土壤生态地球化学基准值及其确定方法

从科研工作的实际需要出发,引入了“生态地球化学基准场”这一概念,并以此为基础探讨了土壤生态地球化学基准值的涵义及其概念。以漳州研究区试验结果为例,应用相关关系法有效地确定了土壤生态地球化学基准值,为相关研究提供了思路和参考案例。

中国东部平原土壤生态地球化学基准值

土壤生态地球化学基准值是衡量和评价由人为扰动产生的微观地球化学效应的参比基准,在区域生态地球化学调查、评价以及环境地球化学研究等工作中均具有重要意义。笔者以中国东部平原区的土壤为研究对象,采用切实可行的试验研究方法,提出了土壤生态地球化学基准值,并提供了相应基准值的土壤物质组成信息。进一步研究结果表明,土壤物质组成特性在宏观上控制了基准值的区域性分布特征。

土壤生态地球化学基准值及其研究方法探讨

从土壤生态地球化学基准值概念的涵义及其研究意义入手,对国内外相关研究的现状和方法进行了系统的分析和评述,从中发现,与土壤生态地球化学基准值研究的要求相比,已有的研究方法都不能满足实际科研工作的需要。文中尝试应用土壤中矿物组成和化学元素间固有的相关关系来确定土壤生态地球化学基准值,取得了预期的效果。

江苏省土壤元素地球化学基准值

土壤元素地球化学基准是指自然环境中土壤元素正常含量,属于土壤固有的化学组成与结构特征。江苏省现有国土面积约102 600 km2,至2007年已经完成全省1∶250 000多目标区域地球化学调查。按照4 km2采集1个样品、采样深度150～200 cm,16 km2分析测试1个组合样,共获得全省6 127个代表自然环境土壤之样品的52个元素与TOC含量的数据,剔除异常含量数据后,以平均含量代表全省土壤元素地球化学基准值、"基准值±1.5或2倍标准离差"表示元素基准值变化范围,获得了江苏省土壤52个元素及TOC的地球化学基准值,为土壤环境评价等提供了基础资料。结果表明:(1)全省土壤大多数元素含量数据不服从正态分布,但剔除异常数据后对平均含量影响不明显;(2)人为活动因素导致江苏土壤的Cd、Hg、Se、N等元素在地表20 cm以上深度发生显著富集,给建立土壤元素地球化学基准值增添了新的难度;(3)成土母质、土壤成因类型与地貌等差异是影响江苏土壤元素含量分布的基本要素。

山东省东部地区土壤地球化学基准值与背景值及元素富集特征研究

以山东省东部地区农业生态地球化学调查取得的区域土壤地球化学数据为依据,研究了区内54种元素或指标的土壤地球化学基准值和背景值与全国土壤的差异。通过对比区内土壤基准值与背景值的变化,认为本区大部分元素或指标在表层土壤中的含量继承了成土母质,后期人类活动对其影响较小,Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Se、S、P、N和OrgC等元素或指标在表生作用或人类活动等因素影响下,其分布分配特征产生明显变化。通过表层与深层土壤元素间相关关系的研究,探讨了由人为活动导致土壤重金属元素富集的评价与识别方法,莱州-招远-烟台和牟平-乳山金矿集中区以及人口密集的城镇地带Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Se和S等元素在表层土壤中强烈富集。结合典型地区土壤垂向剖面及元素分布与地质背景的对比研究,认为人类活动(采金污染、城市化、工业化发展等)和自然地质背景作用是引起山东东部局部土壤重金属富集的重要原因。

安徽省江淮流域土壤地球化学基准值与背景值研究

基于安徽省江淮流域多目标区域地球化学调查数据资料,统计获得了表层和深层土壤地球化学基准值、背景值及相应的地球化学参数,为研究区生态环境评价及相关学科研究提供了基础。研究表明,成土母质类型对土壤元素地球化学基准值影响显著,表层土壤化学组成表现出既对深层土壤具有一定的继承性,又在表生作用下发生某些变化:表层土壤中迁移活动性强的元素和人为扰动污染的元素明显不同于深层土壤;随着地理空间位置的变化,同类成土母质形成环境、成因来源的差异导致其化学组成的空间变异,造成不同地区同类成土母质地球化学基准值有所不同。因此,土壤地球化学基准值研究应更多地考虑地质背景、物质来源等因素的影响。

