撑。

1 研究区地貌特征

研究区第四系分布广泛，地层单元划分为上更新统下蜀组、全新统芜湖组。沉积物以粉砂质黏土、含粉砂黏土为主，成片的条状农田分布区，区域海拔高度在 7～303 m，主要由丘陵、平原、岗地以及山间洼地组成，丘陵地区以基岩出露和薄层残坡积土壤为主;平原区主要为沿江冲积平原土壤覆盖，覆盖厚度一般为10 m左右;洼地以冲积坡积物为主，覆盖厚度一般小于10 m，局部有水体;岗地以低缓山丘为主，土壤主要为以坡积-残积混合，主要采用土壤污染现状评价和土壤肥力质量评价两个要素来进行土壤环境质量评价[1]。

2 采样与评价标准

通过分析土壤中54项元素指标之间的相互关系，分别对深层土壤和表层土壤样品进行了R型聚类分析和因子分析，从而反映了元素指标之间的相互关系及深层土壤元素组合异常的特征。

对40件深层土壤样品进行R型聚类分析，以距离20为界线，将54项元素指标分为三类组合。①K、Rb、Th、Be、Tl、Bi、U、La、Y、Sn、W、Nb、Ce、Na、Ca、Sr、Cl組合。该组合大部分是造岩元素，指示中酸性岩浆岩位置。②Mo、Se、Cr、V、Cd、Ni、Hg、As、Sb、Fe、Sc、Au、Cu、Pb、Zn、Mn、Al、Ga、Ge、Li、F、Mg、Ag、Ba、C、TOC、N、P组合。该组合中指示铜多金属矿化，伴生铅锌矿化和金矿化。③B、Ti、Co、Br、I、Si、Zr、S组合。该组合中Br、I由于其亲气性，在高温条件下形成碘或气化，具强挥发性，独立活动能力强，可以向上穿透各种围岩或沿断裂构造长距离迁移，在矿床上方形成异常，并易于被土壤和有机质吸附，是深部隐伏矿的重要指示元素。

表层土壤元素组合异常特征根据异常分类涉及的元素指标，利用SPSS软件对160件表层土壤样品进行R型聚类分析和因子分析，聚类分析制成树状图，进行因子分析[2]。

根据聚类分析以距离13为界线，可以归纳出七类组合。①Au、Hg、Sn、Cu、P组合。Au、Hg、Sn标定距离小于5，可能反映了与铜矿化有关的金异常。②N、TOC、S、Cl组合元素间的标定距离均小于10，推测该组合与农业肥力指标有关。③K、Th、U、Na组合元素间的标定距离均小于7，都是造岩元素，反映了它们与中酸性岩浆岩关系密切。④Cd、Pb、pH、Ca组合指标间的标定距离均小于10，Cd、Pb为环境污染指标，并且与pH存在相关性，推测与环境污染关系密切。⑤Fe、Ni、Co、F、Mg、Zn、Al、Cr组合元素间的标定距离均小于7，推测与农业营养元素指标关系密切。⑥Mn、Se、As、Sb、Ag、Bi、Mo组合元素间的标定距离小于13，该组合成分比较复杂，多为与矿产有关的元素，可能与该区域矿化异常有关。⑦B、Si、I组合元素间的标定距离小于13，该组合可能与成土母质有关。

评价因子选择与土壤环境质量密切相关的Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni，与人类活动影响显著的N、P、S，与土壤肥力质量相关的N、P、K、OM，人类活动影响明显或对生态环境具潜在危害的F、Sn、Sb、Bi、Co、V、U、Th等。评价标准Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni八项重金属采用《国家土壤环境质量标准》;N、P、K、OM采用全国第二次土壤普查的标准;其他元素引用地球化学异常圈定和评价标准。评价方法以单项指数法、综合指数法为主，对土壤质量进行定性定量评价。

依据《土壤环境质量标准（修订）》（GB 15618—2008）中土壤环境质量评价等级划分标准计算土壤环境质量指数（Zi）。依据单一元素土壤环境质量指数编制该元素的污染分级图进行质量评价分析，具体见表1。

