珠三角地区土壤重金属元素异常来源浅析及其环境质量评价*

李婷婷，刘子宁，朱鑫，张高强

（广东省地质调查院，广东 广州 510080）

珠三角地区土壤重金属元素异常来源浅析及其环境质量评价*

李婷婷*，刘子宁，朱鑫，张高强

（广东省地质调查院，广东 广州 510080）

通过对广东省珠江三角洲地区土壤地球化学调查分析，发现一系列的重金属等土壤微量元素异常，各元素异常套合性较好。异常主要分布于珠江三角洲冲积平原区第四纪海陆交互沉积物，其次是高明三洲盆地、潭江冲积平原、广花盆地、博罗公庄及莲花山断裂带。通过对表层土壤与不同母质土壤中重金属含量进行对比，发现（1）Cr、Cd异常在不同土壤中分布相似，异常主要受水动力影响沉积形成；（2）Cu、Zn的分布格局主体受成土母质控制，但高含量区也叠加了人为因素的影响；（3）As高含量区分布主要受地质背景控制；（4）Pb异常分布较为零星，异常成因与矿床分布关系密切；（5）Hg异常主要分布于经济发达、城市化水平较高的城市及其周边地区，说明异常受人为影响较大，其次为典型矿致异常。综合以上分析，对珠江三角洲地区土壤综合环境质量进行评价，结果表明，区内土壤环境质量总体情况较好，一、二级土壤占总面积的77.2%。其中，适合种植绿色农产品区域占珠三角经济区土地面积的52.4%，满足无公害农产品土壤环境质量要求的区域占珠三角经济区土地面积的82.5%。

重金属；异常来源；环境质量

珠江三角洲经济区是广东省经济社会发展的龙头和主体，是我国沿海地带经济最发达、发展最快的三大经济圈之一，也是广东省重要的农作物、经济作物种植区和水产品养殖区。随着工农业的迅猛发展，由人类活动造成的镉、铅、汞、等重金属元素在环境中不断积累，引发一系列生态事件［1～3］，严重影响了食品安全生产和人类身体健康。因此查明珠江三角洲地区的土壤污染情况，有益于人类健康和生态系统的维护。基于此，“广东省珠江三角洲经济区农业地质与生态地球化学调查”项目，对珠三角地区土壤环境开展了详细的调查分析。调查结果发现，部分地区存在一系列的重金属等微量元素异常，其成因主要受地质作用和人为污染影响，异常来源极其复杂。尽管前人在珠三角地区做过大量有关土壤重金属污染方面的研究，并取得了一系列重要的研究成果［4～7］，但这些研究主要关注该地区区域环境污染特点，对其重金属来源机制的研究则相对较少。本文在前人研究的基础上，重点分析珠三角地区土壤重金属的污染特征，初步探讨土壤中重金属的来源，并对其环境质量进行总体评价，为区域经济战略性调整和工农业可持续发展提供科学依据。

1 样品采集与分析

样品采集按照《多目标区域地球化学规范（1∶250000）》要求，每1 km2采集一件表层土壤样品，每4 km2组合成一件分析样，分析样品中常见重金属元素。

元素测试方法采用X—射线荧光光谱法（XRF）为主，等离子体质谱法（ICP-MS）、原子荧光法（AFS）为辅的分析方法配套方案（表1）。分析结果检出限、报出率、合格率等均满足此次研究工作的需要。

表1 元素（项目）分析配套方法Table 1 Element（item）analysis method

2 区域地球化学特征及其成因浅析

珠江三角洲经济区成土母质主要为第四纪松散沉积物、沉积岩类风化物、中酸性火山岩类风化物、中酸性侵入岩类风化物、变质岩类风化物等五大成土母质单元。由于地表环境受人为、自然等多种因素影响，不同类型的土壤元素含量分布特征既有一定规律，又复杂多变［8］，但不同岩石类型风化物发育的土壤，其地球化学组份可以保留部分成土母质特有元素（最高值或最低值）的含量特征［9］。这些特征性指标有利于判断元素异常的主要来源。因此，本文通过对表层土壤重金属含量与不同母质土壤重金属含量进行对比，可以初步判断调查区异常来源是否为自然源。

将元素背景值加2倍离差值定为异常下线，圈定异常范围。研究发现，Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni异常主要分布于珠江三角洲冲积平原区第四纪海陆交互沉积物，其次是高明三洲盆地、潭江冲积平原、广花盆地和博罗公庄及莲花山断裂带。

（1）镉镍元素组包含Cr、Cd、Ni、Cu、Zn 共5个元素（图1）。总体上，异常主要分布于西、北江第四纪三角洲沉积区，各元素空间套合程度高，东江和潭江三角洲沉积区基本上是背景区。北江的三水、四会段，西江的肇庆端州区和鼎湖区沿岸有零星Cd、Zn异常分布。早石炭世测水组分布的龙岗区、中寒武世高滩组分布的宅梧镇等地有小面积的Cr异常分布。

