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物探与化探  2022, Vol. 46 Issue (6): 1565-1572    DOI: 10.11720/wtyht.2022.1688
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人类活动对江汉平原地区土地质量的影响——以洪湖市为例
郑雄伟1,2(), 陶梦珺3(), 张芷宜4, 查亚5, 王亚风6, 张响荣7
1.长江大学 地球科学学院,湖北 武汉 430100
2.湖北省地质局地球物理勘探大队,湖北 武汉430056
3.国防科技大学 信息通信学院,湖北 武汉 430030
4.湖北工业大学 经济与管理学院,湖北 武汉 430068
5.江苏华东八一四地球物理勘查有限公司,江苏 南京 210000
6.湖北省地质局第五地质大队,湖北 鄂州 436000
7.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034
Impacts of human activities on the land quality of Jianghan Plain: A case study of Honghu City
ZHENG Xiong-Wei1,2(), TAO Meng-Jun3(), ZHANG Zhi-Yi4, CHA Ya5, WANG Ya-Feng6, ZHANG Xiang-Rong7
1. School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan 430100, China
2. Geophysical Exploration Brigade, Hubei Geological Bureau, Wuhan 430056,China
3. Information and Communication College of National University of Defense Technology,Wuhan 430030,China
4. School of Economics and management of Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China
5. Jiangsu East China 814 Geophysical Exploration Co.,Ltd.,Nanjing 210000,China
6. Fifth Geological Brigade of Hubei Geological Bureaun,Ezhou 436000,China
7. Hubei Geological Research Laboratory,Wuhan 430034,China
全文: PDF(3906 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

为了对农业生态系统中不同输入途径及其所导致的土壤污染有进一步认识,促进江汉平原农业生产可持续发展,选取2014~2019年洪湖市土地质量地球化学评价项目所取得的数据进行了整体研究,对研究区大气干湿沉降、灌溉水和化肥Cr、Hg等重金属元素进行土壤生态地球化学分析,计算每种输入途径的输入量,在此基础上,探讨3种途径对土地质量的影响,研究结果如下:①洪湖市土地质量的安全性受人类活动的影响较小;②从3种途径的输入通量总和来看,不同元素表现差异较大,反映了当地农业活动输入的差异;③灌溉水的年输入通量较大,除Zn、Cr、Pb外,其他元素的通量中灌溉水对土壤的贡献都是最大的。
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郑雄伟
陶梦珺
张芷宜
查亚
王亚风
张响荣
关键词 ： 输入途径,  人类活动,  土地质量,  洪湖市    
Abstract：

This study aims to further understand different input ways of heavy metal elements into the agroecosystem and resultant soil pollution and to promote the sustainable development of agriculture in the Jianghan Plain. To this end, data were collected from the geochemical assessment project on the land quality of Honghu City from 2014 to 2019 and were studied as a whole. Then, this study conducted geochemical analyses of heavy metal elements such as Cr and Hg input via three ways, namely atmospheric dry and wet subsidence, irrigation water, and chemical fertilizers, and calculated the input amount of the heavy metal elements via each way. Based on these, this study explored the impacts of the three ways on land quality. The results are as follows:①The land quality in Honghu City is slightly affected by human activities; ②The total input flux of different elements differs greatly with the input ways, reflecting the differences in the heavy metal elements input via local agricultural activities; ③The annual input flux of heavy metal elements via irrigation water is relatively high, and irrigation water contributes the most to the heavy metal elements (except for Zn, Cr, and Pb) input to soil.
Key words： input way    human activity    land quality    Honghu City
收稿日期: 2021-12-20      修回日期: 2022-01-13      出版日期: 2022-12-20
ZTFLH:  P632  
基金资助:湖北省自然资源厅财政预算项目“湖北省‘金土地’工程—高标准基本农田地球化学调查”(HBJTD 20140107);湖北省自然资源厅财政预算项目“湖北省‘金土地’工程—高标准基本农田地球化学调查”(HBJTD20160110);湖北省自然资源厅财政预算项目“湖北省‘金土地’工程—高标准基本农田地球化学调查”(HBJTD 20170106);“洪湖市全域土地质量地球化学评价暨地方特色农业硒资源调查”(洪土资函[2019]12号)
通讯作者: 陶梦珺
作者简介: 郑雄伟(1986-),男,工程师,在读博士研究生,主要从事生态环境地球化学调查工作。Email:493928635@qq.com
引用本文:   
郑雄伟, 陶梦珺, 张芷宜, 查亚, 王亚风, 张响荣. 人类活动对江汉平原地区土地质量的影响——以洪湖市为例[J]. 物探与化探, 2022, 46(6): 1565-1572.
