浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值
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学勘查研究所 ,河北 廊坊 065000)
摘要 : 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 。 关键词 : 地球化学基准值 ; 土壤环境背景值 ; 土壤地球化学调查 ; 浙江省 中图分类号 : P632; X8; P59 文献标识码 : A 文章编号 : 1673 - 4831 (2007) 02 - 0081 - 08
同时 ,有必要适当控制土壤背景值的变异系数 。 变异系数过大 ,背景上限值就会偏离平均值过多 ,所 以应尽可能小些 ,最好控制在 30%以内 。变异系数
基金项目 :浙江省人民政府和国土资源部中国地质调查局合作项目 ( 200214200015) 收稿日期 : 2006- 12- 20
·82· 生 态 与 农 村 环 境 学 报 第 23卷
指未受人类影响的土壤原始沉积环境地球化学 元Baidu Nhomakorabea含量。本文约定如下 :土壤地球化学基准值是指 依据深层土壤元素地球化学资料 ,根据成土地质背 景 、沉积环境 、物质来源划分统计单元 [1 ] ,在剔除异常 值后所获得的服从正态分布的成土母质背景值 。 1. 3 土壤环境背景值
指在不受或很少受人类活动影响的情况下土壤 的化学组成或元素含量水平 [ 2 ] 。由于环境污染的 普遍性 ,通过调查研究获得的土壤环境背景值既包 括自然背景部分 ,也可能包括少量外源污染物 ,这是 当前的土壤环境背景值或本底值 。本文中的土壤环 境背景值特指表层土壤元素地球化学背景值 ,即以 表层土壤地球化学调查资料为依据 ,以特定区域为 统计单元 ,所求取的元素背景值 。
大小主要受 2 方面因素影响 : ( 1)各元素本身地球 化学特征的影响 ,例如汞等元素背景值分布的离散 性大 ,变异系数也大 ; ( 2)与统计单元划分有关 ,同 一单元内土壤或成土母质复杂 ,变异系数就会大 。 因此 ,各元素变异系数值不可强求一致 ,同时应充分 关注和划分好统计单元 。 1. 2 土壤地球化学基准值
生态与农村环境学报 2007, 23 (2) : 81 - 88 Jou rna l of Ecology and R u ra l Environm en t
浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值
汪庆华 1 ,董岩翔 1 ,周国华 2 ,郑 文 1 (1. 浙江省地质调查院 ,浙江 杭州 311203; 2. 中国地质科学院 地球物理地球化
黄壤 、黄红壤
72
物或近源冲 、洪 积 堆物 )
砂砾岩类 :包括砂砾岩 、石英砂岩 碳酸盐岩 :包括灰岩和泥质灰岩
粗骨土 、黄红壤 石灰 (岩 )土 、黄红壤
55 18
紫色碎屑岩类 :包括石灰性紫泥岩 、石灰性紫砂岩 、 紫色土 、紫砂土 、红紫砂土 、酸性紫砂土 、钙质紫泥 247
低山丘陵区成土母质主要为就地基岩风化物或 近源冲 、洪积堆积物 ,其矿物和化学元素组成主要取 决于成土母质岩石类型和岩性特征 ,即按岩石类型 可分为沉积岩类风化物 、火成岩类风化物和变质岩 类风化物 ,再按岩性类型作进一步细分 (表 1) 。 2. 2. 2 土壤环境背景值统计单元划分
在地质背景 、成土作用和少量面源污染叠加作 用的综合影响下 ,土壤地球化学调查采集的表层土 壤 (0—20 cm )元素组合特征与空间分布模式更为 复杂 。在这种情况下 ,单纯以成土地质背景或景观 环境条件等划分土壤环境背景值的统计单元都不尽 合理 。根据浙江的自然地理特征和社会经济背景 、 土壤环境背景特点 ,研究主要集中在平原区 ,采取以 杭 (州 )嘉 (兴 )湖 (州 )平原 、宁 (波 )绍 (兴 )平原 、温 (岭 )黄 (岩 )平原 、温 (州 )瑞 (安 )平原和金 (华 )衢 (州 )盆地 5 个地区作为统计单元 。这样划分也便 于具体操作 。
相
田 、湖松田 、潮泥
滨海相 :包括滨海相淤泥 、粉砂淤泥 、粉砂
滨海盐土 、黄斑田 、青粉泥田 、青紫泥田 、小粉田 、黄 松田 、黄松泥田 、黄砂墒田
样本数
144
152
420
329
低山丘陵区成土母 更新世红土 :包括晚更新世红土 、早中更新世红土 红土
74
质 (基岩风化残积 泥页岩类 :包括泥页岩 、砂泥质互层岩
