河北省康保―沽源地区土地质量地球化学评价

　　河北省康保―沽源地区土地质量地球化学评价

　　    土壤是土地的承载者，它的质量与人类生存息息相关。自上世纪70年代以来，由于世界人口的不断增加，导致全球工业和经济飞速发展，加剧了环境污染、土壤质量退化和农作物生产力水平与品质下降等一系列的生态环境问题，促使人类耕地面积不断缩减，使得国内外学者纷纷开展土壤质量地球化学调查和评价的研究。其诣在探索元素和有机污染物存在于不同生态系统中的分布及分配特征、地球化学的循环过程和它对人类健康及生态系统的深远影响。

　　    上世纪90年代起，全国进行多次的环境评价工作。同时，中国地质调查局在多地域、多方位开展了土地质量调查与评价工作，加快了我国在土地方面的精准化管理。

　　    河北省康保―沽源地区是河北省比较贫困的地区，同时土壤保蓄能力差，土体障碍层明显，农业生态地质环境比较脆弱。该区属于京津冀地区地表水和大气气流的上游地区，其生态环境的好坏，对京津冀地区水、土、气环境质量起着至关重要的作用。

　　    1、研究区概况

　　    研究区位于河北省北部张家口市康保、沽源及承德市丰宁、围场一带，共分为3个片区总面积8080km2。平均海拔1400m左右，总体地势呈西北低、东南高，丘陵和平原为其主要地貌形态。地处于半干旱地区，区内水资源缺乏。年平均气温2.4℃，多年平均降雨量只有386.7mm，而蒸发量在900―1000mm。属于东亚大陆性季风气候。区内以草地、林地和耕地为主，三类合占总面积的95.58%,其他土地面积合计不到5%。土壤以栗钙土为主，其次是棕壤。

　　    区内出露的地层主要有中生界、新生界等，并发育各类侵入岩及火山岩。基岩出露面积约占全区的49%，中生界是本区出露最广的地层，主要为一套中性火山岩，间夹河流相碎屑沉积岩。新生界第四系覆盖面积约占全区的51%，主要为全新统的风积物、冲洪积物等。岩浆岩以中―酸性侵入岩为主，少量岩体偏碱性，另外有部分潜火山岩。

　　    农作物主要为莜麦、马铃薯、胡麻等，近年来不少地区建成了大量颇具规模的错季蔬菜基地。

　　    2、样品采集与测试

　　    2.1 样品采集

　　    2.1.1 表层土壤样品采集

　　    表层土壤采样密度为1个／km2，局部山地、林区放稀至l—2个/km2，以网格形式均匀的排布，同时按总样品量的2%布设重复样。除表面腐殖层，采样深度为0―20cm，每个样品由5个子样等量混合组成，样品重量大于1000g，以布设点位中心位置为主采样点，四周辐射20m确定4个子样点。样品采集优先选择在了农田、草地、林地区，丘陵、山地区选择在土壤易于汇集的平缓坡地、山间平坝或低洼处。

　　    2.2.2 深层土壤样品采集

　　    深层土壤采样密度为1个/4km2，局部山地、林区放稀至l―2个/16km2，同时按总样品量的2%布设重复样。采样深度是100―130cm，同样使用5点混合法采集，样品重量大于1000g。坝上平地区，选择单元格中心位置采集样品：丘陵、山地区选择在土壤易于汇集的平缓坡地、山间平坝等土层较厚区域采集样品。山间谷地土层难以达到规定深度的，在保证采样深度达到1m后，在该点控制范围内可多点组合，保证样品重量大于1000g。

　　    2.2 样品加工

　　    土壤样品自然晾干后由技术人员过筛，取小于20目粒级样品，一部分样品送往实验室进行土壤化学分析，副样(500g)装入特制的聚氯乙烯样瓶，建档后送专门的样品库长期保存。样品晾晒、加工、运输过程严格把控，防止污染、混淆。