由图1可知，Cd异常面积最大，强富集区主要分布在北江、西江冲积平原区（广州、佛山、江门、中山等地），受流域控制明显。三角洲平原边缘呈弱富集状态，调查区东西两翼未发现Cd异常。各类成土母质表层土壤Cd平均含量比较（详见图2），大体分三个含量级：高含量母质包括西北江—东江海陆交互相沉积物和沿海海相沉积物两类，Cd平均含量分别为为359.5 ng/g和171.7 ng/g，背景含量母质包括河流冲洪积物和陆源沉积岩类，平均含量分别为111.8ng/g和85.32 ng/g，其他几类成土母质含量较低，含量范围40.0～69.1 ng/g。从区域分布来看，区内Cd的高含量主要沿西、北江流域分布，呈现出区域性高含量分布特点，分布范围与第四纪海陆交互沉积的桂洲组、礼乐组一致，具有地质背景控制的显著特征。为珠江三角洲形成过程，由西江、北江从上游携带大量的富含镉等物质，在三角洲地区受水动力影响而沉积形成。Cr的总体分布与Cd相似（详见图1），也以西北江海陆交互相沉积物、沿海海陆交互相沉积物、沉积岩（灰岩）为高含量，具有地质背景控制的显著特征，在三角洲地区受水动力影响而沉积形成。

图1 珠三角地区镉镍元素组异常分布图Fig.1 The distribution of element anomalies of Cd and Ni in the Pearl River Delta

图2 不同母质土壤Cd含量分布图Fig.2 The distribution of Cd content in different parent materials

Cu高含量区主要分布在广州、佛山、江门、中山等地。从区域分布来看，Cu的分布格局主体受成土母质控制，但高含量区也叠加了人为因素的影响。Cu高含量母质为西北江—东江海陆交互相和沿海海陆交互相沉积物，尤其在西北江—东江海陆交互相分布区的广佛地区含量最高。其它几类母质土壤Cu含量较低，尤以中酸性火山岩和花岗岩类风化物含量最低，平均含量仅为5.61 mg/kg和7.30 mg/kg。与深层土壤Cu含量分布相对比发现，表层土壤Cu高含量的分布范围与深层土壤大体一致，但表层土壤的含量远大于深层土壤。表明调查区内土壤Cu高的含量区分布除受地质背景控制外，还与人类活动也有密切关系。

土壤Zn的分布、分配特征与Cu具有相似性，从区域分布来看，Zn的含量分布主体也是受成土母质的控制，在高含量区叠加了人为活动的影响，但其影响程度远低于Cu。Zn高含量母质为西北江—东江海陆交互相和沿海海陆交互相沉积物，尤其在西北江—东江海陆交互相分布区的广佛地区含量最高，其它几类母质土壤Zn低含量较低，且含量差异不大，介于36.17～57.57 mg/kg之间，其中以碳酸盐岩、陆源碎屑、火山碎屑岩等沉积岩母质含量最低。

Ni与Cr分布非常相似，主要分布在番禺（大岗、横沥），中山（三角、港口、中山市区），新会（大鳌、会城），珠海（斗门）等地区；高浓度区主要分布在番禺大岗—横沥—万顷沙一带。

（2）由图3可知，As在区内分布极不均匀，变异系数高达1.77，其最高含量达848.6 mg/kg，是最低含量的2926倍之多。As异常高值点主要沿北东向恩平—新丰及莲花山深大断裂带展布，主要分布在花都赤坭、高明富湾、深圳龙岗、惠东梁化等地区。其高含量区的分布主要受地质背景控制。异常区内存在与断裂带分布密切相关的毒砂矿物，这些区域的As异常属于地质作用所引起。其次是第四纪松散沉积物、变质岩、陆源碎屑岩和河流冲洪积物，平均含量在16.49～10.79 mg/kg之间。

（3）铅异常分布较为零星（图3），高值点主要分布在广州黄埔区、高明市、博罗利山、惠阳淡水、深圳龙岗一带，异常与矿床分布关系密切，如高明三洲盆地的银铜铅锌金多金属矿、博罗利山的铁钨锡多金属矿等。

图3 珠三角地区砷、铅、汞元素组异常分布图Fig.3 The distribution map of element anomalies of As，Pb and Hg in the Pearl River Delta

（4）汞异常主要分布珠江三角洲平原区（图3），高含量区区域分布特征明显，高值点主要分布于经济发达、城市化水平较高的城市（广州—佛山—高明、新会—开平）及其周边地区，最高含量达8750μg/kg。农业种植（养殖）区的土壤Hg高含量区（如顺德市龙山、广州市白云区钟落潭等）与地质背景关系密切。另外，在博罗利山铁钨锡多金属矿、河台金矿等矿区有小面积汞异常，为典型矿致异常。