按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调 查规 范 》( DD 2005 - 01 ) 的 要 求 , 表 层 土 壤 样 以 1件 ·km - 2的密度采集 , 1 件 · ( 4 km2 ) - 1 组合 分 析 ,采集深 度 0—20 cm; 深 层土 壤样 以 1 件 · ( 4 km2 ) - 1的密度采集 , 1件 · ( 16 km2 ) - 1组合分析 [浙 北地区为 1 件 · ( 16 km2 ) - 1单点采集与分析 ] ,采 集深度 150—200 cm。所有样品测定 52 种元素含
2 资料来源与统计单元
2. 1 资料来源 浙江省农业地质环境调查项目在浙江省北部平 原区 (包括杭嘉湖平原 、宁绍平原 ) 、浙江省东部沿 海丘陵平原区 (以温岭 -黄岩平原和温州 -瑞安平原 为主体 ) 、浙江省中部盆地丘陵区 (金华 -衢州盆地 为主体 ) 开 展 的 土 壤 地 球 化 学 调 查 , 覆 盖 面 积 共 36 544 km2。
100; 正态分布时 CV = S /X ×100, AC = 100% - R。 式中 : R —相对偏差 , % ; CV —变异系数 , % ; n—样点 数 ; S —算 术标 准差 ; X —算术 平均 值 ; AC —抽样 精 度, %。
相对偏差检验 :若 R ≤30% , 则符合要求 ; 否则 须增加采样点数 n值 ,以达到相对偏差 ≤30% ,即抽 样精度 ≥70%的要求 , 这样的土壤背景值才具有可 信性 。一般说来 ,选取 20～30个样点即可 。
So il Geochem ica l Ba seline and Env ironm en ta l Background Va lues of Agr icultura l Reg ion s in Zhejiang Prov ince. WAN G Q ing2hua1 , DON G Yan2x iang1 , ZHOU Guo2hua2 , ZHEN G W en1 ( 1. Zhejiang Institute of Geological Survey, Hang2 zhou 311203, China; 2. Institute of Geophysical and Geochem ical Exp loration, Langfang 065000, China) Abstract: Based on the soil geochem ical data obtained during the agricultural geo2environmental survey of Zhejiang Prov2 ince and the basic concep tion of geochem ical background values, the soil geochem ical baseline was divided into 13 statisti2 cal units in light of types of soil parent materials. The three major agricultural regions of Zhejiang Province were fixed as statistical units for soil environmental background values. After repeatedly crossing out anomalous values, mean values, standard deviations and variation coefficients of 52 elements ( or oxides) were obtained, and may be cited as major geo2 chem ical data for formulation of regional soil environmental quality standards, and evaluation and remediation of soil pollu2 tion. Key words: geochem ical baseline; soil environmental background; multipurpose regional geochem ical investigation; Zhejiang Province
1 概念与约定
1. 1 地球化学背景值 地球化学背景值是指一定区域或统计单元内元 素含量的正常变化范围 ,反映了特定地质地球化学 演化作用的物质组成特征 。地球化学背景值通常以 元素含量统计特征值 (平均值 、标准差 )表征 。即在 剔除特高和特低异常含量值后 ,当统计单元内元素 含量服从正态分布时 ,以“算术平均值 ( X ) ±2倍算 术标准差 ( S ) ”表示背景值范围 。本文讨论的地球 化学背景值 ,主要是土壤地球化学基准值和土壤环 境背景值 。
