福建省表层土壤环境质量地球化学评价及空间分布特征

doi:10.11720/wtyht.2025.1372

福建省表层土壤环境质量地球化学评价及空间分布特征

王文俊^,

福建省地质科学研究院, 福建福州 350013

Geochemical assessment and spatial distribution characteristics of the environmental quality of topsoils in Fujian Province

WANG Wen-Jun^,

Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350013, China

第一作者: 王文俊(1982-),男,高级工程师,主要从事地球化学调查与土地质量地球化学评价工作。Email:junww2006@sian.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2024-09-5 修回日期: 2025-02-18

基金资助:

中国地质调查局地质调查项目(DD20190519)
中国地质调查局地质调查项目(DD20160321)
福建省地勘基金地质科技创新提升项目(闽地地任〔2022〕25号)

Received: 2024-09-5 Revised: 2025-02-18

摘要

基于福建省1∶25万多目标区域地球化学调查所获得的8种重金属元素高精度、高质量数据,以表层土壤(0~20 cm)为研究对象,参照土壤环境质量标准 (GB 15618—2018),建立了与评价标准结构特点相匹配的单指标和综合指标土壤环境质量地球化学评价方法,首次对福建省全域表层土壤环境质量进行评价。结果表明:①福建省表层土壤以强酸性和酸性为主,两者土壤面积分别占全省总面积的36.5%和57.89%。②优先保护类土壤面积占全省总面积的91.06%,土壤环境质量总体上较好,土壤重金属超标率为8.94%,远低于全国土壤总超标率(16.1%);超标率最大的元素为Pb,占4.95%,其次为Cd,占2.84%,Zn、Hg、Cu、As、Ni、Cr超标率极小。③表层土壤元素空间分布特征主要表现为Pb、Cd、Zn、Cu、As、Cr超标区主要分布于武夷山成矿带金属或非金属硫化物矿床、矿(化)点及其周边,Hg超标区主要分布于尤溪县与德化县接壤处以及福建沿海地区的城市,Ni超标区主要分布于漳浦县东北的佛昙组玄武岩、橄榄玄武岩地质背景区,总体上表现为沿海地区土壤环境质量好于内陆地区。本次评价结果填补了福建省土壤环境质量地球化学评价研究的空白,首次获得了福建省整装性的土壤环境质量地球化学评价成果,为相关领域的科学研究及福建省地质化信息工程大数据平台建设提供了基础地球化学资料,掌握了福建省土壤资源环境质量状况,为福建省土壤环境治理、国土空间规划、国家生态文明试验区(福建)建设等提供了决策参考,具有重要的科学价值。

关键词： 土壤; 环境质量; 地球化学; 评价方法; 空间分布特征; 福建省

Abstract

Based on the high-precision and high-quality data of eight heavy metals obtained from the 1∶250,000 multi-purpose regional geochemical survey in Fujian Province, this study investigated the topsoils (depths: 0~20 cm) throughout the province, with reference to the Environmental Quality Standard for Soils (GB 15618—2018). A geochemical assessment method for soil environmental quality based on individual/composite indices, matching the structural characteristics of the assessment standard, was developed to first assess the environmental quality of topsoils across Fujian Province. The results indicate that the topsoils in Fujian Province are dominated by strongly acidic and acidic soils, representing 36.5% and 57.89% of the total area in the province, respectively. The soils for prioritized conservation cover 91.06% of the total area, suggesting overall high soil environmental quality in the province. The over-limit ratio of 8.94% for soil heavy metals in the province is significantly below the total over-limit ratio of 16.1% in China. The element with the highest over-limit ratio is Pb, accounting for 4.95%, followed by Cd, accounting for 2.84%. In contrast, elements like Zn, Hg, Cu, As, Ni, and Cr show minimal over-limit ratios. Regarding the spatial distribution characteristics of topsoil elements, zones with over-limit Pb, Cd, Zn, Cu, As, and Cr are primarily distributed in the metal or non-metal sulfide deposits/ore occurrences/mineralized spots within the Wuyishan metallogenic belt and their surrounding areas. Zones with over-limit Hg are primarily distributed in the junction zone between Youxi and Dehua counties, as well as in cities along the coastal area of Fujian Province. The zone with over-limit Ni is predominantly located in the geological background area of the Fotan Formation basalts and olivine basalts in the northeast of Zhangpu County. Overall, the soil environmental quality is higher in the coastal area compared to the inland area. The assessment results of this study fill the gap in the geochemical assessment of soil environmental quality in Fujian Province, first providing the comprehensive geochemical assessment data of soil environmental quality for the province. These data, revealing the environmental quality of soil resources in Fujian Province, serve as fundamental geochemical data for scientific research in related fields and for constructing the geological information engineering big data platform for Fujian Province. Overall, this study provides a decision-making reference for soil environment management, territorial space planning, and the construction of the national ecological civilization pilot zone (Fujian) in Fujian Province, holding significant scientific value.

