土壤元素背景值的研究_以南方某区域为例
福建省红壤元素背景值研究
比较
福建 省红 壤 背 景 值 ｌ 元 素 （ 本 数 均 是 ３种 样
预定 全省 ５ ６个红 壤 剖 面 位 点 ，根 据 网格 范 围确 定 野外具 体典 型剖 面 。 选择远 离污染 源 和人类 活 动 影 响少 的 、土壤 类 型特 征 发 育 明 显 的 、植 被 良好 的地 点 挖 掘 典 型 剖 面 ，采 样剖 面长 Ｉ５ ｍ、宽 ０ ８～１０ｍ、深 Ｉ ２ｍ， ． ． ． ．
２ 数据处理与质量控制 ２ １ 数 据处理 采 用 数 据 库 统 计 软 件 进行 土 壤 元 ．
素测定值 一 致 性 检 验 ，剔 除 异 常值 和 可 能 污染 值 ； 对土壤 元素含 量频数 分布 进行 检 验 判 定 ；对 不 同 的
外 ，其他 元 素 背 景 值 变 异 系数 均 较 大 。说 明 Ｈ 、 ｇ Ｓ 、Ｆ元素 背景 值 受 母质 母 岩 影 响不 大 ，其 他 元 素 ｅ
受 母质母 岩 的影 响均较 大 。
土壤分布类型采用不同方式表示土壤背景值。
收稿 日期 ：２ ０ ０ ７—０ ０ ５— ８
作者简介 ：刘 用清 ，男 ，１５ ９ ０年生 ，高级工程师。
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表 １ 福 建省红壤元素背景值
元素
Ｃ ｕ
制 系统 ，从 布点 、采样 、样 品储存 及 运 输 ，样 品风
干 、研 磨 、保管 ，样 品分析 测试 到 数据 处 理 的全 过
８．％ ；红壤 面积 为 ７ ８５万 ｈ ４Ｉ ６． ｍ ，约 占全 省 土 地
总面 积的 ６ ％ 。研究 福建 省红壤 的元 素背 景值 ，对 ５ 于 合理开 发 山地 土壤 资源有 重 要 意义 。本 文 根 据 福 建 省土壤 背景值研 究课 题 的 资料 ，对 福建 省 红壤 背 景值 的特 征进行探 讨 。
湖南土壤背景值及研究方法
湖南土壤背景值及研究方法湖南省位于中国西南部，是一座山水环绕、人文风景秀美的地方。
湖南省拥有跨度辽阔、地势多样的土壤背景值（background of soil），几乎可以涵盖全国所有土壤形态及地理特点。
因此，研究其土壤背景值及研究方法具有重要的学术意义和实际价值。
湖南土壤背景值研究的目的是收集和研究不同地形条件下的土壤背景值，以便对土壤的质量、性质和状况作出科学准确的综合分析和评估。
湖南土壤背景值的研究分为土壤基本数据研究和土壤形态、结构与无机比例分析研究。
土壤基本数据研究包括：土壤深度调查和气候条件调查。
土壤深度调查的目的是收集、整理和分析不同地形条件下的土壤结构及特征，包括土壤深度、部分层颗粒状结构及矿物构成等；气候条件调查的目的是收集土壤温、湿度、pH值及其他重要气候条件，以便掌握不同土壤背景条件下的土壤状况。
因为湖南不同地形条件下的土壤构成组成有所不同，所以土壤形态、结构与无机比例分析研究显得尤为重要。
土壤形态、结构研究的目的是收集、分析不同地形条件下的土壤性质，包括湿度、结构性、矿物质组成及其指标如颗粒比（particle ratio）等，以便深入研究土壤构成；而土壤无机比例分析研究的目的是收集、整理和分析不同地形条件下的土壤结构及特征，着重研究其中无机物质的组成，如矿物质含量及其比例、有机质含量及其比例等，以便更准确地了解土壤构成。
研究土壤背景值，应以实地调查为基础，进行多种复杂的技术分析，进而利用地质地球化学的综合性理论和方法对土壤构成进行系统研究。
一般来说，研究土壤背景值的步骤主要包括：现场实地调查；研究区域地形和土壤性质；收集土壤深度调查、气候条件调查、土壤形态、结构及无机比例数据；绘制土壤背景值比例图；研究土壤构成与结构；根据土壤背景值对对土壤质量、性质和状况进行科学评估及判断。
本文论述了湖南土壤背景值及其研究方法，这将为湖南省土壤质量检测、环境修复、农业生产和健康疾病预防等提供有价值的参考资料。
湖北省土壤硒元素背景值研究
湖北省土壤硒元素背景值研究作者：闫加力杨军丁晓英徐春燕赵敏张阳阳王卉杨良哲来源：《现代农业科技》2016年第21期摘要通过对湖北省地球化学调查和土地质量评价数据的收集，分析全省及不同成土母质土壤硒含量背景值和背景值区间。
数据显示，湖北省全省土壤硒含量背景值为0.304 mg/kg，背景值范围为0.152～0.609 mg/kg。
成土母质地层单元中二叠系、石炭系、泥盆系和三叠系是富硒地层，土壤硒含量背景值在0.4 mg/kg以上；第四系地层土壤硒含量背景值为0.306mg/kg，存在较广泛的富硒区；而志留系、奥陶系、寒武系、震旦系地层的富硒区域分布较少。
关键词土壤硒；背景值；成土母质；湖北省中图分类号 S153.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）21-0157-01我国在20世纪80年代开展了全国范围内的土壤重金属背景值研究，并出版了《中国土壤元素背景值》[1]。
土壤元素背景值是土壤在其自然成土过程中形成的物理化学特征值，是土壤所固有的元素含量水平，受时空条件制约，是历史发展的产物[2]。
研究土壤元素背景值可以确定土壤中元素的自然含量水平及分布特征，利用基准值可确定研究元素在区域内的迁移转化[3]。
本文关于湖北省硒元素背景值的研究主要是为划分湖北省土壤富硒等级而进行，根据收集到的湖北省1∶25万多目标地球化学调查数据和“金土地”工程——高标准基本农田地球化学调查数据，计算得出全省及不同成土母质地层中的土壤硒元素背景值及背景值范围。
1 数据与方法1.1 数据处理本研究所有数据收集于湖北省1∶25万多目标地球化学调查和“金土地”工程——高标准基本农田地球化学调查土地质量评价数据，数据量余4万个。
以全省土壤硒含量作为第一级统计单元，成土母质作为第二级统计单元，第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系、寒武系、震旦系、青白口系、太古界、新元古、中元古、古元古地层作为第三级统计单元。
湖南土壤背景值及研究方法
湖南土壤背景值及研究方法湖南省是中国重要的农业大省，其土壤背景值及研究方法对农业生产有着重要的意义。
首先，本文将简要介绍湖南省的土壤背景值。
其次，本文还将探讨湖南省的土壤背景值研究方法。
湖南省土壤背景值湖南省是一个多样土地环境的大省，包括高山、低山、凹陷地带、河流河谷地带、平原地带以及水库洼地地带，其土壤背景值也相应地有着多样化的变化。
高山地带的土壤背景值主要由植物营养元素，有机质和微量元素组成，植物营养元素含量较低，而微量元素较高；低山地带的土壤背景值则以有机质含量为主，而植物营养元素、微量元素的含量也有所降低；而凹陷地带的土壤背景值则主要由有机物、硅质铝质、微量元素组成，其中，有机物含量较高，而硅质铝质与微量元素则有较低的含量；河流河谷地带的土壤背景值则以有机质含量为主，而植物营养元素与微量元素则有较低的含量；平原地带的土壤背景值则以植物营养元素、有机质、微量元素组成，其中，微量元素含量较高，而植物营养元素和有机质则较低；最后，水库洼地地带的土壤背景值则以有机物含量为主，而植物营养元素、微量元素的含量也有所降低。
湖南省土壤背景值研究方法为了解湖南省土壤背景值，需要开展相应的研究。
首先，根据湖南省不同省区不同环境类型的概况以及土壤理化性质，收集相应信息，运用单因素营养元素模型以及多因素营养元素模型，分析土壤背景值的变化规律；其次，采用对比研究方法，比较湖南省不同省区不同环境类型的土壤理化性质，探究影响各土壤特性的影响机制；同时，还可采用实地考察的方法，收集实际的土壤数据，运用相关数据分析方法和统计分析方法，分析湖南省不同省区不同环境类型的土壤背景值，不断改进土壤建模模型，为优化土壤资源管理提供参考。
