广东江门市新会区土壤地球化学背景值研究

朱文斌 ，邓俊豪

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

城市地质调查是一项基础性、公益性、战略性的地质调查与研究工作。广东江门市新会区开展实施城市地质调查工作，取得了一批具有社会经济效益的成果[1-3]。可助力国土空间规划、土壤污染防治、土地资源保护、整治和开发利用，促进农业经济区划和种植结构调整；对加快矿产资源勘查、提高人民健康水平、保障社会经济可持续发展具有深远的战略意义[4-6]。通过表层土壤数据，开展土壤地球化学背景值研究，无疑是最基础性的工作，既能直接应用服务于当前区域经济社会发展，又具有长远的多学科基础研究意义[7-10]。

1 研究区概况

新会区为广东江门市辖区。处珠江三角洲西南部，全区总面积1354.71km2。地势自西北向东南倾斜(图1)。丘陵山地主要分布于境内西北、西南部，有大雁山地、圭峰山地、古兜山地、牛牯岭山地。占全区总面积35.84%，其中，全区最高峰古兜山主峰狮子头海拔 982m；平原主要分布于境内东南、中南、中西部，有海湾冲积平原、三角洲冲积平原、山谷冲积平原，占全区总面积 43.53%，具海湾沉积特征，全区水域面积占全区总面积的 20.63%。主要土壤类型有水稻土、黄壤、红壤、赤红壤、滨海潮间盐土、脱潮土和潮土等。

2 研究方法

2.1 样品采集方法

根据《城市地质调查规范》(DZ/T 0306-2017)[11]和《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295-2016)[12]，按双层网格化法系统采集全区1354.71km2范围内表层土壤样品，涉及平原农耕区(耕地+园地)、平原水网区(坑塘+水库)、林地及建设用地(城镇建设用地及工业用地)等。平原区(主要土地利用类型为耕地、园地、坑塘等)采样密度4点/km2～16点/km2，低山丘陵区(主要土地利用类型为林地)采样密度1点/km2～4点/km2。

2.2 样品处理与测试

将自然风干的试样混匀后粗碎过20目筛，广东省地质实验测试中心完成分析测试。

测试严格按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1∶250000)》(DZ/T 0258-2014)、《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130-2006)等相关规范，插入国家一级标准物质、抽取密码重复样和异常检查样进行质量控制。样品分析测试配套方案见表1。

图1 新会区地质地貌图

表1 土壤地球化学样品分析测试配套方案

2.3 数据处理与综合研究

pH值参数统计时，先将土壤pH值换算成[H+]浓度统计计算，然后再换算成pH值计算。

(2)土壤元素富集与贫化界定标准：在判断区域土壤富集特点时，分别以中国土壤A层背景值[14]、广东土壤A层背景值和珠江三角洲A层背景值[15]为评价标准，分析本区土壤相对全国、广东省土壤和深层土壤的富集与贫化特点。

3 新会区土壤地球化学背景值

3.1 背景值概念与意义

土壤地球化学背景值[16～27]是指自然应力和人类活动共同作用影响下(第Ⅱ环境)区域表层土壤的含量值，实际上是成土母质、成土过程中元素迁移转化、人为扰动污染等各种因素长期综合作用的结果，以表层土壤地球化学调查元素含量表征。它与土壤基准值有着密切继承关系，总体受土壤基准值的控制，但由于长期风化、淋溶作用和人类生产生活等活动的改造，表层土壤地球化学特征已发生一定的演变，导致两者之间存在一定的差异。土壤元素地球化学背景值是土壤环境质量评价、土壤肥力和营养水平分级、土壤改良和平衡施肥、土地管护和集约利用、特色农业种植规划、土壤生态环境保护决策的根本依据。

3.2 土壤地球化学背景值

区内采集表层土壤样品3948件，样品分析As、Cd等23项指标，收集了中国地质科学院廊坊物化探所区内睦洲、三江、古井三镇1632件表层土壤样品20项指标数据。以5580件表层土壤样品数据作为土壤背景值研究基础数据。全区土壤背景值统计结果见表2、图2。

表2 表层土壤背景值统计表

图2 新会区土壤背景值与中国土壤、广东土壤、珠三角土壤背景值比值图

与中国土壤A层背景值相比(K1)，新会区土壤环境背景值中部分重金属及养分有益元素多呈强度富集，主要元素有Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、N、Se等，无中弱富集元素，表明这些元素在新会呈区域性富集；贫乏的主要为铁族元素，达强度贫化的为Co元素，中弱贫化的为Mn元素；其它元素含量与中国土壤A层背景值相当。

与广东土壤A层背景值相比(K2)，新会区土壤环境背景值中重金属元素、部分养分有益元素、铁族元素等均呈不同程度的强度富集，达强度富集的元素有As、Cd、Hg、Cu、Ni、K、B、Se、Mn、V等，Cr、Pb、N、P相对富集元素；达强度贫化的为Co元素，中弱贫化的为Mo、OrgC等；其它元素含量与广东土壤A层背景值相当。

