山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.04.19

现代地质 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (04): 1173-1182.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.04.19

山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析

刘同¹^,²^,³(), 刘传朋¹^,²^,³(), 康鹏宇¹, 赵秀芳¹, 邓俊¹, 王凯凯¹

1.山东省第七地质矿产勘查院,山东临沂 276006
2.山东省金刚石成矿机理与探测重点实验室,山东临沂 276006
3.山东省金刚石成矿机理与探测院士工作站,山东临沂 276006

收稿日期:2021-09-02 修回日期:2022-03-31 出版日期:2022-08-10 发布日期:2022-09-09
通讯作者: 刘传朋
作者简介:刘传朋,男,高级工程师,1981年出生,地质工程专业,主要从事地质矿产和农业地质调查工作。Email: liuchuanpeng666@163.com。
刘同,男,高级工程师,1975年出生,地质工程专业,主要从事地质矿产和农业地质调查工作。Email: liutong0001@126.com。
基金资助:
山东省财政基金项目(鲁勘字(2019)42号)

Geochemical Characteristics and Source Analysis of Heavy Metals in Soils of Eastern Yinan, Shandong Province

LIU Tong¹^,²^,³(), LIU Chuanpeng¹^,²^,³(), KANG Pengyu¹, ZHAO Xiufang¹, DENG Jun¹, WANG Kaikai¹

1. The 7th Geological and Mineral Exploration Institute of Shandong Province, Linyi, Shandong 276006, China
2. Key Laboratory of Metallogenic Mechanism and Exploration of Diamonds in Shandong Province, Linyi, Shandong 276006, China
3. Academician Workstation of Diamond Metallogenic Mechanism and Exploration in Shandong Province, Linyi, Shandong 276006, China

Received:2021-09-02 Revised:2022-03-31 Online:2022-08-10 Published:2022-09-09
Contact: LIU Chuanpeng

摘要/Abstract

摘要：

为查明山东省沂南县东部地区土壤重金属污染现状和污染源,系统采集了4 779件表层土壤样品,测试分析Cd、Hg、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn元素含量及pH值,用地统计学、多元统计、空间分析等方法,探讨土壤重金属元素地球化学特征及其可能来源。结果表明,研究区土壤Hg含量均值略高于临沂市表层土壤背景值,另外7种元素含量均值与临沂市土壤背景值相当。与GB 15618—2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准筛选值相比,研究区土壤8种重金属元素浓度超标率低,但极大值的超标倍数较大,反映局部点式和小片污染较重。研究区8种元素含量水平总体表现出由西到东三级台阶下降的特征。研究区土壤中Cd、Pb、Zn、As高含量主要受控于自然源母岩,叠加了程度不同的工矿交通和农业活动因素;Cr、Ni几乎完全受控于成土母岩;Hg、Cu主要受控于沂南金场、铜井金矿采冶活动,其次受工业和交通排放以及农业粪肥、农药施用影响。

关键词: 土壤重金属, 地球化学特征, 源解析, 沂南东部

Abstract:

In order to present the status of soil heavy metal pollution in Yinan County, Shandong Province, 4,779 surface soil samples were collected systematically in this area, and the concentration of Cd, Hg, Pb, As, Cr, Ni, Cu, Zn and pH value were analyzed. The geochemical characteristics of heavy metals and possible sources have been discussed by geostatistics, multivariate statistics, spatial analysis and other analysis methods. The results show that the Hg mean value in soil is slightly higher than the background value of surface soil in Linyi city, and the respective mean values of the other seven elements are equivalent to that of Linyi. Compared with the screening value of GB 15618—2018 (soil environmental quality risk control standard for soil contamination of agricultural land), the concentration over-standard rate of eight heavy metal elements in the research area is low. But the exceeding standard multiple of the maximum value is large, that shows local point and small pieces are seriously polluted. The concentration of 8 kinds of elements in the research area shows a three-step decline from west to east. The high concentration of Cd, Pb, Zn and As in the soil are mainly controlled by natu-ral source, parent rocks, superimposed different degrees of industrial and mining transportation and agricultural activities. Cr and Ni are almost completely controlled by parent rocks. Hg and Cu are controlled mainly by the mining and smelting activities of Yinan Jinchang and Tongjing gold mine, followed by industrial and traffic emissions, agricultural manure and pesticide application.