海河平原北部地区土壤地球化学基准值与环境背景值

以北京市、天津市、河北省多目标区域地球化学调查(1:25万)取得的数据为基础,遵循地球化学基准值与环境背景值的概念,根据不同的沉积条件将研究区(即海河平原北部地区)划分为3个统计单元,运用标准化方法,即对土壤表层数据反复剔除异常数据后,通过其他元素与惰性元素Ti的相关关系分别计算得出各指标土壤的基准值;通过对土壤深层数据反复剔除异常数据后,获得了34项指标的平均值、标准离差和变异系数,并以此表征背景值。以上研究为区域土壤环境质量评价与监测预警提供了科学依据。

长江三角洲地区土壤地球化学基准值及其应用探讨

通过对基准值、背景值概念的进一步分析,确定了以沉积环境作为土壤地球化学基准值求取的基本单元,以各基本单元的面积加权法求取区域土壤地球化学基准值的方法。利用长江三角洲地区完成的多目标区域地球化学调查数据,求取了该区的土壤地球化学基准值,并对基准值特征进行了分析和应用探讨。结果表明:各沉积环境有其特征的指示元素或组合,F、Cl、Br、I、Ca和Mg元素组合可反映海相沉积物的新老和比例;N、S、OrgC组合,I、Hg组合和Y、Ce、La等稀土和稀有元素组合分别指示湖相、泻湖相和陆相沉积环境。Hg、Cd等为全区富集的污染元素;土壤中亲石元素、稀有和稀土元素稳定;I和CaO易流失。部分元素的土壤清洁级界限值采用X0+2S0能较好地反映土壤污染的分布。研究区土壤中养分Co、Na2O几乎全部为适宜区,K、N、Fe、B、Cu、Cl、Mg、S含量丰富,Zn、Mn和P、Mo、Si相对缺乏。

基于大数据的中国土壤背景值与基准值及其变化特征研究——写在《中国土壤地球化学参数》出版之际

土壤地球化学背景值与基准值研究是地球科学领域重要基础性工作。《中国土壤地球化学参数》是在全国多目标区域地球化学调查基础上,基于高质量高精度大数据研究的重要成果。本文概述地球化学调查工作方法与样品测试质量等若干基本要求,说明大数据的获取方式与精度水准。主要从宏观尺度上论述中国土壤背景值与基准值变化特征,包括:(1)研究中国土壤地球化学背景值与全球地壳丰度比值特征,阐述中国土壤元素(氧化物)背景值相对于全球地壳丰度的总体特征和基本规律;(2)通过辽河流域、黄河流域、长江流域及珠江流域土壤元素(氧化物)背景值与地壳丰度对比,研究由北方至南方各大流域相对于全球丰度的变化特征;(3)通过上述各大流域与全国土壤背景值对比,研究各大流域分别在全国总背景中的变化特征;(4)以中国基本无人类影响的代表自然本底的第一环境土壤背景值为基准,研究代表人类深度影响的第二环境土壤地球化学富集特征;(5)通过对比国内各大流域和地区第一环境与第二环境土壤地球化学背景比值特征,研究全国不同自然环境和地理景观条件下元素指标富集与贫化规律等。《中国土壤地球化学参数》研究建立在地球化学大数据基础上,信息量巨大,内涵极为丰富,是我国地球化学历史上空前规模的具有里程碑意义的学术成就,为包括土壤学、生态学、环境学、生物学在内的地球科学领域提供基础信息,为全球变化、全球环境、全球治理重大科学问题研究提供重要依据,为国家自然资源、生态环保、农业农村及卫生健康等行业部门科学管理与科学决策提供评价标准。本文研究仅仅触及宏观层面的某些方面,就已经涌流出大量生态信息、自然规律与科学问题需要深化研究和应用实践。可以预见,随着中国土壤地球化学参数的深入研究与广泛应用,将促使地球化学更加深度融入国家经济社会发展,在国家发展大格局中发挥积极作用,国家经济社会发展也将会更加关注地球化学问题。本项调查与研究成果凝聚了广大地学工作者的辛劳和智慧,展现出严谨的科学精神和崇高的事业心与责任心,展示中国质量和中国精度,代表中国地学领域高质量发展方向。

