綠色勘查在土地質量地球化學調查中的探索與實踐

萬方，于林松,胡尊芳,康桂玲,陳莉,李浩嵩

(1.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；2.山東省地質科學研究院，山東 濟南 250013；3.山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250013)

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，環境與資源的矛盾日益突出，傳統的勘查方式已經無法滿足新時代生態文明建設要求，而綠色勘查就是既符合環保要求又達到找礦效果的全新勘查模式，是對傳統勘查在理念、體制、方法、設備等方面的創新，從而實現勘查工作對生態環境影響的最小化。由于我國西部礦產資源潛力巨大而生態環境相對脆弱，綠色勘查最早在西部地區開展應用，并帶來了明顯的生態效益[1-3]。2019年12月，自然資源部遴選了第一批綠色勘查示范項目。2021年2月，山東省發布綠色勘查規范(DB37/T4307—2021)進一步規范了綠色勘查相關技術方法。

目前綠色勘查涉及的主要方面為傳統地質勘查技術中對生態環境破壞較大的工程施工，例如鉆探、槽探、坑探以及淺井類工程[4-6]。通過改進施工機械設備、工藝技術及管理方法，減少工程施工的環境擾動和影響。例如改進鉆進工藝，采取定向鉆探，實現“一基多孔、一孔多支”從而減少因設備搬遷造成的環境影響。相比之下，地球化學勘查具有“設備輕、樣點多、覆蓋廣、擾動小”的特點，對生態環境破壞較小，目前針對地球化學綠色勘查的相關資料較少[7]。本次工作系統總結了綠色勘查在土地質量地球化學調查項目中的工作方法、流程、技術，探索地球化學綠色勘查的推廣應用。

1 土地質量地球化學調查與綠色勘查

土地質量調查是以土壤為主要研究對象，通過系統采集土壤、大氣干濕沉降物、灌溉水、農作物等樣品，查明元素分布來源、存在形式、遷移轉化途徑和生態環境效應，評定土地質量地球化學等級，為耕地保護、土地整理和開發利用、社會經濟可持續發展提供依據[8-10]。

土地質量地球化學綠色勘查工作主要分為3個階段，第一階段為資料收集和工作部署階段，重點搜集工作區內生態紅線區、生態保護區、水源地位置、分布面積、界線等信息；結合資料，進行野外實地踏勘，了解采樣工作對環境可能的影響因素，對調查區內敏感目標進行識別；在此基礎上完成綠色勘查布點。第二階段為綠色勘查施工階段，主要針對樣品采集和樣品加工中易產生環境擾動的環節進行控制。第三階段為總結評估階段，總體評價項目綠色勘查成效，編寫項目綠色勘查工作總結報告。

2 工作方法

2.1 敏感目標識別

目前山東省開展的1∶5萬土地質量調查類項目，均以行政區劃為調查范圍，由于調查區面積較大，因此在工作開展前搜集調查區內的生態保護區、水源地等敏感目標的相關信息對綠色勘查的實施具有重要的意義[11-13]。

以“山東省萊陽市北部地區1∶5萬土地質量地球化學調查與評價”項目為例，該項目調查區以丘陵地貌為主，其土壤具有耕層厚度薄、土地利用類型多樣、母巖影響大的特點。轄區包括城廂、古柳、龍旺莊、馮格莊、柏林莊5個街道辦事處，沐浴店、萬第、譚格莊、河洛、照旺莊、山前店6個鄉鎮，總面積1091km2。通過搜集相關資料，調查區內有萊陽五龍河濕地省級自然保護區、萊陽老寨山省級自然保護區和部分山東萊陽白堊紀國家地質公園。如圖1所示，五龍河濕地省級自然保護區，位于調查區北部，老寨山省級自然保護區，位于調查區的東北部，萊陽白堊紀國家地質公園，在調查區內分金崗口和鳳凰山2個園區，其中位于龍旺莊街道的鳳凰山園區和位于馮格莊街道的金崗口園區北區處于勘查區范圍之內，金崗口園區南區位于呂格莊鎮緊鄰勘查區南部邊界[14]。據《山東省生態保護紅線規劃(2016—2020年)》，萊陽五龍河—沐浴水庫濕地水源涵養生態保護紅線區主要類型為濕地、水庫和森林，面積101km2，Ⅰ類紅線區58.41km2，紅線區包含萊陽五龍河濕地省級自然保護區、萊陽五龍河省級濕地公園、萊陽市五龍河口海洋特別保護區、沐浴水庫、山東萊陽白堊紀國家地質公園、公益林，主要生態功能以水源涵養、生物多樣性維護為主。萊陽老寨山生物多樣性維護生態保護紅線區主要類型為森林，面積36.06km2，Ⅰ 類紅線區20.09km2。紅線區包含萊陽老寨山省級自然保護區、公益林，主要生態功能以生物多樣性維護、土壤保持、水源涵養為主。