综上所述，湖南省土壤背景值及其研究方法对于优化土壤资源管理具有重要的意义。
在未来，应当运用现代科学技术，继续深入研究和开展相关的研究，以期取得更好的成果。
湖南土壤背景值及其研究方法
湖南土壤背景值及其研究方法土壤背景值是指土壤中某一物质及其微量元素含量达到均衡状态时，其含量水平及其分布情况，它反映了土壤自然环境的状况，因此土壤背景值研究及控制是土壤污染研究的重要基础。
湖南省的土壤背景值的研究主要包括对洞庭湖流域、芙蓉湖流域以及湘中等区域的土壤重金属、稀土元素、氮磷钾等的研究，以及对全省不同土壤性质和类型的分布状况及其背景值的研究。
研究发现，湖南省土壤重金属含量普遍较高，且污染较严重的区域主要分布在湘江中游、桃江流域和洞庭湖流域。
针对不同土壤特征及其背景值，湖南省有关部门采取了多种措施，引入了许多严格的管理措施，包括控制土壤污染物的排放、土壤污染控制计划的实施及其监测等。
同时，湖南省政府还支持科研院所开展土壤背景值监测计划。
从长远角度看，湖南省政府将坚持在可持续发展的基础上，进一步提高大气、水、土壤等环境污染物管理水平，及时发现和整治环境污染。
湖南省土壤背景值的研究也必须从科学研究的角度考虑。
主要包括：针对土壤功能的研究，如土壤的肥力及其影响因子，土壤的污染性及其控制因子，以及土壤植物吸收物质等；针对土壤微生物的研究，如土壤微生物的生物多样性，土壤的微生物群落结构与土壤背景值之间的关系；针对土壤营养元素的研究，如氮磷钾的阳离子转化、钙、镁、硅的含量与土壤肥力关系等；同时，还要研究土壤污染物与土壤背景值的关系，以及土壤污染物的检测技术，例如水质分析、土壤分析、重金属污染物的监测等。
总之，湖南省的土壤背景值研究具有重要的现实意义与科学价值，为土壤污染的控制及可持续发展提供重要依据，从而保护人类和自然环境的健康。
因此，湖南省政府和相关科研机构应当积极探讨和研究土壤背景值及其研究方法，以期为湖南省环境可持续发展做出积极贡献。
湖南土壤背景值及其研究方法
湖南土壤背景值及其研究方法湖南省是中国的一个省份，面积174100平方公里。
湖南省土壤背景值对于其土壤质量的评价和管理具有重要意义。
湖南省的土壤背景值是由湖南省省内未受污染的土壤考察、分析结果而得出的，可以作为土壤污染程度评估的参照标准。
传统的湖南土壤背景值研究大多采用盲取法，范围有限，难以得出全面准确的结论。
近年来，随着环境保护技术和技术水平的提高，越来越多的研究者投入到湖南省土壤背景值的研究中，提出了较为科学的研究方法，如土壤空间分布式背景值分析、GPS定位系统技术以及混合模型分析等。
土壤空间分布式背景值分析方法是湖南省土壤背景值研究中最为普遍的方法。
该方法采用空间分布式取样结合采样网络法，在全省土壤空间分布中，利用统计考察和GIS分析技术，对土壤背景值的空间分布规律进行分析，得出各县的土壤背景值。
该方法还可将土壤背景值数据信息转换成空间分布图，以便分析。
GPS定位系统技术是近年来发展起来的技术，它的获取的数据更加准确，在湖南省的土壤背景值研究中也发挥了重要作用。
GPS定位技术可以在获取背景值数据时准确定位，并且可以根据定位点获取更多土壤背景值数据，获得更清晰准确的分布图，从而更好地预测土壤背景值在湖南省的分布情况。
最后，混合模型分析方法也是一种普遍应用的分析方法，这种分析方法不仅可以进行基于实测数据的土壤背景值反演，同时可以利用表格计算机模拟技术进行土壤背景值模拟研究。
本文综述了湖南省土壤背景值研究的技术，其中包括：土壤空间分布式背景值分析、GPS定位系统技术以及混合模型分析等，并简要描述了各项技术的研究方法与原理。
土壤背景值研究是一个系统工程，只有采用科学、全面、综合的研究方法，才能够更好的揭示湖南省土壤背景值的真实状况，为土壤污染程度的评价以及环境保护做好准备。
特殊污染的土壤环境背景值研究——以吉林省某地含砷日遗化武污染土壤为例
特殊污染的土壤环境背景值研究——以吉林省某地含砷日遗化武污染土壤为例周廷;尤立娟;呙畅;饶刚;王宏娟;周建梅【摘要】为了获得吉林省某地含砷日遗化武造成的污染区域土壤的准确环境背景值,本文将土壤调查的数据进行对数转换,绘制概率累计分布曲线图,并根据曲线的拐点,解析出未明显受到污染的部分,然后根据砷元素含量的分布规律,剔除异常值,计算出该地区土壤砷元素的环境背景值为1.46～11.60 mg/kg,并通过对比分析印证了该方法的合理性和正确性.研究得到的土壤砷元素环境背景值可以作为评价和修复该地区砷污染土壤的基础数据,也可为复杂污染源造成污染土壤的环境背景值的研究提供方法.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2014(021)001【总页数】5页(P48-51,68)【关键词】土壤环境背景值;日本遗弃化学武器;砷污染;概率累计分布曲线【作者】周廷;尤立娟;呙畅;饶刚;王宏娟;周建梅【作者单位】防化学院履约事务部,北京102205;防化学院履约事务部,北京102205;防化学院履约事务部,北京102205;防化学院履约事务部,北京102205;防化学院履约事务部,北京102205;防化学院履约事务部,北京102205【正文语种】中文【中图分类】X53土壤环境背景值(Soil Environmental Background Value)是指在不受或很少受人类活动影响和不受或很少受现代工业污染和破坏的情况下，土壤原来固有的化学组成和结构特征[1]。
土壤环境背景值作为农业地质和环境地球化学的一项重要指标和基础资料,为土壤环境的评价、土壤分区规律及其影响因素的研究和局部异常区的圈定与治理提供了基础资料,也为合理制定土壤环境质量标准提供了科学依据，是研究污染物在土壤中变迁和研究重金属污染程度及污染评价的一个重要参照标准[2—3]。
日本侵华战争失败后，将大量化学武器埋藏地下或投入江河湖海，截至2006年9月，在我国19个省、市近100个地点发现了日本遗弃在华化学武器(以下简称日遗化武)[5—6]，装填的毒剂在日军秘密销毁和长期的埋藏过程中，以及《禁止化学武器公约》生效前的简易处理过程中[6]，由于泄漏、爆炸和焚烧销毁等原因，造成了我国部分土壤污染。
深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究