Keywords： soil; environmental quality; geochemistry; assessment method; spatial distribution characteristics; Fujian Province

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王文俊. 福建省表层土壤环境质量地球化学评价及空间分布特征[J]. 物探与化探, 2025, 49(4): 933-942 doi:10.11720/wtyht.2025.1372

WANG Wen-Jun. Geochemical assessment and spatial distribution characteristics of the environmental quality of topsoils in Fujian Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(4): 933-942 doi:10.11720/wtyht.2025.1372

0 引言

土地是社会发展的最基本物质基础,关系到粮食安全、人体健康、经济社会可持续发展^[1]。重金属以其在土壤中持久存在、毒性强、具有积累效应等特征受到广泛关注,欧盟甚至将土壤质量作为可持续发展的一个重要指标^[2-6],高浓度的重金属胁迫环境不仅会抑制土壤微生物的生长发育,同时还会进入植物体内,通过食物链进入人体中,从而破坏人体的器官和组织,威胁人体健康^[7]。土壤重金属元素污染特征是生态地球化学评价、预测和预警的重要内容^[8-10]。

1999年我国启动了多目标区域地球化学调查计划,该计划又被称为农业地质调查计划、生态地球化学调查或1∶25 万土地质量地球化学调查,该调查以土壤地球化学调查为中心,测试指标不仅包括有毒有害元素,还包括营养有益元素,甚至有机化合物^[11]。调查成果在脱贫攻坚、土壤污染防治、生态文明建设和自然资源管理等领域得到广泛应用,带动产生巨大经济社会效益^[12]。

2000年福建省选择在厦门—漳州经济区开展调查试验,发现一批可能对生态环境、农业安全生产产生重大影响的区域性地球化学异常^[13]。2008年6月18日,福建省人民政府与自然资源部(原国土资源部)在福州签署了“国土资源部中国地质调查局与福建省人民政府关于开展福建省公益性地质调查及战略性矿产勘查合作协议”,先后实施了“福建省沿海经济带生态地球化学调查”、“福建省多目标区域地球化学调查(龙岩地区)”、“福建永安—德化地区1∶25万区域地球化学调查”、“福建三明地区土地环境地质调查”、“福建福州局部—屏南县—邵武市1∶25万多目标区域地球化学调查”、“福建省光泽—柘荣地区1∶25万多目标区域地球化学调查”等总计7项1∶25万多目标区域地球化学调查项目。通过近17年的努力,至2017年8月,累计完成调查面积12.79万km²,包括陆域12.14万km²(覆盖全省陆域)和近岸海域(10 m水深以浅的浅海—滩涂区,下同)0.65万km²[14]。2016~2019年实施了“福建省生态地球化学编图与重点区土地质量地球化学评价”项目,项目结合《关于支持福建省深入实施生态省战略,加快生态文明先行示范区建设的若干意见》、《海峡西岸经济区发展规划》、区域土地利用现状和规划等对福建省1∶25万土地质量地球化学调查及其他地质调查成果资料的系统整理、成果集成与应用转化分析,形成了福建省整装性的1∶25万多目标区域地球化学调查成果,其成果为福建省国土资源规划与管理、生态环境保护、特色农业发展、基础地质研究与关键矿产资源评价提供了广泛服务和参考,为新一轮找矿工作提供了新的靶向性信息和线索,具有里程碑式的深远意义^[15]。本文基于项目所获得的8种表层土壤重金属元素数据,对福建省全域表层土壤环境质量进行评价,以期为全省土壤环境治理、国土空间规划等提供重要依据。

