廣西永福縣鎘重金屬元素含量及分布特征

范汝海，林清梅，李庚華，唐嘉俊，倪戰旭

（廣西壯族自治區二七一地質隊，廣西 桂林 541199 ）

隨著社會經濟的發展，人們對環境提出了更高的要求，鎘的地球化學行為及其生態環境效應一直是包括地球化學在內的各相關學科持續關注的學術熱點[1]，近年來隨著我國土地質量地球化學調查評價的開展[2]，廣西高背景鎘的地球化學特征引起了大量學者的關注[3，4]，本文從鎘的含量及分布進行了地球化學特征總結，以期為廣西鎘重金屬地球化學異常區的研究利用提供科學依據。

1 概況

研究區位于永福縣境內，分東西兩大區塊近南北向展布，東區主要位于駕橋嶺山脈和大崇山山脈之間，沿江兩岸而成的長廊一帶；西區主要位于大崇山山脈和大霧山山脈之間，由百壽鎮至三皇鎮一帶的山間盆地組成，總面積達796km2。研究區地處亞熱帶溫帶交界處，屬中亞熱帶季風氣候，據永福縣氣象局統計資料，極端低溫-3.8℃，極端高溫38.8℃，歷年平均降水量1937.3mm，是全國水資源豐富地區之一，氣候條件對土壤形成影響很大，區內土壤主要為紅壤（約占研究區總面積的45%），其次為石灰土（27%）和水稻土（25%），少量紫色土和沖積土，總體呈酸性。區內以耕地、園地、林地為主，農作物主要有水稻、柑橘、西紅柿、羅漢果、百香果、甘蔗等。

在大地構造位置上研究區位于羌塘—揚子—華南板塊桂中-桂東北坳陷東部，永福縣境內出露地層主要有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、白堊系和第四系，研究區內除震旦系之外，其他地層均有分布。其中寒武系主要沿研究區邊緣分布，泥盆系、石炭系廣泛分布于區內，白堊系主要位于研究區東部區塊的永福縣城一帶，第四系主要沿洛清江和大小河溝谷地帶分布。

2 樣品采集及分析

樣品布設及采集按《土地質量地球化學評價規范》（DZ/T 0295-2016）規范執行，主要布設于農用地上，分3～5個子樣點采集0～20cm的連續土柱，組合為一個樣品。樣品分析采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS），由湖北省地質實驗測試中心進行分析，數據結果按規定程序通過質量評估驗收。

3 鎘含量特征

本區共采集3888件表層土壤樣品，分析結果顯示鎘含量 最 大 值6.54×10-6、最 小 值0.01×10-6、中 值0.26×10-6、眾值0.15×10-6、平均值0.54×10-6，是全國土壤鎘含量平均值（0.097×10-6）[5]的5.58倍，局部鎘含量偏高，相對富集。其中，大于全國土壤鎘含量平均值30倍的樣點占比1.0%，按照《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB 15618-2018），鎘的污染趨勢較大，有一定的生態風險。

3.1 鎘在不同成土母質單元中的含量特征

根據表層土壤樣品所對應的地質背景單元進行數據統計，得出各類地質背景單元控制的樣點比例，其中，泥盆系（D）占比最大，達47.38%；石炭系（C）次之，為25.80%；白堊系（K）少量，占比5.35%；寒武系（∈）最少，僅為0.13%。總體以泥盆系（D）、石炭系（C）和第四系（Q）為主，反映了研究區土壤地質背景以海相和河流相為主的地質環境。鎘在融縣組（D3r）中含量最高，均值為1.38×10-6，其次為額頭村組（D3e）、堯云嶺組（C1y）、東村組（D3d）、桂林組（D3g），含量均值分別為0.98、0.90、0.90、0.89；這些高值點所在的地質單元區主要為碳酸巖區。在鹿寨組（C1lz）、信都組（D2x）、永福群（K1y）、蓮花山組（D1l）中含量較低，均值分別為0.21、0.21、0.15、0.12，這些低值的地質單元主要為碎屑巖區。總體上， 碳酸鹽地區表層土壤中的鎘含量要高于碎屑巖區（圖1）。

圖1 不同地質單元表層土壤中鎘均值含量

3.2 鎘在不同土壤類型單元中的含量特征

全區共有6個土類，13個亞類，以紅壤、潴育性水稻土、紅色石灰土、棕色石灰土、紅壤性土為主。將表層土壤采樣點按照土壤類型單元進行分類統計（圖2），結果顯示，鎘在紅色石灰土和鹽漬性水稻土中含量最高，均值分別達到了1.20×10-6、1.05×10-6，在沼澤性水稻土中最低，為0.19×10-6。

圖2 不同土壤類型鎘均值含量

3.3 鎘在不同土地利用類型單元中的含量特征

區內土地利用類型主要有耕地、園地、林地、草地等，以耕地、園地、林地為主，三者共占區內總面積的83%。將表層土壤樣按照土地利用類型進行數據統計（圖3），結果顯示，灌木林地中鎘含量最高，均值達到1.68×10-6；其次為裸地、其他草地、旱地均值分別為0.81×10-6、0.73×10-6、0.63×10-6，這些區域在地貌上多為巖溶地貌，在巖性上主要為碳酸鹽巖。水田、果園、其他園地、其他林地中鎘含量較低，均值分別為0.38×10-6、0.30×10-6、0.18×10-6、0.14×10-6。

圖3 不同土地利用類型鎘均值含量

4 鎘的分布特征

鎘的分布特征可通過元素的變異系數進行分類總結，即變異系數＜0.5，表示分布均勻；變異系數位于0.5～1.0之間，表示分布基本均勻；變異系數位于1.0～2.0之間，表示分布不均勻，變異系數＞2.0，表示分布極不均勻。本區鎘含量變異系數為1.24，表明鎘在本區分布不均勻。根據鎘的地球化學圖（圖4），表層土壤鎘分布具有明顯的地域特征，明顯表現出西部區塊高、東部區塊低的特點，其高值區主要集中在研究區西部的永安鄉、三皇鎮、百壽鎮及羅錦鎮南東部巖溶區一帶。對比研究區巖組圖，結合鎘在不同成土母質單元中的含量特征，可以發現鎘的富集與碳酸鹽巖密切相關，高值區多分布在石炭系、泥盆系的碳酸鹽巖區，低值區則主要分布在第四系覆蓋區和碎屑巖區。

圖4 鎘地球化學圖與巖組對比圖

5 結論

（1）研究區表層土壤鎘含量平均值為0.54×10-6，是全國土壤鎘含量平均值（0.097×10-6）的5.58倍，在本區相對富集，局部鎘含量偏高，有一定的生態風險。

（2）研究區鎘分布不均勻，變異系數為1.24，高值區與碳酸鹽巖分布密切相關，碳酸鹽地區鎘的含量明顯要高于碎屑巖區。