3 环境质量评价

按照《中国土壤环境质量标准（GB-1995）》中As、Hg、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr等8项指标限值对土壤综合环境质量进行评价，结果表明（表2），区内土壤环境质量总体情况较好，一、二级土壤占总面积的77.2%，其中一级土壤8297.9 km2，占调查区总面积的19.9%，主要分布于四会地豆镇、高要马安镇、恩平儒底镇—那吉镇以东、台山横陂镇、惠州（慧环镇、大岭镇、坪山镇、马山镇）等局部地区；二级土壤占总面积的57.3%，主要分布在东莞、增城、博罗、惠州、台山、新会、肇庆等地区；三级土壤主要分布于广州—佛山及其周边地区，反映局部土壤环境质量较差。影响土壤环境质量的主要元素是Cd、As、Hg，局部地区伴有Cu、Pb、Zn、Ni等有害重金属元素。

分别依据《绿色食品产地环境质量标准》（NY/T391-2000）和无公害农产品产地环境质量系列标准（包括《农产品安全质量 无公害蔬菜产地环境要求》（GB/T 18407.1-2001）、《农产品安全质量 无公害水果产地环境要求》（GB/T18407.2-2001）和《无公害食品 水稻产地环境要求》（NY5116-2002））中Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu等指标的限量标准，其中无公害农产品产地环境质量标准值按照取严不取宽的原则在系列标准中取值作为无公害农产品产地环境适宜性评价标准，对全区土壤进行评价，结果表明，适合种植绿色农产品区域21847 km2，占珠三角经济区土地面积52.4%；满足无公害农产品土壤环境质量要求的区域34418 km2，占珠三角经济区土地面积82.5%。

表2 珠江三角洲经济区土壤环境质量分级统计表Table 2 Graduation statistics table of soil environmental quality in the Pearl River Delta economic zone

4 结果与讨论

（1）研究发现，Cr、Cd、Ni、Cu、Zn异常主要分布于西、北江第四纪三角洲沉积区，各元素空间套合程度高，东江和潭江三角洲沉积区基本上为背景区。Cr与Cd分布相似，异常具有地质背景控制的显著特征，在三角洲地区受水动力影响而沉积形成。Cu和Zn高含量区主要分布在广州、佛山、江门、中山等地。从区域分布来看，Cu、Zn的分布格局主体受成土母质控制，但高含量区也叠加了人为因素的影响。As在区内分布极不均匀，变异系数高达1.77，主要分布在花都赤坭、高明富湾、深圳龙岗、惠东梁化等地区。其高含量区的分布主要受地质背景控制。异常区内存在与断裂带分布密切相关的毒砂矿物，这些区域的As异常属于地质作用所引起。Pb异常分布较为零星，异常成因与矿床分布关系密切。Hg异常主要分布于经济发达、城市化水平较高的城市（广州—佛山—高明、新会—开平）及其周边地区，说明异常受人为影响较大，其次，还发现博罗利山铁钨锡多金属矿、河台金矿等矿区有小面积汞异常，为典型矿致异常。

（2）通过环境质量评价，发现调查区内土壤环境质量总体情况较好，一、二级土壤占总面积的77.2%。其中，适合种植绿色农产品区域21847 km2，占珠三角经济区土地面积52.4%；满足无公害农产品土壤环境质量要求的区域34418 km2，占珠三角经济区土地面积82.5%。

/reference

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Origin of Heavy Metal Element Anomalies in Soils of the Pearl River Delta and its Environmental Quality Assessment

Li Tingting，Liu Zining，Zhu Xin，Zhang Gaoqiang
（Guangdong Geological Survey Institute，Guangzhou Guangdong 510080）

Based on the soil geochemical survey in the Pearl River Delta region of Guangdong Province，a serious of soil trace element anomalies，such as the heavy metals，can be found.These anomalous element have a good properties and mainly distributed in the quaternary sea-land interaction sediments of alluvial plains.They also exist in Sanzhou basin of Gaoming，alluvial plain of Tanjiang，Guanghua basin，Boluo Gongzhuang and Lianhuashan fault zone.Furthermore，heavy metal content in the surface soil and soils of different materials has been also compared in this study，which leads us to get several conclusions，including（1）Cr and Cd anomaly is similar in different soils.It is mainly impacted by the hydrodynamic depositional process；（2）the distribution of Cu and Zn was controlled by soil parent material，and may be also overlay the infuence of human factors in some high content areas；（3）the geological background is the dominant factor to induce the high content of As metal element；（4）the distribution of Pb anomalies is sporadic and the origin of this anomaly is closely related to the distribution of ore deposits；（5）Hg anomaliesmainly distributes in cities of economically developed or higher level of urbanization and its surrounding areas，this anomalies is associated with human activities and related ore deposit.These data can give an evaluation of soil environmental quality in the Pearl River Delta region.The results show that the overall situation of soil environmental quality is good，areas of one and two level soils can account 77.2% of the total area.Among them，52.4% areas are suitable for the cultivation of green agricultural products， 82.5% areas can satisfy for the requirement of non pollution agricultural products.

heavy metal； abnormal source； environmental quality

F290

A

1672-5603（2016）02-030-6

*第一作者简介 李婷婷，女，1987 年生，助理工程师，主要从事地球化学勘查、农业地质调查与研究工作。E-mail: xiaomaomiltt@126.com

2016-4-21；改回日期：2016-5-10。