1 样品采集与分析

1.1 样品采集

样品采集严格执行中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1∶250 000)》(DZ/T 0258—2014)^[16]和相关技术要求,采用网格化方法,即表层土壤采样密度统一按照1件/km²采集,采样深度为0~20 cm。采样点布局以代表性为主要原则,兼顾均匀性与合理性,沿海平原、盆地及近海滩涂等平缓地区采样点布置在格子中间部位,丘陵山区布置在土壤易于汇集的平缓坡地、山间平坝等部位,最大限度控制调查面积,共采集表层土壤样约12.9万件^[14]。

1.2 样品分析

样品测试由自然资源部福州矿产资源监督检测中心和成都矿产资源监督检测中心承担,执行技术标准《区域地球化学样品分析方法》(DZ∕T 0279—2016)^[17]和《多目标区域地球化学调查规范(1∶250 000)》(DZ/T 0258—2014)^[16]中“土壤地球化学分析测试质量要求及质量控制”的有关规定,质量监控由中国地质调查局区域化探样品分析质量检查监督组负责。表层土壤样按1个点/4 km²组合分析测试,总计分析测试表层土壤样31 303件。采用密码插入法,按照分析样品数插入一定数量的由一级标准物质配制的外控样以监控测试质量,保证样品分析测试的准确度和精密度,分析测试结果均通过中国地质调查局区域化探样品分析质量检查监督组验收,达到优秀级。本文研究涉及的pH及重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的分析方法与检出限见表1。

表1 土壤样品分析方法及其检出限

Table 1 Analytical methods and detection limits of soil samples

指标	分析方法	方法检出限	指标	分析方法	方法检出限
As	原子荧光法(AFS)	0.5	Hg	原子荧光法(AFS)	0.0005
Cd	等离子体质谱法 (ICP-MS)	0.01	Ni	X-荧光光谱法 (XRF)	2
Cr	X-荧光光谱法(XRF)	5	Pb	X-荧光光谱法(XRF)	2
Cu	X-荧光光谱法(XRF)	1	Zn	X-荧光光谱法(XRF)	4
pH	离子选择性电极法 (ISE)	0.1

注: pH无量纲,其余元素含量单位均为10^-6。

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2 评价标准与方法

2.1 评价标准

根据福建省1∶25万多目标区域地球化学调查所获得的表层土壤pH值及8种重金属元素实测数据,土壤酸碱度(pH)采用中华人民共和国地质矿产行业标准《土地质量地球化学评价规范》(DZ/T 0295—2016)^[18]作为划分标准(表2),将福建省表层土壤划分为强酸性、酸性、中性、碱性及强碱性5个等级;福建省多目标区域地球化学调查土壤样品均采集于农用地类,因此,Hg、Cd、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn 等8种重金属元素采用中华人民共和国国家标准《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)^[19]作为划分标准,具体详见表3和表4,将福建省土壤环境质量划分为:优先保护类土壤,即重金属含量等于或低于农用地土壤环境风险筛选值,对农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境的风险低,一般情况下可以忽略;安全利用类土壤,即重金属含量介于农用地土壤环境风险筛选值和风险管制值之间,对农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境可能存在风险;严格管控类土壤,即重金属含量超过农用地土壤环境风险管制值,食用农产品不符合质量安全标准等农用地土壤环境风险高。

表2 土壤酸碱度(pH)分级标准

Table 2 pH classification standards of soil

pH值	< 5.0	5.0~<6.5	6.5~<7.5	7.5~<8.5	≥ 8.5
等级	强酸性	酸性	中性	碱性	强碱性

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表3 农用地土壤污染风险筛选值

Table 3 Risk screening values for soil contamination of agricultural land 10^-6

环境指标		风险筛选值
环境指标		pH≤5.5	pH>5.5~6.5	pH>6.5~7.5	pH>7.5
镉	水田	0.3	0.4	0.6	0.8
镉	其他	0.3	0.3	0.3	0.6
汞	水田	0.5	0.5	0.6	1.0
汞	其他	1.3	1.8	2.4	3.4
砷	水田	30	30	25	20
砷	其他	40	40	30	25
铅	水田	80	100	140	240
铅	其他	70	90	120	170
铬	水田	250	250	300	350
铬	其他	150	150	200	250
铜	其他	50	50	100	100
铜	果园	150	150	200	200
镍		60	70	100	190
锌		200	200	250	300

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表4 农用地土壤污染风险管制值

Table 4 Risk intervention values for soil contamination of agricultural land 10^-6