中国环境科学 2021,41(5)：2362~2373 China Environmental Science 深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究郗秀平1,2,赵述华1,2,杨坤1,2,赵妍1,2,廖曼1,2,吴静雅1,2,林挺1,2,罗飞1,2* (1.深圳市环境科学研究院,广东深圳 518001；2.国家环境保护饮用水水源地管理技术重点实验室,广东深圳 518001)摘要：为研究深圳市土壤稀土元素的环境背景含量和空间分布特征,以不受或很少受人类活动影响的基本生态控制线区域作为调查范围,在深圳布设450个土壤表层点位、50个典型剖面点位,应用决策单元－多点增量采样方法采集土壤表层样品500个、土壤剖面样品100个.研究结果表明,深圳市表层土壤稀土元素的环境背景含量范围为23.66~1246.26mg/kg,算术平均值285.99mg/kg,高于中国土壤和广东省土壤;轻稀土元素相对于重稀土元素富集,稀土元素的环境背景含量在空间分布上呈现西高东低的特征.深圳市不同土类中稀土元素环境背景含量的95%分位值高低依次为赤红壤>红壤>黄壤. 不同成土母质发育的土壤稀土元素环境背景含量95%分位值大小顺序为变质岩>花岗岩>片麻岩>凝灰熔岩>砂砾页岩>灰色灰岩.不同剖面层次的土壤稀土元素环境背景含量的95%分位值大小顺序为底层>中层>表层;随着深度的增加,深圳市土壤稀土元素的环境背景含量也逐渐增加,呈现底聚型特征.成土母质是影响土壤稀土元素环境背景含量的首要因素,花岗岩发育的土壤稀土元素环境背景含量要明显高于砂砾页岩;不同土类也会影响土壤稀土元素的环境背景含量分布,同一成土母质发育的赤红壤稀土元素环境背景含量要高于红壤.典型相关性分析表明,土壤铁、铝等元素与轻稀土元素,以及锰与重稀土元素的背景含量均呈现较强的正相关关系,土壤pH值、黏粒与稀土元素背景含量存在弱正相关,这也侧面反映了土壤稀土元素对成土母质的继承性.关键词：土壤；稀土元素；背景含量；影响因素中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2021)05-2362-12The background concentration of rare earth element and its impact factor in soil of Shenzhen City. XI Xiu-ping1,2, ZHAO Shu-hua1,2, YAN G Kun1,2, ZHAO Yan1,2, LIAO Man1,2, WU Jing-ya1,2, LI Ting1,2, LUO Fei1,2* (1.Shenzhen Academy of Environmental Science, Shenzhen 518001, China；2.State Environmental Protection Key Laboratory of Drinking Water Source Management and Technology, Shenzhen 518001, China). China Environmental Science, 2021,41(5)：2362~2373Abstract：For the purpose of studying the environmental background concentration and spatial distribution characteristics of rare earth element in soil of Shenzhen, 450 soil surface sample sites and 50 typical soil depth profile sample sites were selected in the scope of basic ecological control line which was not or little affects by the human being. 500 top soil samples and 100 sectional samples were collected by unit-multi increment sampling method. The results showed that the range of the environmental background concentrations of REE in topsoil of Shenzhen was 23.66~1246.26mg/kg, the arithmetic average value was 285.99mg/kg, which was higher than that in soil of China and Guangdong province. The top soil of Shenzhen was enriched-type of light rare earth element, and the spatial distribution patterns of concentration of REE was high the west and low in the east. The sequence of 95% fraction value of REE concentration in different soil types was lateritic red soil > red soil > yellow soil. The order of 95% fraction value of REE concentration in different parent rocks was metamorphic rock> granite > gneiss > tuff lava > gravel shale > grey limestone. The order of 95% fraction value of REE concentration in different levels of soil profiles was under layer > middle layer > surface layer. The REE background concentration raised with the increase of soil depth, which showed a characteristic of accumulation on the bottom. The parent rocks was probably the first influential factor of REE background concentrations in soil, as which was remarkable higher in soil developed by granite than that by gravel shale. Different soil types also might affect the soil REE background concentration. The REE background concentration was higher in lateritic red soil than in red soil, which were derived from the identical parent rock. Canonical correlation analysis showed a significantly positive correlativity was found between Fe, Al and light rare earth element as well as between Mn and heavy rare earth element, while the correlativity between soil pH as well as clay particle and soil REE background concentration was weak. The result was also indicated the inheritance of soil REE from parent rock.Key words：soil；rare earth element；background concentration；impact factors由于具有独特的物理和化学性质,稀土元素被广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域,是现代工业中不可或缺的重要元收稿日期：2020-10-09基金项目：国家重点研发计划(2017YFC0506605) * 责任作者, 高级工程师,*****************5期 郗秀平等：深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究 2363素.