ZHENG Xiong-Wei, TAO Meng-Jun, ZHANG Zhi-Yi, CHA Ya, WANG Ya-Feng, ZHANG Xiang-Rong. Impacts of human activities on the land quality of Jianghan Plain: A case study of Honghu City. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(6): 1565-1572.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2022.1688      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2022/V46/I6/1565
地层 代号 岩性特征
系 统 组
第四系 全新统 Qhal 冲积层:黄褐色黏土、亚砂土、砂砾石层
Qhl 湖积层:黑—灰黑色淤泥、黏土
Qhlal 湖冲积层:灰黄色黏土、亚黏土
Qhf 沼泽沉积层:青灰色淤泥质亚黏土、亚砂土、淤泥
侏罗系 下统 桐竹园组 J1t 以黄、黄绿、灰黄色砂质页岩、粉砂岩及长石石英细砂岩为主,夹炭质页岩及
薄煤层或煤线
三叠—侏罗系 王龙滩组 T3J1w 厚层长石石英砂岩、岩屑砂岩夹粉砂岩、泥岩、煤层和炭质页岩
Table 1  研究区地层单位划分
Fig.1  研究区土地利用现状
Fig.2  2014~2019年各时段工作范围及大气干湿沉降样品点位
样品类型 计量单位 2014年 2016年 2017年 2019年 累计完成工作量/件
灌溉水样 件 20 20 25 27 92
大气降尘监测样 件 24 24 14 24 86
肥料样 件 31 17 20 27 95
Table 2  研究区样品类型工作量统计
元素 样品数 平均值/10-6 标准差/10-6 变异系数 最小值/10-6 最大值/10-6 中位值/10-6
Se 84 3.886 6.101 1.570 0.03116 25.810 0.3381
As 84 9.662 15.289 1.582 0.07188 64.010 2.3249
Sb 24 0.812 0.454 0.559 0.10964 2.099 0.6907
Hg 84 0.097 0.134 1.383 0.0026 0.476 0.0137
Cr 84 50.190 82.275 1.639 3.1040 473.040 12.4900
Ni 84 24.522 41.085 1.675 0.6489 224.548 4.6900
Cu 84 60.275 97.190 1.612 1.922 426.960 9.6400
Zn 84 413.956 704.202 1.701 4.78 4219.160 74.3200
Cd 84 3.430 5.915 1.724 0.0426 34.000 0.4837
Pb 84 111.835 171.899 1.537 3.092 986.120 27.6600
Fe 24 6383.300 5595.869 0.877 446.147 20345.500 4134.1500
Al 24 1270.960 1758.884 1.384 0.0000043 6621.540 0.0003
Ca 24 1058.620 677.224 0.640 328.762 3502.030 937.6860
Mg 24 603.060 495.509 0.822 73.9278 2049.600 489.3350
K 24 1057.820 888.147 0.840 94.6428 3890.320 872.5400
Mn 24 28.880 29.608 1.025 0.01 102.700 22.6500
P 24 192.784 116.188 0.603 19.95 525.900 179.0500
Co 24 0.901 0.742 0.823 0.1309 3.501 0.7321
Mo 24 0.240 0.152 0.634 0.0309 0.660 0.2042
Table 3  研究区大气降尘地球化学指标特征值
指标 样品数 平均值 标准差 变异系数 最小值 最大值 中位值
As 84 0.629 0.46 0.7 0.075 1.608 0.567
Hg 84 0.018 0.01 0.4 0.013 0.060 0.015
Se 84 0.761 0.63 0.8 0.075 2.882 0.625
Cu 84 1.535 0.97 0.6 0.100 4.096 1.417
Zn 84 18.603 18.42 1.0 0.100 72.960 11.990
Mo 72 0.171 0.17 1.0 0.050 0.934 0.127
Cd 84 0.154 0.14 0.9 0.025 0.661 0.108
Pb 84 0.467 0.62 1.3 0.050 4.185 0.311
Ba 72 0.031 0.03 1.1 0.001 0.075 0.010
Fe 84 0.043 0.07 1.6 0.005 0.396 0.017
K 72 0.246 0.20 0.8 0.001 0.759 0.177
Mn 84 0.012 0.02 1.4 0.002 0.090 0.004
P 84 0.016 0.02 1.1 0.003 0.070 0.010
凯氏N 84 2.199 1.16 0.5 0.438 5.210 1.930
Cr6+ 84 0.025 0.17 7.0 0.001 1.400 0.004
溶解性总固体 84 35.738 22.24 0.6 4.000 126.000 34.000
F 84 0.098 0.05 0.5 0.025 0.248 0.098
Cl- 84 1.904 3.04 1.6 0.143 17.860 0.844