Key words: soil heavy metals, geochemical characteristics, source analysis, eastern Yinan

中图分类号:

P595
X142

刘同, 刘传朋, 康鹏宇, 赵秀芳, 邓俊, 王凯凯. 山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析[J]. 现代地质, 2022, 36(04): 1173-1182.

LIU Tong, LIU Chuanpeng, KANG Pengyu, ZHAO Xiufang, DENG Jun, WANG Kaikai. Geochemical Characteristics and Source Analysis of Heavy Metals in Soils of Eastern Yinan, Shandong Province[J]. Geoscience, 2022, 36(04): 1173-1182.

图/表 11

参考文献 33

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农用地类			建设用地类	面积/km²	占比/%
水浇地/水田	234.10	29.8	铁路/公路	10.73	1.3
旱地/果园地	251.95	32.1	建制镇	49.28	6.3
林地/草地	89.27	11.3	村庄	80.75	10.3
农村道路/坑塘/ 沟渠/设施	35.20	4.4	小计	150.24	19.1
小计	610.50	77.8	滩涂/河流/ 裸地	24.26	3.1

农用地类			建设用地类	面积/km²	占比/%
水浇地/水田	234.10	29.8	铁路/公路	10.73	1.3
旱地/果园地	251.95	32.1	建制镇	49.28	6.3
林地/草地	89.27	11.3	村庄	80.75	10.3
农村道路/坑塘/ 沟渠/设施	35.20	4.4	小计	150.24	19.1
小计	610.50	77.8	滩涂/河流/ 裸地	24.26	3.1

元素	最大值	最小值	平均值	中值	标准差	富集系数	C_v/%	偏度	峰度	临沂市土壤背景值
Hg	2 238.17	3.25	35.75	25.52	76.96	1.29	215.00	17.91	408.59	28.00
Cd	4.19	0.03	0.12	0.10	0.09	0.94	74.00	22.48	993.38	0.13
As	118.97	0.30	6.80	5.80	4.60	1.06	67.00	6.90	108.90	6.40
Cr	682.7	16.50	68.50	62.90	33.40	1.12	49.00	5.18	54.68	61.30
Ni	831.1	5.80	29.1	26.5	18.20	1.06	62.00	20.50	825.04	27.40
Cu	856.50	2.70	27.70	22.70	34.70	1.16	125.00	13.32	239.62	23.80
Zn	1 181.50	15.20	64.20	60.40	31.10	0.99	49.00	12.51	373.70	64.80
Pb	1 621.90	7.10	26.20	23.70	27.10	1.00	103.00	44.91	2 550.48	26.10

元素	最大值	最小值	平均值	中值	标准差	富集系数	C_v/%	偏度	峰度	临沂市土壤背景值
Hg	2 238.17	3.25	35.75	25.52	76.96	1.29	215.00	17.91	408.59	28.00
Cd	4.19	0.03	0.12	0.10	0.09	0.94	74.00	22.48	993.38	0.13
As	118.97	0.30	6.80	5.80	4.60	1.06	67.00	6.90	108.90	6.40
Cr	682.7	16.50	68.50	62.90	33.40	1.12	49.00	5.18	54.68	61.30
Ni	831.1	5.80	29.1	26.5	18.20	1.06	62.00	20.50	825.04	27.40
Cu	856.50	2.70	27.70	22.70	34.70	1.16	125.00	13.32	239.62	23.80
Zn	1 181.50	15.20	64.20	60.40	31.10	0.99	49.00	12.51	373.70	64.80
Pb	1 621.90	7.10	26.20	23.70	27.10	1.00	103.00	44.91	2 550.48	26.10

元素	Hg	Cd	As	Cr	Ni	Cu	Zn	Pb
Hg	1
Cd	0.130^**	1
As	0.215^**	0.522^**	1
Cr	0.032^*	0.131^**	0.165^**	1
Ni	0.033^*	0.160^**	0.178^**	0.759^**	1
Cu	0.276^**	0.197^**	0.298^**	0.119^**	0.119^**	1
Zn	0.115^**	0.722^**	0.467^**	0.235^**	0.247^**	0.269^**	1
Pb	0.108^**	0.734^**	0.541^**	0.038^**	0.055^**	0.068^**	0.619^**	1