3 土壤污染现状评价

3.1 土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染评价

从研究区表层土壤Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As污染分级情况进行具体分析。

Hg是污染最轻的元素，总面积约为10.6 km2，占6.37%。其中轻度污染区面积9.7 km2，占5.83%;中度污染区面积为0.9 km2，占0.54%，无严重污染区。中污染区主要分布于涓桥镇附近，轻度污染区呈块状分布，主要分布于秋浦河下游、天生湖、青山口河、凹里胡等河流湖泊周围。Hg污染分布还具有沿流域分布的特征，在秋浦河下游、天生湖等流域地区。

Cd是污染面积最大的元素，污染总面积为161.2 km2，占96.94%，其中轻度污染面积为51.6 km2，占全区面积31.03%，中度污染区面积为105.3 km2，占63.32%，严重污染面积为4.3 km2，占2.59%。Cd污染沿秋浦河呈带状分布，沿河地区以中度污染为主，局部有严重污染存在;矿山开采区也存在Cd污染分布，重度污染面积比较集中于矿山开采区附近;轻度污染主要集中在东部林地区。

Pb污染面积为98.8 km2，占59.41%。以轻度为主，无中度以上污染，主要分布于城镇以及交通干道附近，表层土壤Pb污染主要分布于秋浦河西岸。

Cu污染总面积为71.5 km2，占42.99%，以轻度污染为主，轻度污染面积为71.4 km2，占42.93%，中度污染面积为0.1 km2，无Cu严重污染地区。Cu污染主要分布在秋浦河西岸，东岸主要集中在城镇附近。Cu污染主要分布于水田分布区，推断与农业生产有关，如秋浦河水灌溉、含Cu农药的使用等。

Zn污染总面积为70.4 km2，占42.33%，全部是轻度污染。专题区表层土壤Zn污染与Cu污染相似，分布受经济活动影响，Zn污染主要分布在秋浦河西岸，东岸主要集中在城镇附近。Zn污染主要分布于水田分布区，推断与农业生产有关，如秋浦河水灌溉、Zn肥的使用等。

Cr污染面积为23.3 km2，占14.01%，全部为轻度污染。Cr污染分布在秋浦河下游城镇及周围农田、林地矿山开采区附近以及东北角（深层Cr高背景）。

Ni污染面积为49.5 km2，占29.77%，其中4.8 km2达到中度污染，占2.89%，轻度污染面积为44.7 km2，占26.88%，无Ni严重污染地区。Ni污染主要分布在城镇及周围、交通道路附近，推测除了工业和城镇生活废物，高铁等工程施工也会造成土壤Ni污染。

As污染面积为83.6 km2，占50.27%，其中9.1 km2达到中度污染，占5.47%，轻度污染面积为74.5 km2，占44.80%，无重度污染。As污染主要分布在城镇、矿山开采区等人类活动密集区域。

分析可知：表层土壤受污染面积占97.65%，其中轻度污染面积约为108.4 km2，占65.18%，中度污染面积约为54.0 km2，占32.47%，无严重污染区。污染土壤的区域分布表现为重度及中度污染区主要沿秋浦河分布，集中在城镇及外围、矿山及外围，中度污染元素有As、Cd、Hg、Ni，重度污染元素只有Cd;轻度污染区主要分布在秋浦河、天生湖、城镇附近及周边地区、矿山周边地区，轻度污染元素有Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、As。從污染元素看，Hg污染面积小，As、Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni等7项污染面积均超过总面积10%，从污染强度和危害性看，As、Cd、Cu、Pb、Zn是表层土壤的最主要污染物。

3.2 土壤Bi、Co、F、Sb、Sn、Th、U、V污染评价

通过地球化学特征分析，土壤Bi、Co、F、Sb、Sn、Th、U、V污染以轻度污染为主，只有Bi、Sn有极少量中度污染，无重度污染，分布可以归纳为Sn污染，Sb、Bi污染，Co污染，F污染，V污染，U、Th污染等6类。