环境指标	风险管制值
环境指标	pH≤5.5	pH>5.5~6.5	pH>6.5~7.5	pH>7.5
镉	1.5	2.0	3.0	4.0
汞	2.0	2.5	4.0	6.0
砷	200	150	120	100
铅	400	500	700	1000
铬	800	850	1000	1300

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2.2 评价方法

根据福建省表层土壤Hg、Cd、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn 等8种重金属元素实测含量,在单因子与综合因子土壤环境质量评价方法基础上,结合2018年颁布实施的《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的农用地土壤污染风险筛选和管制值的结构特点,对评价方法进行改进完善,建立了与标准结构特点相匹配的土壤环境质量地球化学评价方法,具体如下。

2.2.1 单指标评价

Hg、Cd、Pb、As、Cr单指标计算公式为:

当C_i≤S_Ⅰ时,P_i=C_i/S_Ⅰ;

当S_Ⅰ<C_i≤S_Ⅱ时,P_i =1+(C_i-S_Ⅰ)/(S_Ⅱ-S_Ⅰ);

当C_i>S_Ⅱ时,P_i=2+( C_i- S_Ⅱ)/S_Ⅱ。

Cu、Zn、Ni单指标计算公式为:

当C_i≤S_Ⅰ时,P_i=C_i/S_Ⅰ;

当C_i>S_Ⅰ时,P_i=1+(C_i-S_Ⅰ)/(C_max-S_Ⅰ)。

式中:P_i为土壤环境质量指数;C_i为实测数据,C_max为实测数据最大值;S_Ⅰ农用地土壤污染风险筛选值;S_Ⅱ为农用地土壤风险管制值。P_i≤1,即土壤中重金属含量≤S_Ⅰ,则表明土壤超标风险低,一般情况下可以忽略,为一等,即优先保护类土壤(无风险);1<P_i≤2,即S_Ⅰ<土壤中重金属含量≤S_Ⅱ,则表明可能存在食用农产品不符合质量安全标准,为二等,即安全利用类土壤(风险可控),应加强土壤环境监测和农产品协同监测,若元素为Hg、Cd、Pb、As、Cr,原则上应当采取农艺调控、替代种植等安全利用措施;P_i>2,即土壤中Hg、Cd、Pb、As、Cr含量>S_Ⅱ,则表明食用农产品不符合质量安全标准,农用地土壤环境风险高,且难以通过安全利用措施降低农用地土壤环境风险,为三等,即严格管控类(风险高),原则上应当采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施。

2.2.2 综合指标评价

在单指标评价基础上,综合指标评价采用取单指标最大值“一票否决”的方法进行,即8种重金属单指标均为优先保护类土壤,则综合评价认定为优先保护类土壤;若单指标评价结果中有任何一个为安全利用类土壤,而其他单指标即使均为优先保护类土壤,则综合评价认定为安全利用类土壤;若单指标评价结果有任何一个为严格管控类,而其他单指标即使为优先保护类土壤或安全利用类土壤,则综合评价认定为严格管控类。因此,某一点的综合环境指标可取此点的8种重金属单指标中的最大值,即:

$P_{\text {综 }}=P_{i, \max }。$

式中:P_综为综合评价指标;P_i_,max为8种重金属单指标中的最大值。P_综≤1,表示综合评价为一等,即优先保护类土壤(无风险);1<P_综≤2,表示综合评价为二等,即安全利用类土壤(风险可控);P_综>2,表示综合评价为三等,即严格管控类(风险高)。

3 评价结果与分析

3.1 土壤酸碱度评价结果及其空间分布

根据福建省表层土壤pH实测数据,结合表2所列的土壤酸碱分级标准,评价了福建省表层土壤酸碱度,列于表5。结果表明:福建省表层土壤以强酸性和酸性为主,分别占全省总面积的36.5%和57.89%,其他之和仅占5.62%。各市除平潭综合实验区中性、碱性和强碱性土壤比例相对较大外,其他均以强酸性和酸性土壤为主,厦门、莆田、泉州、漳州、福州有少量中性、碱性和强碱性土壤分布,总体上福建省中性、碱性和强碱性土壤主要分布于闽江以南的沿海海岸带区域。

表5 福建省全省及其各市(地级)土壤pH分级参数

Table 5 Classification parameters of soil pH of the entire province of Fujian Province and its cities (prefecture level)