成都市土壤中元素地球化学基准值研究及其意义

通过系统的土壤深层 (第Ⅰ环境 )取样调查 ,研究并给出了成都市土壤中元素系列地球化学基准值及其基本特征 ,包括全区及不同景观区、不同流域、不同土壤类型、不同用地、不同行政区土壤中元素地球化学基准值 。

云南省西部地区土壤地球化学基准值特征及成因分析

基于云南省西部地区土地质量地球化学调查数据资料,采用具有稳健特性的中位数表征深层土壤52种元素的地球化学基准值,对比分析了不同成土母质和用地类型的元素分布特征和富集贫化规律,进一步采用因子分析从元素组合特征角度剖析了地球化学基准值的成因机制。结果表明:研究区土壤中铁族元素、亲铜元素、矿化剂和卤族元素、稀有稀散稀土元素、放射性元素、钨钼族元素、造岩元素等多数元素基准值偏高;碱土金属等元素基准值明显偏低,其中CaO和Na_(2)O基准值仅为全国水平的13%和7%;成土母质是土壤元素基准值的主要控制因素,用地类型对基准值有一定的影响;区内土壤中铁族元素TFe_(2)O_(3)、V、Co、Cr高基准值主要受基性成土母岩的控制,W、Sn、Pb主要与中高温岩浆成矿作用有关,生命元素C、N、S、P、Se与土地利用类型及其表生地球化学作用有关;母岩母质类型及风化淋滤作用、矿化作用、生物富集作用、黏土物理化学吸附作用,共同影响着土壤基准值特征,其中母岩的风化作用有重要影响。研究成果为区域资源环境评价提供了基础地球化学信息。

山东省土壤地球化学基准值

自2003年开始,历时15余年,在山东省开展了深层土壤地球化学调查,基本查明了全省土壤地球化学基准值。深层土壤样品采样密度为1点/4 km^2,16 km^2组合成1件分析样,分析测试Ag,As,Au,B等54项指标;统计并研究了这些指标土壤地球化学参数,确定了山东省土壤地球化学基准值,为山东省基础地质研究及地质找矿与区划等提供了基础数据。

山东省17市土壤地球化学基准值

自2003年开始,历时15余年,在山东省开展了深层土壤地球化学调查,深层土壤样品采样密度为1点/4km2,16 km2组合成1件分析样,分析测试Ag,As,Au,B等54项指标;在基本查明全省土壤地球化学基准值基础上,进一步以17市行政区为单元,统计并研究了其深层土壤地球化学参数,确定了山东省17市土壤地球化学基准值,为山东省17市基础地质研究及地质找矿与区划等提供了基础数据。

山东半岛蓝色经济区土壤地球化学基准值与背景值

山东半岛蓝色经济区土壤地球化学调查是按1km2采集1件表层土壤样品,4km2组合成1件分析样品,4km2采集1件深层土壤样品,16km2组合成1件分析样品,测试Ag,As,Au,B,Ba,Be,Bi,Br,C等54项指标。对这些指标的地球化学基准值和背景值进行研究,认为表层、深层土壤中除与金及多金属成矿作用有关的Ag,Au,Hg,Mo,S,Sb等元素和Cl,Br,I等卤族元素空间变异性大外,大部分元素分布均匀,且表层土壤与深层土壤元素分布具有相似性。统计了青岛、东营、烟台、潍坊、日照、威海等6市的土壤地球化学基准值和背景值,发现6市绝大部分元素基准值和背景值相对稳定,与半岛蓝色经济区基本一致,仅部分指标基准值和背景值变化较大;各市土壤地球化学基准值主要受地质背景控制,而土壤地球化学背景值主要受地质背景和后期人类活动等多层因素控制。