与珠三角土壤A层背景值相比(K3)，新会区土壤环境背景值中重金属元素、部分养分有益元素、铁族元素等均呈不同程度的强度富集，达强度富集的元素有Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、P、Co等，As、Hg、N、Mo、Mn、V为相对富集元素；其它元素含量与珠三角土壤A层背景值相当。

综上，新会区地处西江、潭江冲积平原下游，汇聚了大量随沉积物迁移的重金属元素、营养元素等，在海陆交互相沉积的作用下大量沉积于本地，出现了大量元素高背景的特征。

3.3 不同成土母质土壤地球化学背景值

地表环境受人为、自然等多种因素影响，不同母质的表层土壤元素含量分布特征既有一定规律，又复杂多变。总体上不同岩石类型风化物发育的土壤，其地球化学组份保留了部分原成土母质特有的元素含量特征。新会区土壤划分四大类九个统计单元，即第四纪沉积物成土母质(第四纪全新世桂洲组沉积物、第四纪全新世冲洪积沉积物、第四纪现代堆积物(人工填土)等三类)、沉积岩类成土母质(晚泥盆世春湾组碎屑岩风化物、紫红色山麓冲积-河湖相碎屑岩风化物等两类)，岩浆岩类成土母质(早

表3 新会区不同成土母质表层土壤背景值统计表

侏罗-早白垩世花岗岩风化物、晚三叠世花岗岩风化物、晚奥陶世片麻状花岗岩风化物等三类)，变质岩类成土母质(寒武纪浅变质岩类风化物)。土壤背景值统计结果见表3。土壤背景值与全区土壤背景值其富集与贫乏组合见表4、图3。

不同成土母质区元素差异明显，花岗岩区与沉积区具有明显的不一致性。区内古兜山-牛牯岭早侏罗-早白垩世花岗岩区Ge、Mo、Se高背景和As、Cd、Cr、Hg、Cu低背景区，北部晚奥陶世-晚三叠世片麻状花岗岩区Pb、K、Se、B高背景和As、Cd、Cr、Hg、Cu低背景区，第四纪全新世桂洲组As、Cd、Cr、Cu、Ni、P、B、Mn、V、Co，Hg、Zn、N、K高背景区，第四纪全新世冲洪积区Hg高背景和As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn低背景区，晚泥盆世春湾组碎屑岩区为Cr、B高背景和Cd、Pb、Zn、Mo、Mn、Co等低背景区，寒武纪浅变质岩类区As、Cr、Se、Mo、V高背景和Cd、Hg、Zn、N、P、Mn、Co、铵态氮低背景区，第四纪现代堆积物区As、Cr、Cu、Cd、K、Mn高背景区，紫红色山麓冲积-河湖相碎屑岩区Cd、Pb、Ni、Zn、Mo、Mn、Co、As、N、P、K、V、有机质低背景区。

表4 不同成土母质土壤元素富集与贫乏组合

图3 不同成土母质土壤元素(指标)与富集系数折线图

3.4 不同土地利用类型土壤地球化学背景值

新会区土地利用类型区域性分布特点较明显，建设用地主要集中于会城街道城区及各镇周边，耕地、园地主要分布于潭江流域两岸镇级区域，林地主要分布于古兜山、牛牯岭、圭峰山等地，河流水面和各类坑塘水库主要分布于西江流域、虎跳门水道两岸及沿海区域。按一级土地利用类型分类作为统计单元，主要依据野外采样过程中实际调查的土地利用类型，将全区分为建设用地、耕地、园地、林地、坑塘水面、河流水域等6个主要用地类型，统计主要土地利用类型土壤环境背景值(表5)。将不同土地利用类型土壤背景值与全区土壤背景值比较，其富集与贫乏组合见表6、图4。

不同土地利用类型土壤地球化学背景值与全区土壤背景值相比：建设用地土壤背景值Cd、Co达中弱富集，Mn、Mo达强度富集，与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值含量偏低；耕地土壤背景值多数元素达中弱富集，仅Hg达强度富集，无元素呈贫化，与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值总体含量偏高；园地土壤背景值元素总体与全区类似，少量元素呈中弱贫化，与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值总体含量适中；林地土壤背景值仅有Se元素达强度富集，多数元素呈中弱贫化或强度贫化，与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值总体含量偏低；坑塘水面底泥背景值部分元素背景值略偏高，Cu、有机质达中弱富集，与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值总体略偏高；河流水面底泥背景值总体元素背景值偏高，仅Hg、Pb、N、Mo达中弱富集，其余元素均呈强度富集。与其它各类土地利用元素背景值相比，土壤多数元素环境背景值总体偏高。