N O 3 - 84 1.570 1.89 1.2 0.075 6.930 0.540
S O 4 2 - 84 5.365 2.84 0.5 0.459 14.240 4.789
总硬度 84 12.246 9.71 0.8 1.025 44.130 8.980
高锰酸钾指数 84 6.588 4.08 0.6 1.540 18.200 5.480
B 12 7.472 3.27 0.4 3.962 15.210 6.751
Sr 12 0.020 0.00 0.1 0.020 0.025 0.020
V 12 0.020 0.00 0.0 0.020 0.021 0.020
硫化物 12 0.062 0.02 0.4 0.030 0.090 0.060
pH 84 6.592 0.51 0.1 5.510 8.600 6.610
Table 4  研究区大气降水地球化学指标特征值
元素 湿沉降元素含量/(μg·L-1) 干沉降元素含量/10-6
1号点 2号点 3号点 4号点 5号点 6号点 1号点 2号点 3号点 4号点 5号点 6号点
As 0.77 11.65 0.7 2.35 2.18 0.58 1.32 21.92 9.07 8.26 12.38 2.39
Hg 0.02 0.24 0.03 0.08 0.06 0.04 0.92 8.04 1.03 7.05 5.03 0.49
Cu 1.12 4.13 0.1 0.2 0.15 0.24 7.69 24.36 1.92 15.36 19.87 2.46
Zn 246.8 949.4 850.5 68 899 255 1032.35 8110.18 4008.78 386.39 5645.89 5312.12
Cd 0.15 3.24 0.33 0.45 0.39 0.87 0.33 208.47 3.04 90.36 10.89 2.56
Pb 0.34 8.38 3.15 1.36 4.59 0.39 27.96 106.97 13.07 2.36 45.36 36.98
Cr 0.28 5.57 1.36 1.34 0.38 0.19 11.46 117.2 3.1 5.65 96.36 45.37
Ni 8.1 212.3 92.1 1.5 6.6 3.4 25.19 827.35 354.65 8.62 45.23 78.35
Table 5  研究区大气干湿沉降中元素含量的特征
年通量 Se As Cd Cr Cu Hg Pb Zn
湿沉降年通量 4.157 4.877 0.537 17.171 13.294 0.106 14.513 106.789
干沉降年通量 0.801 5.166 0.793 19.909 16.766 0.049 37.534 138.381
年干湿沉降总通量 4.959 10.043 1.330 37.080 30.060 0.154 52.047 245.170
Table 5  研究区大气干湿沉降年通量
Fig.3  大气干湿沉降年通量综合等级
参数 As Hg Cu Zn Cd Pb Cr6+ pH
最大值 17.99 0.208 3.17 45.73 0.058 2.25 4.2 8.49
最小值 2.019 <0.015 0.381 0.388 <0.025 0.087 1.7 6.96
平均值 5.354 0.066 1.2 3.83 0.037 0.63 3 7.43
农田灌溉水标准
(GB 5084—2005)		 50 1 500 2000 10 200 100 5.5~8.5
年均输入通量 28.57 0.35 6.40 20.44 0.20 3.36 16.01
Table 7  研究区灌溉水重金属元素含量及年平均输入通量
肥料种类 参数 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
平均值 0.2194 0.0257 3.116 0.1246 0.001 0.3365 0.462 1.46
复合肥 最大值 0.4581 0.1 3.895 0.25 0.003 1.2405 0.908 4.24
最小值 0.0594 0.02 2.277 0.1 0.0005 0.1165 0.183 0.1
平均值 7.1178 0.1372 14.36 2.0352 0.021 3.3277 2.199 56.74
氮肥 最大值 28.7884 1.08 35.12 26.34 0.36 14.065 13.745 1250.5
最小值 0.13 0.024 1.38 0.2005 0.0005 0.21 0.1 0.1
化肥年均输入通量 5.733 0.149 16.376 1.751 0.018 3.101 2.480 45.182
Table 8  化肥中重金属元素含量及年平均输入通量
元素 As Cd Cr Cu Hg Pb Zn
化肥 5.73 0.15 16.38 1.75 0.02 2.48 45.18
灌溉水 28.57 0.20 16.01 6.40 0.35 3.36 20.44
干湿沉降 1.004 0.133 3.708 3.006 0.015 5.205 24.517
合计 35.304 0.483 36.098 11.156 0.385 11.045 90.137
年增加量/10-6 0.0097 0.0001 0.0099 0.0031 0.0001 0.0030 0.0248
土壤风险筛选值/10-6 25 0.6 300 200 0.6 140 250
(年增加量/风险筛选值)/% 0.0388 0.0167 0.0033 0.0016 0.0167 0.0021 0.0099
Table 9  不同输入途径重金属元素年输入通量
Fig.4  不同输入途径重金属元素年输入通量各占比例分布
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