Sn污染：表层土壤Sn污染总体上分布于城镇及周边地区、矿山开采区及外围。表层土壤Sn污染主要受人类经济活动控制，研究区东南角区域也受地质作用影响。

Sb、Bi污染：表层土壤Sb、Bi污染分布较相似，主要在秋浦河一带呈大面积分布，可能与秋浦河水质污染有关;此外Bi元素污染在研究区东北角及东南角分布，推测与地质背景有关。

Co污染：表层土壤Co污染零星分布在星河村、罗村附近。尤其罗村附近的矿山开采区存在大片Co污染，推测表层土壤Co污染与人类活动有关。

F污染：表层土壤F污染沿秋浦河西岸分布，分布在深层土壤F高背景区域，因此表层土壤F污染主要受地质背景影响。

V污染：表层土壤V污染分布在秋浦河与木闸河之间的农田、西南角的城镇周围，具体污染原因不明显，推测秋浦河冲积层存在高含量V元素。

U、Th污染：表层土壤中U、Th污染零星分布在秋浦河一带以及东南部破碎带上，基本与深层土壤U、Th高背景区域重合，受地质背景控制，其放射性危害须引起重视。

3.3 土壤综合污染评价

从土壤综合污染分级情况分析得出，表层土壤以轻度污染为主，中度污染次之，只有少量林地土壤无污染。表层土壤污染面积达到162.4 km2，占全区总面积97.65%，其中轻度污染面积达108.4 km2，占全区总面积65.18%，中度污染面积达54 km2，占全区总面积32.47%。

污染土壤的区域分布表现为：全區表层土壤基本都达到污染程度，中度污染主要沿秋浦河西岸分布，在专题区东南角的矿山开采区也有分布，因此可将研究区表层土壤污染分为秋浦河流域污染区和矿山开采污染区两个区域[3]。

4 土壤肥力丰缺现状评价

4.1 土壤养分丰缺现状评价

全氮、全磷、全钾及有机质是土壤的最主要营养组分，是评估土壤养分的基本指标。

①有机质总体以三级为主，二级和四级次之，极少量一级土壤，其中三级土壤占60.85%，分布于全区;四级土壤占20.99%，主要分布于秋浦河上游及中游、天生湖北部、罗村附近及涓桥镇附近的矿山开采区;二级土壤占17.02%，主要分布于河流、湖泊及水库附近;一级土壤占1.14%，主要分布于研究区西北角，沿秋浦河及支流分布。

②全氮总体以三级为主，二级次之，少量一级和四级土壤，其中三级土壤占58.63%，主要分布于秋浦河东岸;二级土壤占28.26%，主要分布于秋浦河西岸、天生湖及其他河流湖泊的林地区域;一级土壤占8.78%，主要分布于秋浦河西岸的农田区域;四级土壤占4.33%，零星分布在矿山开采区等土壤贫瘠的区域。

③全磷总体以三级、四级为主，五级次之，少量二级、一级土壤，其中四级土壤占44.32%，主要分布于秋浦河东岸;三级土壤占36.32%，主要分布于秋浦河西岸;五级土壤占12.27%，主要分布于天生湖附近及矿山开采区等土壤贫瘠的区域;二级土壤占5.83%，零星分布在秋浦河西岸、涓桥镇北部和东南角的林地等区域;一级土壤占1.26%，零星分布在秋浦河西岸和涓桥镇北部的林地。

④全钾以四级及以上土壤为主，各级含量较为平均，其中三级土壤占34.18%，主要分布于秋浦河东岸;一级土壤占33.35%，主要分布于秋浦河西岸及东部的林地;四级土壤占19.84%，主要分布于天生湖南部、涓桥镇南部的林地、国道G318和G50北段;二级土壤占12.63%，主要沿一级土壤外围分布。

总体而言，研究区以秋浦河为界，西岸土壤养分好于东岸土壤;全区有机质、全氮、全钾基本达到适中及以上，全磷在秋浦河东岸相对缺乏。

4.2 作物有益元素丰缺评价

根据研究区特点和本次样品分析指标，除N、P、K和有机质四项养分指标外，选取了B、Cl、Co、Mn、Mo、S、Zn、Si、Fe、Na、Ca、Mg等12种元素，专题区土壤营养（有益）元素丰缺现状及分布特征。