稀土产品在农业领域中的广泛使用也已有40多年的历史[1],稀土不是农作物的营养元素,适量的浓度能够促进农作物生长、增强抗病性和植物光合作用,但是高浓度则会抑制或毒害农作物[2],并通过食物链途径进入动物和人体[3],在动物和人体骨骼、脑部、肝脏和肺等部位累积,进而增加致癌概率和引发呼吸道疾病[1].目前,关于稀土资源开发和应用过程对生物和环境的影响已取得一定进展[4],然而高度城市化区域土壤稀土元素的环境背景含量空间分异规律等基础研究相对薄弱.我国在“七五”期间将“全国土壤环境背景值研究”列为重点科技攻关课题[5],是目前为止我国土壤环境背景值研究范围最大、最为系统完整的一次调查.过去的40a 里,深圳作为我国的第一个经济特区和改革开放的窗口,经济社会经历了高速发展,土壤环境也受到工业和农业等人为活动影响,城市原有的空间格局和土地利用方式已发生剧烈变化.因此,在“双区”建设新形势下开展深圳市土壤环境背景调查研究对摸清土壤背景状况、合理发展农业、保护生态环境和保障人体健康具有重要意义.本研究通过开展土壤环境背景调查,分析探讨不同土类、母质母岩、剖面层次土壤中16种稀土元素的环境背景含量和影响因素,以期为“双区”建设背景下深圳生态环境保护工作提供基础数据支持. 1 材料和方法 1.1 研究区域概况深圳市属于亚热带海洋性季风气候,冬短夏长,温暖潮湿,降水丰富.年平均气温22.4℃,年平均降水量1872.74mm [6].全市地势东南高、西北低,东南属山地,西北属平原,地貌类型丰富,主要类型有丘陵、台地、平原和低山[7].根据第二次全国土壤普查结果,深圳市主要土壤类型有赤红壤、红壤、黄壤、水稻土、滨海砂土、滨海盐渍沼泽土等10个土类,其中赤红壤分布最广,是南亚热带生物气候条件下形成的地带性土壤.深圳地表层的岩石分布有火成岩、沉积岩和变质岩,成土母岩、母质有花岗岩(包括花岗斑岩)、片麻岩、凝灰熔岩、砂砾页岩、灰色灰岩、近期河流沉积物、滨海冲积物和海陆混合沉积物,其中花岗岩分布面积最大,砂砾页岩次之[7]. 1.2 点位布设113°48′0″E 114°14′0″E22°42′0″N图1 深圳市土壤环境背景调查采样点位分布Fig.1 Distribution of soil sampling sites in the basic ecological control line of Shenzhen深圳市于2005年划定了基本生态控制线,作为生态环境保护范围的界线,面积为974.5km 2,约占全2364 中国环境科学 41卷市陆地面积的49.9%.基本生态控制线的范围包括一级水源保护区、自然保护区、森林及郊野公园等生态环境保护良好的区域.土壤环境背景值是指土壤在其自然成土过程中所形成的物理化学特征值,是在不受或少受人类活动影响条件下,土壤本身的基本化学组成和结构特征[8].但在实际采样中,特别是人口稠密区,要完全避开人类活动是不可能的,在这种情况下,只能在不受或很少受现代工业污染与人为破坏的区域采样[5].基于此,本研究以全市不受或很少受工业污染与人为破坏影响的基本生态控制线区域作为调查范围,采用环境单元法与网格法相结合的方法进行点位布设.环境单元法是根据相关的环境要素组成的一个综合体为单元,环境单元与元素背景值的形成密切相关,划分的主要依据是根据地形—成土母质—土壤类型等有规律的单元土壤组合的情况[9],本次调查以母质母岩和土壤亚类、土属作为采样单元划分依据,综合考虑母质母岩、土壤类型、地形地貌、土地利用现状等因素,将调查区域划分为12个采样类型单元,在此基础上采用网格法以2km×2km的网格密度进行点位布设,共布设500个采样点,其中包括土壤表层样点450个,土壤典型剖面样点50个,样点数基本覆盖了全市生态环境保护良好的区域,典型剖面样点基本覆盖了调查区域的土壤类型和母质母岩.土壤环境背景调查采样点分布见图1.1.3样品采集本研究中的土壤环境背景样品采集时间为2018年7~10月,土壤环境背景野外采样点位置的确定和样品采集过程均按照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)[10]要求进行.土壤表层点位样品(0~20cm)采集选用决策单元-多点增量采样法[11],在每一个土壤表层点位均采集50个土壤分点土样组成土壤混合样,以最大程度的提高样品代表性;对于土壤典型剖面点位,一般按照长1.5m,宽0.8m,深1.2m挖掘剖面,采样工具包括锄头、铁铲等及木铲等.土壤典型剖面样品采集均按土壤自然发生层次自下而上分层分别采集C(底层)、B(中层)、A(表层)3层土样,每一土层的土壤样品均以划定的土层范围为界上下均匀全覆盖多点混合采集而成.本研究共采集土壤样品600个,其中包括土壤表层样品500个,典型剖面样品100个,并以不少于样品总数4%的比例设置土壤密码平行样点,同步采集土壤密码平行样35个.1.4样品分析测试土壤样品的保存与制备均按照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)[10]等要求进行.镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)、钪(Sc)等16种稀土元素的分析测试方法为《区域地球化学样品分析方法》(DZ/T 0279-2016)[12]中的电感耦合等离子体质谱法.锰的分析测试方法为《固体废物22种金属元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 781-2016)[13],钠、钾、铝、铁的分析测试方法为《区域地球化学样品分析方法》(DZ/T 0279-2016)[12]中的X射线荧光光谱法,氟的分析测试方法为《区域地球化学样品分析方法》(DZ/T 0279-2016)[12]中的离子选择电极法,土壤pH值和有机质含量测定方法为《土壤检测第2部分:土壤pH值的测定》(NY/T 1121.2-2006)[14],阳离子交换量测定方法为《森林土壤阳离子交换量的测定》(LY/T 1243-1999)[15],机械组成测定方法为《森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定》(LY/T 1225-1999)[16].本次调查实施全过程质量控制,通过现场密码平行样和统一监控样进行实验室外部质量控制,通过室内密码平行样和稀土元素标准物质等进行实验室内部质量控制,以保证测试结果的准确性和可靠性.1.5数据处理与统计分析以调查范围内的所有土壤样品作为一个总体统计单元,再按照土类、成土母岩、剖面层次等划分统计单元.数据分布类型检验采用χ2检验法、W检验法和偏度峰度检验法.对于样本量大于100的统计单元,根据元素分布类型,符合正态分布的元素,剔除平均值±3倍标准偏差以外的异常值;符合对数正态分布的元素剔除M/D3~MD3(M为几何平均值,D 为几何标准差).对于样本量小于和等于100的统计单元,用Grubb’s检验法和T(Thompson)法来剔除异常值[17].