　　    2.3 分析指标与方法

　　    样品测试由河北省地质实验测试中心承担。表、深层土壤样品测定了54项指标。Si02、Al203、Fe203、Ca0、K20、Ti、P、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Zr、V、Nb、Y、Sr、Ba、Rb、Br、Ga、Cl、Mn采用X射线荧光光谱法(XRF)，S、Ce、Be、Sc、La、Li、Mg0、Na20采用等离子光谱法(ICP-AES)，Co、Mo、Cd、W、Tl、U、Sb、Bi、Th、Au采用等离子质谱法(ICP-MS)，As、Hg、Se、Ge采用原子荧光光谱法(AFS)、B、Sn、Ag采用电弧发射光谱法(ES)，F采用选择性离子电极法(ISE)，N采用凯氏定氮法，I采用催化比色法，Corg采用重铬酸钾容量法(VOL)，TC采用红外光谱法，pH采用pH计测定(ISE)。

　　    本次检测工作中，各类样品所有检测项目的一级标准物质检测合格率均达到100%：全部项目检测的内检合格率均达到97%以上；全部项目检测的总报出率均达到100%；元素异常复查合格率均达到100%。

　　    3、评价标准与方法

　　    本文土地质量地球化学评价主要包括土壤养分、土壤环境评价及土壤质量评价等。评价方法参照《土地质量地球化学评价规范(DZ/T0295-2016》>等相关评价部分。并且根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）(GB15618-2018)》评价该区土壤环境质量状况，分为优先保护区、安全利用区和严格管控区。其中，Ni、Cu、Zn不划分严格管控区。当土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr含量等于或低于规定的风险筛选值时，农用地土壤污染风险低，一般可忽略，该类地区可划分为无风险的优先保护区。当土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于风险筛选值，等于或低于风险管制值时，农用地土壤可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险，该类地区划分为可能存在风险的安全利用区，原则上应采取农艺调控、替代种植等安全利用措施。当土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr含量高于风险管制值时，农用地土壤存在食用农产品不符合质量安全标准的污染风险较高，且难以通过安全利用措施降低农用地土壤污染风险等级，该类地区应划分为高风险的严格管控区，原则上应采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施。在单因子指标评价的基础上，运用一票否决法进行多因子综合分级评价。在单因子指标等级划分基础上，每个评价单元的多因子指标综合等级等同于该单元内单因子指标划分出的最差等级。

　　    4、土地质量地球化学评价

　　    4.1 土壤元素地球化学特征

　　对研究区内表、深层土壤元素地球化学特征参数统计分析，53项元素指标富集系数介于0.87―3.13，其中Si、Al、Fe、Mg、K、Na等32项指标，富集系数介于0.9―1.1之间，Corg、N、P、Se、Hg等21项指标，元素富集系数大于1.1。其中，Corg、N的比值分别为3.13和3.08，相比深层土壤，有机物在表层土壤中呈明显的富集趋势；Hg、Cd等重金属元素和Cl、Br等卤族元素在表层土壤中的含量也显著高于深层土壤，此外表层土壤中部分铁族元素的含量也高于深层土壤。C、N、P、S、Cl、Se等元素与农耕、灌溉有关，Hg、Cd等重金属与化肥的使用和工业生产有关，除此之外，由燃煤、交通运输等人为活动造成的大气降尘也是S、Se、Hg、Cd等元素的重要来源。此类元素在表层土壤中的富集规律显示，人类活动对表层土壤环境的影响具有一定的显著性。

　　    土壤元素离散特征上，Cl、Br、C、Corg、Ca0等指标变异系数超过30%，表、深层土壤各指标变异系数变化趋势整体上一致，多数指标在深层土壤中的离散程度明显高于表层土壤，说明部分指标分布不均匀，可能与地质背景及人为干扰等因素有关。

