惠州市龍門縣黃竹瀝村墾造水田項(xiàng)目土壤重金屬污染研究

張麗華 陳東海

摘要：為研究土壤重金屬污染，建設(shè)綠色無(wú)公害農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地，針對(duì)惠州市龍門縣龍城街道黃竹瀝村墾造水田項(xiàng)目土壤高砷原因進(jìn)行研究，對(duì)項(xiàng)目區(qū)及其外圍區(qū)域開(kāi)展基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)和地球化學(xué)調(diào)查工作，以查明項(xiàng)目區(qū)土壤高砷（As）來(lái)源、場(chǎng)地巖土體特性、地下水流場(chǎng)特征、水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)特征，為該項(xiàng)目的墾造水田建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)

關(guān)鍵詞：水工環(huán)地質(zhì)；龍門縣；重金屬污染

1.引言

重金屬進(jìn)入土壤后，不容易隨水淋溶，不易被生物降解，生物富集作用十分顯著，通過(guò)食物鏈影響人體健康。砷作為一種微量過(guò)渡金屬元素盡管在地殼中含量不高，但是由于其極強(qiáng)的毒性和廣泛的分布以及所帶來(lái)的環(huán)境健康問(wèn)題而備受關(guān)注。根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)部的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)每年因?yàn)橹亟饘賹?duì)于土壤和糧食的污染，會(huì)導(dǎo)致高達(dá)200億元的損失。

2.項(xiàng)目概況

2.1項(xiàng)目概況

項(xiàng)目區(qū)位于惠州市龍門縣龍城街道，涉及黃竹瀝村1個(gè)行政村，經(jīng)度介于東經(jīng)114°11’51.03"～114°11’22.98"之間，緯度介于北緯23°44’1.85"～北緯23°44’27.85"之間，總面積約21.15公頃（317.31畝）。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平坦，局部有較小起伏，坡度較緩，總體表現(xiàn)出北高南低地勢(shì)（圖2-1）。項(xiàng)目區(qū)所在龍城街道雨量充沛，氣候溫和，年平均氣溫23℃，年平均降水量約2133.6mm。土壤類型全部為砂石土。

2.2采樣點(diǎn)布設(shè)

本次工作是在充分收集以往資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以地球化學(xué)調(diào)查為主，輔以基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)勘察等方法手段，開(kāi)展此次調(diào)查工作。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)結(jié)合已有的資料，選取代表該項(xiàng)目區(qū)的鉆孔位置、水樣采樣點(diǎn)位和土壤采樣點(diǎn)位。

項(xiàng)目區(qū)共布設(shè)有7個(gè)水文鉆孔，27個(gè)工程地質(zhì)鉆孔，13個(gè)水樣采集點(diǎn)，其中3個(gè)地表水樣點(diǎn)，10個(gè)地下水樣點(diǎn)；40個(gè)土壤取樣點(diǎn)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)16土壤采樣點(diǎn)位；外圍區(qū)域布設(shè)兩條南北向和東西向的近似十字交叉剖面，南北向共布設(shè)9個(gè)采樣點(diǎn)位，東西向共布設(shè)10個(gè)采樣點(diǎn)位，以及項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)山區(qū)布設(shè)1個(gè)鉆孔垂向剖面取樣點(diǎn)和4個(gè)表層土壤采樣點(diǎn)位。

2.3研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征

水文地質(zhì)：項(xiàng)目區(qū)含水巖組主要由松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組、碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組和巖漿巖類裂隙含水巖組組成。含水巖組富水性貧乏—中等。項(xiàng)目區(qū)地下水主要由北面山區(qū)向東、西兩側(cè)徑流，水力坡度由4%變成1.3%；地下水主要來(lái)源為大氣降水入滲補(bǔ)給，其次為渠系灌溉入滲和沖洪積扇系統(tǒng)側(cè)向補(bǔ)給；最終向東、西兩側(cè)溝溪和南面水塘徑流排泄，或以蒸發(fā)、越流補(bǔ)給承壓水等方式排泄。地下水位以上0～6m沖洪積層碎石土大部分屬中等透水，局部屬弱透水。

工程地質(zhì)：場(chǎng)地內(nèi)分布的土層主要為第四系填土層，第四系沖洪積土層、第四系殘積層。其中上部素填土層分布廣泛，層厚1.0m～5.0m；第四系沖洪積土層主要為碎石、粉質(zhì)黏土層，層厚3.0m～5.0m；第四系殘積層的土性為粉質(zhì)黏土，層厚約3.0m。