综合分析异常值属于外来污染或来自高背景区,对于点位周边没有明显污染源、采样时也没有发现有明显污染痕迹的异常值予以保留.土壤环境背景值是一个表征元素含量集中分布趋势的特征值,而不是一个具体的数值[9].本文沿5期郗秀平等：深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究 2365用“七五”期间全国土壤环境背景值研究方法[5],对各个元素测定的原始数据进行顺序量统计,统计范围包括最小值、5%~95%分位值和最大值,以此表达背景含量的分布情况,同时也为相关研究提供原始数据参考.不同分布类型的数据,土壤环境背景含量的表达方法也不相同.对于呈正态分布的元素一般用算术平均数及95%范围值表示,对于呈对数正态的元素用几何平均数及95%范围值表示,而对于呈偏态分布的数据则用5%~95%表示其范围值[18].英国[19]、意大利[20]、荷兰[21]等国家将土壤元素表层数据的95%分位数来表示土壤元素背景的含量,深圳市发布的《土壤环境背景值》[22]地方标准也提出,一般情况下,以土壤环境背景含量顺序统计量的95%分位值作为土壤环境背景值.综合考虑调查数据的不同分布类型及背景值的实际应用情况,本文选用95%分位值来表征土壤稀土元素的环境背景值.相关的数据分析利用统计软件SPSS26.0,部分图形利用Arcgis10.2制作.2结果和讨论2.1 稀土元素的土壤环境背景含量状况深圳市土壤中稀土元素(REE)环境背景含量的分布范围为23.66~1246.26mg/kg,算术平均值285.99mg/kg,几何平均值229.84mg/kg,95%分位值为690.30mg/kg(表1).深圳市土壤中REE环境背景含量的算术平均值高于中国土壤REE(187.6mg/ kg)、北美页岩REE(187.0mg/kg)、地壳REE (188.8mg/kg)[23]和广东省土壤REE(204.9mg/kg)[5],表明深圳市土壤REE的环境背景含量总体处于相对较高水平.王玉琦等[24]研究得出我国土壤中稀土元素含量总体分布趋势是由南到北逐渐降低,南方各地酸性土壤的稀土元素平均含量一般在200mg/ kg以上,与本文调查结果相一致.轻稀土元素(LREE)的环境背景含量分布范围为17.67~1041.90mg/kg,算术平均值为225.82mg/kg(表1),高于中国土壤LREE(143.20mg/kg)和广东省土壤LREE(149.70mg/ kg)[5].重稀土元素(HREE)的环境背景含量分布范围为5.99~397.00mg/kg,算术平均值为60.17mg/kg,高于中国土壤HREE(37.2mg/kg)和广东省土壤HREE (50.88mg/kg)[5].LREE/HREE值在0.15~26.29,算术平均值4.61,高于中国土壤(3.72)、北美页岩(2.98)和地壳(2.81)的LREE/HREE值[1],表明深圳市土壤中轻重稀土元素分异明显,并表现出显著的轻稀土元素相对于重稀土元素富集的特征.深圳市属于亚热带海洋性季风气候,年平均降水量1872.74mm,成土母质的化学风化及淋溶作用非常强烈,在成土过程中,成土母质中的重稀土元素形成重碳酸盐等络合物的能力强于轻稀土元素,但轻稀土元素的离子吸附力大于重稀土元素,从而易导致重稀土元素被淋失而轻稀土元素被积淀,最终出现轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损的现象[25].深圳市土壤中各稀土元素环境背景含量的95%分位值大小排序为Ce>La>Nd>Y>Pr>Sm>Sc> Gd>Dy>Yb>Er>Ho>Tb>Eu>Lu>Tm,均高于中国土壤和广东省土壤稀土元素背景含量的95%分位值[5], Ce、La、Nd等3个稀土元素的环境背景含量占主要地位,三者之和占REE的平均比例为72%.此外,原子序数为偶数的稀土元素的环境背景含量大于相邻的原子序数为奇数的,遵守Oddo-Harkin规则.由图2可知,深圳市土壤REE的环境背景含量整体分布呈现西高东低的特征,REE环境背景含量的高值区主要分布在羊台山、内伶仃岛、塘朗山、凤凰山、西丽水库及宝安和光明交界的红坳片区、五指耙森林公园,中部的梧桐山、西部的马峦山、排牙山、七娘山等其他调查区域REE的环境背景含量相对较低.LREE的环境背景含量空间分布与REE 相似,呈现西高东低的特点,除内伶仃岛、羊台山、塘朗山、凤凰山、西丽水库及宝安区和光明区交界的红坳片区、五指耙森林公园外,在龙华和龙岗交界的岗头-樟坑径水库片区、大鹏的观音山公园和枫木浪水库片区、龙岗区的沙背坜水库和坪地街道的长坑-白石塘水库片区等东部区域含量也相对较高.HREE的环境背景含量整体较LREE相对低,HREE的环境背景含量高值区主要分布在西部的羊台山、塘朗山、西丽水库、铁岗水库、红坳水库及东部的龙岗坪地长坑-白石塘-黄竹坑水库片区、大鹏的田心山和西涌片区,其他区域HREE的环境背景含量相对较低.深圳市土壤稀土元素整体上西高东低的空间分布特征可能与成土母质有关,羊台山、内伶仃岛、塘朗山、凤凰山、西丽水库等西部REE环境背景含量高值区的成土母质主要是花岗岩,梧桐山、七娘山等中东部地区REE低值区的2366 中国环境科学 41卷成土母质大多为砂砾页岩.这与朱维晃等[26]的研究结论一致,不同成土母质发育的土壤中,花岗岩发育的土壤REE含量最高,砂页岩发育的土壤REE含量则最低.表1深圳市表层土壤各稀土元素的环境背景含量统计(mg/kg)Table 1 Statistics of rare earth elements environmental background concentrations in top soil of Shenzhen (mg/kg)顺序统计量算术平均值几何平均值元素分布类型最小值 5%值10%值 25%值中位值75%值90%值95%值最大值平均值标准差平均值标准差La 偏态 2.93 8.4811.80 19.30 35.1063.1591.42125.00295.0046.89 39.27 34.44 2.24 Ce 对数正态 8.83 24.5032.68 57.40 106.00160.25224.10265.10773.00120.32 86.53 93.87 2.11 Pr 偏态 0.70 2.01 2.90 4.51 7.39 13.9520.9829.3176.7010.73 9.51 7.80 2.24 Nd 偏态 1.13 6.008.91 15.48 26.6552.2579.92112.02295.0039.42 36.95 27.35 2.41 Sm 偏态 0.22 1.16 1.65 2.89 5.21 9.89 15.8121.4260.107.52 7.09 5.17 2.44 Eu 正态 0.08 0.150.20 0.37 0.68 1.17 2.14 2.56 7.52 0.94 0.88 0.66 2.37 Gd 对数正态0.63 1.62 2.02 3.06 4.91 8.38 13.2117.5143.00 6.59 5.37 5.04 2.08 Tb 对数正态0.03 0.200.27 0.42 0.70 1.20 2.12 3.00 7.43 1.01 0.94 0.72 2.26 Dy 对数正态0.19 1.10 1.43 2.31 3.82 6.72 12.0016.6140.60 5.64 5.52 3.98 2.29 Ho 对数正态0.06 0.250.31 0.49 0.74 1.28 2.37 3.36 7.62 1.11 