中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.2.25

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (4): 380-402.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.2.25

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中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究

杨峥¹^,²^,³(), 彭敏¹^,²^,³, 赵传冬¹^,²^,³, 杨柯⁴, 刘飞¹^,²^,³, 李括¹^,²^,³, 周亚龙¹^,²^,³, 唐世琪¹^,²^,³, 马宏宏¹^,²^,³, 张青⁵^,^*(), 成杭新¹^,²^,³^,^*()

1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000
2.中国地质调查局土地质量地球化学调查评价研究中心, 河北廊坊 065000
3.中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室, 河北廊坊 065000
4.中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心, 黑龙江哈尔滨 150086
5.内蒙古自治区地质调查研究院, 内蒙古呼和浩特 010020

收稿日期:2023-04-11 修回日期:2024-03-05 出版日期:2024-07-25 发布日期:2024-07-10
通信作者: * 张青(1969—),女,正高级工程师,主要从事生态地球化学的研究工作。E-mail: 736627211@qq.com；成杭新(1964—),男,研究员,主要从事勘查地球化学与生态地球化学的研究工作。E-mail: changxin@mail.cgs.gov.cn
作者简介:杨峥(1991—),男,工程师,主要从事勘查地球化学与生态地球化学的研究工作。E-mail: yzheng@mail.cgs.gov.cn
基金资助:
中国地质调查局二级项目“全国土地质量调查监测与成果集成(DD20221770);中国地质调查局项目“主要农耕区土地质量地球化学调查(DD20230121)

The study of geochemical background and baseline for 54 chemical indicators in Chinese soil

YANG Zheng¹^,²^,³(), PENG Min¹^,²^,³, ZHAO Chuandong¹^,²^,³, YANG Ke⁴, LIU Fei¹^,²^,³, LI Kuo¹^,²^,³, ZHOU Yalong¹^,²^,³, TANG Shiqi¹^,²^,³, MA Honghong¹^,²^,³, ZHANG Qing⁵^,^*(), CHENG Hangxin¹^,²^,³^,^*()

1. Institute of Geophysical & Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China
2. Research Center of Geochemical Survey and Assessment on Land Quality, China Geological Survey, Langfang 065000, China
3. Key Laboratory of Geochemical Cycling of Carbon and Mercury in the Earth’s Critical Zone, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China
4. Harbin Center of Natural Resources Integrated Survey, China Geological Survey, Harbin 150086, China
5. Inner Mongolia Institute of Geological Survey, Hohhot 010020, China

Received:2023-04-11 Revised:2024-03-05 Online:2024-07-25 Published:2024-07-10

摘要/Abstract

摘要：

1999—2021年,中国地质调查局组织实施的土地质量地球化学调查共获得670 321件表层组合土壤样品(0~20 cm)和167 746件深层组合土壤样品(150~180 cm),覆盖面积约266.5万km²,囊括我国人口集中区和大部分耕地。对相关土壤样品均按统一标准分析了54项化学指标(Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、MgO、CaO、Na₂O、K₂O、pH、全碳和有机碳)。本文利用这些数据讨论了中国土壤54项指标的地球化学背景值、基准值及其上下限的划定方法和基本特征,并对我国耕地土壤背景与现行环境、养分等相关标准中各种阈值进行了对比。结果显示:在全国尺度上,各项指标表层与深层Spearman相关系数均高于0.50,表明表层土壤中大部分指标都继承了深层土壤的含量与分布特征。54项指标中仅C_org、TC、N、S、Se、Hg、Br、Cd和P等指标背景值相对基准值发生了较大变化。我国耕地土壤中,Cd的农用地污染风险筛选值在背景范围内,Hg、As、Pb和Cr的筛选值则高于背景上限值。由于许多指标的空间分布存在着巨大的差异,在全国范围内划定一个统一的背景值并不利于土壤资源的精细化管理和保护,因此有必要在全国尺度地球化学背景与基准的基础上建立区域尺度地球化学背景与基准,为政府部门合理制定相关土壤环境质量的标准和保护法规提供依据。

关键词: 土壤地球化学背景, 土壤地球化学基准, 中国土壤, 中国耕地, 土地质量地球化学调查

Abstract:

The Geochemical Survey of Land Quality conducted by the China Geological Survey from 1999 to 2021 collected 670321 composite surface soil samples (0-20 cm) and 167746 composite deep soil samples (150-180 cm) across approximately 2.665 million km², covering most densely populated areas and farmland in China. Each composite sample underwent analysis for 54 chemical indicators using a standardized method (Ag, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Br, Cd, Ce, Cl, Co, Cr, Cu, F, Ga, Ge, Hg, I, La, Li, Mn, Mo, N, Nb, Ni, P, Pb, Rb, S, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Th, Ti, Tl, U, V, W, Y, Zn, Zr, SiO₂, Al₂O₃, TFe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, pH, total carbon and organic carbon). This study examines the methodologies and fundamental characteristics of establishing geochemical background values, baseline values, and their upper and lower threshold limits for the 54 soil indicators in China. Additionally, it compares various thresholds of the background of cultivated soil with existing environmental and nutrient-related standards. The findings reveal that, on a national scale, most surface soil indicators exhibit content and distribution patterns inherited from deep soil, with notable changes observed only in the background values of specific indicators such as organic carbon, total carbon, N, S, Se, Hg, Br, Cd, and P. Spearman correlation coefficients for each indicator in both surface and deep soil consistently exceeded 0.50. Across the entire cultivated land in the country, only the upper limit of Cd background exceeds the risk screening value for soil contamination of agricultural land, while the upper limits of Hg, As, Pb, and Cr backgrounds were all lower than their respective risk screening values. Due to significant spatial distribution differences in many indicators, a simplistic national-scale background delineation is insufficient for refined soil resource management. Hence, the establishment of geochemical background/baseline at different scales based on national data is crucial to inform government regulations and standards for soil environmental quality management.

Key words: soil geochemical background, soil geochemical baseline, Chinese soil, cultivated land soil in China, geochemical investigation of land quality

中图分类号:

P595
X53

杨峥, 彭敏, 赵传冬, 杨柯, 刘飞, 李括, 周亚龙, 唐世琪, 马宏宏, 张青, 成杭新. 中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究[J]. 地学前缘, 2024, 31(4): 380-402.

YANG Zheng, PENG Min, ZHAO Chuandong, YANG Ke, LIU Fei, LI Kuo, ZHOU Yalong, TANG Shiqi, MA Honghong, ZHANG Qing, CHENG Hangxin. The study of geochemical background and baseline for 54 chemical indicators in Chinese soil[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(4): 380-402.

图/表 13

图1 截至2021年底已完成的1∶250 000土地质量地球化学调查范围

Fig.1 Area covered by the 1∶250000 geochemical survey of land quality project completed as of the end of 2021

表1 按照拉依达法则剔除数据前后表层土壤部分指标统计参数变化率

Table 1 Change rate of statistical parameters of surface soil indexes before and after removing data by Grubbs’ method

指标		参数变化率/%
指标		Bi	Cd	Cl	Cr	Hg	I	Ni	S	53项指标平均
样品数 (N)	3S_a	-9.6	-11.5	-14.7	-4	-8.8	-9.6	-4	-8.2	-5.6
样品数 (N)	$S g 3$	-4.2	-3.5	-8.2	-8.4	-0.9	-1	-4.3	-3.8	-3.6
算术平均值 (X_a)	3S_a	-29.1	-41.9	-70.3	-8.7	-33.8	-24.9	-9	-36.8	-13
算术平均值 (X_a)	$S g 3$	-20.8	-29.6	-67.1	-1.2	-14.4	-5.7	-0.7	-31.1	-6.9
几何平均值 (X_g)	3S_a	-12.3	-17.5	-23.6	-4.8	-14.8	-13.7	-4.9	-12.4	-6.1
几何平均值 (X_g)	$S g 3$	-4.8	-6.9	-18.1	6.8	-1.8	-1.6	5.1	-6.9	-0.4
P_2.5%	3S_a	0	-4.2	-2.9	0	-8.3	0	-16.7	-2	1.3
P_2.5%	$S g 3$	8.5	2.1	-1.4	86.7	0	-5	36.7	3.9	19
中位数 (X_me)	3S_a	-5.9	-6.7	-5.9	-1.5	-11.1	-10.5	-3.7	-4.4	-2.6
中位数 (X_me)	$S g 3$	-2.9	-2	-2.9	1.5	-1.9	-2.3	0.6	-1.6	-0.1
P_97.5%	3S_a	-57.1	-69.8	-88.6	-32.5	-51.7	-54.7	-31.9	-61.4	-32.4
P_97.5%	$S g 3$	-36.7	-47.2	-83.4	-21.3	-11.5	-11.6	-10.1	-47.6	-17.9

表1 按照拉依达法则剔除数据前后表层土壤部分指标统计参数变化率

Table 1 Change rate of statistical parameters of surface soil indexes before and after removing data by Grubbs’ method

