洪湖市某地区土壤环境质量评价

郑雄伟，王俊锋，郑国权，宋长虹，谭园

(1.湖北省地质局地球物理勘探大队，湖北 武汉 430056；2.武汉侏罗纪技术开发有限公司, 湖北 武汉 430073)

洪湖市某地区土壤环境质量评价

郑雄伟1，王俊锋1，郑国权1，宋长虹1，谭园2

(1.湖北省地质局地球物理勘探大队，湖北 武汉 430056；2.武汉侏罗纪技术开发有限公司, 湖北 武汉 430073)

基于对洪湖市某地区土壤中的主要重金属元素的分布、赋存状态和含量的研究，依据土壤环境质量评价指标，确定八种主要重金属元素(Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni及 As)作为评价对象。根据国家土壤环境质量标准，采用一票否决法，结果表明，该区土壤中重金属有害元素Cd对土壤环境的影响最为明显，该区Ⅰ级、Ⅱ级土壤面积227.71km2,占总面积的84.96%；Ⅲ级、Ⅳ级土壤面积40.31km2,占总面积的15.04%。上述研究对洪湖市的环境保护和城市土壤污染治理具有十分重要的意义。

土壤环境；地球化学特征；重金属污染；洪湖市

土壤中重金属物质一般只发生形态的转变和迁移，难以被微生物降解。这些物质无论是污染水体，还是污染大气，最终都会回归土壤，造成严重的土壤污染[1-3]。洪湖是湖北省最大的淡水湖，也是全国第七大淡水湖。近年来，由于工业生产、交通运输使土壤中重金属明显高于原生含量，并造成生态环境质量恶化，导致洪湖市区出现了由于土壤重金属污染带来的一系列生态问题[4-8]。

1 研究区基本概况

研究中所涉及的“洪湖市某地区”是指：洪湖市的2个镇1个区，见图1，总面积共308km2，包括黄家口镇137km2、汊河镇146km2、小港管理区25km2。汊河镇地处洪湖岸边，黄家口镇位于洪湖市北边，小港管理区位于洪湖市中南部。

洪湖市地貌类型为冲积平原，以第四纪冲积、湖积物为主。全市土壤环境质量好，酸碱度适中，种类较齐全，适宜多种作物、林木、果树生长[9-11]。研究区内土壤类型基本分为四类：淹育型水稻土、潜育型水稻土、沼泽型水稻土和灰潮土。淹育型水稻土包括：浅潮土田(11b)、浅灰潮土田(11c)；潜育型水稻土包括：青泥田(13a)、灰青泥田(13b)；沼泽型水稻土包括：烂泥田(14a)；灰潮土包括：沙土型灰潮土(22a)、壤土型灰潮土(22b)、粘土型灰潮土(22c)。黄家口镇土壤类型主要为潜育型水稻土和灰潮土，汊河镇土壤类型主要为淹育型水稻土和潜育型水稻土，小港管理区淹育型水稻土、潜育型水稻土和灰潮土均有分布(图2)。

图1 交通位置图Fig.1 Traffic location map of the study area

图2 土壤类型分布图Fig.2 Distribution diagram of soil type

2 样品采集与分析测试

按照图斑结合方里网格布样，采样密度平均5点·km-2，一般情况下样点代表所在图斑面积[12-15]，样点尽量布置在图斑有代表性的田块之内，水域内的样品可由底积物代替。为增加样品的代表性，在每个采样单元内采集3～5个子样组合为一个样品，调查工作比例尺为1∶50 000，工作面积为308km2，共采集表层土壤样1 540件、重复样27件。样品测试工作由武汉市岩矿测试中心完成，所有样品的测试方法、分析质量都达到中国地质调查局土地质量地球化学评估技术要求(试行)DD2008-06中“土壤地球化学样品分析测试质量要求及质量控制”的有关规定。本次土壤样共分析了29项指标：As、B、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ge、Hg、I、Mn、Mo、Ni、P、Pb、Se、Sr、Zn、N、S、Corg、SiO2、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、pH。各分析项目在进行报出率统计时，将低于分析方法检出限的数据视为未报出，但将低于方法检出限的仪器实测数据报出，29项指标总报出率为100%。

