平塘縣耕地鎘(Cd)元素地球化學(xué)特征及分布規(guī)律

劉仁偉，石再平

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊(duì)，貴州 遵義 563000)

0 引 言

耕地質(zhì)量地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)是一項(xiàng)重大的基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查工作，其中查清區(qū)域內(nèi)有害元素對(duì)耕地生產(chǎn)功能的影響，為防止土壤污染治理具有重要意義，該文就平塘縣耕地表層土中鎘(Cd)元素地球化學(xué)特征及分布規(guī)律作進(jìn)行分析。

1 區(qū)域概況

平塘縣境內(nèi)出露的地層，主要有泥盆系上統(tǒng)、石炭系、二疊系、三疊系、白堊系、第四系，巖性以碳酸鹽巖為主，余者為碎屑巖。

平塘縣地處中亞熱帶常綠闊葉林紅壤，黃壤地帶，地層出露多，巖性較復(fù)雜，碳酸鹽巖類(lèi)分布廣泛，土壤有黃壤、石灰土、水稻土、紫紅土、潮土5個(gè)土類(lèi)。以黃壤為主，其次是水稻土。

根據(jù)第二次土地調(diào)查結(jié)果結(jié)合平塘縣2016年的更新資料，平塘縣耕地主要包括水田、水澆地和旱地，約占行政區(qū)面積16.90 %；園地包括果園、茶園和其他園地，約占行政區(qū)面積0.57 %。

2 地球化學(xué)特征

2.1 耕地土壤元素地球化學(xué)參數(shù)說(shuō)明

采集耕地表層土壤樣品數(shù)量共計(jì)4 410件，用于研究耕地土壤養(yǎng)分和環(huán)境的地球化學(xué)特征與等級(jí)。

為了直觀地表述測(cè)區(qū)地球化學(xué)信息及特征，選擇以下地球化學(xué)參數(shù)，以便量化說(shuō)明。

(2)標(biāo)準(zhǔn)離差(S)：分別反映元素原始含量的離散狀況，即元素含量值與其平均值的偏離程度；

2.2 區(qū)域耕地土壤元素地球化學(xué)參數(shù)

土壤中污染物含量(Ci)對(duì)照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618—2018)中的篩選值(Si)(表1)和管制值(Gi)(表2)將土壤風(fēng)險(xiǎn)程度分為以下3類(lèi)，見(jiàn)表1、表2。

Ⅰ類(lèi)：Ci≤Si，一般認(rèn)為無(wú)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)很低可忽略，應(yīng)優(yōu)先保護(hù)；

Ⅱ類(lèi)：Si

Ⅲ類(lèi)：Ci>Gi，一般認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)該劃為嚴(yán)格管控。

表1 農(nóng)用地土壤Cd元素污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值(單位：mg·kg-1)Tab.1 Cd element pollution risk screening value of agricultural land soil(Unit：mg·kg-1)

表2 農(nóng)用地土壤Cd元素污染風(fēng)險(xiǎn)管制值(單位：mg·kg-1)Tab.2 Cd element pollution risk control value of agricultural land soil(Unit：mg·kg-1)

調(diào)查區(qū)耕地土壤中，Cd元素顯著偏高，平均值高于風(fēng)險(xiǎn)篩選值，背景值局部高于風(fēng)險(xiǎn)篩選值，詳見(jiàn)表3。

表3 平塘縣耕地土壤元素含量統(tǒng)計(jì)表(n=4 410)Tab.3 Statistics of Soil Element Contents of Cultivated Land in Pingtang County(n=4 410)

2.3 不同成土母巖耕地土壤Cd元素含量

不同地層巖性元素含量特征見(jiàn)表4。就全區(qū)而言，碳酸巖中Cd含量明顯高于碎屑巖，Cd含量高值區(qū)與碳酸巖分布區(qū)呈正相關(guān)關(guān)系。

就不同地層巖性而言，K2m、T2b、T2x、C1x、C1t主要為碎屑巖，T2lt、T2h、T2p、T1a、T1l-z、T1d、P3h+d、P3w、P2q+m、C2m、C2h、C1d、C1s、C1j主要為碳酸巖，見(jiàn)表4。

表4 平塘縣不同地層巖性Cd元素含量統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Statistics of Cd element content in different strata lithology in Pingtang County

