珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查成果綜述

竇　磊， 杜海燕，2， 黃宇輝， 賴啟宏，3， 游遠航

(1. 廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州　510080； 2. 廣東省地質(zhì)局， 廣東 廣州　510080；3. 廣東省佛山地質(zhì)局， 廣東 佛山　528000)

珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查成果綜述

竇磊1， 杜海燕1，2， 黃宇輝1， 賴啟宏1，3， 游遠航1

(1. 廣東省地質(zhì)調(diào)查院， 廣東 廣州510080； 2. 廣東省地質(zhì)局， 廣東 廣州510080；3. 廣東省佛山地質(zhì)局， 廣東 佛山528000)

摘要：2005年中國地質(zhì)調(diào)查局與廣東省人民政府聯(lián)合開展珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查項目。通過開展多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價、局部生態(tài)地球化學(xué)評價和總體綜合評價，系統(tǒng)完成了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)47 954 km2(包括10 m水深以淺的近岸海域)的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查與評價。按照雙層網(wǎng)格化方法系統(tǒng)采集了陸域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉積物表層和深層樣品，測試了71項元素和指標(biāo)，建立了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土壤、沉積物地球化學(xué)背景值和基準(zhǔn)值，全面查明了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況。定量計算了鎘、鉛、汞等主要異常元素經(jīng)河流、成土過程等自然來源和大氣干濕沉降、施肥、灌溉、使用農(nóng)藥等人為來源貢獻量，闡明了其遷移轉(zhuǎn)化途徑及生態(tài)安全性。項目緊密結(jié)合本地區(qū)特點，在國內(nèi)首次開展了三角洲形成演化過程地球化學(xué)研究、區(qū)域輻射環(huán)境質(zhì)量評價、酸雨對土壤質(zhì)量影響的模擬實驗、土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)研究與制訂等工作。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)地質(zhì)； 生態(tài)地球化學(xué)； 調(diào)查； 評價； 珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)

0引言

生態(tài)環(huán)境問題業(yè)已成為事關(guān)人類生存發(fā)展的重大問題。隨著珠江三角洲經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展，人口不斷增加，城市化進程快速推進，資源與環(huán)境問題越來越突出，成為嚴(yán)重制約經(jīng)濟社會發(fā)展的因素[1-3]。為確保經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，廣東省政府高度重視大氣與水體污染的整治，并取得了成效。與大氣污染、水污染相比，土壤污染的隱蔽性強，加之缺乏系統(tǒng)資料，尤其是土壤地球化學(xué)調(diào)查資料，土壤污染防治工作尚未取得實質(zhì)性進展，急需開展系統(tǒng)的生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評價工作。

1999—2004年由廣東省地質(zhì)調(diào)查院負(fù)責(zé)實施的全國試點項目——“廣東珠江三角洲多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查”取得了突破，通過試點工作，探索生態(tài)環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查評價工作方法技術(shù)，同時調(diào)查發(fā)現(xiàn)了珠江三角洲核心區(qū)域土壤重金屬元素污染狀況不容樂觀，尤其是鎘、汞、鉛、砷、鎳、鉻等毒性重金屬元素的污染面積大，強度高[4,5]。

珠江三角洲核心區(qū)域調(diào)查發(fā)現(xiàn)的土壤環(huán)境質(zhì)量問題，引起了廣東省委、省政府的高度重視，中共中央政治局常委、前廣東省委書記張德江、前省長黃華華同志分別作了重要指示。廣東省政府及國土資源部在專門聽取了關(guān)于工作進展的匯報后，一致認(rèn)為開展農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，全面了解土壤環(huán)境質(zhì)量是事關(guān)人民身體健康和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一項重要基礎(chǔ)性工作，要求從科學(xué)發(fā)展觀的高度來認(rèn)識開展廣東省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的重要性，并要求分階段開展全省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，首先啟動省部合作的“珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”項目。

廣東省與國土資源部于2006年1月簽署協(xié)議，合作開展《廣東省珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查》項目，該項目是中國多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查計劃的一部分。

1項目概況

“廣東省珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”是一項基礎(chǔ)性、公益性地質(zhì)調(diào)查。2005年，中國地質(zhì)調(diào)查局下達了項目任務(wù)書，在珠江三角洲47 954 km2(包括10 m水深以淺的近岸海域)的區(qū)域范圍內(nèi)開展農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查(圖1)，查明其農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景和生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境狀況。通過系統(tǒng)研究和評價，預(yù)測珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)生態(tài)地球化學(xué)環(huán)境的發(fā)展演化趨勢，預(yù)測預(yù)警重大生態(tài)地球化學(xué)災(zāi)害。