3 土壤中主要重金属元素地球化学特征

3.1 含量特征

全区Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Cu、Zn及As元素含量平均值分别为0.39、91.7、0.06、47.55、31.05、41.30、109.60和13.80 mg·kg-1(表1)。总体上，黄家口镇As、Cr、Ni、Pb含量较高，小港管理区Cd、Hg、Cu、Zn含量较高，而汊河镇重金属元素相对不富集。

3.2 空间分布特征

Cd的高含量分布较少且集中，有几个高值点位于南套村、大岭村、邹万村、双河村、小港西部，其中以双河村东最高；低值区主要集中在形斗湖渔场、里湖渔场相连的大片区域(图3)。

Cr的高含量主要分布在以新建村、沿湖村、里湖渔场、作才村为顶点的菱形区域内，以及小港中南部、姚河村、平阳村、新穴村的部分位置；低含量主要分布在汊河界内214省道两侧，和水晶村、曾台村、新杨村等为中心的部分区域，最低点位于小港北部(图4)。

Hg的高含量主要呈点状分布在双河村东、朝阳村、龙坑村北、里湖渔场、黄家口镇东、南套村等；低含量分布范围较广，以汊河镇界内214省道两侧和黄家口镇周围的大部分区域为主，最低点位于小港北部(图5)。

表1 表层土壤Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Cu、Zn及As元素含量统计表

Ni的高含量主要分布在黄家口镇东南部的大部分区域，及大岭村北、作才村的高值点呈点状分布；低含量主要分布在岔河镇界内214省道两侧和从曾台村、五丰村至新穴村、金湾村北西向的低值带区域，黄家口镇东西两侧部分区域呈点状分布，最低点位于小港北部(图6)。

Pb的高含量分布在工区东部，以形斗湖渔场、里湖渔场为主，最高点位于上河村西；低含量区覆盖了工区的绝大部分区域，最低点位于邹万村北部(图7)。

As的高含量主要分布在以汊河镇、龙甲墩村、长河村、新建村为顶点组成的四边形区域内，最高点位于天潭村西北；低含量覆盖了工区的大部分位置，最低点位于小港北部(图8)。

Cu的高含量主要有两个分布区：一个是以新建村、沿湖村、里湖渔场东南角、形斗湖渔场东北角为四个顶点的菱形相对富集区，一个是小港管理区中西部为主的高值富集区，另外姚河村、网柳村附近有两个高值点；Cu的低含量主要有两个分布区：一个是汊河镇界内214省道两侧的北西向狭长贫乏带，一个是曾台村东至金湾村北西向的低值带，另外有两个低值点新杨村、革单村(图9)。

Zn的高含量分布在以岗塔村、宋墩村、形斗湖渔场为中心的富集区和小港管理区的中西部，最高点位于天潭村；其低含量与Mo相似主要分布在以金湾村、石杨村、曾台村、水晶村为范围的贫乏区和刘桥村、晏访村、西池村、龙坑村、五爱村为北西西向的带状贫乏区，另外黄家口正西和正东有小范围富集区，最低点位于新杨村(图10)。

3.3 赋存形态

土壤重金属元素对作物的影响程度不仅仅取决于其总量，更大程度上取决于其在土壤中的赋存形态。土壤元素的赋存形态可分为：水溶态、离子交换态、碳酸盐态、腐殖酸态、铁-锰氧化态、强有机结合态和残渣态。其中强有机结合态、残渣态是非活动态；水溶态和离子交换态为活动态，决定重金属元素迁移、转化能力及富集量的主要是这两个赋存形态[16-20]。土壤中重金属元素各赋存形态分配量方面具有差异(表2)。Hg、Cd、As、Pb等有害物质在区内土壤中的非活动态量分别占总量的77.1%、13%、58.1%、63.5%，活动态量(占总量比)分别为Hg 0.001 mg·kg-1(1.6%)、As 0.07 mg·kg-1(0.5%)、Pb 0.06 mg·kg-1(0.2%)，相对较大的是Cd在土壤中的活动态量达0.16 mg·kg-1，占总量的43.6%。说明进入土壤中的各重金属元素在元素的赋存形态的转化及活化迁移能力等方面，Hg、As、Pb相对较稳定，活化、迁移能力较低，主要以残渣态形式赋存于土壤中；Cd则以具高可活动态，低残渣态形式存在，具有较强的活性和迁移能力，对土壤环境质量影响程度也相对较高。