地区	强酸性		酸性		中性		碱性		强碱性
地区	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%	面积/ km²	占比/%	面积/km²	占比/%
全省	45700	36.5	72480	57.89	3764	3.01	2888	2.31	380	0.30
福州市	4492	37.57	6052	50.62	616	5.15	708	5.92	88	0.74
龙岩市	4320	22.51	14296	74.49	492	2.56	84	0.44	0	0.00
南平市	11400	42.47	15328	57.11	100	0.37	12	0.04	0	0.00
宁德市	4788	34.47	8184	58.91	188	1.35	732	5.27	0	0.00
平潭综合实验区	20	4.63	148	34.26	104	24.07	124	28.70	36	8.33
莆田市	1032	24.74	2304	55.23	340	8.15	376	9.01	120	2.88
泉州市	2824	25.23	7216	64.47	668	5.97	328	2.93	120	1.07
三明市	11156	48.23	11656	50.39	268	1.16	52	0.22	0	0.00
厦门市	260	15.48	1004	59.76	240	14.29	172	10.24	4	0.24
漳州市	5408	42.38	6292	49.31	748	5.86	300	2.35	12	0.09

注:pH值无量纲;占比=酸碱等级分布面积/相应地区面积×100%。

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3.2 土壤环境质量评价结果及其空间分布

以土壤环境质量标准(GB 15618—2018)为评价依据,按照本文2.2节所述的土壤环境质量地球化学评价方法,结合福建省表层土壤汞、镉、砷、铅、铜、锌、铬、镍8种重金属元素实测数据,并参考pH值,计算出单项指标和综合指标土壤环境质量地球化学等级参数。在此基础上,对福建省及各市土壤环境质量进行评价,统计出土壤环境质量地球化学等级特征参数(表6),土壤综合环境质量地球化学空间分布状况见图1。

表6 福建省全省及其各市(地级)土壤环境质量等级参数

Table 6 Parameters of soil environmental quality gradation of the entire province of Fujian Province and its cities (prefecture level)

