四川盆地——成都平原建设用地重金属影响情况分析

周 璇 王 琴 毛 会 杨 娜 严 瑜 黄若滢 胡金婷 李 玉 何良飞

(四川佳士特环境检测有限公司，成都 611730)

20世纪末21世纪初，在成都第3次城市总体规划的指导下，随着“五路一桥”集中建成，成都依托环状道路向外围圈层式拓展[1-4]。伴随着“西西合作”“川渝经济带”等重大国家城市发展战略，成都平原开启了跨越式飞速的发展，成都平原上土地利用与开发同时也进入了黄金发展期[5-8]。

2001年，绕城高速公路建成通车。2002年，三环路建成通车。2010年天府新区成立，并于2014 年获批国家级新区，标志着成都从“单核驱动”走向“双核共兴”的城市格局。2012年成都“百里城市中轴”的宏大目标被提出，一条串联起成都平原经济区长达近百里的“巨龙”赫然展现在成都这张大“画卷”上。2017年，成都“东进、南拓、西控、北改、中优”五大分区范围划定，从“两山夹一城”到“一山连两翼”的城市格局千年之变开始。同年，成都市政府批复了市民政局《关于环路命名事宜的请示》，成都成为国内第2个拥有六环的城市。2020年，920 km2的成都东部新区成立，成都翻越龙泉山，开启全程发展历程。仅仅用了20年，成都就从一个“内城”发展成为超级城市，而在这20年中，不止是城市扩张了，成都平原区域内的建设用地面积也扩大为20年前的3倍左右。

经过了二十多年的发展，成都平原中部区域的土壤经过开发、利用、耕种以及环境污染等原因，其用地性质和土地性质也发生了很大变化，人们逐渐意识到经济活动和人为活动给成都平原上的土地带了巨大的影响，甚至导致不可逆转、不可修复的土壤污染[9-13]。图1为20年的成都平原建设用地卫星地图。

(a)2002 (b)2012 (c)2020

该文基于对成都平原上各区域内开展的建设用地土壤污染状况调查的研究和检测结果，根据每个建设用地地块内及周边选取了具有代表性的土壤监测点位，其中以地块周边土壤对照点位的检测结果作为信息收集的重点内容。

1 研究区概况

成都平原，又名川西平原、盆西平原，四川话称之为“川西坝子”，是位于中国四川盆地西部的一处冲积平原,包括四川省成都市各区县及德阳、绵阳、雅安、乐山和眉山等地的部分区域,总面积1.881万km2,是中国西南三省最大的平原。成都平原发育在东北—西南向的向斜构造基础上,由发源于川西北高原的岷江、沱江及其支流等8个冲积扇重叠连缀而成复合的冲积扇平原。整个平原地表松散,沉积物巨厚,地势平坦,平均坡度仅3%～10% ,地表相对高差在20 m以下。成都平原四周有群山环抱,基底由白垩纪和下第三纪碎屑岩(红层)组成,平原主体物质由第四系松散堆积物组成。如图2所示。

成都平原在构造位置上，处于中国新华夏系第三沉降带—四川盆地西南缘，围陷于龙门山隆起褶皱带和龙泉山、雾中山褶断带之间,北部受绵阳、和兴场旋卷构造制约,具有断陷盆地的特征。龙门山隆起褶皱带属华夏系构造体系，是一个褶皱、断裂活动强烈,多期复合、规模巨大的构造带。由一系列北东向隆起,坳陷、单式和复式褶皱,压性、压扭性断裂组成,其中就包括龙门山断裂带。组成地层为元古界一三叠系,并有多期岩浆岩分布,该构造带以安县—灌县断裂带与成都平原西部边缘相邻。基于以上的地质构造研究成果和覆盖的地块监测信息，该研究建立了沿龙门山脉西部冲洪扇面、龙泉山东部区域平行地带以及成都平原中部平行地带3组土壤重金属变化趋势模型，包括建设用地土壤砷、铅、汞和镉含量的信息内容。如图3所示。

图2 成都平原地貌图

图3 成都平原地质构造模型区域土壤重金属含量检测点位分布图

2 成都平原地质构造带土壤重金属检测情况

2.1 沿龙门山脉冲洪扇面区域

根据图3中龙门扇冲洪扇面区域，选取了德阳市、彭州市、郫都区、温江区、双流区以及崇州市部分建设用地项目开展了土壤重金属含量的检测，对检测结果进行汇总统计分析，汇总的统计结果见表1，沿龙泉上东部自东北至东南方向土壤中镉、汞含量变化趋势如图4所示，土壤中砷、铅含量变化趋势如图5所示。

表1 德阳市-彭州市-郫都区-温江区-双流区-崇州市覆盖区域情况 mg·kg-1

由图4和图5可知，土壤镉、汞含量沿龙门山冲洪扇面自西北至西南方向呈现线性缓慢攀升，而土壤砷铅含量则由西北至西南方向呈现线性缓慢降低趋势，其中10#、11#点位的土壤镉、汞含量已被污染，污染源为某污水处理厂。