1—微切割—強剝蝕丘陵；2—沖洪積平原；3—五龍河濕地省級自然保護區；4—老寨山省級自然保護區；5—萊陽白堊紀國家地質公園；6—調查區范圍圖1 研究區地形地貌及自然保護區位置

通過野外踏勘對調查區敏感地貌環境進行分類識別，山地丘陵景觀區(Ⅱ級景觀區中的荒坡嶺微景觀，主要分布于旌旗山、老寨山等較大山系中上部。坡度大于17°，多為荒草坡、林地。土層淺薄，成土母質為殘積物或殘積坡積物，多發育為棕壤。坡度大于15°以上的丘陵山地已經不再適宜進行農業種植規劃，且大多數地區為自然保護區，禁止開墾。荒坡嶺景觀區與調查區內的3個生態保護區均為生態環境高敏感區域，區域受人為影響小，野生動植物較多，在該區域開展勘查工作需格外重視環境保護。

2.2 點位布設

土壤樣品主要布設在農用地同時兼顧建設用地，樣品采集密度為4～16個點/km2。丘陵地區地形地貌復雜，樣點布設根據成土母質、土壤類型和土地利用現狀分布特點，保證樣點的代表性[15]。樣點布設在土地質量地球化學調查與評價規范基礎上，針對調查區不同的土地利用類型，下列情況，土壤樣品采集密度可適當降低：在自然保護區、一類水源保護地、風景名勝設施用地，可放稀至最低采樣密度；在林地、草地可根據實際情況適當放稀采樣密度，在自然保護區內由于植被發育，樣點的布設著重考慮樣點的可還性。

自然保護區、一類水源保護地、風景名勝設施用地內不應布設土壤剖面，同時，根據實際情況減少在林地、草地中布設剖面。土壤水平剖面采樣間距20～200m，根據實際情況，對布設在林地、草地、農作物種植區的水平剖面，采樣間距可適當加大。土壤垂直剖面，以1個樣/20～30cm 的密度等間距采樣；每條土壤剖面樣品數不少于5個。在林地、草地布設的土壤垂直剖面，適當放稀至1個樣/30cm 的密度等間距采樣。在上述生態環境敏感區域通過采取《土地質量地球化學評價規范》(DZ/T 0295—2016) 中規定的最低采樣密度，將采樣過程對環境的擾動降到最低。

2.3 樣品采集

2.3.1 表層樣品采集

土壤樣品采集的最佳時間為上茬作物收獲以后，下茬作物尚未施用底肥和種植以前，最大程度避免了在采集過程中對農作物的踩踏及損毀，同時可以反映采樣地塊的真實養分狀況和供肥能力。根據布設的采樣點在實地的現場情況，采樣時以布設采樣點0～50m為中心，兼顧樣點的代表性和環境友好性，優化布設采樣點實際采樣位置，主要針對原點位地塊作物種植密度較大，采樣過程可能對農作物有踩踏，而設計點位周邊地塊土地利用類型及作物種植類型相同，且采集過程對地塊農作物影響較小的情況。

在采樣中心點上，以GPS定位點為中心，向四周輻射50～100m確定分樣點，等份組合成一個混合樣。根據采樣地塊作物種植實際情況及地塊內田埂的位置形狀，選擇“S”或者“X”形或棋盤形布設分樣點，在采樣過程中，利用田埂、便道、種植間隔優化采樣路徑，以減少采樣過程對農田的踩踏破壞。在農用地穿行過程中，彎腰或用雙手撥開作物，防止行進過程中造成作物彎折。

通過創新研發新設備來降低環境擾動是實現綠色勘查的重要途徑[16-18]。針對土地質量地球化學調查以土壤樣品采集工作為主，特制了一種直推式不銹鋼土壤取樣器，該取樣器挖取樣坑的表面積更小，減少了采樣過程中的環境擾動。土壤樣品采集完后，將多余土壤回填至采樣坑中，恢復土壤原貌。