圖1　調(diào)查區(qū)位置圖Fig.1　Location of the surveyed area

根據(jù)任務(wù)要求和地區(qū)特點，結(jié)合相關(guān)技術(shù)要求，確定了項目研究方法和技術(shù)體系。以勘查地球化學(xué)理論為主導(dǎo)，融合地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、土壤學(xué)等學(xué)科理論，項目從多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查、區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價、局部生態(tài)地球化學(xué)評價和總體綜合評價四個層次逐步開展，逐層深入。在雙層網(wǎng)格化系統(tǒng)采集和測試陸域土壤、近岸海域和珠江水系主要河流沉積物的表層和深層樣品的基礎(chǔ)上，對呈區(qū)域性分布的重要有毒有害元素與營養(yǎng)有益元素組成、分布特征與成因來源、遷移轉(zhuǎn)化過程及影響機制等進行研究，選擇名特優(yōu)農(nóng)作物產(chǎn)地及地方病分布區(qū)等局部地球化學(xué)異?；蛱厥馍鷳B(tài)環(huán)境地區(qū)開展調(diào)查評價。共采集了土壤、沉積物、降塵、水體、生物、巖石、人發(fā)等各類介質(zhì)的樣品63 950件，獲得了71項元素和指標(biāo)的430萬個地球化學(xué)數(shù)據(jù)，共編制了26份調(diào)查或評價報告，取得了方法技術(shù)、調(diào)查與評價、成果應(yīng)用等重要成果。與全國其他省份同類項目相比，緊密結(jié)合了本地區(qū)特點，開展了珠江三角洲形成演化過程地球化學(xué)研究、輻射環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量評價、酸雨對珠江三角洲土壤質(zhì)量影響的模擬實驗、土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)研究與制訂等，調(diào)查涉及面更廣、評價更為系統(tǒng)，在國內(nèi)均屬首次。

2主要創(chuàng)新點和成果

2.1　創(chuàng)新點

圖2　表層、深層土壤(沉積物)鎘元素地球化學(xué)圖Fig.2　Geochemical map of cadmium in surface and deep soil (sediment)

本項工作是迄今在珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)開展的最為系統(tǒng)的一項綜合性調(diào)查工作，通過對區(qū)域內(nèi)土壤、河流沉積物、近岸海域環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量狀況進行的全面調(diào)查和系統(tǒng)評價，取得了一系列創(chuàng)新性成果。如國內(nèi)突破性實現(xiàn)了多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)樣品71項指標(biāo)測試，制訂了國內(nèi)首例土壤環(huán)境質(zhì)量地方標(biāo)準(zhǔn)；首次在國內(nèi)針對完整的經(jīng)濟區(qū)完成了多介質(zhì)、多指標(biāo)、多系統(tǒng)、多時域的立體式生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查，獲得430多萬條高精度測試數(shù)據(jù)，查明了區(qū)域地球化學(xué)特征，建立了元素系列基準(zhǔn)值和背景值，估算了土壤碳儲量，獲得預(yù)測輕稀土資源量(334?)665萬噸；系統(tǒng)開展了農(nóng)田、城市、淺海、河流等生態(tài)系統(tǒng)的地球化學(xué)評價，查明了主要異常元素來源、遷移轉(zhuǎn)化途徑，定量計算了土壤鎘、鉛、汞等異常元素自然源和人為源貢獻量；提出區(qū)域土壤質(zhì)量受地質(zhì)地球化學(xué)背景控制，珠江三角洲形成演化過程，特別是海侵過程導(dǎo)致Cd、Cu、Pb、Zn、F等元素呈區(qū)域高背景分布的新認(rèn)識；建立了典型特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的地質(zhì)地球化學(xué)模型，圈定了綠色、無公害農(nóng)產(chǎn)品適宜生產(chǎn)區(qū)，圈定優(yōu)質(zhì)富硒土壤區(qū)11 677 km2，提出了海洋漁業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃；剖析了順德肝癌和四會鼻咽癌高發(fā)區(qū)的生態(tài)地球化學(xué)特征，提出了低Mn、Mo、Se和高亞硝基化合物協(xié)同致癌的新認(rèn)識； 對土壤重金屬元素建立了時空定量預(yù)測模型和預(yù)警體系，以2005年為基準(zhǔn)年，預(yù)測未來20年內(nèi)，土壤As、Cd有重污染以及高生態(tài)風(fēng)險，Hg、Zn有中污染以及中等生態(tài)風(fēng)險；研發(fā)了生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評價信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的信息化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化管理。