山东省沂南县东部土壤重金属地球化学特征及源解析

Geochemical Characteristics and Source Analysis of Heavy Metals in Soils of Eastern Yinan, Shandong Province

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		As		Cd		Cr		Cu		Hg		Ni		Pb		Zn
pH值范围	阶段样数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数	筛选值	超标数
≤5.5	2 324	30	5	0.3	10	150	39	50	50	0.5	5	60	37	70	8	200	1
5.5~6.5	1 068	30	1	0.3	19	150	38	50	58	0.5	1	70	28	90	3	200	5
6.5~7.5	678	25	3	0.3	16	200	11	100	20	0.6	0	100	5	120	2	250	3
≥7.5	709	20	42	0.6	4	250	5	100	30	1	5	190	2	170	4	300	3
合计	4 779		51		49		93		158		11		72		17		12
超标率/ %			1.07		1.03		1.95		3.31		0.23		1.51		0.36		0.25

元素	主因子
元素	F1	F2	F3
Hg	0.058 1	-0.047 2	0.795 8
Cd	0.900 0	0.047 3	0.069 3
As	0.678 2	0.097 3	0.329 8
Cr	0.095 3	0.928 8	0.040 6
Ni	0.119 9	0.924 9	0.036 8
Cu	0.141 9	0.117 2	0.770 0
Zn	0.824 5	0.187 8	0.114 9
Pb	0.895 5	-0.081 1	-0.026 6
特征值	2.798 6	1.787 5	1.356 7
方差贡献率/%	38.92	20.57	14.79
贡献率累计/%	38.92	59.49	74.28

母岩	Hg	Cu	Cr	Ni	Cd	Pb	Zn	As
三山子组c段中厚层细晶白云岩	18.60	6.23	21.11	11.26	0.03	5.00	2.71	1.98
三山子组b段细晶灰岩	5.60	7.34	22.62	7.76	0.02	13.90	2.04	4.46
三山子组a段中厚层白云岩	3.69	1.91	17.17	9.72	0.02	6.00	8.54	2.38
三山子组浅灰色细晶白云岩	1.98	3.42	31.17	6.93	0.03	7.80	15.49	2.96
炒米店组云斑灰岩	15.23	21.54	14.68	10.01	0.03	4.50	7.14	2.02
炒米店组竹叶状灰岩	13.95	3.28	18.55	6.80	0.05	6.80	9.15	1.89
崮山组疙瘩状灰岩	3.37	17.73	40.42	13.63	0.03	5.70	8.79	3.50
崮山组灰岩	6.54	12.80	30.01	16.97	0.02	5.30	9.15	1.77
张夏组上灰岩段灰岩	3.72	2.17	15.95	9.55	0.04	3.70	1.84	1.22
张夏组盘车沟段砂页岩	161.95	28.66	14.08	15.14	0.04	8.00	30.13	1.39
馒头组下页岩段紫红色页岩	42.63	35.78	61.03	26.28	0.10	14.10	69.56	7.43
朱砂洞组上灰岩段核形石灰岩	7.93	7.89	44.60	16.39	0.03	8.40	21.73	6.15
朱砂洞组上灰岩段含燧石灰岩	15.67	7.48	24.56	12.70	0.02	14.20	18.21	15.61
朱砂洞组余粮村段紫红色砂页岩	6.13	12.45	86.73	29.95	0.16	11.00	48.47	5.01
大理岩	1.59	1.17	42.81	7.08	0.02	4.10	0.59	2.42
于山单元中细粒二长花岗斑岩	5.18	9.78	10.17	1.36	0.12	28.60	49.00	4.51
于山单元中细粒二长花岗斑岩	30.88	13.77	32.30	11.20	0.03	19.70	18.20	1.03
靳家桥单元角闪闪长玢岩	4.20	29.04	124.41	36.98	0.06	15.80	81.10	4.82
铜汉庄单元石英闪长玢岩	2.45	15.98	451.60	139.10	0.06	10.20	86.37	1.80
研究区表层土壤均值	35.75	27.69	68.51	29.11	0.12	26.20	64.16	6.80

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