0
发表咨询在线!
2021-4-9 | 生态问题论文
作者：代杰瑞 庞绪贵 刘华峰 喻超 曾宪东 单位：山东省地质调查院
21世纪勘查地球化学在解决人类资源与环境的重大问题上发挥着巨大作用，区域地球化学调查应用于生态环境与农业地质研究方面的文献近10年来呈明显上升之势［1－9］。自中国地质调查局组织实施新一轮国土资源大调查以来，以基础性、公益性为特色，以服务于国土利用规划与管理、农业、矿产资源、基础地学等多领域为宗旨的多目标区域地球化学调查已先后在我国各省、市、自治区大范围实施。山东省东部地区是山东省经济最发达的地区，改革开放以来，随着工业化、城市化的快速发展，地质与地球化学环境变化对当地影响较大，导致与人类生活密切相关且关系到人类生存的生态环境问题不断出现。在山东省人民政府的支持下，2006年以来开展了山东省东部地区农业生态地球化学调查。本文以调查取得的土壤、浅层地下水等数据为基础，较系统地阐述了研究区土壤、浅层地下水地球化学特征及评价成果，并总结了本区存在的生态地球化学问题，这无疑是一项重要的基础工作，对本区资源、环境评价和国民经济可持续发展规划具有重要意义。
1调查区概况
调查区位于山东省东部地区，涉及陆地面积近5．4×104km2(见图1)，包括青岛、烟台、威海、潍坊、日照、临沂等6个地级市的46个县。本区地势为东部、南部地势高，中部地势低，地貌以低山丘陵和山前倾斜平原为主，另有少部分中山和微倾斜低平原。低山丘陵标高200～400m，山前倾斜平原标高50～200m，全区最高峰崂山标高1133m。研究区水系发育，河网纵横，水库星罗棋布，交通便利。本区地处华北板块和秦岭—大别山板块结合带，山地丘陵区占全区总面积的55%，广泛发育有中元古代、新元古代和中新生代侵入岩，岩性主要为二长花岗岩、石英二长岩和花岗闪长岩，岩石风化残积物多形成棕壤性土、酸性石质土和酸性粗骨土，局部地段发育有元古代、中生代地层，岩性主要为砂岩和碎屑岩。第四系覆盖区约占全区总面积的45%，其最大覆盖厚度达150m。第四系成因类型多种多样，更新统以风成为主、残坡－坡洪积次之，全新统则以冲积为主，风成、海相沉积次之，土壤主要为潮土、褐土和滨海盐土［10］。
2生态地球化学调查工作方法
2．1土壤和地下水样品采集
表层土壤样品采用网格布样法采集，采样密度为1件/km2，在采样点周围50m范围内等量采集3～5点土壤组成一件样品。采样时除去表面杂物，垂直采集地表至20cm深的土壤，保证上下均匀采集，并弃去动植物残留体、砾石、肥料团块等，装入干净布袋，样品原始质量大于1000g;同时采集深层土壤样品，采样密度为1点/4km2，采样深度1．5～2．0m。土壤样品风干、敲碎、过833μm(20目)尼龙筛，并将4个相邻网格(表层样4km2，深层样16km2)的样品组合为1个样进行测试。表层土壤有效态样品采用网格布样法，采样密度为1件/16km2，采样方法同表层土壤样品。浅层地下水样按16km2的密度布设采样点，选择井径大、水位高的民井采集水样。取样时间为旱季(2008年10～12月)，采样前先抽水一段时间去除井中滞留水，采样时尽量不扰动水体，采用瞬时采样法，把装样瓶沉入水下30cm处取样。在野外由采样人员按规程加保护剂后及时送实验室分析。
2．2土壤和地下水样品测试元素与指标