为保持背景值统计成果的完整性 ,本文作如下 约定 :统计单元内经反复剔除落在“X ±2S ”范围之 外的异常值之后 ,计算算术平均值和标准差 ,由此确 定背景值 。
为保持背景值统计结果的可靠性 ,本文特对抽
样精度和变异系数作出限定 : 抽样 精 度 计 算 公 式 为 : R = 1. 96 ×CV / n - 2 ×
第 2期 汪庆华等 :浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值
·83·
表 1 浙江省土壤地球化学基准值统计单元划分 Table 1 Sta tistica l un its of so il geochem ica l ba seline in Zhejiang Prov ince
土壤地质类型
统计单元
土壤类型
第四 纪 成 土 母 质 河口相 :包括河口相粉砂 、河口相泥
潮土 、小粉田 、小粉泥田 、涂泥田
(不同环境松散沉 河流相 :包括河道与边滩相 ,河漫滩相 ,全新世洪 、冲 潮土 、渗育水稻土 、潴育水稻土
积物 )
积物
湖泊相 :包括滨湖相 、湖相 、湖沼相 、泻湖相和牛轭湖 青粉泥田 、粉泥田 、青紫泥田 、黄斑青紫泥田 、小粉
量 。用于土壤环境背景值统计计算的数据总量为 493 344个 ,用于地球化学基准值统计计算的数据总 量为 118 768个 [ 3 ] 。
土壤样品分析工作由中国地质科学院地球物理 地球化学勘查研究所中心实验室完成 。分析数据经 方差检验 、重复性检验表明 ,分析的精密度和准确度 符合质量要求 ,分析数据可靠 。 2. 2 统计单元划分 2. 2. 1 地球化学基准值统计单元划分
浙江省农业地质环境调查项目特设立了“农业 地质背景调查 ”研究课题 ,以成土母质为主 ,综合考 虑母岩和母质类型 、地层时代 、沉积环境等地质背景 条件和土壤类型 ,建立了土壤地质单位 ,编制了土壤 地质图 。
根据地球化学基准值的内涵意义 ,以地质背景 一致 、沉积环境相近 、元素地球化学特征相似为原 则 ,对土壤地质单位进行归并 ,使统计单元中样本数 基本满足统计要求 ,同时也使取得的基准值具有更 为广泛的适用范围 。浙江省土壤地球化学基准值统 计单元划分见表 1。
摘要 : 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 。 关键词 : 地球化学基准值 ; 土壤环境背景值 ; 土壤地球化学调查 ; 浙江省 中图分类号 : P632; X8; P59 文献标识码 : A 文章编号 : 1673 - 4831 (2007) 02 - 0081 - 08
同时 ,有必要适当控制土壤背景值的变异系数 。 变异系数过大 ,背景上限值就会偏离平均值过多 ,所 以应尽可能小些 ,最好控制在 30%以内 。变异系数
基金项目 :浙江省人民政府和国土资源部中国地质调查局合作项目 ( 200214200015) 收稿日期 : 2006- 12- 20
·82· 生 态 与 农 村 环 境 学 报 第 23卷
指未受人类影响的土壤原始沉积环境地球化学 元Baidu Nhomakorabea含量。本文约定如下 :土壤地球化学基准值是指 依据深层土壤元素地球化学资料 ,根据成土地质背 景 、沉积环境 、物质来源划分统计单元 [1 ] ,在剔除异常 值后所获得的服从正态分布的成土母质背景值 。 1. 3 土壤环境背景值
指在不受或很少受人类活动影响的情况下土壤 的化学组成或元素含量水平 [ 2 ] 。由于环境污染的 普遍性 ,通过调查研究获得的土壤环境背景值既包 括自然背景部分 ,也可能包括少量外源污染物 ,这是 当前的土壤环境背景值或本底值 。本文中的土壤环 境背景值特指表层土壤元素地球化学背景值 ,即以 表层土壤地球化学调查资料为依据 ,以特定区域为 统计单元 ,所求取的元素背景值 。
大小主要受 2 方面因素影响 : ( 1)各元素本身地球 化学特征的影响 ,例如汞等元素背景值分布的离散 性大 ,变异系数也大 ; ( 2)与统计单元划分有关 ,同 一单元内土壤或成土母质复杂 ,变异系数就会大 。 因此 ,各元素变异系数值不可强求一致 ,同时应充分 关注和划分好统计单元 。 1. 2 土壤地球化学基准值
生态与农村环境学报 2007, 23 (2) : 81 - 88 Jou rna l of Ecology and R u ra l Environm en t
浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值
汪庆华 1 ,董岩翔 1 ,周国华 2 ,郑 文 1 (1. 浙江省地质调查院 ,浙江 杭州 311203; 2. 中国地质科学院 地球物理地球化
黄壤 、黄红壤
72
物或近源冲 、洪 积 堆物 )
砂砾岩类 :包括砂砾岩 、石英砂岩 碳酸盐岩 :包括灰岩和泥质灰岩
粗骨土 、黄红壤 石灰 (岩 )土 、黄红壤
55 18
紫色碎屑岩类 :包括石灰性紫泥岩 、石灰性紫砂岩 、 紫色土 、紫砂土 、红紫砂土 、酸性紫砂土 、钙质紫泥 247
低山丘陵区成土母质主要为就地基岩风化物或 近源冲 、洪积堆积物 ,其矿物和化学元素组成主要取 决于成土母质岩石类型和岩性特征 ,即按岩石类型 可分为沉积岩类风化物 、火成岩类风化物和变质岩 类风化物 ,再按岩性类型作进一步细分 (表 1) 。 2. 2. 2 土壤环境背景值统计单元划分
在地质背景 、成土作用和少量面源污染叠加作 用的综合影响下 ,土壤地球化学调查采集的表层土 壤 (0—20 cm )元素组合特征与空间分布模式更为 复杂 。在这种情况下 ,单纯以成土地质背景或景观 环境条件等划分土壤环境背景值的统计单元都不尽 合理 。根据浙江的自然地理特征和社会经济背景 、 土壤环境背景特点 ,研究主要集中在平原区 ,采取以 杭 (州 )嘉 (兴 )湖 (州 )平原 、宁 (波 )绍 (兴 )平原 、温 (岭 )黄 (岩 )平原 、温 (州 )瑞 (安 )平原和金 (华 )衢 (州 )盆地 5 个地区作为统计单元 。这样划分也便 于具体操作 。
相
田 、湖松田 、潮泥
滨海相 :包括滨海相淤泥 、粉砂淤泥 、粉砂
滨海盐土 、黄斑田 、青粉泥田 、青紫泥田 、小粉田 、黄 松田 、黄松泥田 、黄砂墒田
样本数
144
152
420
329
低山丘陵区成土母 更新世红土 :包括晚更新世红土 、早中更新世红土 红土
74
质 (基岩风化残积 泥页岩类 :包括泥页岩 、砂泥质互层岩
按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调 查规 范 》( DD 2005 - 01 ) 的 要 求 , 表 层 土 壤 样 以 1件 ·km - 2的密度采集 , 1 件 · ( 4 km2 ) - 1 组合 分 析 ,采集深 度 0—20 cm; 深 层土 壤样 以 1 件 · ( 4 km2 ) - 1的密度采集 , 1件 · ( 16 km2 ) - 1组合分析 [浙 北地区为 1 件 · ( 16 km2 ) - 1单点采集与分析 ] ,采 集深度 150—200 cm。所有样品测定 52 种元素含
2 资料来源与统计单元
2. 1 资料来源 浙江省农业地质环境调查项目在浙江省北部平 原区 (包括杭嘉湖平原 、宁绍平原 ) 、浙江省东部沿 海丘陵平原区 (以温岭 -黄岩平原和温州 -瑞安平原 为主体 ) 、浙江省中部盆地丘陵区 (金华 -衢州盆地 为主体 ) 开 展 的 土 壤 地 球 化 学 调 查 , 覆 盖 面 积 共 36 544 km2。
100; 正态分布时 CV = S /X ×100, AC = 100% - R。 式中 : R —相对偏差 , % ; CV —变异系数 , % ; n—样点 数 ; S —算 术标 准差 ; X —算术 平均 值 ; AC —抽样 精 度, %。
相对偏差检验 :若 R ≤30% , 则符合要求 ; 否则 须增加采样点数 n值 ,以达到相对偏差 ≤30% ,即抽 样精度 ≥70%的要求 , 这样的土壤背景值才具有可 信性 。一般说来 ,选取 20～30个样点即可 。
So il Geochem ica l Ba seline and Env ironm en ta l Background Va lues of Agr icultura l Reg ion s in Zhejiang Prov ince. WAN G Q ing2hua1 , DON G Yan2x iang1 , ZHOU Guo2hua2 , ZHEN G W en1 ( 1. Zhejiang Institute of Geological Survey, Hang2 zhou 311203, China; 2. Institute of Geophysical and Geochem ical Exp loration, Langfang 065000, China) Abstract: Based on the soil geochem ical data obtained during the