指标		参数变化率/%
指标		Bi	Cd	Cl	Cr	Hg	I	Ni	S	53项指标平均
样品数 (N)	3S_a	-9.6	-11.5	-14.7	-4	-8.8	-9.6	-4	-8.2	-5.6
样品数 (N)	$S g 3$	-4.2	-3.5	-8.2	-8.4	-0.9	-1	-4.3	-3.8	-3.6
算术平均值 (X_a)	3S_a	-29.1	-41.9	-70.3	-8.7	-33.8	-24.9	-9	-36.8	-13
算术平均值 (X_a)	$S g 3$	-20.8	-29.6	-67.1	-1.2	-14.4	-5.7	-0.7	-31.1	-6.9
几何平均值 (X_g)	3S_a	-12.3	-17.5	-23.6	-4.8	-14.8	-13.7	-4.9	-12.4	-6.1
几何平均值 (X_g)	$S g 3$	-4.8	-6.9	-18.1	6.8	-1.8	-1.6	5.1	-6.9	-0.4
P_2.5%	3S_a	0	-4.2	-2.9	0	-8.3	0	-16.7	-2	1.3
P_2.5%	$S g 3$	8.5	2.1	-1.4	86.7	0	-5	36.7	3.9	19
中位数 (X_me)	3S_a	-5.9	-6.7	-5.9	-1.5	-11.1	-10.5	-3.7	-4.4	-2.6
中位数 (X_me)	$S g 3$	-2.9	-2	-2.9	1.5	-1.9	-2.3	0.6	-1.6	-0.1
P_97.5%	3S_a	-57.1	-69.8	-88.6	-32.5	-51.7	-54.7	-31.9	-61.4	-32.4
P_97.5%	$S g 3$	-36.7	-47.2	-83.4	-21.3	-11.5	-11.6	-10.1	-47.6	-17.9

图2 表层土壤Cl、CaO异常处理和不同背景上限选取结果对比 a—表层Cl元素拉依达法则删除区域;b—表层土壤Cl元素累积频率分布图;c—表层CaO元素拉依达法则删除区域;d—表层土壤CaO累积频率分布图。

Fig.2 Comparing treatment outcomes for anomalous Cl and CaO in surface soil with different background upper limits: (a) Region of outliers eliminated by the Grubbs’ method for surface Cl; (b) Cumulative frequency distribution of surface soil Cl; (c) Region of outliers eliminated by the Grubbs’ method for surface CaO; (d) Cumulative frequency distribution of surface soil CaO.

表2 不同背景上限划定的背景值范围

Table 2 Range of geochemical background values delimit by different upper limits

下限	上限	背景范围取值				背景范围对应百分数/%
下限	上限	Bi含量/ (μg·g^-1)	Cl含量/ (μg·g^-1)	CaO含量/ %	K₂O含量/ %	Bi	Cl	CaO	K₂O	54项指标平均
X_a-2S_a	X_a+2S_a	0~5.26	0~2 844	0~8.26	1.01~3.73	0~99.7	0~98.8	0~94.9	3.6~96.9	0.2~97.5
X_g/ $S g 2$	X_g· $S g 2$	0.11~1.14	16~457	0.08~17.77	1.03~4.9	1.6~96.0	0~95.2	1.9~99.9	3.7~99.4	2.7~97.4
X_me-2·MAD	X_me+2·MAD	0.1~0.58	15~121	0~4.38	1.52~3.24	1.2~85.6	0~82.4	0~76.9	8.3~93.4	2.3~90.3
(X_me-2·MAD)’	(X_me+2·MAD)’	0.16~0.73	30~158	0.05~35.08	1.65~3.42	4.3~90.8	0.9~87.9	0.3~100	10.5~95.1	6.3~94.5
Q₁-1.5·IQR	Q₃+1.5·IQR	0~0.72	0~164	0~9.06	1.25~3.53	0~90.7	0~88.3	0~96.9	5.3~95.9	0.6~94.3

表2 不同背景上限划定的背景值范围

Table 2 Range of geochemical background values delimit by different upper limits

下限	上限	背景范围取值				背景范围对应百分数/%
下限	上限	Bi含量/ (μg·g^-1)	Cl含量/ (μg·g^-1)	CaO含量/ %	K₂O含量/ %	Bi	Cl	CaO	K₂O	54项指标平均
X_a-2S_a	X_a+2S_a	0~5.26	0~2 844	0~8.26	1.01~3.73	0~99.7	0~98.8	0~94.9	3.6~96.9	0.2~97.5
X_g/ $S g 2$	X_g· $S g 2$	0.11~1.14	16~457	0.08~17.77	1.03~4.9	1.6~96.0	0~95.2	1.9~99.9	3.7~99.4	2.7~97.4
X_me-2·MAD	X_me+2·MAD	0.1~0.58	15~121	0~4.38	1.52~3.24	1.2~85.6	0~82.4	0~76.9	8.3~93.4	2.3~90.3
(X_me-2·MAD)’	(X_me+2·MAD)’	0.16~0.73	30~158	0.05~35.08	1.65~3.42	4.3~90.8	0.9~87.9	0.3~100	10.5~95.1	6.3~94.5
Q₁-1.5·IQR	Q₃+1.5·IQR	0~0.72	0~164	0~9.06	1.25~3.53	0~90.7	0~88.3	0~96.9	5.3~95.9	0.6~94.3