平阴县土壤地球化学基准值与背景值研究

平阴县土壤地球化学调查是按每1km2采集1件表层样,4km2组合成1件分析样,每4km2采集1件深层样,16km2组合成1件分析样,分析测试Ag,As,Au,B,Ba,Be,Bi,Br,C,Cd,Ce,Cl,Co,Cr,Cu,F等54元素或指标;统计了这些元素或指标的土壤地球化学基准值与背景值等参数;研究了区内土壤地球化学基准值、背景值与全国、黄河下游流域土壤及平原区、丘陵区土壤的差异;对比区内土壤地球化学基准值与背景值变化,认为区内大部分元素或指标在表层土壤中的含量继承了土壤母质,后期人类活动对其影响较小,但C,Cd,Cl,Hg,P,N,S,Se,Corg等元素或指标在表层土壤中已明显富集,表明表生作用和人类活动等因素已对这些元素或指标的含量变化与分布分配产生明显影响。

江西德兴铜矿集区土壤地球化学基准值方法的适用性

确定矿集区土壤地球化学基准值是矿山环境地质调查与评价的重要任务,而遴选出合适的地球化学基线值的定值方法是该问题的关键。以江西德兴铜矿集区表层土壤地球化学数据为依据,运用地球化学对比法、相对累积频率方法和标准化的方法分别计算了德兴铜矿集区表层土壤6种重金属元素的地球化学背景值,并将其与江西省土壤背景值对比。结合成土母岩重金属含量分析了各种基准值定值方法的适用性,结果证明标准化方法较适用于确定研究区表层土壤地球化学基准值。

浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值

以浙江省农业地质环境调查取得的区域地球化学资料为依据,遵循地球化学背景值的基本概念,根据成土母质类型将土壤地球化学基准值划分成13个统计单元,土壤环境背景值以浙北杭嘉湖与宁绍平原、浙东沿海温黄与温瑞平原、浙中金衢盆地为统计单元,在反复剔除异常值后,获得52种元素(氧化物)的平均值、标准差和变异系数,为区域土壤环境质量标准的制订、土壤污染评价与修复提供了重要的地球化学依据。

浙江土壤地球化学基准值与环境背景值

以浙江省农业地质环境调查取得的区域地球化学资料(2002—2004年)为依据,遵循地球化学背景值的基本概念,根据成土母质类型将土壤地球化学基准值划分成13个统计单元,土壤环境背景值以浙北杭嘉湖与宁绍平原、浙东沿海温黄与温瑞平原、浙中金衢盆地区统计单元,在反复剔除异常数据后,获得了52种元素(氧化物)的平均值、标准离差和变异系数,为区域土壤环境质量标准的制订、土壤污染评价和治理修复提供了重要的地球化学依据。

冀东土壤地球化学基准值特征及研究意义

通过系统的土壤深层(第Ⅰ环境)取样调查,研究并给出了冀东土壤中元素系列地球化学基准值及其基本特征,包括全区及不同景观区、不同流域、不同类型土壤中元素的地球化学基准值,为区域经济发展规划和资源与环境评价提供了实用的基础地球化学信息。

渝西经济区土壤地球化学基准值与背景值及元素分布特征

基于渝西经济区多目标区域地球化学调查资料,采用正态和对数正态法,获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,并研究其分布特征;同时分析了岩石风化成土过程元素的富集贫化规律,以及表层土壤元素分布特征。结果表明,与全国土壤相比,该区重金属元素Cd、Cr、Hg、Ni基准值较高,As较低,Pb、Zn、Cu与全国值相当;多数重金属元素和植物营养元素背景值偏高,仅K、Mn、P、Cl元素背景值低于全国水平。对比土壤背景值与基准值,发现多数元素(指标)背景值与基准值相当,说明表生作用和人为活动对表层土壤影响较小;而Se、Hg、S、N等14种元素在表层土壤富集,人为输入作用显著。不同母岩区表层土壤元素(指标)分布表现为,碳酸盐岩区多数元素含量较高;就不同pH值范围而言,CaO、MgO、K2O、P以及除Hg以外的重金属元素均在碱性环境含量较高,SiO2在酸性环境含量高,较多元素(指标)在中性环境中趋于稳定。