環(huán)境地質(zhì)：項(xiàng)目區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件基本良好，僅土壤環(huán)境質(zhì)量表現(xiàn)異常。項(xiàng)目區(qū)土壤整體偏酸性，八個(gè)重金屬元素中As含量超標(biāo)嚴(yán)重，其他七個(gè)基本達(dá)標(biāo)，且部分土壤As含量已超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管制值。

2.4項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的砷含量和分布規(guī)律

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，水體中As含量介于0～0.032mg/ L，且編號(hào)SY-M1、SY-SZK5、SY-SZK7的水樣中砷含量極低，低于檢出限，項(xiàng)目區(qū)周邊的地表水滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的V標(biāo)準(zhǔn)和《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-2005）中的水田作物標(biāo)準(zhǔn)；地下水滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求（圖2-5）。

土壤As含量介于27μg/g～815μg/g，平均值為235.30μg/ g，除LM-S-05和LM-S-06兩個(gè)土壤樣點(diǎn)As含量低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值，其余樣品土壤As含量均遠(yuǎn)超風(fēng)險(xiǎn)篩選值，部分樣品甚至超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管制值，其中以鉆孔SZK4所采0～5m段土壤As含量最高，可達(dá)815μg/g。并發(fā)現(xiàn)，除土壤剖面樣，表層土壤在靠近花崗巖地區(qū)As含量最高，As含量整體呈現(xiàn)出自北向南減少的趨勢(shì)（圖2-6）。

巖石重金屬測(cè)試分析結(jié)果顯示：項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)燕山期花崗巖、石炭系大賽壩組砂巖以及項(xiàng)目區(qū)內(nèi)鉆孔揭露灰?guī)r的As含量較高、均大于90μg/g；項(xiàng)目區(qū)外南側(cè)石炭系測(cè)水組出露的砂巖、泥巖As含量最低，介于3μg/g～7μg/g之間，這與土壤As含量的分布態(tài)勢(shì)相似（圖2-7）。

項(xiàng)目區(qū)從北側(cè)花崗巖山腳往南到石炭系測(cè)水組山腳，土壤As含量逐漸降低，整體呈現(xiàn)北高南低的態(tài)勢(shì)，靠近北側(cè)花崗巖山體的項(xiàng)目區(qū)土壤樣品中As含量極高，多超過(guò)300μg/g（圖2-8）。

2.5項(xiàng)目區(qū)內(nèi)砷來(lái)源

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果可知，土壤中As元素的分布圖和項(xiàng)目區(qū)的巖性分布來(lái)看，二者在空間上具有很好的吻合性。此外，據(jù)廣東省區(qū)域地質(zhì)志資料顯示，項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)燕山期花崗巖大多富含毒砂，且構(gòu)造發(fā)育，有利于礦物富集。另根據(jù)1∶5萬(wàn)水系沉積物調(diào)查成果資料顯示，項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)花崗巖巖體與石炭系地層接觸界線兩側(cè)的山區(qū)高含As，表現(xiàn)出As異常。根據(jù)前期收集資料和此次野外調(diào)查成果得出項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤中高含量砷形成的機(jī)制是：項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)花崗巖及其外接觸帶中賦存的毒砂（砷含量較高的礦物）在遭受風(fēng)化剝蝕后，As元素以各種形式的化合物存在于北側(cè)山區(qū)遷移下來(lái)的沖洪積物中，在受到土壤中礦物吸附作用或者土壤膠體表面吸附作用后不斷在山前平原（即項(xiàng)目區(qū)）累積富集。

3.結(jié)果與討論

土壤是由巖石風(fēng)化形成的，土壤中的元素與巖石中的元素一般都有很好的繼承關(guān)系，根據(jù)以上調(diào)查分析認(rèn)為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤As元素的來(lái)源是項(xiàng)目區(qū)外北側(cè)花崗巖及其外接觸帶中賦存的毒砂。由于該場(chǎng)地后續(xù)用于耕種，土壤重金屬超標(biāo)會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全。因此查明項(xiàng)目區(qū)土壤高砷（As）來(lái)源、地下水流場(chǎng)特征、土壤滲透系數(shù)及工程地質(zhì)特征，通過(guò)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)以及地球化學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合，為解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的砷（As）超標(biāo)土壤治理、田塊規(guī)劃設(shè)計(jì)、灌排疏水設(shè)施及田間道路建設(shè)等工程技術(shù)問(wèn)題提供地質(zhì)依據(jù)。

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