表5 新会区不同土地利用类型表层土壤背景值统计表

续上表

表6 新会区不同土地利用类型土壤元素富集与贫乏组合

图4 不同土地利用类型土壤元素(指标)与富集系数折线图

4 新会区土壤元素地球化学分布特征

元素地球化学的空间分布除了受区域地质条件制约外，还受制于人为工程活动，表现为与土壤母质、基岩、地貌类型以及工农业生产布局密切相关。新会区不同区域元素分布差异性较大，不同时期及不同地质作用元素的赋存分布各不相同。侏罗纪花岗岩风化、海侵海退与河流冲洪积交互作用，是控制新会区元素迁移赋存的最主要因素。

(1)花岗岩区域：花岗岩约全区占60%，分布最广。海拔高程100m～400m，最高海拔982m。主要为晚三叠世-晚侏罗世二长花岗岩，土壤类型以花岗岩赤红壤为主，零星分布淹育型水稻土、花岗岩红泥田及宽谷冲积土田等。表层土壤地球化学特征总体上与其母岩地球化学元素特征相似，重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn及营养元素N、P、K呈现低背景，而有益元素Se含量丰富，呈高背景。

(2)残丘碎屑岩区：分布于圭峰山南侧及牛牯岭北侧一带，地貌类型以岗地、丘陵为主。主要岩性为寒武纪牛角河组石英砂岩、粉砂岩、变质砂岩和古新世莘庄村组碎屑岩，土壤类型以砂页岩赤红壤为主。表层土壤地球化学特征总体上As、Pb、Se、Hg元素呈现为高背景特征，Cd、N、P、Zn、Ni元素呈现出低背景，其它元素Cr、Cu为正常背景。

(3)沿河流域：a.司前至南坦岛潭江流域，主要为第四纪桂洲组深灰色粉砂质淤泥及粉砂质黏土。人为改造久远为传统水稻种植和养殖区，现新会柑面积不断扩大，是新会陈皮产区之一。流域大部分测试元素含量较低，富集元素有Hg、P、B、有机质等，沿河带状分布，除Hg外环境元素向下游含量逐渐增加。表现出上游物质来源及本地人类活动对元素分布的共同影响；b.西江沉积物影响流域，主要分布在大鳌-会城一带平原区，主要为第四纪桂洲组灯笼沙段，土壤类型主要为三角洲沉积土田及人工堆叠土。受区域分散流及海水上溯影响，土壤局部呈弱碱性，物质继承了西江沉积物元素特征，主要富集元素As、Cd、Cu、Ni、Zn等，与河流的关系密切。同时河流两侧出现狭长的Ni、Mn、Co、V高值带，疑与上游人类活动影响所致。新会柑大面积种植区域出现N、P、K、B等元素高值区，与农业活动关系密切；c.银洲湖至入海口潭江两侧，主要为第四纪桂洲组灯笼沙段，土壤类型主要为三角洲沉积土田及人工堆叠土。继承了潭江及西江沉积物的特征，同时受新会工农业活动影响，导致多环境元素及营养有益元素含量均呈富集特征，局部出现点状高值区，As、Cd、Cu、Ni、Co、Mn空间位置套合较好，B、P、Cd现孤立高值点。

(4)山前平原区：土壤元素地球化学特征主要受成土母质影响，与潭江河河道变迁、海进还退、围垦活动关系密切。山前平原主要有双水东凌、崖门镇崖西、崖门镇滨海湾新区及牛牯岭两侧区域。近山平原主要为全新世冲积层，以崖西平原全新世冲积层分布最广，土壤富集Hg、Se、N元素；地势较低的双水及近海的滨海湾新区和牛牯岭两侧区域为桂洲组及人工填土，土壤类型主要为宽谷冲积土田，双水元素地球化学特征呈现富集Hg元素，As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、K、P元素含量相对较低，滨海平原呈现富集As、Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、K、P、V、Ni、Mn等特征。

(5)城镇区：新会区城镇建设主要集中在会城、大泽至司前一带，各镇建成区面积较小。由于城镇人为活动较频繁，元素含量特征受人为影响较大，使得这些元素在不同城区富集强度和规模各不相同。元素Cd、Hg点状浓集中心与城镇区域高度吻合，P、N、B等浓集中心与农业种植区高度吻合，说明城镇化建设等人类活动对区内环境元素影响明显。

5 结论

通过新会区土壤地球化学背景值统计分析研究，确定了21项指标土壤地球化学背景值，分析了区域元素地球化学分布特征。研究发现：新会区各成土母质单元、各土地利用类型土壤地球化学背景值特征明显，不同区域元素分布差异性较大，不同时期及不同地质作用下元素的赋存分布各不相同。花岗岩作为分布面积最广的成土母岩，其物质组成决定了本地的土壤组成和土壤质量。