绿色勘查在土地质量地球化学调查中的探索与实践

万方，于林松,胡尊芳,康桂玲,陈莉,李浩嵩

(1.山东省物化探勘查院，山东 济南 250013；2.山东省地质科学研究院，山东 济南 250013；3.山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250013)

0 引言

随着经济社会的快速发展，环境与资源的矛盾日益突出，传统的勘查方式已经无法满足新时代生态文明建设要求，而绿色勘查就是既符合环保要求又达到找矿效果的全新勘查模式，是对传统勘查在理念、体制、方法、设备等方面的创新，从而实现勘查工作对生态环境影响的最小化。由于我国西部矿产资源潜力巨大而生态环境相对脆弱，绿色勘查最早在西部地区开展应用，并带来了明显的生态效益[1-3]。2019年12月，自然资源部遴选了第一批绿色勘查示范项目。2021年2月，山东省发布绿色勘查规范(DB37/T4307—2021)进一步规范了绿色勘查相关技术方法。

目前绿色勘查涉及的主要方面为传统地质勘查技术中对生态环境破坏较大的工程施工，例如钻探、槽探、坑探以及浅井类工程[4-6]。通过改进施工机械设备、工艺技术及管理方法，减少工程施工的环境扰动和影响。例如改进钻进工艺，采取定向钻探，实现“一基多孔、一孔多支”从而减少因设备搬迁造成的环境影响。相比之下，地球化学勘查具有“设备轻、样点多、覆盖广、扰动小”的特点，对生态环境破坏较小，目前针对地球化学绿色勘查的相关资料较少[7]。本次工作系统总结了绿色勘查在土地质量地球化学调查项目中的工作方法、流程、技术，探索地球化学绿色勘查的推广应用。

1 土地质量地球化学调查与绿色勘查

土地质量调查是以土壤为主要研究对象，通过系统采集土壤、大气干湿沉降物、灌溉水、农作物等样品，查明元素分布来源、存在形式、迁移转化途径和生态环境效应，评定土地质量地球化学等级，为耕地保护、土地整理和开发利用、社会经济可持续发展提供依据[8-10]。

土地质量地球化学绿色勘查工作主要分为3个阶段，第一阶段为资料收集和工作部署阶段，重点搜集工作区内生态红线区、生态保护区、水源地位置、分布面积、界线等信息；结合资料，进行野外实地踏勘，了解采样工作对环境可能的影响因素，对调查区内敏感目标进行识别；在此基础上完成绿色勘查布点。第二阶段为绿色勘查施工阶段，主要针对样品采集和样品加工中易产生环境扰动的环节进行控制。第三阶段为总结评估阶段，总体评价项目绿色勘查成效，编写项目绿色勘查工作总结报告。

2 工作方法

2.1 敏感目标识别

目前山东省开展的1∶5万土地质量调查类项目，均以行政区划为调查范围，由于调查区面积较大，因此在工作开展前搜集调查区内的生态保护区、水源地等敏感目标的相关信息对绿色勘查的实施具有重要的意义[11-13]。

以“山东省莱阳市北部地区1∶5万土地质量地球化学调查与评价”项目为例，该项目调查区以丘陵地貌为主，其土壤具有耕层厚度薄、土地利用类型多样、母岩影响大的特点。辖区包括城厢、古柳、龙旺庄、冯格庄、柏林庄5个街道办事处，沐浴店、万第、谭格庄、河洛、照旺庄、山前店6个乡镇，总面积1091km2。通过搜集相关资料，调查区内有莱阳五龙河湿地省级自然保护区、莱阳老寨山省级自然保护区和部分山东莱阳白垩纪国家地质公园。如图1所示，五龙河湿地省级自然保护区，位于调查区北部，老寨山省级自然保护区，位于调查区的东北部，莱阳白垩纪国家地质公园，在调查区内分金岗口和凤凰山2个园区，其中位于龙旺庄街道的凤凰山园区和位于冯格庄街道的金岗口园区北区处于勘查区范围之内，金岗口园区南区位于吕格庄镇紧邻勘查区南部边界[14]。据《山东省生态保护红线规划(2016—2020年)》，莱阳五龙河—沐浴水库湿地水源涵养生态保护红线区主要类型为湿地、水库和森林，面积101km2，Ⅰ类红线区58.41km2，红线区包含莱阳五龙河湿地省级自然保护区、莱阳五龙河省级湿地公园、莱阳市五龙河口海洋特别保护区、沐浴水库、山东莱阳白垩纪国家地质公园、公益林，主要生态功能以水源涵养、生物多样性维护为主。莱阳老寨山生物多样性维护生态保护红线区主要类型为森林，面积36.06km2，Ⅰ 类红线区20.09km2。红线区包含莱阳老寨山省级自然保护区、公益林，主要生态功能以生物多样性维护、土壤保持、水源涵养为主。

