江苏地调院首次承担的国土资源部公益性行业科研专项《长江三角洲典型地面沉降区水土污染监测与防治技术研发与示范》,实施 2 年来,取得了一些初步研究成果和认识。 ——进一步证实人为活动对苏锡常地区土壤环境变化产生了极为显著的影响。当地绝大多数土壤沉积柱的元素含量递变趋势都显示出 Cd 、 Se 、 S 、 Hg 、 Sn 、 N 、 OC 等元素均呈现了显著的地表富集,其 30 厘米以上深度土壤的含量远高于其 30 厘米以下的土壤,最大可相差几十甚至是上百倍。对江苏全省多目标地球化学调查数据深入研究发现,用表层土壤元素含量 - 深层土壤元素含量表示该元素在土壤中的人为环境增量,可看出苏锡常地区土壤上述元素人为环境增量普遍偏高,以 Hg 和 Pb 二重金属元素为例,苏锡常地区土壤中 Hg 和 Pb 人为环境增量远高于苏北地区,指示当地土壤环境受人为活动影响的程度远高于苏北地区。江苏 13 市的人口密度差异与当地土壤 Se 、 Hg 、 Cd 等元素人为环境增量呈显著正相关,人口越密集的地区,这些元素在土壤中呈现人为环境富集的程度越高、人为环境增量相对越大。 ——局部地区土壤重金属污染不断加剧。同一地区不同时间段的土壤重金属元素含量调查结果显示,自 2004 年以来苏锡常地区土壤重金属含量总体呈逐步增加趋势, Cd 、 Hg 等重金属污染范围在逐步扩展。对苏锡常地区 2005 年前多目标调查所获取的土壤 Cd 含量数据及 2010 年水土地质环境监测所得到的同一空间同一深度土壤 Cd 含量数据进行对比分析发现, 6 年过后当地土壤中有 37.5% 的样点 Cd 含量出现了明显增加,最大增幅平均每年超过 0.2mg/kg ,一般增幅都控制在平均每年 0.03mg/kg 之下。 —— 稻米中不同元素的生物富集能力相差迥异。利用新获取的稻米样品元素含量测试数据,对江苏境内 500 多对稻米 - 根系土样品的元素含量分布特征进行分析研究后,发现稻米中不同元素的生物富集能力相差迥异。不同元素生物富集系数( BCF ,指稻米中元素含量与土壤中元素含量之比值)对比显示, Cd 、 Cu 、 Zn 、 Se 、 Mo 、 K 、 Mg 等元素生物富集系数一般都大于 10% ,以 Mo 的生物富集能力相对最强,其 BCF 一般大于 50% 。 Mn 、 Mg 、 K 、 Ca 、 Cd 等元素 BCF 指示土壤越酸,这些元素的生物富集能力相对越强。另外,还发现有些元素的 BCF 与土壤的有机质含量( OM )、阳离子交换量( CEC )、 B 含量之间也存在一定相关性。 ——土壤酸化机理研究取得新认识。发现土壤中 S 含量增加同其 pH 下降之间存在较好对应关系。土壤酸化一直是江苏土壤环境保护所面临的一个现实问题,土壤酸化和土壤重金属污染都是困扰江苏农产品安全生产的两大因素,而且在苏锡常地区土壤酸化加剧和土壤重金属污染加重还有一定重叠性。以前认为土壤酸化主要与酸雨沉降、氮肥大量使用和污水灌溉等因素有关,但并没有找到确切证据证实土壤中某个致酸元素(如 S 、 N 、 P 、 C 等)的含量变化与土壤 pH 变化之间存在显著相关性。本次通过对苏锡常地区典型沉积柱的深入研究,终于找到了这方面的证据,新获取的 20 多个土壤沉积柱的元素含量变化特点显示, 90% 以上沉积柱都一致呈现了从浅部到深部土壤 S 含量逐渐降低、而其 pH 逐步增加,这些证据充分说明土壤 S 含量剧增是导致部分土壤快速酸化的一个直接原因。 ——丰富了研究水土重金属污染的技术手段。借助国内外研究土壤及农作物中重金属分布特征的先进技术,从元素形态分析、微区结构分析、剖面原位 XRF 扫描分析等角度研究了典型样品的重金属分布与富集特征。典型农作物及其根系土样品的特征重金属 SIMS (次生电子探针分析)实验结果初步显示,重金属元素 Zn 在小麦籽实中的分布与 Fe 基本一致。而在土壤中,重金属 Zn 、 Cu 、 Ni 、 Cr 等的分布与 Fe 和 Mg 较为一致。苏锡常土壤中 Cd 溶解性普遍较强,生物有效性高,其相对生态风险也最高,容易危害农作物,必须加强 Cd 等重金属污染土壤的生态安全防护。 ——认识到灌溉水污染对稻米重金属 Cd 与 Pb 含量超标具有显著影响。反复监测数据对比显示,稻米样品中存在稳定的 Cd 与 Pb 含量超标现象,都与当地污水灌溉有关,而污水来源于当地部分河泥,河泥中所聚集的重金属又同有关工厂(陶瓷、电池生产厂家等)的就近排污有关。将当地 Cd 、 Pb 重金属超标样点投到遥感影像图上,可看出超标样点都沿固定河道所控制的范围分布,离污染源越近,其稻米受污染程度越高。 ——初步构建了苏锡常地区水土地质环境监测数据持续开发利用与标准化管理的信息平台。以 Google Earth 为基础,以将要推行的水土地质环境长期监测技术标准为指南,开发形成了苏锡常水土地质环境监测集数据存储、标准化转换、成果发布、信息查询等于一体的数据管理系统,其数据信息发布平台在国内应属首创。

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