图4 龙门山平行带一区土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图5 龙门山平行带一区土壤砷含量和铅含量变化趋势图

2.2 成都平原中部平行区域

根据图3中成都平原中部平行区域，选取了德阳市、金牛区、成华区、锦江区、高新西区、高新区、天府新区以及新津区部分建设用地项目开展土壤重金属含量的检测，对检测结果进行汇总统计分析，汇总的统计结果见表2，沿龙泉上东部自东北至东南方向土壤中镉、汞含量变化趋势如图6所示，土壤中砷、铅含量变化趋势如图7所示。

表2 德阳市-金牛区-成华区-锦江区-高新西区-高新区-天府新区-新津区覆盖区域情况 mg·kg-1

图6 成都平原中轴线(沿龙门山平行带)土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图7 成都平原中轴线(沿龙门山平行带)土壤砷含量和铅含量变化趋势图

由图6和图7知，土壤镉、汞含量沿成都平原中部区域自北向南方向基本持平，而土壤砷铅含量由北至南方向也基本持平，因土地开发利用的项目不同，在平行线上下波动，其中第61#～64#点位的土壤镉、汞含量已被污染，污染源为某置业开发项目，第52#点位的土壤铅含量已被污染，污染源为某灯泡厂。

2.3 龙泉山东部区域

根据图3中龙泉山东部区域选取了金堂县、简阳市和资阳市部分建设用地项目开展了土壤重金属含量的检测，对检测结果进行汇总统计分析，汇总的统计结果见表3，沿龙泉上东部自东北至东南方向土壤中镉、汞含量变化趋势如图8所示，土壤中砷、铅含量变化趋势如图9所示。

由图8和图9知，土壤镉、汞含量沿龙泉山东部区域自东北至东南方向呈现线性升高趋势，而土壤砷铅含量则由东北至东南方向呈现线性下降趋势。

图8 成都平原龙泉山东侧平行带土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图9 成都平原龙泉山东侧平行带土壤砷含量和铅含量变化趋势图

3 成都平原地表水系带土壤重金属检测情况

成都平原西侧为地表水系进口，发育岷江、沱江两大水系。岷江和沱江进入平原后，呈扇状分流，在平原东侧龙泉山山麓收束，于金堂、苏码头和新津3处流出平原。平原内河流众多,平均每隔2.5 km即有一条河流。

(1)岷江水系：岷江于都江堰山口进入平原，且由水利工程分为内外二江。内江分为蒲阳河、超河、柏条河和江安河。外江分为金马河、羊马河和沙黑总河。此外，尚有龙门山山前地带发育的文锦河、斜江、南江和蒲江河等均纳入金马河正流，于新津流出区外。

(2)沱江水系：主要由绵远河、石亭江和渝江组成，三大河流入平原后呈扇状分流，并接纳山前发育的马尾河、射水河等于金堂流出区外。渠系密集是成都平原水系分布的重要特点。区内主要干渠多自然河道略加改善而成。在干渠的基础上，支、斗、农、渠密如蛛网，从而构成了平原区水网化的态势。成都平原地表水系分布如图10所示。

图10 成都平原地表水系图

依据成都平原典型地表水系分布情况，建立3个沿典型地表水系走向周边土壤重金属含量的检测模型，这3个典型的地表水系流域分别为湔河—小石河—鸭子河—沱江流域、西河—岷江流域，以及走马河—沱江河—锦江(府河)流域。如图11所示。

图11 成都平原典型地表水系走向周边土壤重金属检测点位分布图

3.1 湔河—小石河—鸭子河—沱江流域

根据图11成都平原典型地表水系走向选取了湔河—小石河—鸭子河—沱江流域流经的彭州市、金堂县、简阳市和资阳市部分建设用地的土壤重金属含量进行检测分析，对检测结果开展了相关汇总统计分析，统计结果见表4，沿该流域内地表水系上游至下游周边土壤中镉、汞含量变化趋势如图12所示，周边土壤中砷、铅含量变化如图13所示。

图12 湔河—小石河—鸭子河—沱江流域土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图13 湔河—小石河—鸭子河—沱江流域土壤砷含量和铅含量变化趋势图

表4 彭州市-金堂县-简阳市-资阳市覆盖区域情况 mg·kg-1

由图12和图13知，湔河—小石河—鸭子河—沱江流域内土壤重金属镉、汞、砷和铅含量自上游至下游均呈现线性下降缓慢趋势，检测结果显示该流域周边土壤重金属含量变化趋势较为稳定。其中第3#位的镉含量、铅含量，第16#点位的镉含量、汞含量已被污染，主要污染源为某污水处理厂。