2.3.2 土壤垂直剖面樣品采集

土壤垂直剖面的采集要堅持“生態保護第一”和“注重尊重群眾意愿”的原則[19-20]。位于農用地的垂直剖面，采樣前找到地塊所屬人，溝通協商采樣對土地的影響及相關補償費用，待商定同意后開始采樣。在土壤結構質地滿足洛陽鏟使用條件下，考慮采用洛陽鏟進行取樣，以減少大量挖土對土壤及植被的破壞，采樣深度為2m，采樣完成后進行土壤回填，恢復土壤原貌。在采樣點周邊采取系紅布條的方式進行標記。

當無法采用洛陽鏟時，采取人工開挖，開挖表面寬1m,長2m，深度最大為2m，開挖前布設塑料布或者帆布，開挖的土壤按照采樣深度不同，逐層分別堆碼于采樣坑一側塑料布或者帆布上，便于后期原土回填(圖2)。施工應自上而下順序開挖，并做好邊坡安全管護，及時清除松散土石，預防發生滑塌。土壤垂直剖面以1個樣/20～30cm的密度等間距采樣，每條土壤剖面樣品數不少于5個。在林地、草地布設的土壤垂直剖面，適當放稀至1個樣/30cm的密度等間距采樣。采樣完成后，按照取土深度進行原土回填。位于草地、荒地等無法聯系地塊所屬人的地塊，采樣要求與上述一致，采樣完成后恢復土地原貌，進行植被復綠。

圖2 土壤剖面挖掘置土示意圖

2.3.3 生態地球化學樣品采集

灌溉水樣品在采集過程中選擇有橋梁的河流、機井進行采集，采集時利用專用的取水器通過繩索垂直緩慢進入水體采集，減少與水體的不必要接觸，同時減少采樣對水體的擾動，對水環境的影響降到最低。保護劑在添加過程中，在采樣瓶下方放置隔墊防止保護劑滴漏。

農作物樣品采集遵循“注重尊重群眾意愿”的原則，優先選擇在有人的農田、果園、大棚等地，通過交談，詢問，購買等方式，征得農戶同意后，按規范進行采集。在采集過程中，應避免對農作物進行不必要的踩踏和損害。

2.4 樣品加工

樣品加工過程中，通過為樣品加工人員配備口罩、防塵服，在地面鋪設塑料布等措施來防塵控塵。樣品加工中產生的廢棄物主要為樣品加工過篩后多余的干土，在樣品加工過程中統一放置于塑料桶內，密封保存，樣品全部加工完成后，將保存樣品加工廢棄土的塑料桶統一搬運至周邊林地內，將廢棄土填置于林地空地，傾倒過程中防止揚塵。

3 土地質量地球化學綠色勘查經驗

土地質量地球化學綠色勘查更側重于環境保護，工作部署是關鍵。在收集區域資料的基礎上，著重針對研究區生態敏感區，采取“一區一策”，根據不同類型的區域合理布設點位，制定采樣路線，減少工作對生態環境的擾動。樣點布設需結合實地踏勘，在滿足規范要求的基礎上，做到有的放矢；樣品采集是最直接對環境造成影響的環節，特別是土壤垂向剖面，開挖面積較大，工作思路要從“先破壞，后治理”，轉變為“少破壞，少治理”，減少樣品采集對原有地貌和植被的影響。

4 結論

綠色勘查作為新時代生態文明建設的重要舉措，是實現找礦和環保雙贏的勘查模式。土地質量地球化學勘查具有點多、面廣等特點，實施綠色勘查具有重要意義。積極發揮科技創新引領作用，運用新技術新裝備助力綠色勘查。本項目針對不同介質樣品采集，如水體、底泥、土壤等，研發出一系列無擾動樣品采集裝備，為綠色勘查的順利實施提供了支持。土地質量調查工作同時也是一個與土地和村民打交道的工作，綠色勘查工作的核心就是處理好調查工作與土地和村民的關系，調查工作與土地要把握好一“少”，即“少影響”，通過識別生態環境敏感區域，在敏感區采取最低布點密度；采取無擾動采樣工具；優化采樣點位及采樣路徑；原土回填；統一處置樣品加工廢棄土等方面，減少工作對環境的擾動。同時調查工作與村民要把握好一“多”，即“多溝通”，通過溝通解決工作中遇到的問題，借助土地質量調查工作宣傳綠色勘查理念，樹立單位正面形象。通過“一少一多”將綠色勘查、和諧勘查、文明勘查有機統一，做到施工一地，便民一方。本文依托土地質量調查相關項目，總結了樣點布設、樣品采集、樣品加工、保障措施等方面的綠色勘查經驗，探討綠色勘查在土地質量調查項目中的應用實踐，為地球化學勘查項目提供了參考。