1—微切割—强剥蚀丘陵；2—冲洪积平原；3—五龙河湿地省级自然保护区；4—老寨山省级自然保护区；5—莱阳白垩纪国家地质公园；6—调查区范围图1 研究区地形地貌及自然保护区位置

通过野外踏勘对调查区敏感地貌环境进行分类识别，山地丘陵景观区(Ⅱ级景观区中的荒坡岭微景观，主要分布于旌旗山、老寨山等较大山系中上部。坡度大于17°，多为荒草坡、林地。土层浅薄，成土母质为残积物或残积坡积物，多发育为棕壤。坡度大于15°以上的丘陵山地已经不再适宜进行农业种植规划，且大多数地区为自然保护区，禁止开垦。荒坡岭景观区与调查区内的3个生态保护区均为生态环境高敏感区域，区域受人为影响小，野生动植物较多，在该区域开展勘查工作需格外重视环境保护。

2.2 点位布设

土壤样品主要布设在农用地同时兼顾建设用地，样品采集密度为4～16个点/km2。丘陵地区地形地貌复杂，样点布设根据成土母质、土壤类型和土地利用现状分布特点，保证样点的代表性[15]。样点布设在土地质量地球化学调查与评价规范基础上，针对调查区不同的土地利用类型，下列情况，土壤样品采集密度可适当降低：在自然保护区、一类水源保护地、风景名胜设施用地，可放稀至最低采样密度；在林地、草地可根据实际情况适当放稀采样密度，在自然保护区内由于植被发育，样点的布设着重考虑样点的可还性。

自然保护区、一类水源保护地、风景名胜设施用地内不应布设土壤剖面，同时，根据实际情况减少在林地、草地中布设剖面。土壤水平剖面采样间距20～200m，根据实际情况，对布设在林地、草地、农作物种植区的水平剖面，采样间距可适当加大。土壤垂直剖面，以1个样/20～30cm 的密度等间距采样；每条土壤剖面样品数不少于5个。在林地、草地布设的土壤垂直剖面，适当放稀至1个样/30cm 的密度等间距采样。在上述生态环境敏感区域通过采取《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295—2016) 中规定的最低采样密度，将采样过程对环境的扰动降到最低。

2.3 样品采集

2.3.1 表层样品采集

土壤样品采集的最佳时间为上茬作物收获以后，下茬作物尚未施用底肥和种植以前，最大程度避免了在采集过程中对农作物的踩踏及损毁，同时可以反映采样地块的真实养分状况和供肥能力。根据布设的采样点在实地的现场情况，采样时以布设采样点0～50m为中心，兼顾样点的代表性和环境友好性，优化布设采样点实际采样位置，主要针对原点位地块作物种植密度较大，采样过程可能对农作物有踩踏，而设计点位周边地块土地利用类型及作物种植类型相同，且采集过程对地块农作物影响较小的情况。

在采样中心点上，以GPS定位点为中心，向四周辐射50～100m确定分样点，等份组合成一个混合样。根据采样地块作物种植实际情况及地块内田埂的位置形状，选择“S”或者“X”形或棋盘形布设分样点，在采样过程中，利用田埂、便道、种植间隔优化采样路径，以减少采样过程对农田的踩踏破坏。在农用地穿行过程中，弯腰或用双手拨开作物，防止行进过程中造成作物弯折。

通过创新研发新设备来降低环境扰动是实现绿色勘查的重要途径[16-18]。针对土地质量地球化学调查以土壤样品采集工作为主，特制了一种直推式不锈钢土壤取样器，该取样器挖取样坑的表面积更小，减少了采样过程中的环境扰动。土壤样品采集完后，将多余土壤回填至采样坑中，恢复土壤原貌。