表层土壤、深层土壤样品测试Al2O3、CaO、K2O、MgO、Fe2O3、Na2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO2、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、C、有机碳(OrgC)和pH值，共54项指标。样品由湖北省地质实验研究所采用X射线荧光光谱、等离子体质谱(ICP－MS)氢化物发生－原子荧光光谱(HG－AFS)、等离子体发射光谱(ICP－AES)等一整套大型精密仪器进行测试。表层土壤元素有效态样品由山东省地质科学实验研究院采用ICP－AES、AFS和碱解扩散等方法测定N、P、K、Mo、B、Mn、Cu、Zn、Fe、S、Se等元素有效量以及pH值。浅层地下水样品由山东省地质科学实验研究院采用ICP－MS、ICP－AES和原子荧光分光光度计测试Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cd、Hg、As、Pb、Se、Ni、Be、Ba、Co、Sr、Th、U、N、P、K、Cr(Ⅵ)及总硬度、溶解性总固体、氯化物、NO－2、高锰酸钾指数(COD)、氰化物、氟化物、碘化物、pH值，共30项指标。采用了标准样、密码样、监控样等多种监控手段，保证了分析质量的可靠性，测试质量通过了中国地质调查局专家组的验收。
2．3数据处理及图件编制
采用中国地质调查局发展研究中心开发的GeoMdis地球化学信息系统和R－2．6．1程序进行参数计算。土壤地球化学基准值的求取首先对数据频率分布形态进行正态检验。服从正态或对数正态分布的，分别用算术平均值和几何平均值代表基准值;不服从正态分布的，则按(算术平均值±3倍标准离差)反复剔除，平均值或几何平均值代表基准值;剔除后仍不满足正态分布的，则以众值代表基准值。背景值的求取方法与基准值相同。浅层地下水背景值是原始数据反复剔除2倍标准离差后确定的。利用中国地质大学研制的MapGis软件制作地球化学图以及综合评价图和解释图件。
3结果与讨论
3．1土壤地球化学特征及环境质量评价
山东省东部地区土壤地球化学基准值与背景值参数见表1。与全国土壤A层(51种元素或指标)丰度相比，山东省东部地区土壤背景值偏高的元素有:氧化物SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，卤族元素Br、Cl，重金属元素Cd、Pb、Ba，其他元素N、S、Be、Zr、P、Sr。其中有害元素Cd为全国土壤丰度的1．2倍，Pb为1．1倍，与全国丰度差异不明显;Ba为1．65倍，明显偏高。土壤背景值偏低的元素有:碱金属、碱土金属CaO、MgO、Li、Rb等，放射性元素U、Th，铁族元素Cr、Fe、Mn、Ni、Co、V、Ti，B、As、Cu、Sb、Ni、Hg、Se等元素。其中Ca为全国丰度的45．3%，Mg为全国丰度的62．2%，Mo为全国丰度的71．3%，B为全国丰度的73．5%。所缺乏的元素中，除Ag、Nb、Sc、Hg、Sb、As外，大部分为动植物营养元素或有益元素，这种现象应引起重视。与全国土壤C层(仅13种元素)丰度相比，山东省东部地区土壤地球化学基准值仅Mn元素略偏高外，重金属元素Hg、As、Cd、Ni、Pb、Cr和有益元素Zn、Cu、Se、Co等均低于全国土壤平均值，一方面表明调查区绝大部分区域土壤环境质量较好，但另一方面也会造成微量营养元素不足，特别是Se仅为全国的41%，Zn含量仅为全国的74%，这些营养元素在土壤中原始储备量不足，是调查区表层土壤(种植土壤环境)出现缺素的根本原因。前人研究认为，土壤化学成分直接与基岩、母质类型相关，母岩风化形成的土壤的地球化学元素特征总体与岩石地球化学特征一致［11］。调查区发育中酸性、酸性侵入岩，酸性花岗岩大量出露，这类岩石本身缺乏MgO、CaO、Fe2O3、Co、Cr、V、Ti、Ni、Mn等，而富含K2O、Al2O3、SiO2、Na2O和Ba、Sr、S、P、Cd、Zr、Pb等元素，加上矿化作用的影响，致使这些元素的背景值较高。此外，土壤以粗骨土、石质土为主，显酸性，淋溶作用强烈，致使碱金属、碱土金属元素大量流失。
请填写信息，出书/专利/国内外/中英文/全学科期刊推荐与发表指导
