惠州市龍門縣黃竹瀝村墾造水田項目土壤重金屬污染研究

張麗華 陳東海

摘要：為研究土壤重金屬污染，建設綠色無公害農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地，針對惠州市龍門縣龍城街道黃竹瀝村墾造水田項目土壤高砷原因進行研究，對項目區(qū)及其外圍區(qū)域開展基礎地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)和地球化學調(diào)查工作，以查明項目區(qū)土壤高砷（As）來源、場地巖土體特性、地下水流場特征、水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)特征，為該項目的墾造水田建設提供科學依據(jù)

關鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)；龍門縣；重金屬污染

1.引言

重金屬進入土壤后，不容易隨水淋溶，不易被生物降解，生物富集作用十分顯著，通過食物鏈影響人體健康。砷作為一種微量過渡金屬元素盡管在地殼中含量不高，但是由于其極強的毒性和廣泛的分布以及所帶來的環(huán)境健康問題而備受關注。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)部的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國每年因為重金屬對于土壤和糧食的污染，會導致高達200億元的損失。

2.項目概況

2.1項目概況

項目區(qū)位于惠州市龍門縣龍城街道，涉及黃竹瀝村1個行政村，經(jīng)度介于東經(jīng)114°11’51.03"～114°11’22.98"之間，緯度介于北緯23°44’1.85"～北緯23°44’27.85"之間，總面積約21.15公頃（317.31畝）。項目區(qū)內(nèi)地勢相對平坦，局部有較小起伏，坡度較緩，總體表現(xiàn)出北高南低地勢（圖2-1）。項目區(qū)所在龍城街道雨量充沛，氣候溫和，年平均氣溫23℃，年平均降水量約2133.6mm。土壤類型全部為砂石土。

2.2采樣點布設

本次工作是在充分收集以往資料數(shù)據(jù)的基礎上，以地球化學調(diào)查為主，輔以基礎地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)勘察等方法手段，開展此次調(diào)查工作。項目區(qū)內(nèi)的點位布設應結(jié)合已有的資料，選取代表該項目區(qū)的鉆孔位置、水樣采樣點位和土壤采樣點位。

項目區(qū)共布設有7個水文鉆孔，27個工程地質(zhì)鉆孔，13個水樣采集點，其中3個地表水樣點，10個地下水樣點；40個土壤取樣點，項目區(qū)內(nèi)16土壤采樣點位；外圍區(qū)域布設兩條南北向和東西向的近似十字交叉剖面，南北向共布設9個采樣點位，東西向共布設10個采樣點位，以及項目區(qū)外北側(cè)山區(qū)布設1個鉆孔垂向剖面取樣點和4個表層土壤采樣點位。

2.3研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征

水文地質(zhì)：項目區(qū)含水巖組主要由松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組、碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組和巖漿巖類裂隙含水巖組組成。含水巖組富水性貧乏—中等。項目區(qū)地下水主要由北面山區(qū)向東、西兩側(cè)徑流，水力坡度由4%變成1.3%；地下水主要來源為大氣降水入滲補給，其次為渠系灌溉入滲和沖洪積扇系統(tǒng)側(cè)向補給；最終向東、西兩側(cè)溝溪和南面水塘徑流排泄，或以蒸發(fā)、越流補給承壓水等方式排泄。地下水位以上0～6m沖洪積層碎石土大部分屬中等透水，局部屬弱透水。

工程地質(zhì)：場地內(nèi)分布的土層主要為第四系填土層，第四系沖洪積土層、第四系殘積層。其中上部素填土層分布廣泛，層厚1.0m～5.0m；第四系沖洪積土層主要為碎石、粉質(zhì)黏土層，層厚3.0m～5.0m；第四系殘積層的土性為粉質(zhì)黏土，層厚約3.0m。

環(huán)境地質(zhì)：項目區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件基本良好，僅土壤環(huán)境質(zhì)量表現(xiàn)異常。項目區(qū)土壤整體偏酸性，八個重金屬元素中As含量超標嚴重，其他七個基本達標，且部分土壤As含量已超過風險管制值。