表3 中国土壤地球化学背景相关参数

Table 3 Relevant parameters of geochemical background in Chinese soil

表4 中国土壤地球化学基准相关参数

Table 4 Relevant parameter of geochemical baseline in Chinese soil

图3 不同母岩亚类中TFe2O3、Ti、SiO2、Cl和Zn的分布与全国土壤背景基准对比增强箱图包括中位数两侧的4分位数、8分位数、16分位数、32分位数至无法分割,图中异常点为相应母岩类型背景范围外(2.5%~97.5%外)点位,虚线为全国土壤背景与基准上下限。 A1—酸性侵入岩;A2—酸性火山岩;A3—中性侵入岩;A4—中性火山岩;A5—基性超基性侵入岩;A6—基性超基性火山岩;B1—碳酸盐岩;B2—泥页岩;B3—砂砾岩;B4—硅质岩;B5—火山碎屑岩;B6—冰川沉积物;C1—板岩;C2—片岩;C3—片麻岩;C4—千枚岩;C5—变粒岩;C6—混合岩;C7—石英岩;C8—角闪岩;C9—大理岩;CA—麻粒岩;D1—河流沉积物;D2—湖沼沉积物;D3—海相沉积物;D4—风成沉积物;D5—第四系其他。

Fig.3 Distribution of TFe2O3, Ti, SiO2, Cl, and Zn in different parent material subtypes compared with the national soil geochemical background and baseline

表5 中国土壤54项指标表层/深层相关参数

Table 5 Relevant parameters of 54 chemical index of surface/deep soil in China

指标		Ag	As	Au	B	Ba	Be	Bi	Br	Cd
相对变化点位比例*	亏损	9.00%	25.50%	23.20%	15.50%	9.50%	14.00%	10.10%	8.50%	6.30%
	稳定	49.60%	50.20%	38.90%	60.00%	82.10%	77.50%	51.60%	22.80%	22.50%
	富集	41.50%	24.30%	37.90%	24.50%	8.40%	8.60%	38.30%	68.70%	71.20%
背景值/基准值		1	0.9	1	1	0.99	0.95	1.1	1.5	1.5
相关系数		0.53	0.76	0.51	0.85	0.86	0.75	0.78	0.54	0.67
指标		Pb	Rb	S	Sb	Sc	Se	Sn	Sr	Th
相对变化点位比例*	亏损	6.30%	10.60%	5.40%	15.80%	17.90%	5.70%	9.30%	12.70%	12.70%
	稳定	64.90%	82.80%	10.40%	52.30%	70.80%	18.90%	57.90%	70.20%	75.80%
	富集	28.70%	6.60%	84.10%	31.90%	11.30%	75.40%	32.80%	17.10%	11.50%
背景值/基准值		1.08	0.96	2	1.01	1	1.69	1	1	0.92
相关系数		0.78	0.79	0.47	0.8	0.75	0.7	0.71	0.95	0.82
指标		Ce	Cl	Co	Cr	Cu	F	Ga	Ge	Hg
相对变化点位比例*	亏损	9.20%	15.40%	23.60%	14.90%	14.50%	18.00%	12.00%	7.20%	10.50%
	稳定	77.40%	32.90%	62.30%	70.40%	58.80%	65.70%	82.90%	88.00%	20.40%
	富集	13.30%	51.70%	14.10%	14.70%	26.70%	16.30%	5.10%	4.80%	69.20%
背景值/基准值		0.99	1.15	0.92	0.99	1	0.97	0.89	0.93	1.61
相关系数		0.78	0.69	0.79	0.83	0.78	0.7	0.77	0.68	0.74
指标		Ti	Tl	U	V	W	Y	Zn	Zr	SiO₂
相对变化点位比例*	亏损	7.00%	12.80%	12.70%	16.20%	13.00%	6.70%	11.40%	5.20%	0.40%
	稳定	83.70%	77.50%	70.50%	71.60%	68.80%	82.90%	64.50%	77.20%	96.70%
	富集	9.30%	9.70%	16.80%	12.30%	18.20%	10.40%	24.10%	17.60%	3.00%
背景值/基准值		0.99	1	1	0.95	1	1	1.03	1.04	1.01
相关系数		0.88	0.75	0.83	0.81	0.83	0.8	0.76	0.77	0.78
指标		I	La	Li	Mn	Mo	N	Nb	Ni	P
相对变化点位比例*	亏损	29.80%	9.10%	18.60%	28.40%	24.40%	0.70%	5.50%	23.40%	2.90%
	稳定	30.90%	77.70%	67.80%	52.20%	49.10%	3.60%	86.20%	61.00%	20.70%
	富集	39.30%	13.20%	13.60%	19.50%	26.60%	95.70%	8.30%	15.60%	76.40%
背景值/基准值		1	1	0.94	0.93	1	2.64	1	0.93	1.44
相关系数		0.61	0.74	0.79	0.64	0.77	0.52	0.9	0.8	0.68
指标		Al₂O₃	TFe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	TC	C_org	pH
相对变化点位比例*	亏损	10.20%	21.00%	21.60%	21.80%	14.90%	9.30%	2.20%	0.90%	7.30%
	稳定	87.20%	66.60%	61.80%	44.40%	62.60%	83.60%	13.70%	3.20%	91.20%
	富集	2.60%	12.40%	16.60%	33.80%	22.50%	7.10%	84.10%	95.90%	1.60%
背景值/基准值		0.94	0.94	0.93	1.07	1	0.99	2.67	3.67	0.9
相关系数		0.75	0.73	0.9	0.93	0.93	0.78	0.5	0.52	0.89