地区	指标	一等:优先保护类		二等:安全利用类		三等:严格管控类
地区	指标	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%
全省	As	121640.4	99.89	120.5	0.10	11.7	0.01
	Cd	118307.6	97.15	3350.6	2.75	114.4	0.09
	Cr	121766.8	100.00	5.7	0.00		0
	Cu	121216.2	99.54	556.3	0.46		0
	Hg	121238.6	99.56	466.6	0.38	67.4	0.06
	Ni	121645.5	99.90	127.1	0.10		0
	Pb	115748.9	95.05	5914.4	4.86	109.2	0.09
	Zn	121496.6	99.77	276.0	0.23		0
	综合	110887.3	91.06	10585.6	8.69	299.6	0.25
福州市	As	11217.3	100.00		0.00		0
	Cd	11198.4	99.83	13.3	0.12	5.7	0.05
	Cr	11217.3	100.00		0		0
	Cu	11217.3	100.00		0		0
	Hg	11042.8	98.44	164.0	1.46	10.5	0.09
	Ni	11217.3	100.00		0		0
	Pb	11066.8	98.66	149.0	1.33	1.5	0.01
	Zn	11216.9	100.00	0.4	0		0
	综合	10748.3	95.82	456.9	4.07	12.1	0.11
龙岩市	As	19008.0	99.73	50.9	0.27		0
	Cd	18370.4	96.39	655.7	3.44	32.8	0.17
	Cr	19058.9	100.00		0		0
	Cu	18946.8	99.41	112.1	0.59		0
	Hg	19039.3	99.90	19.5	0.10		0
	Ni	19058.9	100.00		0		0
	Pb	17983.6	94.36	1029.5	5.40	45.8	0.24
	Zn	19000.7	99.69	58.2	0.31		0
	综合	17193.8	90.21	1799.4	9.44	65.7	0.34
南平市	As	26286.3	99.95	2.7	0.01	10.5	0.04
	Cd	24931.9	94.80	1339.4	5.09	28.3	0.11
	Cr	26298.4	100.00	1.1	0		0
	Cu	26034.5	98.99	265.0	1.01		0
	Hg	26285.8	99.95	13.8	0.05		0
	Ni	26277.8	99.92	21.7	0.08		0
	Pb	24512.8	93.21	1781.9	6.78	4.9	0.02
	Zn	26152.2	99.44	147.3	0.56		0
	综合	23030.7	87.57	3233.2	12.29	35.6	0.14
宁德市	As	12979.3	99.99	1.6	0.01		0
	Cd	12775.2	98.42	205.6	1.58		0
	Cr	12980.9	100.00		0		0
	Cu	12979.7	99.99	1.2	0.01		0
	Hg	12980.9	100.00		0.		0
	Ni	12980.9	100.00		0		0
	Pb	12376.8	95.35	604.1	4.65		0
	Zn	12973.7	99.94	7.1	0.06		0
	综合	12188.6	93.90	791.9	6.10	0.4	0
平潭综合实验区	As	303.2	100.00
	Cd	303.2	100.00
	Cr	303.2	100.00
	Cu	303.2	100.00
	Hg	303.2	100.00
	Ni	303.2	100.00
	Pb	303.2	100.00
	Zn	303.2	100.00
	综合	303.2	100.00
莆田市	As	3845.2	100.00		0
	Cd	3808.3	99.04	36.9	0.96
	Cr	3845.2	100.00		0
	Cu	3845.2	100.00		0
	Hg	3835.4	99.74	9.8	0.26
	Ni	3845.2	100.00		0
	Pb	3719.8	96.74	125.4	3.26
	Zn	3844.5	99.98	0.7	0.02
	综合	3654.6	95.04	190.6	4.96
泉州市	As	10906.8	99.99	1.4	0.01		0
	Cd	10788.2	98.90	106.8	0.98	13.2	0.12
	Cr	10908.2	100.00		0		0
	Cu	10887.6	99.81	20.6	0.19		0
	Hg	10757.8	98.62	110.2	1.01	40.2	0.37
	Ni	10906.9	99.99	1.3	0.01		0
	Pb	10334.4	94.74	573.8	5.26		0
	Zn	10896.9	99.90	11.3	0.10		0
	综合	9883.1	90.60	965.7	8.85	59.4	0.54
三明市	As	22973.7	99.81	43.4	0.19		0
	Cd	22017.1	95.66	966.8	4.20	34.4	0.15
	Cr	23013.6	99.98	4.6	0.02		0
	Cu	22884.2	99.42	134.0	0.58		0
	Hg	22912.5	99.55	89.1	0.39	16.7	0.07
	Ni	22974.6	99.82	43.6	0.19		0
	Pb	21633.8	93.99	1328.1	5.77	56.3	0.24
	Zn	22968.1	99.79	50.1	0.22		0
	综合	20420.1	88.72	2472.8	10.74	125.3	0.54
厦门市	As	1551.6	99.74	4.1	0.26
	Cd	1555.7	100.00		0
	Cr	1555.7	100.00		0
	Cu	1555.7	100.00		0
	Hg	1555.7	100.00		0
	Ni	1555.7	100.00		0
	Pb	1551.1	99.71	4.6	0.29
	Zn	1555.7	100.00		0
	综合	1536.8	98.78	18.9	1.22
漳州市	As	12569.0	99.87	16.5	0.13		0
	Cd	12559.3	99.79	26.2	0.21		0
	Cr	12585.5	100.00		0.00		0
	Cu	12561.9	99.81	23.5	0.19		0
	Hg	12525.2	99.52	60.2	0.48		0
	Ni	12525.0	99.52	60.4	0.48		0
	Pb	12266.8	97.47	318.0	2.53	0.6	0.005
	Zn	12584.7	99.99	0.8	0.01		0
	综合	11928.3	94.78	656.1	5.21	1.0	0.01

注:全省占比=相应环境质量等级分布面积/全省总面积,各市(地级)占比=各市(地级)相应环境质量等级分布面积/各市(地级)总面积。

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图1 福建省土壤综合环境质量地球化学分布

Fig.1 Geochemical distribution of comprehensive environmental quality levels of soil in Fujian Province