2.4項目區(qū)內(nèi)的砷含量和分布規(guī)律

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，水體中As含量介于0～0.032mg/ L，且編號SY-M1、SY-SZK5、SY-SZK7的水樣中砷含量極低，低于檢出限，項目區(qū)周邊的地表水滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）中的V標準和《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB 5084-2005）中的水田作物標準；地下水滿足《地下水質(zhì)量標準》（GB/T 14848-2017）的Ⅳ類標準限值要求（圖2-5）。

土壤As含量介于27μg/g～815μg/g，平均值為235.30μg/ g，除LM-S-05和LM-S-06兩個土壤樣點As含量低于風險篩選值，其余樣品土壤As含量均遠超風險篩選值，部分樣品甚至超過風險管制值，其中以鉆孔SZK4所采0～5m段土壤As含量最高，可達815μg/g。并發(fā)現(xiàn)，除土壤剖面樣，表層土壤在靠近花崗巖地區(qū)As含量最高，As含量整體呈現(xiàn)出自北向南減少的趨勢（圖2-6）。

巖石重金屬測試分析結(jié)果顯示：項目區(qū)外北側(cè)燕山期花崗巖、石炭系大賽壩組砂巖以及項目區(qū)內(nèi)鉆孔揭露灰?guī)r的As含量較高、均大于90μg/g；項目區(qū)外南側(cè)石炭系測水組出露的砂巖、泥巖As含量最低，介于3μg/g～7μg/g之間，這與土壤As含量的分布態(tài)勢相似（圖2-7）。

項目區(qū)從北側(cè)花崗巖山腳往南到石炭系測水組山腳，土壤As含量逐漸降低，整體呈現(xiàn)北高南低的態(tài)勢，靠近北側(cè)花崗巖山體的項目區(qū)土壤樣品中As含量極高，多超過300μg/g（圖2-8）。

2.5項目區(qū)內(nèi)砷來源

根據(jù)以上實驗分析結(jié)果可知，土壤中As元素的分布圖和項目區(qū)的巖性分布來看，二者在空間上具有很好的吻合性。此外，據(jù)廣東省區(qū)域地質(zhì)志資料顯示，項目區(qū)外北側(cè)燕山期花崗巖大多富含毒砂，且構(gòu)造發(fā)育，有利于礦物富集。另根據(jù)1∶5萬水系沉積物調(diào)查成果資料顯示，項目區(qū)外北側(cè)花崗巖巖體與石炭系地層接觸界線兩側(cè)的山區(qū)高含As，表現(xiàn)出As異常。根據(jù)前期收集資料和此次野外調(diào)查成果得出項目區(qū)內(nèi)土壤中高含量砷形成的機制是：項目區(qū)外北側(cè)花崗巖及其外接觸帶中賦存的毒砂（砷含量較高的礦物）在遭受風化剝蝕后，As元素以各種形式的化合物存在于北側(cè)山區(qū)遷移下來的沖洪積物中，在受到土壤中礦物吸附作用或者土壤膠體表面吸附作用后不斷在山前平原（即項目區(qū)）累積富集。

3.結(jié)果與討論

土壤是由巖石風化形成的，土壤中的元素與巖石中的元素一般都有很好的繼承關系，根據(jù)以上調(diào)查分析認為項目區(qū)內(nèi)土壤As元素的來源是項目區(qū)外北側(cè)花崗巖及其外接觸帶中賦存的毒砂。由于該場地后續(xù)用于耕種，土壤重金屬超標會影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全。因此查明項目區(qū)土壤高砷（As）來源、地下水流場特征、土壤滲透系數(shù)及工程地質(zhì)特征，通過水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)以及地球化學等多學科相結(jié)合，為解決項目實施過程中的砷（As）超標土壤治理、田塊規(guī)劃設計、灌排疏水設施及田間道路建設等工程技術問題提供地質(zhì)依據(jù)。

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