表5 中国土壤54项指标表层/深层相关参数

Table 5 Relevant parameters of 54 chemical index of surface/deep soil in China

指标		Ag	As	Au	B	Ba	Be	Bi	Br	Cd
相对变化点位比例*	亏损	9.00%	25.50%	23.20%	15.50%	9.50%	14.00%	10.10%	8.50%	6.30%
	稳定	49.60%	50.20%	38.90%	60.00%	82.10%	77.50%	51.60%	22.80%	22.50%
	富集	41.50%	24.30%	37.90%	24.50%	8.40%	8.60%	38.30%	68.70%	71.20%
背景值/基准值		1	0.9	1	1	0.99	0.95	1.1	1.5	1.5
相关系数		0.53	0.76	0.51	0.85	0.86	0.75	0.78	0.54	0.67
指标		Pb	Rb	S	Sb	Sc	Se	Sn	Sr	Th
相对变化点位比例*	亏损	6.30%	10.60%	5.40%	15.80%	17.90%	5.70%	9.30%	12.70%	12.70%
	稳定	64.90%	82.80%	10.40%	52.30%	70.80%	18.90%	57.90%	70.20%	75.80%
	富集	28.70%	6.60%	84.10%	31.90%	11.30%	75.40%	32.80%	17.10%	11.50%
背景值/基准值		1.08	0.96	2	1.01	1	1.69	1	1	0.92
相关系数		0.78	0.79	0.47	0.8	0.75	0.7	0.71	0.95	0.82
指标		Ce	Cl	Co	Cr	Cu	F	Ga	Ge	Hg
相对变化点位比例*	亏损	9.20%	15.40%	23.60%	14.90%	14.50%	18.00%	12.00%	7.20%	10.50%
	稳定	77.40%	32.90%	62.30%	70.40%	58.80%	65.70%	82.90%	88.00%	20.40%
	富集	13.30%	51.70%	14.10%	14.70%	26.70%	16.30%	5.10%	4.80%	69.20%
背景值/基准值		0.99	1.15	0.92	0.99	1	0.97	0.89	0.93	1.61
相关系数		0.78	0.69	0.79	0.83	0.78	0.7	0.77	0.68	0.74
指标		Ti	Tl	U	V	W	Y	Zn	Zr	SiO₂
相对变化点位比例*	亏损	7.00%	12.80%	12.70%	16.20%	13.00%	6.70%	11.40%	5.20%	0.40%
	稳定	83.70%	77.50%	70.50%	71.60%	68.80%	82.90%	64.50%	77.20%	96.70%
	富集	9.30%	9.70%	16.80%	12.30%	18.20%	10.40%	24.10%	17.60%	3.00%
背景值/基准值		0.99	1	1	0.95	1	1	1.03	1.04	1.01
相关系数		0.88	0.75	0.83	0.81	0.83	0.8	0.76	0.77	0.78
指标		I	La	Li	Mn	Mo	N	Nb	Ni	P
相对变化点位比例*	亏损	29.80%	9.10%	18.60%	28.40%	24.40%	0.70%	5.50%	23.40%	2.90%
	稳定	30.90%	77.70%	67.80%	52.20%	49.10%	3.60%	86.20%	61.00%	20.70%
	富集	39.30%	13.20%	13.60%	19.50%	26.60%	95.70%	8.30%	15.60%	76.40%
背景值/基准值		1	1	0.94	0.93	1	2.64	1	0.93	1.44
相关系数		0.61	0.74	0.79	0.64	0.77	0.52	0.9	0.8	0.68
指标		Al₂O₃	TFe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	TC	C_org	pH
相对变化点位比例*	亏损	10.20%	21.00%	21.60%	21.80%	14.90%	9.30%	2.20%	0.90%	7.30%
	稳定	87.20%	66.60%	61.80%	44.40%	62.60%	83.60%	13.70%	3.20%	91.20%
	富集	2.60%	12.40%	16.60%	33.80%	22.50%	7.10%	84.10%	95.90%	1.60%
背景值/基准值		0.94	0.94	0.93	1.07	1	0.99	2.67	3.67	0.9
相关系数		0.75	0.73	0.9	0.93	0.93	0.78	0.5	0.52	0.89