3.2.1 单指标评价及其空间分布

由单指标环境质量评价结果(表6)可知,福建省表层土壤8种重金属元素优先保护类土壤面积占比均在95%以上,其分布面积由大至小分别是Cr>Ni>As>Zn>Hg>Cu>Cd>Pb。总体而言,福建省土壤环境质量较好,安全利用类和严格管控类土壤面积最大的元素是Pb,两者比例之和达4.95%,呈斑状,主要分布于福建省中西部地区硫化物矿床、矿(化)点及其周边;Cd安全利用和严格管控类土壤总面积比例相对其他单元素较大,仅次于Pb,达2.84%,但其严格管控类土壤面积最大,呈斑状分布,主要分布于福建省中西部地区政和—大埔断裂带发育的金属、非金属矿床、矿(化)点及其周边;Cu环境质量较好,优先保护类土壤面积达99.56%,安全利用类总体上主要分布于中西部地区矿床、矿(化)点及其周边;Hg环境质量较好,其安全利用类和严格管控类土壤面积不大,占比仅为0.44%,但其超标区面积较为集中且强度相对较大,主要分布于尤溪县与德化县接壤处,闽侯县罗桥金矿,福州、莆田、漳州城区;Zn环境质量较好,仅有0.23%的安全利用类土壤分布,主要分布于变质岩,部分矿床、矿(化)点及其周边;As安全利用类和严格管控类土壤总面积比例不大,呈零星斑点状分布,超标区面积相对较大且有严格管控类的两块区域,分别是南平市政和县石屯一带和三明市尤溪县龙门场一带,两者均分布有金属、非金属矿床或矿(化)点;Ni和Cr环境质量好,优先保护类土壤面积接近100%,无严格管控类土壤分布,安全利用类分布面积分别仅为127.1 km²和5.7 km²,占比均不足0.1%,其中 Cr安全利用类分布于三明市尤溪县龙门场西侧的硫化物金属矿床、矿(化)点及其周边,而Ni安全利用类分布于变质岩区及漳浦县东北的佛昙组玄武岩、橄榄玄武岩地质背景区。

3.2.2 综合评价及其空间分布

综合环境指标评价结果(表6)显示,福建省绝大部土壤为优先保护类,其分布面积为110 887.3 km²,占比为91.06%;安全利用类面积为10 585.6 km²,占比为8.69%,呈斑状分布,主要分布于福建省中西部地区,沿海地区仅在福州市城区和漳州市漳浦县北部分布;严格管控类面积为299.6 km²,占比为0.25%,呈零星斑点状,主要分布于政和—大埔断裂带上发育的硫化物金属矿床、矿(化)点及其周边,其次为上杭—屏南断裂、浦城—尤溪断裂、浦城县山下—顺昌县杨厝韧性剪切带上发育的硫化物金属矿床、矿(化)点及其周边。福建省土壤重金属总超标率(安全利用类与严格管控类土壤面积之和/福建全省总面积)为8.94%,远低于全国土壤总超标率(16.1%)^[20],表明福建省绝大部表层土壤环境风险低,一般情况下可以忽略,土壤环境质量好,这与福建省作为国家生态文明试验区,生态环境优美,以农业、林业、旅游业为主,工矿业少、森林覆盖率高达65.12%^[21]的实际情况相吻合。

分析表6可知,各设区市超标土壤面积(安全利用类与严格管控类面积之和)由大至小分别为南平市>三明市>龙岩市>泉州市>宁德市>漳州市>莆田市>福州市>厦门市>平潭综合实验区,其中平潭综合实验区土壤质量100%为优先保护类,总体上表现为沿海地区土壤环境质量好于内陆地区(南平市、三明市、龙岩市)。据《中国区域地质志·福建志》^[22],福建省区域构造格架主要面貌为“东西分带、南北分块”,大致以政和—大埔断裂带为界,可以划分为华夏地块和东南沿海火山岩浆带。福建省矿产资源分布具有明显的分区、分带特点,总体上东南沿海地区主要分布叶蜡石、饰面花岗岩石材及天然石英砂等非金属矿产,而内陆地区主要分布铁、钨、金、银、铜、铅、锌、铌钽、稀土等金属硫化物矿产以及煤等能源矿产^[22]。据《福建统计年鉴(2023)》^[21],福建省各设区市工业固体废物(包括尾矿、煤矸石、粉煤灰、炉渣、冶炼废渣、危险废物、放射性废弃物和其他废物等)贮存量分别为沿海地区:福州(含平潭)5.92万t、厦门0.32万t、莆田市0.02万t、泉州市0.64万t、漳州市0.82万t、宁德市10万t;内陆地区:三明市173万t、龙岩市207.31万t、南平市2.7万t,内陆明显高于沿海。福建省各设区市2022年度入境游客人次为沿海地区:福州(含平潭)约7.2万人次、厦门约27.4万人次、莆田约1.4万人次、泉州约5.6万人次、漳州约2.0万人次、宁德约1.6万人次;内陆地区:三明约1.2万人次、龙岩约1.2万人次、南平约0.9万人次,沿海旅游业明显较内陆发达。福建省各设区市2022年度农作物播种面积分别为沿海地区:福州(含平潭)27.512万hm²、厦门2.154万hm²、莆田市6.895万hm²、泉州市16.752万hm²、漳州市17.941万hm²、宁德市17.394万hm²;内陆地区:三明市31.828万hm²、龙岩市22.224万hm²、南平市30.896万hm²,沿海与内陆相当。综上分析可知,福建省沿海地区土壤环境质量好于内陆地区,其分布特征与福建省区域地质构造格架及矿产资源分区、分带特点高度吻合,表明福建省土壤环境质量沿海优于内陆的地球化学空间分布特征受内陆地区发育有较多的硫化物非金属、金属矿床、矿(化)点的成矿高地质背景控制明显,同时也受沿海与内陆地区工矿业、农业、旅游业等产业格局差异化的影响。