图3 Cd地球化学图Fig.3 The geochemical map of Cd in soil

图4 Cr地球化学图Fig.4 The geochemical map of Cr in soil

图5 Hg地球化学图Fig.5 The geochemical map of Hg in soil

图6 Ni地球化学图Fig.6 The geochemical map of Ni in soil

图7 Pb地球化学图Fig.7 The geochemical map of Pb in soil

图8 As地球化学图Fig.8 The geochemical map of As in soil

图9 Cu地球化学图Fig.9 The geochemical map of Cu in soil

图10 Zn地球化学图Fig.10 The geochemical map of Zn in soil

表2 土壤中主要重金属元素的赋存形态含量特征统计表(mg·kg-1)

4 生态效应评价

图11 土壤环境质量综合等级图Fig.11 Soil environment quality comprehensive grade chart

4.1 评价指标与模型

通过该区1∶50 000土壤地球化学调查，依据土壤环境质量评价指标[21]，笔者确定主要重金属元素Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni以及As八项指标作为评价对象，采用一票否决法，评价单元的土壤环境地球化学综合等级为这八项单指标划分出的环境等级最差的等级。对该区土壤质量进行判别评估，统计结果可见该区土壤中重金属有害元素Cd对土壤环境的影响最为明显。

4.2 土壤环境质量等级分区

该区土壤环境综合等级见图11，农业种植、水产养殖分布区土壤总面积为268.02 km2,综合评定区内土壤中符合清洁Ⅰ级、清洁Ⅱ等级标准的累计分布区面积为227.71 km2,占总面积的84.96%。受Cd高含量分布的影响，区内轻度、中度污染(Ⅲ级、Ⅳ级)分布区的面积为40.31 km2,占总面积的15.04%，主要分布于黄家口镇平阳村-姚河村-新垸村-南岸湖村-万岭村-汊河镇甘寺村-龙甲墩村-港洪村一线及其它局部地区，其分布区域与Cd的轻度、中度污染(Ⅲ级、Ⅳ级)分布区基本一致。

5 结论

(1)黄家口镇As、Cr、Ni、Pb含量较高，小港管理区Cd、Hg、Cu、Zn含量较高，而汊河镇重金属元素相对不富集。

(2)土壤中重金属有害元素Cd对土壤环境的影响最为明显。

(3)评价区土壤质量总体较好，符合清洁Ⅰ级、清洁Ⅱ等级标准的累计分布区面积为227.71 km2,占总面积的84.96%。受Cd高含量分布的影响，区内轻度、中度污染(Ⅲ级、Ⅳ级)分布区的面积为40.31 km2,占总面积的15.04%，主要分布于黄家口镇平阳村-姚河村-新垸村-南岸湖村-万岭村-汊河镇甘寺村-龙甲墩村-港洪村一线及其它局部地区，其分布区域与Cd的轻度、中度污染(Ⅲ级、Ⅳ级)分布区基本一致。

致谢：对在工区工作的同仁表示由衷的敬意，感谢胡瑞春高工对文章的审阅。

[1] 张德存,张宏泰.江汉平原多目标地球化学调查主要成果与意义[J].中国地质,2001,28(12):1-4.

[2] 潘虹梅,李凤全,叶玮,等.电子废弃物拆解业对周边土壤环境的影响-以台州路桥下谷岙村为例[J].浙江师范大学学报(自然科学版),2007,30(1):103-108.

[3] 奚小环.土壤污染地球化学标准及等级划分问题讨论[J].物探与化探,2006,30(6):471-474.

[4] 赵传冬，成杭新，庄广民，等．中国北方某城市近郊土壤中重金属污染现状及潜在危害[J]．物探与化探，2006,30(4)：344-347.