表6 土地质量地球化学调查区内不同地球化学景观区自然地理状况*

Table 6 Physical geography of different geochemical landscapes in land quality geochemical survey area

景观分区	坡度/(°)	平均气温/℃	平均降水量/mm	变质岩占比/%	沉积岩占比/%	火成岩占比/%	第四系占比/%
岩溶景观区	11.70	17.1	1 392.3	1	92	2	5
湿润半湿润中低山景观区	8.51	15.2	1 261.2	9	45	24	22
热带雨林景观区	10.15	20.9	1 571.4	16	28	43	12
高山峡谷景观区	16.05	11.5	1 028.9	10	36	20	34
半干旱低山丘陵景观区	1.81	6.5	439.9	3	4	16	78
冲积平原景观区	0.91	12.2	817.4	1	3	2	93
堆积戈壁沙漠景观区	0.88	9.9	146.7	0	6	0	94
干旱半干旱高寒山区景观区	8.32	3.2	349.8	10	22	11	57
黄土覆盖景观区	7.86	9.6	471.4	2	23	1	73
森林沼泽景观区	2.82	2.8	567.4	5	20	33	42

表7 不同地球化学景观区土壤54项指标背景值

Table 7 Geochemical background value of 54 chemical indices of different geochemical landscapes

景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Ag	As		Au		B		Ba		Be		Bi		Br		Cd		Ce		Cl		Co		Cr		Cu		F
冲积平原景观区	0.07	9		0.001 5		48		538		2.1		0.3		3.4		0.13		70		81		12		66		22		507
森林沼泽景观区	0.08	9		0.001 1		33		626		2.4		0.32		4.5		0.1		72		66		13		62		21		456
湿润半湿润中低山景观区	0.08	7		0.001 5		49		471		2.1		0.4		2.8		0.17		81		62		12		63		23		484
热带雨林景观区	0.07	4		0.001 2		33		347		1.8		0.37		4.8		0.08		74		71		8		46		15		338
半干旱中低山景观区	0.07	7		0.001 2		32		603		1.9		0.24		2.9		0.12		61		69		11		57		20		446
岩溶景观区	0.09	15		0.001 6		72		316		2.3		0.52		4.8		0.51		91		50		18		93		34		675
黄土覆盖景观区	0.07	12		0.001 6		50		490		1.9		0.31		3		0.16		66		69		12		71		23		575
高山峡谷景观区	0.08	7		0.002		52		483		2.3		0.39		3		0.24		87		70		16		86		34		528
干旱半干旱高寒山区景观区	0.08	13		0.001 2		51		537		2		0.32		4.2		0.19		65		108		12		65		25		570
堆积戈壁沙漠景观区	0.07	11		0.001 3		49		492		1.8		0.27		2.6		0.15		56		298		10		55		22		571
景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Ga	Ge		Hg		I		La		Li		Mn		Mo		N		Nb		Ni		P		Pb		Rb		S
冲积平原景观区	16	1.3		0.035		1.7		36		32		568		0.5		1 079		15		27		718		24		99		238
森林沼泽景观区	18	1.3		0.033		2.4		38		31		823		0.8		1 796		16		25		824		25		112		251
湿润半湿润中低山景观区	18	1.4		0.072		1.7		41		34		490		0.8		1 220		18		24		599		31		106		250
热带雨林景观区	18	1.4		0.043		3.5		35		19		431.5		0.9		1 030		17		14		489		28		119		186
半干旱中低山景观区	16	1.2		0.029		1.7		32		26		567		0.6		916		13		24		646		21		95		208