2.2　主要研究成果

(1) 獲得了調(diào)查區(qū)多介質(zhì)、多指標(biāo)的高精度生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，為地學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境學(xué)及其他相關(guān)領(lǐng)域的工作提供了重要的基礎(chǔ)資料。

采用雙層網(wǎng)格化采樣，系統(tǒng)采集了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)表層和深層土壤、河流沉積物、近岸海域沉積物樣品55 512件，在國際上首次實現(xiàn)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)樣品71項指標(biāo)的測試；查明了珠江三角洲主要環(huán)境介質(zhì)中元素的自然本底和現(xiàn)實含量及其區(qū)域分布特征，建立了各地質(zhì)背景、地貌類型、土地利用方式和行政區(qū)、流域的土壤、沉積物等71種元素和指標(biāo)的地球化學(xué)基準(zhǔn)值和背景值(相關(guān)成果見文獻[6])。編制了表層、深層土壤與沉積物71項指標(biāo)的地球化學(xué)系列圖，精準(zhǔn)刻畫了71項指標(biāo)的區(qū)域空間變化(圖2)。圈定可供進一步普查找礦綜合異常40處、找礦遠景區(qū)18處, 獲得輕稀土預(yù)測內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(334?)665.41萬噸，潛在經(jīng)濟價值達18.47億元。

(2) 系統(tǒng)開展了農(nóng)田、城市、淺海、河流等生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)評價，查明了主要異常元素來源、遷移轉(zhuǎn)化途徑，為珠江三角洲資源利用和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

以農(nóng)田、城市、河流、淺海等生態(tài)系統(tǒng)為評價單元，以元素在大氣—水體—土壤—生物體循環(huán)遷移為主線，以元素輸入輸出通量和地球化學(xué)行為為重點，以動態(tài)的、演變的和歷史的觀點研究元素表生地球化學(xué)行為及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響，建立了系統(tǒng)的異常成因追蹤、遷移途徑研究、生態(tài)效應(yīng)評價和發(fā)展趨勢預(yù)警預(yù)測的方法技術(shù)體系與模型。結(jié)果顯示，地質(zhì)地球化學(xué)背景控制了區(qū)域土壤質(zhì)量，局部地區(qū)受人類活動和地質(zhì)背景雙重制約，珠江三角洲平原區(qū)Cd、Cu、Pb、Zn、F等元素呈區(qū)域高背景分布，為珠江三角洲形成演化過程中，由西、北江從上游攜帶大量的富含Cd、Cu、Pb、Zn、Cr等物質(zhì)，在珠江三角洲地區(qū)受水動力影響而沉積形成，尤其海陸交互作用強烈的沉積環(huán)境有利于這些元素聚集富集[7]。并估算了珠江水系主要支流元素年通量及其對三角洲平原區(qū)河道環(huán)境元素的輸送量和貢獻率(圖3，表1)；系統(tǒng)分析了大氣干濕沉降、施肥、灌溉、農(nóng)藥等外源污染途徑，獲得了各種外源污染途徑重金屬元素的輸入與輸出通量[8]，確認(rèn)大氣干濕沉降和灌溉水是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)Cr、Cd、Zn、Ni、Pb、Hg、Cu的主要輸入途徑，施肥是F的主要輸入途徑。 珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)全年降塵通量介于11.68～1 875.21 g/(a·m2)，平均為86.8 g/(a·m2)。工業(yè)區(qū)、新開發(fā)區(qū)、城市人口密集區(qū)、交通繁華區(qū)降塵量較高，城市外圍以及區(qū)域大片農(nóng)業(yè)和植被覆蓋區(qū)降塵量較低。區(qū)內(nèi)干濕沉降物重金屬元素含量較高，對土壤環(huán)境質(zhì)量有重要影響。降塵中重金屬與區(qū)內(nèi)工業(yè)及交通密集段關(guān)系密切。

圖3　珠江水系攜帶進入珠江三角洲平原區(qū)的重金屬元素年通量Fig.3　The annual flux of heavy metal elements carried into the Pearl River Delta Plain by the Pearl River system