4 结论

1)首次汇总形成了福建省全省陆域表层土壤pH及As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属元素,共9项指标的高精度和高质量地球化学数据281 727个,为农业、生态环境、自然资源以及科研部门从事相关领域研究与评价工作提供了基础地球化学资料,具有重要的科学价值。

2)建立了符合《土壤环境质量农用地土壤环境风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中土壤风险筛选和管制值结构特点的单指标与综合指标土壤环境质量地球化学评价方法,采用此方法首次对福建全省陆域表层土壤环境质量进行评价,其成果为耕地质量等级评价、土壤环境状况调查、土壤农业利用适宜性评价、土壤酸化改良与利用等工作提供了重要依据。

3)查明了福建省表层土壤环境质量状况及其空间分布特征,并初步探讨了影响因素,主要表现为:①表层土壤以强酸性和酸性为主,分别占全省总面积的36.5%和57.89%,其他之和仅占5.62%,少量的中性、碱性和强碱性土壤主要分布于闽江以南的沿海海岸带地区。②8种重金属元素单指标评价结果表明:Pb超标面积最大,其次为Cd,各元素超标土壤面积由大至小为Pb>Cd>Cu>Hg>Zn>As>Ni>Cr,其中Cd、Pb、Hg、As有严格管控类分布,其面积由大至小为Cd>Pb>Hg>As;8种重金属元素优先保护类土壤面积占比均在95%以上,其分布面积由大至小分别是Cr>Ni>As>Zn>Hg>Cu>Cd>Pb,福建省土壤环境质量总体较好。③综合指标评价结果表明,福建省土壤优先保护类土壤面积占比为91.06%,安全利用类占比为8.69%,呈斑状分布,主要分布于福建省中西部地区,严格管控类占比为0.25%,呈零星斑点状,主要分布于政和—大埔断裂带硫化物金属矿床、矿(化)点及其周边;福建省土壤重金属总超标率为8.94%,远低于全国土壤总超标率(16.1%),表现出较好的土壤环境质量,空间上表现为沿海地区土壤环境质量优于内陆地区,这一空间分布特征主要受内陆地区成矿高地质背景控制明显,同时也受工矿业、农业、旅游业等产业格局差异化的影响。④单指标与综合指标评价结果均显示福建省表层土壤绝大部分为优先保护类,环境风险低,仅发育少量的安全利用类和严格管控类土壤,这与福建省作为国家生态文明试验区,生态环境优美,以农业、林业、旅游业为主,工矿业少、森林覆盖率高的实际情况相吻合。

4)综上分析表明,本文评价方法科学、正确、可靠,评价结果能够客观、真实地反映福建省表层土壤环境质量状况,其成果填补了福建省土壤环境质量地球化学评价研究的空白,可为福建省及其地方政府部门宏观了解土壤资源环境质量状况、农业种植区划与调整、土壤环境治理与保护、国土空间规划、特色农产品开发以及巩固脱贫攻坚成果等有关问题提供决策参考。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

陈国光, 周国华, 梁晓红,

等.

土地质量地球化学调查成果应用于永久基本农田划分方法技术

[J]. 地质通报, 2019, 38(S1):437-442.