1.10 0.80 2.22 Er 对数正态0.26 0.760.96 1.43 2.15 3.70 6.87 9.88 22.30 3.26 3.15 2.38 2.14 Tm 对数正态0.06 0.150.17 0.25 0.37 0.62 1.17 1.66 3.97 0.56 0.53 0.42 2.08 Yb 对数正态0.31 0.96 1.16 1.64 2.50 4.32 8.14 11.4026.50 3.78 3.60 2.78 2.12 Lu 对数正态0.06 0.170.19 0.27 0.41 0.68 1.29 1.73 4.12 0.59 0.54 0.45 2.06 Y 对数正态 4.30 8.0710.60 16.50 25.6047.1077.17104.05384.0037.62 35.81 27.50 2.17 Sc 对数正态 1.93 4.70 5.33 7.09 10.1513.2016.8019.0049.6010.71 5.01 9.68 1.58 REE / 23.66 76.1192.79 146.92 234.44376.45532.76690.301246.26285.99 193.06 229.84 1.98 LREE / 17.67 56.4169.03 110.30 187.08308.05429.42565.421041.90225.82 158.47 177.56 2.06 HREE / 5.99 14.0518.46 28.78 42.1573.51126.93160.27397.0060.17 52.17 45.53 2.08 L/H / 0.15 1.54 1.98 2.90 3.85 5.58 7.90 9.90 26.29 4.61 2.93 3.90 1.81 注:REE为稀土元素含量(∑La-Lu+Y),LREE为轻稀土元素含量(∑La-Eu),HREE为重稀土元素含量(∑Gd-Lu+Y),L/H为LREE/HREE比值,以下同.图2 深圳市表层土壤稀土元素的环境背景含量空间分布Fig.2 Spatial distribution of rare earth elements environmental background concentration in top soil of Shenzhen5期 郗秀平等：深圳土壤稀土元素的背景含量和影响因素研究 23672.2 不同土类的稀土元素环境背景含量特征本次背景调查范围内的土类有3种,分别是赤红壤、红壤和黄壤.其中,赤红壤点位布设数量最多,是深圳市主要的土壤类型[7].深圳市赤红壤REE 的环境背景含量范围为19.78~1873.13mg/kg(表2),几何平均值为219.82mg/kg,算术平均值为298.51mg/ kg,95%分位值为745.59mg/kg,高于“七五”期间我国赤红壤REE 的环境背景平均含量(或95%分位值)(图3).红壤REE 的环境背景含量范围为80.86~ 730.25mg/kg,几何平均值为171.41mg/kg,算术平均值为202.39mg/kg,95%分位值为346.84mg/kg,略低于“七五”期间我国红壤REE 的环境背景平均含量(或95%分位值).黄壤中REE 的环境背景含量范围为113.64~455.39mg/kg,几何平均值为178.68mg/kg,算术平均值为189.37mg/kg,95%分位值为280.75mg/kg,与“七五”期间我国黄壤REE 的环境背景平均含量相一致.深圳市3种土类REE 环境背景含量的95%分位值高低顺序为赤红壤>红壤>黄壤,与“七五”期间我国土壤稀土元素的背景调查结果相符[5].表2 深圳市不同土类稀土元素(REE)的环境背景含量统计(mg/kg)Table 2 Statistics of REE environmental background concentration from different soil types in Shenzhen (mg/kg)顺序统计量算术平均值 几何平均值 土类样点数最小值 5%值 10%值 25%值中位值75%值90%值95%值最大值平均值标准差平均值标准差赤红壤 405 19.78 54.00 75.64 126.34 234.75403.12595.85745.591873.13298.51 243.77 219.8234.20红壤 77 80.86 85.9687.14 112.41 161.75239.74275.73346.84730.25202.39 143.74 171.41 1.72 黄壤 18 113.64 118.69 124.16 145.26 171.73207.70239.21280.75455.39189.37 75.42 178.681.38100200300400500600700800赤红壤红壤黄壤土壤稀土元素(R E E )环境背景含量(m g /k g )图3 不同调查时期表层土壤稀土元素(REE)环境背景含量差异Fig.3 The REE environmental background concentration intopsoil during different investigation period为消除原子序数为偶数和奇数的稀土元素间的丰度差异,探究不同土类的样品中稀土元素之间的分馏程度,采用Boynton [27]推荐的球粒陨石标准值,对深圳市不同土类的稀土元素环境背景含量的95%分位值进行球粒陨石归一化,绘制形成增田-科里尔图(图4).深圳市3种土类的稀土元素整体上的配分曲线均为右倾,La -Eu 部分相对较陡,Eu -Lu 部分较为平缓,轻稀土元素相对重稀土元素富集.就不同土类而言,赤红壤中各稀土元素的标准化值要明显高于红壤和黄壤,红壤中除Ce 以外的轻稀土元素标准化值均低于黄壤,但红壤和黄壤中的重稀土元素标准化值相差不大.深圳市赤红壤、红壤和黄壤的Eu 整体呈现亏损状态,变化量δEu 值分别为0.41、0.30和0.64,均小于0.95,为负异常[28];红壤中的Ce(δCe 为2.63)具有明显的正异常,赤红壤中的Ce(δCe 为 1.07)呈现弱正异常特征,黄壤中的Ce(δCe 为0.96)无异常.这与杨元根等[29]的研究结果一致.不同类型土壤稀土元素环境背景含量和分布的差异可能是受成土母质、气候、地形及植被等多种因素的综合影响.深圳市地处亚热带,赤红壤是主要的地带性土壤,多分布在海拔300m 以下的低丘陵和山坡,是一种富铝化土壤,原生自然植被是南亚热带季雨林,在高温多雨的条件下,生物作用强烈,岩石风化和物质的淋溶非常强烈,盐基呈高度不饱和状态,土壤呈酸性反应,红壤和黄壤的淋溶和淀积作用均比赤红壤弱[7].而稀土元素Eu 负异常主要是因为Eu 有二价离子和三价离子,当处在湿热的还原环境中,Eu 3+被还原为Eu 2+,活性较强的Eu 2+易被淋洗而与其他稀土元素三价阳离子分异,从而导致了Eu 的负异常;Ce 的正异常主要是由于Ce 有三价离子和四价离子,在氧化环境中,Ce 3+被氧化水解形成稳定的Ce 4+,从而易被黏土表面强烈吸附,而在原地被保存下来[30].2368中 国 环 境 科 学 41卷100200300400500La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu元素含量之比(样品/球粒陨石)元素图4 深圳市不同土类稀土元素的球粒陨石标准化配分模式 Fig.4 The standard curve of chondrite of rare earth element ofdifferent soil types in Shenzhen2.3 不同成土母质发育的土壤稀土元素环境背景含量特征本次背景调查范围内的成土母质共6种,分别是花岗岩、砂砾页岩、凝灰熔岩、变质岩、片麻岩、灰色灰岩[7].