(3)系統(tǒng)查清了區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量家底，特色農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮螅植康貐^(qū)存在環(huán)境隱患較為嚴(yán)重。

調(diào)查結(jié)果表明，珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土地環(huán)境質(zhì)量整體尚好，特色農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿^大[9]。區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境質(zhì)量以一級和二級土壤為主，占總面積的77.2%，適宜發(fā)展無公害農(nóng)產(chǎn)品和綠色農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地面積所占比例分別達82.5%和52.4%。同時發(fā)現(xiàn)珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)擁有得天獨厚的富硒土地資源。在區(qū)內(nèi)圈定11 677 km2優(yōu)質(zhì)富硒土壤，并開展了典型富硒土壤開發(fā)利用評價與實驗研究[9,10]。通過臺山地區(qū)試點應(yīng)用，成功開發(fā)了省內(nèi)第一例天然富硒品牌——“珍香牌”富硒大米，近三年僅臺山糧油購銷公司累積增收達1 750萬元，潛在經(jīng)濟效益達3.8億元，表明珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品、發(fā)展高效農(nóng)業(yè)具有廣闊前景。

表1　不同來源帶入的元素量占外源輸入元素總量的比例Table 1　The ratio of elements from different sources to the total exogenous input elements

在珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)整體環(huán)境良好的同時，也顯露出環(huán)境堪憂的一面，即三級和劣三級土壤占到珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)總面積的22.8%，珠江三角洲平原區(qū)存在著較為嚴(yán)重的環(huán)境問題。重金屬元素異常廣泛分布于廣州—佛山及其周邊經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)(圖4)，土壤環(huán)境質(zhì)量屬三級及劣三級，主要超標(biāo)元素為鎘、汞、砷。而且部分植物營養(yǎng)元素較為貧乏。區(qū)內(nèi)土壤鉀、硫、鐵、硼含量較豐富，氮、鉬含量適中，磷、鈣、鎂、錳、鋅含量較貧乏,并提出了土壤施肥建議，這為土地的合理使用、農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)增收及土地資源的生態(tài)管護提供了科學(xué)依據(jù)。

圖4　土壤鎘元素環(huán)境質(zhì)量分級圖Fig.4　Environmental quality grading map of cadmium in soil

(4)建立了典型特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地的地質(zhì)地球化學(xué)模型，開展了沙糖桔、優(yōu)質(zhì)稻、荔枝等優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品適宜性評價和適宜性種植區(qū)劃，圈定了綠色、無公害食品適宜生產(chǎn)區(qū)，依托高精度地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃(圖5)，進行了近岸養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)地球化學(xué)評價和提出了淺海養(yǎng)殖規(guī)劃建議，為發(fā)展特色、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全農(nóng)業(yè)提供了重要依據(jù)。

圖5　珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃圖Fig.5　Zoning map of modern agriculture in Pearl River Delta Economic Zone

(5)剖析了順德肝癌高發(fā)區(qū)和四會鼻咽癌高發(fā)區(qū)環(huán)境介質(zhì)的元素含量，研究了其存在形態(tài)、來源、遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，評估了不同環(huán)境介質(zhì)中的污染程度及生態(tài)風(fēng)險[11]。研究發(fā)現(xiàn)，順德地區(qū)肝癌高發(fā)區(qū)生態(tài)環(huán)境中抗癌元素Mo、Mn較低，該區(qū)特殊的海陸交互項沉積環(huán)境和特殊的基塘生態(tài)系統(tǒng)，為土壤中高含量含氮化合物提供了豐富的物質(zhì)來源(圖6)，四會鼻咽癌高發(fā)區(qū)環(huán)境中放射性元素鈾、釷較高，抗癌元素硒、銅較低，致癌物質(zhì)含氮化合物較高，兩大要素協(xié)同作用是癌癥高發(fā)的主要地球化學(xué)因素[12]，為地方病綜合防治提供了地球化學(xué)依據(jù)。

圖6　肝癌發(fā)病區(qū)氮來源及循環(huán)模式圖Fig.6　Mode chart for source and circulation of nitrogen in liver cancer incidence area