岩溶景观区	19	1.5		0.14		3.7		43		45		906		1.4		1 754		22		38		745		36		100		308
黄土覆盖景观区	15	1.2		0.027		1.8		35		35		622		0.8		720		14		30		732		21		93		226
高山峡谷景观区	20	1.5		0.056		1.7		43		34		713		0.8		1 474		21		34		789		31		114		220
干旱半干旱高寒山区景观区	15	1.2		0.022		2.1		34		34		695		0.9		1 173		14		28		871		23		102		378
堆积戈壁沙漠景观区	14	1.2		0.019		1.2		28		31		597		0.7		615		11		25		754		19		90		501
景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Sb		Sc		Se		Sn		Sr		Th		Ti		Tl		U		V		W		Y		Zn		Zr
冲积平原景观区	0.79		11		0.19		3		184		12		4 103		0.6		2.3		80		1.7		25		63		258
森林沼泽景观区	0.62		11		0.21		3		178		12		4 721		0.6		2.6		86		1.8		26		67		265
湿润半湿润中低山景观区	0.73		10		0.27		4		66		14		4 498		0.7		2.9		81		2.1		27		74		282
热带雨林景观区	0.31		9		0.3		4		54		15		4 340		0.8		3.2		74		1.7		21		58		297
半干旱中低山景观区	0.64		10		0.16		3		213		10		3 828		0.6		1.8		72		1.2		21		59		266
岩溶景观区	1.56		14		0.51		4		58		15		6 073		0.7		3.9		126		2.2		31		106		295
黄土覆盖景观区	0.99		11		0.16		3		216		12		3 809		0.6		2.5		78		1.7		25		66		234
高山峡谷景观区	0.73		14		0.15		4		64		15		5 349.5		0.6		2.7		113		1.9		30		97		261
干旱半干旱高寒山区景观区	0.93		12		0.21		3		215		12		3 770		0.6		2.5		81		1.8		25		74		213
堆积戈壁沙漠景观区	0.82		10		0.21		2		268		10		3 154		0.5		2.6		68		1.5		21		65		187
景观分区		不同地球化学景观区背景值w_B/%																										pH
景观分区		SiO₂			Al₂O₃			TFe₂O₃		MgO			CaO			Na₂O			K₂O			TC			C_org			pH
冲积平原景观区		63.9			12.75			4.48		1.6			2.15			1.5			2.38			1.6			1			7.96
森林沼泽景观区		65.2			13.87			4.72		1.19			1.27			1.6			2.48			2.2			2.1			5.88
湿润半湿润中低山景观区		67.3			14.2			4.4		0.81			0.4			0.5			2.34			1.4			1.2			5.48
热带雨林景观区		66.3			14.835			4.2		0.48			0.21			0.2			2.4			1.2			1.2			5.38
半干旱中低山景观区		65.1			12.68			4.12		1.41			2.18			2			2.61			1.2			0.9			8
岩溶景观区		64.6			14.78			6		0.94			0.55			0.2			1.82			1.9			1.7			6.09
黄土覆盖景观区		57.5			11.63			4.39		2.22			7.4			1.7			2.3			2.2			0.7			8.34
高山峡谷景观区		60.2			16.1			5.82		1.35			0.6			0.5			2.45			1.7			1.5			5.63
干旱半干旱高寒山区景观区		57.6			12.07			4.69		2.31			6.47			1.7			2.5			2.8			1.1			8.19
堆积戈壁沙漠景观区		58			11.08			3.9		2.61			7.22			1.9			2.34			2			0.6			8.39