3.2 西河—岷江流域

根据图11成都平原典型地表水系走向选取了西河—岷江流域流经的温江区、崇州市、新津区以及眉山市部分建设用地的土壤重金属含量进行检测分析，对检测结果开展了相关汇总统计分析，统计结果见表5，沿该流域内地表水系上游至下游周边土壤中镉、汞含量变化趋势如图14所示，周边土壤中砷、铅含量变化如图15所示。

表5 温江区-崇州市-新津-眉山覆盖区域情况 mg·kg-1

图14 西河—岷江流域土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图15 西河—岷江流域土壤砷含量和铅含量变化趋势图

由图14和图15知，西河—岷江流域内土壤重金属镉、汞含量在西河汇入岷江前以及岷江在温江区域上游段呈现较高的水平，西河-岷江汇合后的下游区域均呈现指数下降的趋势；而西河—岷江流域内土壤重金属砷、铅含量则自上游至下游呈现指数上升的趋势。其中第20#～22#点位的铅含量受到某污水处理厂的污染，第10#～12#点位的铅含量可能受到某制药厂的污染。

3.3 走马河—沱江河—锦江(府河)流域

根据图13成都平原典型地表水系走向选取了走马河—沱江河—锦江(府河)流域流经的高新西区、郫都区、成华区、锦江区、高新区以及天府新区部分建设用地的土壤重金属含量进行检测分析，对检测结果开展了相关汇总统计分析，统计结果见表6，沿该流域内地表水系上游至下游周边土壤中镉、汞含量变化趋势如图16所示，周边土壤中砷、铅含量变化如图17所示。

表6 高新西区-郫都区-成华区-锦江区-高新区-天府新区覆盖区域 mg·kg-1

由图16和图17知，走马河—沱江河—锦江(府河)流域土壤镉和汞含量自流域上游至下游呈现平稳的趋势，而土壤砷和铅含量则自流域上游至下游呈现上升的趋势，其中第28*～31#点位受到某地产置业开发公司的污染导致土壤铅含量升高。

图16 走马河—沱江河—锦江(府河)流域土壤镉含量和汞含量变化趋势图

图17 走马河—沱江河—锦江(府河)流域土壤砷含量和铅含量变化趋势图

4 结论与讨论

4.1 结论

由监测数据及变化趋势分析，成都平原中部地带由于频繁的土地开发利用和人为经济活动等环境污染原因，已造成其区域内土壤重金属含量处于一个较高的水平，其次为龙门山冲洪扇面，水平较低地则为龙泉山东部区域，其中土壤镉含量偏高的则为龙泉山东部区域，该区域主要被耕地、林地覆盖，因此区域内受耕种影响导致土壤镉含量较高；土壤中重金属元素镉和汞沿西北—西南、东北—东南方向由南向北呈现缓慢攀升的趋势，而土壤中重金属元素砷和铅则沿西北—西南、东北—东南方向由南向北呈现下降的趋势，而成都平原中部地带的土壤中重金属元素则由于不同的用地性质和开发利用情况在平均值上下进行波动，总体呈现比较平稳的状态；成都平原东北部水系湔河—沱江流域周土壤重金属含量变化趋势相对比较稳定，受人为经济活动带来的影响和污染相对较小，贯穿于成都平原西部—中部—南部的走马河—锦江(府河)流域以及西南部水系西河—岷江流域内周边土壤镉和汞呈现缓慢下降的趋势，土壤砷和铅则自上游至下游呈现上升的趋势。

4.2 讨论

从整个成都平原各个模型的变化趋势可以发现，成都平原上土壤重金属元素砷含量、汞含量变化趋势相对稳定，受人为经济活动及环境影响因素相对较小，而土壤铅含量则波动较大，受人为经济活动及环境影响因素相对较大，土壤镉含量则受土地耕种因素影响出现了窄幅的波动。个别区域内土壤中重金属元素则受到了较大的污染，不同元素较平均值出现了3～10倍的污染水平。

由于检测能力的差异性以及部分模型区域内的布点数量较少等因素，导致了该文结论存在一定的偏差或不确定性。该研究通过Meta分析，对26篇国内外文献的研究进行合并分析得出：采伐会明显降低土壤中全磷含量，而对土壤有效磷的含量影响较小，且依采伐强度和时间等出现不同的变化。其中，不同采伐强度对土壤全磷含量均有降低影响，且较长时间内无法恢复，因此存在磷组分流失的可能。而土壤中的有效磷含量在高强度采伐下会降低，而在中低强度采伐后会适度上升，且在伐后短时间内有效磷含量呈上升趋势，随后会下降，而伐后长时间(>10 a)内有效磷含量可逐渐恢复。综上所述，大强度采伐会对土壤磷组分造成较大影响，因此建议合理控制采伐强度，推荐使用择伐、中低强度间伐，尽量减少高强度间伐，尽量避免皆伐，以此最大限度地减少采伐作业对土壤磷组分的影响。同时我国在探究采伐作业对森林土壤功能的研究方面还有很好的发展前景，可以进一步在此方面进行深入研究，从而为更好地造林与森林经营提供理论基础。