其中,花岗岩是构成深圳市丘陵、山地的主要岩石,面积分布最广,因此土壤点位布设数量最多;其次是砂砾页岩,也是深圳市主要成土母岩之一,分布面积占第二位[7].由表3可知,不同成土母质发育的土壤REE 环境背景含量的算术平均值大小顺序为花岗岩>变质岩>片麻岩>凝灰熔岩>砂砾页岩>灰色灰岩,几何平均值大小顺序为片麻岩>花岗岩>变质岩>凝灰熔岩>砂砾页岩>灰色灰岩,95%分位值大小顺序为变质岩>花岗岩>片麻岩>凝灰熔岩>砂砾页岩>灰色灰岩.片麻岩、花岗岩和变质岩发育的土壤中REE 的环境背景含量相对较高,砂砾页岩和灰色灰岩发育的土壤REE 较低.这是由于片麻岩是由花岗岩变质而来;灰色灰岩属于沉积岩,在深圳市很少出露,是以小面积条块状置于砂砾页岩中[7].相关研究表明,花岗岩和变质岩发育的土壤稀土元素含量均高于砂砾页岩等沉积岩发育的土壤[26,29,31],这可能是因为砂砾页岩含有不少石英类矿物,对土壤中的稀土元素起到稀释作用[28].凝灰熔岩是未经喷出地面而凝成,岩性与花岗岩较相似,但风化较难[7],这可能是凝灰熔岩发育的土壤稀土元素含量低于花岗岩、高于砂砾页岩的原因.表3 深圳市不同成土母质发育的土壤稀土元素(REE)环境背景含量统计(mg/kg)Table 3 Statistics of REE environmental background concentration in soil developed by different parent rocks in Shenzhen(mg/kg)顺序统计量算术平均值 几何平均值 成土母质 样点数最小值 5%值10%值 25%值中位值75%值90%值95%值最大值平均值 标准差平均值标准差花岗岩 252 31.88 94.79134.39 212.27 325.28457.16649.52750.761246.26361.16 207.48 304.36 1.85 砂砾页岩 132 23.66 49.4465.59 90.10 130.57190.89275.27330.69442.45149.96 86.84 128.06 1.77 凝灰熔岩 58 113.64 128.58141.34 163.10 187.31233.86315.77420.75476.24212.40 80.73 200.54 1.38 变质岩 36 38.25 111.63142.25 225.57 367.74429.45601.47772.511141.99360.67 214.96 301.61 1.89 片麻岩 18 227.52 228.52267.61 292.59 328.81388.08484.35534.84616.15355.07 98.11 343.03 1.29 灰色灰岩 4 83.33 86.0988.84 97.11 125.20150.80154.57155.83157.09122.71 31.02 118.621.30100200300400500600La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu元素含量之比(样品/球粒陨石)元素图5 深圳市不同成土母质发育的土壤稀土元素球粒陨石标准化配分模式Fig.5 The standard curve of chondrite of rare earth element insoil developed by different parent rocks in Shenzhen不同成土母质发育的土壤稀土元素球粒陨石标准化配分模式见图5.深圳市6种成土母质发育的土壤稀土元素的配分曲线整体为右倾,轻稀土元素部分相对于重稀土元素富集.不同成土母质发育的轻稀土元素标准化值大小顺序为变质岩>花岗岩>片麻岩>凝灰熔岩>砂砾页岩>灰色灰岩,花岗岩发育的土壤重稀土元素标准化值略高于其他成土母质,这与杨元根等[29]研究结果一致,一般发育于岩浆岩及其变质岩的土壤,在多数情况下稀土元素含量高于沉积岩上发育的土壤.从图5可以看出,6种成土母质中的Eu 整体呈现亏损状态, δEu 值均小于0.95,为负异常[28],这可能是因为深圳常年温暖潮湿,降水丰富,Eu 3+在湿热的还原环境中被还原为Eu 2+,活性。
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土壤元素背景值的研究以南方某区域为例曹雪琴,万军伟,陈 雯,王 超(中国地质大学环境学院,武汉430074)摘 要:依据南方某区域农业地质与生态地球化学调查取得的区域地球化学资料,按照不同土壤类型求取了研究区的土壤元素背景值,并分别与该区域所在省和全国平均水平进行横向和纵向比较,进而对研究区土壤中各元素及指标的丰缺状况进行分析,从而对现有土壤利用状况作出评价,为该地区土壤污染评价和治理修复提供了重要的地球化学依据,也为农业环境的规划和相应标准的制定提供了基础资料。
关键词:土壤;环境;元素背景值中图分类号:X825;X820.1 文献标识码:A 文章编号:1671 1556(2009)02 0027 06*Study on Soil Element Background ValuesT aking a R egion in the South for Ex am pleCAO Xue qin,WAN Jun w ei,CH EN Wen,WA NG Chao(S chool of Envir onment,China Univer sity of Geosciences,Wuhan430074,China) Abstract:Acco rding to the regional geochemical data obtained fro m agricultural geolo gy and eco g eo chem i cal investigatio n of a r eg io n in the South,the so il element backgr ound values o f different soil types in the resear ch area are obtained and have horizo ntal and vertical compar isons w ith those of the pro vince in w hich the reg ion lies and those of the national average lev el.Then the analysis is made on the conditio ns of the a bundance and scarcity of regional soil element background values and index es in the soil of the r esearch area in or der to pr ovide the basic and comprehensive inform ation fo r estimating the present situatio n o f soil use, planning the ag ricultural enviro nment,making the corresponding standards and pr oviding important g eo chem ical data for so il pollutio n appr aisal and repairing.Key words:soil;environment;elem ent;backg round value0 引 言农业地质调查中,土壤环境背景值是最基本的化学参数之一,具有非常重要的理论和实践意义。
