南京地質(zhì)調(diào)查中心在各省相繼完成浙江、江蘇、上海多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查以后,為進(jìn)一步深化調(diào)查成果,組織實(shí)施了“長(zhǎng)江三角洲地區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)系列圖編制”項(xiàng)目,進(jìn)行長(zhǎng)三角地區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)系列圖編制,為區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)圖件和資料,為土地資源開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù),為農(nóng)業(yè)、環(huán)境和衛(wèi)生等領(lǐng)域提供服務(wù)。
一、厘定了土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值的基本概念,提出了基準(zhǔn)值求取的原則和方法,獲取了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)表層土壤背景值、深層土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值
1.提出土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值的基本概念
研究提出,在暫不考慮生態(tài)效應(yīng)的前提下,土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值是指未受人類(lèi)影響的土壤原始沉積環(huán)境地球化學(xué)元素含量。
2.提出基準(zhǔn)值求取方法
基準(zhǔn)值求取的基本步驟,即:確定原始沉積過(guò)程中的控制地球化學(xué)分布的基本成因單元,了解基本成因單元的元素分布特征,求取基本成因單元內(nèi)的基準(zhǔn)值;尋求相對(duì)具代表性的方法,估算區(qū)域性的基準(zhǔn)值。
3.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)基準(zhǔn)值求取
依據(jù)“同一沉積環(huán)境、同一物質(zhì)來(lái)源、滿(mǎn)足正態(tài)分布”的土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值確定的原則,專(zhuān)門(mén)編制了反映長(zhǎng)三角地區(qū)沉積環(huán)境、時(shí)代、巖性的第四系地質(zhì)圖,求取了長(zhǎng)江三角洲海積、沖海積等十二個(gè)單元的土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值。在沉積環(huán)境單元基準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上,以各單元面積為權(quán)重,估算了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值。
二、明確了土壤污染等級(jí)劃分的基本概念、土壤污染判、土壤污染等級(jí)含義,建立了土壤污染等級(jí)劃分方案
1.明確土壤污染等級(jí)劃分的基本概念
土壤污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)土壤污染元素含量進(jìn)行分級(jí)而制定的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以外來(lái)物質(zhì)(污染)對(duì)元素含量的增加程度作為劃分依據(jù);對(duì)土壤污染級(jí)次與生態(tài)效應(yīng)聯(lián)系規(guī)律,強(qiáng)調(diào)與其它因素綜合考慮。
2.明確判別表層土壤污染程度的依據(jù)
從表層與深層土壤具有區(qū)域同源性、相關(guān)性且不受人為影響等方面論述,認(rèn)為深層土壤地球化學(xué)元素含量可以作為人為作用(外來(lái)物質(zhì)污染)的參比值,即土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值是判別表層土壤污染程度的依據(jù)。
3.提出了土壤污染等級(jí)劃分的原則
(1)土壤污染等級(jí)劃分應(yīng)有利于對(duì)人類(lèi)活動(dòng)不同強(qiáng)度、不同類(lèi)別污染的判別,即應(yīng)具備反映對(duì)工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染、礦山開(kāi)采污染等人為活動(dòng)污染特征的作用。
(2)土壤污染界限值的制定應(yīng)有一定的規(guī)律性,盡可能做到簡(jiǎn)單、易操作。
(3)土壤污染等級(jí)劃分應(yīng)具備反映土壤元素含量總體起伏變化的功能,具有對(duì)土壤生態(tài)效應(yīng)相聯(lián)系的功能,具有為土地質(zhì)量評(píng)估服務(wù)的功能。
(4)土壤污染等級(jí)劃分成果應(yīng)具備區(qū)域上的可比性。
4.厘定土壤污染等級(jí)含義
一級(jí)污染:區(qū)域性因素引起的土壤元素含量增高,表生地球化學(xué)作用引起區(qū)域性元素含量增高,工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦山開(kāi)采等產(chǎn)生局部地區(qū)高背景含量。
二級(jí)污染:局部因素引起的局部地區(qū)元素含量明顯增加,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、礦山開(kāi)采等引起局部地區(qū)元素輕度污染,礦化作用引起的地球化學(xué)異常外帶。
三級(jí)污染:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、礦山開(kāi)采等引起局部地區(qū)元素中度污染,礦化引起的地球化學(xué)異常中帶。
四級(jí)污染:工業(yè)生產(chǎn)、礦山開(kāi)采等引起局部地區(qū)元素重度污染,礦化引起的地球化學(xué)異常內(nèi)帶。