[5] 李春亮，刘文辉.甘肃省白银市区土壤环境质量评价[J].物探与化探,2012,36(6)：1015-1017.

[6] 杨忠芳,奚小环,成杭新,等.区域生态地球化学评价核心与对策[J].第四纪研究,2005,25(3):275-284.

[7] 张东威.中国土壤中硒及其土壤环境质量标准研究(简报)[J].水土保持研究,1994,(S1):112-113.

[8] 张辉.南京某合金厂土壤铬污染研究[J].中国环境科学,1997,17(2):80-82.

[9] 黄功标．福建省主要蔬菜基地土壤重金属污染状况调查与评价[J]．农业环境与发展，2005,(4):39-41．

[10] 曹雪琴，万军伟，陈雯，等．土壤元素背景值的研究-以南方某区域为例[J]．安全与环境工程，2009，16(2):27-32．

[11] 石宁宁，丁艳锋，赵秀峰，等．某农药工业园区周边土壤重金属含量与风险评价[J]．应用生态学报，2010，21(7)：1835-1843.

[12] 李仪，章明奎．杭州西郊茶园土壤重金属的积累特点和来源分析[J]．广东微量元素科学，2010，17(2)：18-25.

[13] 刘玉燕，刘敏，刘浩峰．城市土壤重金属污染特征分析[J]．土壤通报，2006，36(1)：184-188.

[14] 奚小环.生态地球化学与生态地球化学评价[J].物探与化探,2004,28(1):10-15.

[15] 于广成.土地质量地球化学评估方法研究与应用：以盘锦市为例[J].现代地质,2012,26(5):873-878.

[16] 中国环境监测总站．中国土壤元素背景值[M]．北京：中国环境科学出版社，1990．

[17] 张贞，魏朝富，高明，等.土壤质量评价方法进展[J].土壤通报，2006,37(5):999-1006.

[18] 詹天卫，鄢新华，谢勇，等.江西南昌-樟树地区农业土壤环境质量评价[J].物探与化探，2007,31(3):261-264.

[19] 戎秋涛，温焕新.环境地球化学[M]．北京：地质出版社，1990．

[20] 李天杰．土壤环境学[M]．北京：高等教育出版社，1995.

[21] 国家质量监督检验检疫总局．土壤环境质量标准GB15618-1995[S].北京：环境保护部，1995．

责任编辑 王菊平

An assessment of the soil environmental quality in a certain area of Honghu City

ZHENG Xiong-wei1,WANG Jun-feng1, ZHENG Guo-quan1,SONG Chang-hong1, Tan Yuan2

(1.Hubei Institute of Geophysical Exploration, Wuhan 430056,Hubei,China；2.Wuhan Jurassic technology development Co. Ltd, Wuhan 430073, Hubei,China)

Based on an analysis of the distribution, modes of occurrence and the content of major heavy metal elements in soil in the study area of Honghu City in this paper, the authors identified eight major heavy metal elements (Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、 As) as evaluation objects in the light of the soil environmental quality evaluation index. According to the National Environmental Quality Standards for Soil and through the method of one-vote veto, the results showed that the most significant influence on the soil environment is cadmium of the heavy metal elements in the soil. The area of Grade Ⅰ and Ⅱ in surface soil reaches 227.71 square kilometers, while the area of Grades Ⅲ and Ⅳ possesses 40.31 square kilometers. The area of Grade Ⅰ and Ⅱ accounts for 84.96% of the whole area, while the percentage for Grade Ⅲ and Ⅳ is 15.04%.The study is of great importance to the environmental protection and urban soil pollution control of Honghu City.

soil environment; geochemical characteristics; heavy metal pollution; Honghu City

S159.2

A

1003-8078(2016)06-0028-06

2016-06-14 doi 10.3969/j.issn.1003-8078.2016.06.09

郑雄伟，男，湖北黄冈人，硕士，助理工程师，主要研究方向为矿产勘查及农业地质调查。

王俊锋，男，湖北黄冈人，助理工程师，主要研究方向为地质勘察。

湖北省“金土地”工程——高标准基本农田地球化学调查项目(洪土资发[2014]13号) 。