(6)查明了珠江三角洲農(nóng)業(yè)種植區(qū)、城市周邊地區(qū)和主要河流底泥及河口沉積柱中有機污染物以及農(nóng)作物中有機磷農(nóng)藥的分布規(guī)律和污染狀況，研究了有機污染物的來源和成因，為區(qū)域有機污染防治提供了重要依據(jù)；查明了重要U、Th地球化學(xué)異常區(qū)各種介質(zhì)中放射性核素的含量、輻射水平、氡濃度，在此基礎(chǔ)上評價了全區(qū)U、Th環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量，為其他地區(qū)開展類似工作積累了經(jīng)驗。

(7)建立了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)評估體系。通過系統(tǒng)分析區(qū)域土壤、大氣、灌溉水、農(nóng)作物等介質(zhì)中肥力指標(biāo)、環(huán)境健康指標(biāo)含量特征，建立了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)省級土地質(zhì)量地球化學(xué)評估體系，劃分了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土地質(zhì)量地球化學(xué)等級,為實現(xiàn)土地管理從數(shù)量向質(zhì)量管護和生態(tài)管護邁進提供了科學(xué)依據(jù)。

(8)實踐了調(diào)查成果的基礎(chǔ)性研究與科學(xué)探索。根據(jù)鉆孔資料系統(tǒng)研究了珠江三角洲主要構(gòu)造格局和沉積旋回元素分布特征。在沉積學(xué)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合重礦物、粒度和B、Ba、Sr等微量元素的指相特征，將珠江三角洲晚第四紀(jì)劃分出4個沉積旋回(表2)。元素地球化學(xué)演變特征清晰反映了珠江三角洲平原區(qū)晚第四紀(jì)以來存在3次海侵事件，為珠江三角洲第四紀(jì)環(huán)境演化研究提供了重要依據(jù)。揭示了晚更新世以來珠江三角洲形成演化過程中元素的三維時空演化特征及不同區(qū)域沉積物中元素富集程度，提升了珠江三角洲第四紀(jì)研究程度。

系統(tǒng)計算了不同深度土壤碳儲量和土壤碳密度。結(jié)果表明，珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)表層(0~20 cm)、中層(0~100 cm)、深層(0~180 cm)土壤有機碳密度分別為2 271.34 t·km-2，8 666.05 t·km-2、13 722.73 t·km-2，其中農(nóng)用地表層土壤有機碳密度為2 315.34 t·km-2，耕地表層土壤有機碳密度為2 488.68 t·km-2，遠低于湖南、湖北、海南、河南等地區(qū)，低于我國中東部9省區(qū)表層土壤有機碳平均碳密度(2 716.93 t·km-2)[13]。從其不同層位的分布來看(圖7)，各層位有機碳密度分布較為相似，高值區(qū)多分布于三角洲平原區(qū)，尤其是土壤成土母質(zhì)為海陸交互相沉積物的地區(qū)有機碳密度最高，但表層土壤有機碳密度在平原區(qū)的分布變異性增大，在經(jīng)濟發(fā)達的廣州—佛山一帶明顯降低，這種分布特征反映了地表環(huán)境在人類高強度的改造下，土壤有機碳大量釋放。與20世紀(jì)80年代相比[14]，珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)表層土壤有機碳儲量減少了約30%。

圖7　不同層位土壤有機碳密度分布圖Fig.7　Distribution map of soil organic carbon density at different depth

(9)利用農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，制定了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量地方性標(biāo)準(zhǔn)——珠江三角洲地區(qū)土壤重金屬含量風(fēng)險評價篩選值(DB 44/T1415—2014) ，這在國內(nèi)尚屬首例。所建立的地方標(biāo)準(zhǔn)為珠江三角洲土壤環(huán)境質(zhì)量評價及土地利用、農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)劃與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、人居環(huán)境安全等領(lǐng)域提供了依據(jù)。

(10)針對土壤有毒有害重金屬建立了空間定量預(yù)測模型和時間定量預(yù)測模型，建立了預(yù)警體系，從不同情景角度對區(qū)域土壤環(huán)境未來20年的演變趨勢進行了預(yù)測，以2005年為基準(zhǔn)年，預(yù)測未來20年內(nèi)，土壤As、Cd有重污染以及高生態(tài)風(fēng)險，Hg、Zn有中污染以及中等生態(tài)風(fēng)險，并對可能產(chǎn)生的危害提出了預(yù)警。

(11)建立了完善的農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評價數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對海量數(shù)據(jù)的信息化、系統(tǒng)化管理，主持開發(fā)了“GIS通用框架系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)”、“生態(tài)地球化學(xué)評價及預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)”和“土地質(zhì)量地球化學(xué)評估系統(tǒng)”等5項計算機軟件，并獲國家版權(quán)局頒發(fā)的計算機軟件著作權(quán)登記證書，為政府決策、社會不同專業(yè)領(lǐng)域共享、開發(fā)利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料提供了信息平臺。