2.4 不同土壤類(lèi)型耕地土壤中Cd元素含量

就采集的表層土壤樣中，主要就黃壤、水稻土、紫色土、石灰土中Cd元素的含量進(jìn)行分析，不同土壤類(lèi)型中元素含量特征見(jiàn)表5。可以看出，紫色土土壤Cd元素平均值和中位數(shù)總體上高于其他土類(lèi)，紫色土中Cd元素含量相對(duì)富集，詳見(jiàn)表5。

表5 平塘縣不同土壤類(lèi)型中Cd元素含量統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Statistics of Cd element content in different soil types in Pingtang County(黃壤n=1431)(水稻土n=667)(紫色土n=526)(石灰土n=1 786)

2.5 不同耕地地類(lèi)耕地土壤各元素含量

就區(qū)域內(nèi)的耕地(主要包括水田、水澆地和旱地)、園地(包括果園、茶園和其他園地)中的Cd元素含量進(jìn)行分析，詳見(jiàn)表6。

可以看出，Cd元素含量在裸地中含量最高，其次是旱地，茶園中含量最低。

表6 平塘縣不同耕地地類(lèi)中Cd元素含量統(tǒng)計(jì)表Tab.6 Statistics of Cd element content in different cultivated land types in Pingtang County

3 耕地土壤中Cd元素地球化學(xué)特征及分布規(guī)律

元素Cd的毒性較大，受鎘污染的空氣、土壤和食物等對(duì)生物危害較大。區(qū)域內(nèi)Cd的平均值為1.42 mg·kg-1，最大值為14.30 mg·kg-1，最小值為0.03 mg·kg-1，變異系數(shù)為1.41，呈現(xiàn)極強(qiáng)分異特征；Cd背景值為0.54 mg·kg-1，詳見(jiàn)表7。

平塘縣耕地土壤鎘(Cd)地球化學(xué)圖見(jiàn)圖1。鎘高值區(qū)主要分布在區(qū)域中部、東南部及西南部區(qū)域；高值區(qū)主要與石炭系黃龍組、馬平組，二疊系棲霞組、茅口組碳酸鹽巖有關(guān)。低值區(qū)主要分布在東部平舟鎮(zhèn)及西部大塘鎮(zhèn)—通州鎮(zhèn)一帶，主要與石炭系巖關(guān)組、大塘組及三疊系碎屑巖有關(guān)。可見(jiàn)，鎘元素高值區(qū)受控于碳酸鹽巖，低背景區(qū)主要與陸源碎屑巖有關(guān)。由表4可以看出不同地層中鎘含量大小順序?yàn)椋菏肯?泥盆系>三疊系>二疊系>白堊系。

表7 Cd元素地球化學(xué)特征參數(shù)(n=4 410)Tab.7 Geochemical characteristic parameters of Cd element(n=4 410)

圖1 平塘縣耕地土壤鎘(Cd)地球化學(xué)圖Fig.1 Geochemical map of cadmium(Cd)in cultivated soil of Pingtang County

4 結(jié) 語(yǔ)

按成土母質(zhì)類(lèi)型、土壤類(lèi)型、土地利用類(lèi)型等統(tǒng)計(jì)單元分別統(tǒng)計(jì)了表層土壤鎘(Cd)元素地球化學(xué)含量值，通過(guò)對(duì)大量土壤元素含量數(shù)據(jù)的分析研究，查明了調(diào)查區(qū)耕地土壤元素的地球化學(xué)分配與分布特征。

區(qū)域內(nèi)Cd元素含量較高，以碳酸巖分布區(qū)內(nèi)為主，碎屑巖分布區(qū)相對(duì)較低，異常應(yīng)為地層巖性引起。

在不同土壤類(lèi)型中，紫色土土壤Cd元素平均值和中位數(shù)總體上高于其他土類(lèi)，紫色土中元素含量相對(duì)富集。

在不同的耕地地類(lèi)中，Cd元素含量在裸地中含量最高，其次是旱地，茶園中含量最低。

從元素空間分布特征來(lái)看，Cd元素變異系數(shù)為1.41，呈現(xiàn)強(qiáng)分異，空間分布極不均勻。相對(duì)全國(guó)而言Cd含量相對(duì)較高且空間分布極不均勻，勢(shì)必造成局部地區(qū)含量過(guò)高，應(yīng)重點(diǎn)注意該地區(qū)這些元素的防治工作。