　　    4.2 土壤养分地球化学等级

　　    4.2.1 大量营养元素丰缺性评价

　　    研究区土壤中氮元素含量以适中为主，占总面积的38.50%,丰富―较丰富区合计占总面积的35.1%；磷较缺乏―缺乏区合计占总面积的53.34%，丰富―较丰富―适中区合计占总面积的46.66%；钾元素含量以较丰富为主，占总面积的91.95%；有机质含量以较缺乏为主，占总面积的44.2%．丰富―较丰富―适中区合计占总面积的53.2%；钙元素含量以适中为主，占总面积的52.73%，丰富―较丰富区占总面积的24%：镁较缺乏―缺乏区合计占总面积的83.08%；硫缺乏―较缺乏区合计占总面积的61.3%，丰富―较丰富―适中区合计占总面积的38.7%。

　　    4.2.2 微量营养元素丰缺性评价

　　    研究区土壤中铁较缺乏―缺乏区合计占总面积的90.61%；锰较缺乏―缺乏区合计占总面积的72.28%;铜较缺乏―缺乏区合计占总面积的95.3%；锌较缺乏―缺乏区合计占总面积的94.12%,硼较缺乏―缺乏区合计占总面积的97.9%：钼较缺乏―缺乏区合计占总面积的72.28%。

　　    4.2.3 有益元素丰缺性评价

　　    研究区土壤硒元素含量以边缘和缺乏为主，合计占总面积的71%，适量区占总面积的26.7%：碘元素含量以适量为主，占总面积的53.71%，边缘区和缺乏区分别占总面积的29.78%和16.46%；氟元素含量以缺乏为主，占总面积的79.04%。

　　    4.3 土壤环境质量地球化学等级

　　    4.3.1 土壤单指标环境质量等级

　　    研究区土壤pH值在5.325―9.57之间，平均值6.91，大部分土壤为中性土壤(6.5≤pH≤7.5)。土壤Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn等元素土壤环境地球化学等级均为一等（无风险）；Cd元素存在二等（风险可控），仅有4km2位于沽源丰源店南部边缘的林区．全区无三等（风险较高）地块。

　　    4.3.2 土壤环境质量综合等级

　　    研究区内土壤环境质量综合等级以一等无风险区为主，占总面积的99.95%。二等风险可控区仅占总面积的0.05%，主要受Cd元素的污染影响，位于沽源南部边缘林区。无三等高风险区。

　　    4.4 土壤质量综合评价

　　    研究区土壤质量地球化学综合评价等级以良好级质量为主，占总面积的41.96%。优质等级占总面积的32.86%，中等级占总面积的25.07%，差等仅占总面积的0.11%，无劣等。

　　    研究区内草地、林地土壤质量较好，两者均以一等、二等土壤为主，四等土壤仅在草地中出现，主要是因为氮、磷、有机质等较缺乏导致土壤质量较差。

　　    5、结论及建议

　　    (1)研究区土壤各元素背景值和基准值普遍偏低，反映了地质背景是影响元素含量分布特征的主要因素，人类活动对土壤元素含量特征的影响最小。

　　    (2)研究区内土壤养分总体较缺乏，建议农业生产施肥过程中适当降低钾肥含量，增加氮、磷含量，同时增加有机肥施用，以提升农作物品质和产量。

　　    (3)研究区土壤环境总体清洁，大面积为一等无风险区，应该加强土壤环境质量的保护措施和防范工作，以保障京津冀生态系统安全和社会经济稳定。

　　    (4)研究区内局部地区存在相对集中的富硒土壤资源，建议加大富硒土壤开发研究与投入，充分发掘绿色富硒土壤资源，大力开发具有坝上特色的绿色富硒农牧产品，提升坝上农副产品知名度和附加值。同时在区内贫硒农耕区增施硒肥，提高农产品硒含量，大规模推广坝上富硒食品。

　　                                         摘自《甘肃地质》2022年2期