B：稍丰-丰富区占79.61%，适中区占17.62%，缺乏区占2.77%。丰富区主要沿交通道路分布，适中区主要分布在秋浦河下游及天生湖附近、东部破碎带和花岗岩区域，缺乏区主要分布在天生湖附近、东部破碎带和花岗岩区域。

Cl：稍丰-丰富区占5.77%，适中区占12.09%，缺乏区占82.14%。稍丰区主要分布在西北角，适中区主要分布在稍丰区外围、天生湖以及矿山开采区。

Co：稍丰-丰富区占36.50%，适中区占36.14%，缺乏区占27.36%。稍丰-丰富区主要分布在秋浦河西岸以及矿山开采区附近，缺乏区主要分布在秋浦河东岸，天生湖及破碎带附近最为缺乏。

Mn：稍丰-丰富区占31.81%，适中区占31.51%，缺乏区占36.68%。丰富区主要分布在矿山开采区等工矿企业附近。

Mo：稍丰-丰富区占5.59%，适中区占54.06%，缺乏区占40.35%。丰富区主要分布在东部的破碎带及花岗岩区域，稍丰区主要分布在秋浦河上游和专题区南部的工矿企业附近，适中区全区分布，主要集中在秋浦河西岸，缺乏区主要分布在秋浦河东岸及专题区西北角。

S：稍丰-丰富区占96.21%，适中区占3.79%，零星分布在秋浦河上游及专题区北部，无缺乏区。

Zn：稍丰及丰富区占42.99%，适中区占24.95%，缺乏区占32.06%。稍丰-丰富区主要分布在秋浦河西岸、矿山开采区等区域，适中区主要沿丰富区外围分布，缺乏区主要分布在秋浦河东岸。

Si：全区达到丰富，以秋浦河东岸，尤其矿山开采区附近最为丰富。

Fe：稍丰-丰富区占89.90%，丰富区主要分布在秋浦河西岸、矿山开采区等，稍丰区主要分布在秋浦河东岸，适中区占7.34%，缺乏区占2.76%，适中区和缺乏区主要分布在秋浦河附近、东部和南部。

Na：稍丰-丰富区占1.02%，适中区占1.50%，缺乏区占97.48%。稍丰-丰富区分布在东部的破碎带和花岗岩区域内，适中区分布在稍丰-丰富区外围以及西北角，缺乏区以秋浦河为界，稍缺区在西岸，极缺乏区在东岸。

Ca：缺乏区占87.01%，北部表层土壤钙含量适中-稍丰，东南角石灰岩矿山附近钙含量丰富。

Mg：以秋浦河为界，西岸大部分表层土壤镁含量丰富，东岸除东南角的石灰岩矿附近稍丰，秋浦河沿岸及石灰岩矿外围适中外，大部分区域为稍缺。

5 结语

①通过土壤质量评价，适宜发展绿色食品的土地面积为37.7 km2，占全区的22.67%，适宜区面积较少，主要分布在秋浦河东岸的林地，开展绿色食品产业成本较大，因此不宜作为绿色食品产地。从污染物影响程度看，Cd、As是最主要影响因子[4]。

②需要重视土壤重金属污染，如发展茶叶生产，土壤重金属污染治理是种植茶叶、发展生态农业经济的必由之路。

③表层土壤Se元素富集程度，结合Se元素丰缺分析图以及地质矿产背景、人类活动强度、土地利用类型、工农业生产布局等要素，富Se土壤成因主要可以归纳为人为污染和自然成因两大类。

参考文献：

[1] 赵颖丽.区域土地质量地球化学评估及其与农用地分等整合研究：以山西祁县为例[D].北京：中国地质大学，2018.

[2] 赵新华.农用地土壤环境质量作用下的耕地综合质量评价[J].农村实用技术，2019（8）：102-103.

[3] 王显炜，孟秦宇，闫江涛，等.应用地球化学资料评价陕西某区土壤环境质量[J].黄金，2017（2）：70-73.

[4] 黄子龙，林清梅，李春林，等.广西宜州市土壤重金属元素地球化学特征[J].矿产与地质，2019（2）：348-352.