2.3.2 土壤垂直剖面样品采集

土壤垂直剖面的采集要坚持“生态保护第一”和“注重尊重群众意愿”的原则[19-20]。位于农用地的垂直剖面，采样前找到地块所属人，沟通协商采样对土地的影响及相关补偿费用，待商定同意后开始采样。在土壤结构质地满足洛阳铲使用条件下，考虑采用洛阳铲进行取样，以减少大量挖土对土壤及植被的破坏，采样深度为2m，采样完成后进行土壤回填，恢复土壤原貌。在采样点周边采取系红布条的方式进行标记。

当无法采用洛阳铲时，采取人工开挖，开挖表面宽1m,长2m，深度最大为2m，开挖前布设塑料布或者帆布，开挖的土壤按照采样深度不同，逐层分别堆码于采样坑一侧塑料布或者帆布上，便于后期原土回填(图2)。施工应自上而下顺序开挖，并做好边坡安全管护，及时清除松散土石，预防发生滑塌。土壤垂直剖面以1个样/20～30cm的密度等间距采样，每条土壤剖面样品数不少于5个。在林地、草地布设的土壤垂直剖面，适当放稀至1个样/30cm的密度等间距采样。采样完成后，按照取土深度进行原土回填。位于草地、荒地等无法联系地块所属人的地块，采样要求与上述一致，采样完成后恢复土地原貌，进行植被复绿。

图2 土壤剖面挖掘置土示意图

2.3.3 生态地球化学样品采集

灌溉水样品在采集过程中选择有桥梁的河流、机井进行采集，采集时利用专用的取水器通过绳索垂直缓慢进入水体采集，减少与水体的不必要接触，同时减少采样对水体的扰动，对水环境的影响降到最低。保护剂在添加过程中，在采样瓶下方放置隔垫防止保护剂滴漏。

农作物样品采集遵循“注重尊重群众意愿”的原则，优先选择在有人的农田、果园、大棚等地，通过交谈，询问，购买等方式，征得农户同意后，按规范进行采集。在采集过程中，应避免对农作物进行不必要的踩踏和损害。

2.4 样品加工

样品加工过程中，通过为样品加工人员配备口罩、防尘服，在地面铺设塑料布等措施来防尘控尘。样品加工中产生的废弃物主要为样品加工过筛后多余的干土，在样品加工过程中统一放置于塑料桶内，密封保存，样品全部加工完成后，将保存样品加工废弃土的塑料桶统一搬运至周边林地内，将废弃土填置于林地空地，倾倒过程中防止扬尘。

3 土地质量地球化学绿色勘查经验

土地质量地球化学绿色勘查更侧重于环境保护，工作部署是关键。在收集区域资料的基础上，着重针对研究区生态敏感区，采取“一区一策”，根据不同类型的区域合理布设点位，制定采样路线，减少工作对生态环境的扰动。样点布设需结合实地踏勘，在满足规范要求的基础上，做到有的放矢；样品采集是最直接对环境造成影响的环节，特别是土壤垂向剖面，开挖面积较大，工作思路要从“先破坏，后治理”，转变为“少破坏，少治理”，减少样品采集对原有地貌和植被的影响。

4 结论

绿色勘查作为新时代生态文明建设的重要举措，是实现找矿和环保双赢的勘查模式。土地质量地球化学勘查具有点多、面广等特点，实施绿色勘查具有重要意义。积极发挥科技创新引领作用，运用新技术新装备助力绿色勘查。本项目针对不同介质样品采集，如水体、底泥、土壤等，研发出一系列无扰动样品采集装备，为绿色勘查的顺利实施提供了支持。土地质量调查工作同时也是一个与土地和村民打交道的工作，绿色勘查工作的核心就是处理好调查工作与土地和村民的关系，调查工作与土地要把握好一“少”，即“少影响”，通过识别生态环境敏感区域，在敏感区采取最低布点密度；采取无扰动采样工具；优化采样点位及采样路径；原土回填；统一处置样品加工废弃土等方面，减少工作对环境的扰动。同时调查工作与村民要把握好一“多”，即“多沟通”，通过沟通解决工作中遇到的问题，借助土地质量调查工作宣传绿色勘查理念，树立单位正面形象。通过“一少一多”将绿色勘查、和谐勘查、文明勘查有机统一，做到施工一地，便民一方。本文依托土地质量调查相关项目，总结了样点布设、样品采集、样品加工、保障措施等方面的绿色勘查经验，探讨绿色勘查在土地质量调查项目中的应用实践，为地球化学勘查项目提供了参考。