五級(jí)污染:工業(yè)生產(chǎn)、礦山開(kāi)采污染引起源區(qū)污染,礦化引起的地球化學(xué)異常濃集中心。
5.對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤污染狀況進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)
指出長(zhǎng)三角地區(qū)Hg、Sn污染最為嚴(yán)重。區(qū)域性污染區(qū)主要是:沿江二級(jí)土壤污染帶,城市及周邊、蘇州通安鎮(zhèn)–常熟市、昆山蓬朗鎮(zhèn)–常熟支塘鎮(zhèn)三級(jí)以上土壤污染帶。
三、確定了江都–泰州–姜堰–海安一線(xiàn)貝殼堤位置,劃分了海相和陸相沉積界限
1.確定兩種沉積相的分界
揚(yáng)州–江都–泰州–姜堰–海安一帶是高Sr、Ca含量帶,其兩側(cè)存在Ba、F、Cr、Ni、Al、Fe、As、Sb、W、Se、Zn、Ge、Y、Th、Ti、Sc、Co、Tl、Bi、Nb、Be、Rb、Li、Ga等元素的含量及分布的明顯差別,說(shuō)明此界線(xiàn)為兩種沉積相的分界。
2.揚(yáng)州–江都–泰州–姜堰–海安一帶存在貝殼堤的條件和證據(jù)
地質(zhì)地理推斷是北側(cè)屬于瀉湖相沉積,而南側(cè)屬?zèng)_海線(xiàn)積沉積,存在貝殼堤的條件。海安–泰州–揚(yáng)州一帶第四系地層中都見(jiàn)有貝殼及其碎片,證明貝殼堤存在。
利用Sr、Ca等的分布特征確定了江都–泰州–姜堰–海安一線(xiàn)貝殼堤的位置,劃分了海相和陸相沉積的界限,對(duì)利用地球化學(xué)資料準(zhǔn)確恢復(fù)原始沉積環(huán)境具有重要意義和示范意義。
四、系統(tǒng)編制了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)系列圖件
1.系統(tǒng)編制了長(zhǎng)三角地區(qū)表層土壤、深層土壤54個(gè)元素或指標(biāo)地球化學(xué)圖。
2.專(zhuān)門(mén)編制了反映長(zhǎng)三角地區(qū)沉積環(huán)境、時(shí)代、巖性的第四系地質(zhì)圖。
3.專(zhuān)門(mén)編制了主要城市1980~2000~2005年3個(gè)時(shí)段城區(qū)范圍演變圖。
4.依據(jù)長(zhǎng)三角地區(qū)地球化學(xué)基準(zhǔn)值特征,首次編制了反映沉降環(huán)境的F-Cl-Br-I-CaO-MgO、Y-Ce-La、I-Hg、N-S-Corg、Na2O-P-SiO2-Sr等五種元素組合疊加圖件,。
5.編制了長(zhǎng)江三角洲綠色土壤、特色土壤資源分布圖,圈定富硒土地資源面積7758km2。
6.編制了有益元素與營(yíng)養(yǎng)元素豐缺圖、元素缺乏區(qū)施肥建議圖。
五、系統(tǒng)地對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境開(kāi)展區(qū)域評(píng)價(jià)
1.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤Cd、Hg、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn八個(gè)重金屬元素綜合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表明:Ⅰ、Ⅱ類(lèi)土壤面積為68581Km2,局部地區(qū)存在重金屬元素呈累積富集趨勢(shì)。
2.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)主要區(qū)域性重金屬高值區(qū)為沿江地區(qū)、城市及周邊地區(qū)等。
3.研究表明,長(zhǎng)江三角洲酸性表層土壤面積31104km2;長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤發(fā)生酸化區(qū)域面積達(dá)58193Km2。強(qiáng)酸化區(qū)主要分布于嘉興市南部,其1990~2002年12年間土壤酸堿度平均下降了0.3個(gè)單位。初步分析影響土壤酸堿度的主要是CEC、S、N等指標(biāo),土壤pH值降低對(duì)Cd、Cu、Pb、Zn、Ni等重金屬的活動(dòng)態(tài)提高有重要影響。
4.土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)呈現(xiàn)概率關(guān)系。總體隨土壤環(huán)境質(zhì)量的下降和酸度的增加,農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)的元素及其超標(biāo)率有增加的趨勢(shì)。
六、社會(huì)效益
長(zhǎng)江三角洲多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)圖調(diào)查系列圖件和理論探索成果、對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)成果以及應(yīng)用性成果為國(guó)家對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)規(guī)劃的制定和決策提供了重要基礎(chǔ)地質(zhì)資料,在各省國(guó)土資源整治、農(nóng)業(yè)用地分等定級(jí)、土壤污染防治和監(jiān)測(cè)和土地利用規(guī)劃等方面得到了應(yīng)用,豐富發(fā)展了我國(guó)生態(tài)地球化學(xué)理論,為制訂生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做出貢獻(xiàn),對(duì)各省開(kāi)展多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查編圖和成果綜合起到示范作用,為富硒等特色土地資源開(kāi)發(fā),發(fā)展綠色農(nóng)產(chǎn)品、科學(xué)施肥提供了基礎(chǔ),有力地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民增產(chǎn)增收,為土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤環(huán)境修復(fù)和土壤污染防控奠定了重要的基礎(chǔ)。