环境背景值是指一定时间和区域内不受或者很少受人类活动影响和现代工业污染的情况下的土壤化学组成或元素含量水平,也代表了成土过程发展到一定历史阶段,土壤与其各环境要素之间物质和能量交换达到动态平衡时的元素含量[1]。
由于人类活动和环境影响的普遍性,现已很难通过调查研究获得绝对的土壤环境背景值。
土壤生态地球化学基准值既是土壤地球化学环境自然演变的结果,又是衡量由人类活动叠加到土壤中的化学元素等组分多少的度量标准,其涵义涉及土壤的自然背景、人为累积程度、元素现实含量以及活动组分含量等研究内容[2]。
因此土壤环境背景值只能是一个相对概念,包括自然背景部分和外源污染物部分[3],即调查时排除明显污染和主要干扰后的地球化学特征值。
土壤环境背景值作为农业地质和环境地球化学的一项重要指标和基础资料,为土壤环境的评价、土壤分区规律及影响因素的研究和局部异常区的圈定第16卷 第2期2009年 3月安全与环境工程Safety and Enviro nm ental EngineeringVol.16 No.2M ar. 2009*收稿日期:2008 10 15 修回日期:2008 11 14作者简介:曹雪琴(1984 ),女,硕士研究生,主要研究方向为水工环地质。
E mail:cxq84813@与治理提供了基础资料,也为合理制定土壤环境质量标准提供了科学依据。
特别是有害元素的含量,为研究人体健康问题、农业生产与土壤营养等方面的影响提供了参考依据,而土壤重金属背景值的确定,则有助于研究和评价不同环境、地质、地理条件下土壤重金属的污染程度[4]。
为此,笔者以南方某区域为例,对土壤元素背景值的确定进行了研究,以期为该区农业环境规划、土壤污染评价及治理修复提供科学依据。
1 土壤元素背景值的获取和计算1.1 研究区概况研究区位于我国南方某省,调查面积约为2000多平方公里,工业和农业均较为发达。
工业以中小型纺织业和化工业为主,且分布范围较广,密度相对较大;农业以种植水稻为主,山地丘陵区兼种花生、甘蔗、薯类等农作物,经济作物有荔枝、龙眼、香蕉、柑桔、三季李、黄麻、木瓜及蔬菜等。
20世纪90年代中期前人对该区域做过比例尺为15万的城市物化探,而对该区的农业地质和土壤化学等方面的调查至今才逐步开展,对其相关背景值的研究还处于起步阶段。
笔者根据研究区区域农业地质与生态地球化学调查的结果,来确定表层土壤各元素的背景值。
1.2 土壤背景值样品的获取土壤背景值规定统一采用区域地球化学调查中的表层土壤样品作为统计的样品。
表层土壤样品采样密度为1个点/km2,城区及周边地区可加密到平均1~2个点/km2,滩涂(含潮间带)一般采样密度为1个点/4km2。
采样时需去除表面杂物,垂直连续采集地表至20cm深的土壤样品,即土壤样品的采样深度为0~20cm,并保证上下均匀采集。
样品中应弃去动植物残留体、砾石、肥料团块等,且土壤样品原始质量大于1kg。
采集的样品要防止玷污,样袋外均应套聚乙烯塑料袋隔开。
采样以采集代表性样品为主要原则,并且采样位置的选择要合理。
农业区采样点布置在农田、菜地、林(果)地、草地及山地丘陵土层较厚地带,避开明显点状污染地段、垃圾堆及新近堆积土、田埂等,避开施肥期,且采样点应离开主干公路、铁路100m 以外。
城镇区采样前要确定拟采集土壤的来源及土地使用情况,老城区采样位置可以选择在公园、林地以及其他空旷地带等堆积历史较长的土壤,新城区(或开发区)则在尚未开发利用的农用地中采样,尽量避开外来土。
1.3 样品分析项目和方法1.3.1 分析项目土壤样品分析测试项目如下:Ag、As、A u、Cu、Pb、Zn、Sb、Bi、Cd、Li、U、W、M o、Be、Co、Ni、La、T h、Ce、Tl、H g、Ge、Se、B、Sn、Ba、N、P、K2O、CaO、M gO、Na2O、Fe2O3、Al2O3、SiO2、Cl、Br、I、C、F、V、S、Ga、Sc、Rb、Zr、Y、T i、Sr、Nb、M n、Cr、Cs值,共53项全量。
1.3.2 分析方法根据农业地质调查样品数量大、测试元素多、分析质量要求严、工作效率要求高的特点,结合分析测试单位实际,采用以X 射线荧光光谱法(XRF)和电感藕合等离子体质谱法(ICP MS)为主体,辅以发射光谱法(ES)、石墨炉原子吸收光谱法(GF AAS)、氢化物 原子荧光光谱法(H G AFS)、冷蒸气 原子荧光光谱法(CV AFS)、离子选择性电极法(ISE)、极谱法(POL)等分析方法,组合成先进、准确度和精密度高的分析体系和配套方案。
(1)X 射线荧光光谱法(XRF)。
主要是粉末压片(称样量4g、硼酸镶边垫底),采用X 射线荧光光谱仪直接测定。
分析项目有S、P、Cl、Sc、Ti、V、Cr、M n、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、La、Ce、Pb、T h、Na2O、Mg O、Al2O3、SiO2、K2O、CaO、Fe2O3。
(2)等离子体质谱法(ICP M S)。
称取0.2500 g样品于50mL聚四氟乙烯坩锅中,用H F、H N O3、H ClO4分解样品,定容至25mL的塑料比色管中, 10%王水介质;分取1m L至10m L比色管中,3% H NO3定容;用国家一级标准物质GSS 3、GSS 1作工作曲线(Cd除外,Cd用标准溶液配制工作曲线, ICP MS进行测定,浓度直读)。
分析项目有Li、Be、Sc、Nb、M o、Cd、Sb、Cs、La、Ce、W、T l、Bi、T h、U。
部分元素的测定方法是相同的,如光谱分析就可以分析多个元素的含量,同一种方法可以测定不同元素的含量,其测定的试剂可以不同,也可以相同,但其计算的依据(方法)或所要求测试的项目(目标)不同。
(3)原子发射光谱法(ES)。
取0.2g样品与0.2g光谱缓冲剂研磨均匀,装双份样品,摄谱时间35s,重叠摄谱,用A、B混合液洗相,测光时以Ge 为内标,用乳剂特性曲线扣除背景。
分析项目有B、Pb、Sn、M o、Ag。
(4)原子荧光光谱法(AFS)。
分析项目有As、28 安全与环境工程 第16卷H g、Se、Ge。
!As:1+1王水水浴分解样品,经高锰酸钾和草酸溶液处理,硫脲 抗坏血酸还原样品,硼氢化钾氢化,上机测定,浓度直读。
∀H g:1+1王水水浴分解样品,经高锰酸钾和草酸溶液处理,硼氢化钾上机测定。
#Se:氢氟酸 硝酸分解样品,高氯酸冒烟,盐酸溶解并入铁盐,硼氢化钾上机测定。
∃Ge:氢氟酸 硝酸分解样品,硫酸冒烟,磷酸作介质,硼氢化钾上机测定。
(5)离子选择性电极法(ISF)测定F。
方法是:称取0.5g样品于银坩埚中,加入NaOH4g,在750%马弗炉中熔融15min;热水提取,50mL定容;分取试液,以柠檬酸三钠为络合缓冲剂,采用离子选择性电极法测定。
(6)催化比色法测定I。
方法是:将样品以碳酸钠、氧化锌在700%熔化,保温30min;取出冷却,提取;水浴煮1h,取出;冲至刻度,摇匀,取清液,采用催化比色法测定。
(7)有机碳采用硫酸、重铬酸钾氧化分解,硫酸亚铁铵滴定法测定;总碳采用燃烧法、非水滴定来测定。