表2　珠江三角洲縱向沉積體系的元素含量特征

3結(jié)語

本項工作是迄今在珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)開展的最為系統(tǒng)的一項綜合性調(diào)查工作，通過對區(qū)域內(nèi)土壤、河流沉積物、近岸海域環(huán)境地球化學(xué)質(zhì)量狀況進行的全面調(diào)查，獲得了調(diào)查區(qū)多介質(zhì)、多指標(biāo)的高精度地球化學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)查清了珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)土地質(zhì)量家底，對呈區(qū)域性分布的重要有毒有害元素與營養(yǎng)有益元素組成、分布特征與成因來源、遷移轉(zhuǎn)化過程及影響機制等進行了研究。該項目的實施，成功地把勘查地球化學(xué)技術(shù)方法移植到農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域，為中國地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)技術(shù)規(guī)范的制定提供了依據(jù)。系統(tǒng)的調(diào)查數(shù)據(jù)和研究成果為相關(guān)學(xué)科研究提供了基礎(chǔ)資料，為國土、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等相關(guān)部門的決策提供了依據(jù)，如廣東省環(huán)境保護廳利用本項目成果，由廣東省環(huán)境科學(xué)研究院聯(lián)合項目組共同完成了《廣東省土壤環(huán)境保護和綜合治理方案》和《珠江三角洲典型區(qū)域土壤污染綜合治理方案》的編制。查清了綠色、無公害農(nóng)產(chǎn)品適宜生產(chǎn)區(qū)域，圈定了11 677 km2優(yōu)質(zhì)富硒土壤，潛在經(jīng)濟效益達百億元以上。成功開發(fā)了省內(nèi)首例天然富硒品牌——“珍香牌”富硒大米，僅臺山糧油購銷公司近三年累計增收1 750萬元，潛在經(jīng)濟效益約3.6億元，為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收拓展了新的空間。

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Main Research Achievements of Agro-geological and Eco-geochemical Research in Pearl River Delta Economic Zone, Guangdong Province, China

DOU Lei1, DU Hai-yan1，2, HUANG Yu-hui1， LAI Qi-hong1，3, YOU Yuan-hang1

(1.GeologicalSurveyofGuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080,China； 2.BureauofGeologyof

GuangdongProvince,Guangzhou,Guangdong510080，China； 3.FoshanGeologicalBureauof

GuangdongProvince，F(xiàn)oshan,Guangdong528000,China)

Abstract:Soil heavy metal pollution is one of the main environmental problems in Pearl River Delta Economic Zone. It directly threatens the stability of regional ecosystem and food safety, and has profound influences on economic sustainability, especially for sustainable agriculture and people′s health. Consequently, soil environment quality and food safety in this region have received extensive attention from all around China. Based on multi-purpose regional geochemical survey, regional eco-geochemical assessment, local eco-geochemical assessment and comprehensive appraisal, the eco-geochemical survey and assessment in Pearl River Delta Economic Zone of 47 954 km2(including the area of 10 m depth in shallow inshore waters) was completed. Samples of soil, sediments of intertidal and major rivers in the region were collected in accordance with the two-layer grid method. It is the first time to study the geochemical characteristics of the Pearl River Delta region, and totally 71 elements and indicators for soils and sediments were determined. On the basis of the regional survey, the samples of rock, soil, sediment, dust, water, biology, human hair and other types of media samples in significant zone were systemic collected. The composition, distribution characteristics, sources, impact mechanisms and ecological security, migration and transformation process of toxic elements and nutrition elements in significant zone were investigated through case research and general analysis. According to the characteristics of the area, we firstly carried out the study of geochemical character of delta formation evolution and formulation of environmental quality standards for soils in the Pearl River Delta Area.

Key words:agricultural geology； ecological geochemistry; survey; assessment; Pearl River Delta Economic Zone

作者簡介：竇磊(1979—)，男，博士，高級工程師，主要從事生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查及相關(guān)研究工作。Email: ggsdl@163.com。

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查“廣東省珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查(編號：12120010511216)”項目資助。

收稿日期：2015-02-10； 改回日期： 2015-02-28。

中圖分類號：P59; X142

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-8706(2015)04-0047-09