agricultural geo2environmental survey of Zhejiang Prov2 ince and the basic concep tion of geochem ical background values, the soil geochem ical baseline was divided into 13 statisti2 cal units in light of types of soil parent materials. The three major agricultural regions of Zhejiang Province were fixed as statistical units for soil environmental background values. After repeatedly crossing out anomalous values, mean values, standard deviations and variation coefficients of 52 elements ( or oxides) were obtained, and may be cited as major geo2 chem ical data for formulation of regional soil environmental quality standards, and evaluation and remediation of soil pollu2 tion. Key words: geochem ical baseline; soil environmental background; multipurpose regional geochem ical investigation; Zhejiang Province
1 概念与约定
1. 1 地球化学背景值 地球化学背景值是指一定区域或统计单元内元 素含量的正常变化范围 ,反映了特定地质地球化学 演化作用的物质组成特征 。地球化学背景值通常以 元素含量统计特征值 (平均值 、标准差 )表征 。即在 剔除特高和特低异常含量值后 ,当统计单元内元素 含量服从正态分布时 ,以“算术平均值 ( X ) ±2倍算 术标准差 ( S ) ”表示背景值范围 。本文讨论的地球 化学背景值 ,主要是土壤地球化学基准值和土壤环 境背景值 。
为保持背景值统计成果的完整性 ,本文作如下 约定 :统计单元内经反复剔除落在“X ±2S ”范围之 外的异常值之后 ,计算算术平均值和标准差 ,由此确 定背景值 。
为保持背景值统计结果的可靠性 ,本文特对抽
样精度和变异系数作出限定 : 抽样 精 度 计 算 公 式 为 : R = 1. 96 ×CV / n - 2 ×
第 2期 汪庆华等 :浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值
·83·
表 1 浙江省土壤地球化学基准值统计单元划分 Table 1 Sta tistica l un its of so il geochem ica l ba seline in Zhejiang Prov ince
土壤地质类型
统计单元
土壤类型
第四 纪 成 土 母 质 河口相 :包括河口相粉砂 、河口相泥
潮土 、小粉田 、小粉泥田 、涂泥田
(不同环境松散沉 河流相 :包括河道与边滩相 ,河漫滩相 ,全新世洪 、冲 潮土 、渗育水稻土 、潴育水稻土
积物 )
积物
湖泊相 :包括滨湖相 、湖相 、湖沼相 、泻湖相和牛轭湖 青粉泥田 、粉泥田 、青紫泥田 、黄斑青紫泥田 、小粉
量 。用于土壤环境背景值统计计算的数据总量为 493 344个 ,用于地球化学基准值统计计算的数据总 量为 118 768个 [ 3 ] 。
土壤样品分析工作由中国地质科学院地球物理 地球化学勘查研究所中心实验室完成 。分析数据经 方差检验 、重复性检验表明 ,分析的精密度和准确度 符合质量要求 ,分析数据可靠 。 2. 2 统计单元划分 2. 2. 1 地球化学基准值统计单元划分
浙江省农业地质环境调查项目特设立了“农业 地质背景调查 ”研究课题 ,以成土母质为主 ,综合考 虑母岩和母质类型 、地层时代 、沉积环境等地质背景 条件和土壤类型 ,建立了土壤地质单位 ,编制了土壤 地质图 。
根据地球化学基准值的内涵意义 ,以地质背景 一致 、沉积环境相近 、元素地球化学特征相似为原 则 ,对土壤地质单位进行归并 ,使统计单元中样本数 基本满足统计要求 ,同时也使取得的基准值具有更 为广泛的适用范围 。浙江省土壤地球化学基准值统 计单元划分见表 1。