表7 不同地球化学景观区土壤54项指标背景值

Table 7 Geochemical background value of 54 chemical indices of different geochemical landscapes

景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Ag	As		Au		B		Ba		Be		Bi		Br		Cd		Ce		Cl		Co		Cr		Cu		F
冲积平原景观区	0.07	9		0.001 5		48		538		2.1		0.3		3.4		0.13		70		81		12		66		22		507
森林沼泽景观区	0.08	9		0.001 1		33		626		2.4		0.32		4.5		0.1		72		66		13		62		21		456
湿润半湿润中低山景观区	0.08	7		0.001 5		49		471		2.1		0.4		2.8		0.17		81		62		12		63		23		484
热带雨林景观区	0.07	4		0.001 2		33		347		1.8		0.37		4.8		0.08		74		71		8		46		15		338
半干旱中低山景观区	0.07	7		0.001 2		32		603		1.9		0.24		2.9		0.12		61		69		11		57		20		446
岩溶景观区	0.09	15		0.001 6		72		316		2.3		0.52		4.8		0.51		91		50		18		93		34		675
黄土覆盖景观区	0.07	12		0.001 6		50		490		1.9		0.31		3		0.16		66		69		12		71		23		575
高山峡谷景观区	0.08	7		0.002		52		483		2.3		0.39		3		0.24		87		70		16		86		34		528
干旱半干旱高寒山区景观区	0.08	13		0.001 2		51		537		2		0.32		4.2		0.19		65		108		12		65		25		570
堆积戈壁沙漠景观区	0.07	11		0.001 3		49		492		1.8		0.27		2.6		0.15		56		298		10		55		22		571
景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Ga	Ge		Hg		I		La		Li		Mn		Mo		N		Nb		Ni		P		Pb		Rb		S
冲积平原景观区	16	1.3		0.035		1.7		36		32		568		0.5		1 079		15		27		718		24		99		238
森林沼泽景观区	18	1.3		0.033		2.4		38		31		823		0.8		1 796		16		25		824		25		112		251
湿润半湿润中低山景观区	18	1.4		0.072		1.7		41		34		490		0.8		1 220		18		24		599		31		106		250
热带雨林景观区	18	1.4		0.043		3.5		35		19		431.5		0.9		1 030		17		14		489		28		119		186
半干旱中低山景观区	16	1.2		0.029		1.7		32		26		567		0.6		916		13		24		646		21		95		208
岩溶景观区	19	1.5		0.14		3.7		43		45		906		1.4		1 754		22		38		745		36		100		308
黄土覆盖景观区	15	1.2		0.027		1.8		35		35		622		0.8		720		14		30		732		21		93		226
高山峡谷景观区	20	1.5		0.056		1.7		43		34		713		0.8		1 474		21		34		789		31		114		220
干旱半干旱高寒山区景观区	15	1.2		0.022		2.1		34		34		695		0.9		1 173		14		28		871		23		102		378
堆积戈壁沙漠景观区	14	1.2		0.019		1.2		28		31		597		0.7		615		11		25		754		19		90		501
景观分区	不同地球化学景观区背景值w_B/(μg·g^-1)
景观分区	Sb		Sc		Se		Sn		Sr		Th		Ti		Tl		U		V		W		Y		Zn		Zr
冲积平原景观区	0.79		11		0.19		3		184		12		4 103		0.6		2.3		80		1.7		25		63		258
森林沼泽景观区	0.62		11		0.21		3		178		12		4 721		0.6		2.6		86		1.8		26		67		265
湿润半湿润中低山景观区	0.73		10		0.27		4		66		14		4 498		0.7		2.9		81		2.1		27		74		282
热带雨林景观区	0.31		9		0.3		4		54		15		4 340		0.8		3.2		74		1.7		21		58		297
半干旱中低山景观区	0.64		10		0.16		3		213		10		3 828		0.6		1.8		72		1.2		21		59		266
岩溶景观区	1.56		14		0.51		4		58		15		6 073		0.7		3.9		126		2.2		31		106		295
黄土覆盖景观区	0.99		11		0.16		3		216		12		3 809		0.6		2.5		78		1.7		25		66		234
高山峡谷景观区	0.73		14		0.15		4		64		15		5 349.5		0.6		2.7		113		1.9		30		97		261
干旱半干旱高寒山区景观区	0.93		12		0.21		3		215		12		3 770		0.6		2.5		81		1.8		25		74		213
堆积戈壁沙漠景观区	0.82		10		0.21		2		268		10		3 154		0.5		2.6		68		1.5		21		65		187
景观分区		不同地球化学景观区背景值w_B/%																										pH
景观分区		SiO₂			Al₂O₃			TFe₂O₃		MgO			CaO			Na₂O			K₂O			TC			C_org			pH
冲积平原景观区		63.9			12.75			4.48		1.6			2.15			1.5			2.38			1.6			1			7.96
森林沼泽景观区		65.2			13.87			4.72		1.19			1.27			1.6			2.48			2.2			2.1			5.88
湿润半湿润中低山景观区		67.3			14.2			4.4		0.81			0.4			0.5			2.34			1.4			1.2			5.48
热带雨林景观区		66.3			14.835			4.2		0.48			0.21			0.2			2.4			1.2			1.2			5.38
半干旱中低山景观区		65.1			12.68			4.12		1.41			2.18			2			2.61			1.2			0.9			8
岩溶景观区		64.6			14.78			6		0.94			0.55			0.2			1.82			1.9			1.7			6.09
黄土覆盖景观区		57.5			11.63			4.39		2.22			7.4			1.7			2.3			2.2			0.7			8.34
高山峡谷景观区		60.2			16.1			5.82		1.35			0.6			0.5			2.45			1.7			1.5			5.63
干旱半干旱高寒山区景观区		57.6			12.07			4.69		2.31			6.47			1.7			2.5			2.8			1.1			8.19
堆积戈壁沙漠景观区		58			11.08			3.9		2.61			7.22			1.9			2.34			2			0.6			8.39

表8 中国耕地土壤地球化学背景相关参数

Table 8 Relevant parameter of soil geochemical background in Chinese arable land

表9 中国耕地土壤地球化学基准相关参数

Table 9 Relevant parameter of soil geochemical baseline in Chinese arable land

图4 耕地土壤部分指标背景值与相关标准对比累积频率为耕地土壤中随机抽取10 000个点位的累概频率;(a)-(e)中管制值与筛选值为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行) (GB 15618—2018)》中pH值在6.5~7.5之间时各元素主要用地类型对应的筛选值与管制值;(f)-(h)中养分等级划分按照《土地质量地球化学评价规范(DZ/T 0295—2016)》。

Fig.4 Comparison of geochemical background values of some elements in cultivated soil with relevant standards

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中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究

The study of geochemical background and baseline for 54 chemical indicators in Chinese soil

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