摘要：人类社会面临的环境问题与可持续发展问题的日益突出，中国勘查地球化学界审时度势，将工作重点由单一的找矿勘探扩展至以资源与环境并重，立足于为国家社会经济宏观发展战略服务，为国土资源规划、管理、保护和合理利用服务的综合调查与评价。
关键词：区域生态地球化学评价；异常元素；预测预警；
多目标区域地球化学调查获得的海量高精度地球化学数据，可为环境质量评价提供背景值、为土地的质量和生态管护提供地球化学依据；调查还发现了一系列影响流域生态安全性的元素异常，针对异常元素分布特征，区域生态地球化学评价将开展异常元素追踪和成因甄别、生态效应评价和生态系统安全性的预警预测等项评价和研究工作。
1 区域生态地球化学评价思路
1.1多领域服务是最终目标。多目标生态农业地球化学调查评价是以服务于矿产资源普查、环境污染调查与治理、土地质量管护和生态管护、名特优农产品种植和区域经济结构调整与社会可持续发展战略制定等多项目标为一体的公益性基础调查评价工作。区域生态地球化学评价将围绕第四纪地质研究、环境质量评价、土地可持续利用、农业结构调查、农业名特有产品种植、地方病病因和分布范围调查、土地荒漠化及饮水安全性评价等各项工作开展，是将传统地质地球化学工作由单一的找矿，扩展到了环境、土地、农业等多个领域的开创性工作。
1.2调查结果是评价基础。根据调查和异常查证结果，区域生态地球化学评价将选择在研究流域/区带分布广、异常分异（富集或贫化）程度高、生态影响大的元素、元素组合和有机污染物作为进一步评价的对象，如长江流域Cd等重金属；沿海地区放射性、重金属及有机污染物；黄河流域I，F和As等，这些评价元素和指标，在异常的成因上以地质背景和地球化学过程为主，同时叠加了人为作用影响，它们均具有成因复杂、影响重大和意义深远的特点。
1.3物质循环是评价主线。区域生态地球化学评价将以元素和化合物表生地球化学理论为指导，以元素和化合物在各个生态系统内部和生态系统之间的循环迁移为主线，以研究它们的输入输出通量和地球化学行为为重点，以动态的、演变的和历史的观点探索元素和化合物的表生地球化学行为及其对生态系统的影响。因此，区域生态地球化学评价将建立研究元素和化合物在以土壤为中心，以大气—水体—土壤—生物体为循环系统的异常追踪和迁移途经研究的方法技术，以及预警预测模型。
2 区域生态地球化学评价的主要任务与对策
2.1异常元素追踪和成因研究。异常元素追踪和成因研究是区域生态地球化学评价的基础，该项工作主要从自然成因和人为成因两方面进行追踪和成因甄别。（1）自然成因研究，在河流生态系统中，重金属随悬浮物长距离迁移是形成江河两岸土壤元素异常的重要原因。表1为长江及其他河流悬浮物重金属含量表，从中可以看出，悬浮物富集重金属进行长距离迁移是江河生态系统的普遍现象。这些悬浮物随着洪水爆发溢出河床，在丰水季节就会沉积在河道两岸，形成富集重金属的洪冲积物。
表1不同河流悬浮物中重金属含量表（x10-6）
在丘陵区，不同成土母质的岩石化学性质是土壤中元素含量差异的决定性控制因素。全新统冲洪积物中As和Hg偏高，所形成的心土层中As和Hg也偏高；三叠系成土母岩的Hg，Pb和Cd含量最高，其心土层中相应元素含量也最高。因此，在异常元素的自然成因研究方面，生态地球化学评价主要对河流汇水区基岩风化搬运产生的次生地球化学异常和丘陵区不同母质在成土作用中产生的原生地球化学异常进行研究评价，其中更重视表生地球化学作用过程中，水体对异常元素的长距离搬运。（2）人为成因研究，在农田区，通过对化肥、农药、灌溉水和大气干湿沉降样品的系统采集分析，可获得单位面积内不同污染源年输入异常元素的通量；在城市区，通过系统采集燃煤尘、冶金尘、建筑尘、汽车尾气尘等不同污染端元样品，可获得不同来源降尘的特征元素和年沉降通量。大气干湿沉降是农田区这些元素最主要的输入途经，而非施肥和灌溉。因此，区域生态地球化学评价将按照10~20个点/104 km2的密度进行化肥、农药、灌溉水和大气干湿沉降样品的采集和分析，查清由人为活动造成的农业生态系统中有害元素的年输入通量。城市区，通过对不同数量的污染端元、一定密度的降尘采集分析，查明大气沉积对土壤有害元素含量和空间分布特征的影响。
2.2生态效应评价。生态效应评价是区域生态地球化学评价的核心，该项工作主要是对异常元素分布区域内农作物和水产品的安全性进行评价，研究异常元素地球化学行为及控制因素，为评价流域/区带农业结构调整和土地合理使用提供地球化学依据。研究区农作物中Cd和Pb超标严重，其次是Hg；烟叶、川芎、辣椒和水稻是危害最重的农产品。通过对评价区不同农作物富集系数的对比分析可获得Cd等有害元素污染严重地区，适宜种植的农作物类型。在Cd污染较重、土壤酸化明显的地区，水稻、花生、辣椒都是不宜种植的农作物。对该地区农作物中有害元素来源进一步研究表明，农作物中Pb和Hg除一部分来自土壤外，大气干湿沉降是不容忽视的污染源。因此，通过一定样本量的农产品中有害元素分析和富集系数（富集系数=粮食中元素含量/土壤中元素含量）计算，对评价区大宗农作物（南方水稻、北方小麦）重金属污染程度进行评价，对不同农作物的有害元素富集系数进行比较分析，从而有效地指导评价区农业结构调整和合理利用土地资源，对土壤污染治理提供地球化学依据。
2.3生态系统安全性预警预测。生态系统安全性预警预测是区域生态地球化学评价的最终目的。通过对不同生态系统中污染物的年输入净增量研究、有害元素地球化学行为研究，对评价区生态系统安全性和发展趋势进行预警预测。（1）农田生态系统，在农田生态系统中，影响系统安全性的主要因素有污染物总量累积超过环境容量，以及环境条件改变触发“化学定时炸弹”爆发。土壤中元素的化学行为与其存在状态有密切关系，只有易被植物吸收的水溶态和可交换态才是对植物产生危害的有效含量，元素有效含量与总量的比值受土壤pH值，CEC，质地，有机质等多种因素控制，特别是土壤的酸碱度是控制重金属的首要因素。通过系统分析土壤中重金属活化的触发因素，对由于土地使用方式改变、酸雨沉降、有机质减少等因素而出现的土地生态系统安全性问题提出预警。（2）河流生态系统，河流生态系统是物质流动和能量交换的最活跃地带，通过对河漫滩沉积物垂向剖面系统采样，分析Cd等有害元素含量，进行分层210 Pb和137 Cs定年，建立近百年来洪冲积物堆积速率及Cd等有害元素变化趋势，结合河流上游地区工农业发展模式、矿山开采冶炼等人为活动对Cd等有害元素迁移总量和搬运途经的影响，对未来河流生态系统的安全性进行预警预测。
2.4湖泊湿地生态系统。湖泊湿地沉积物蕴含了丰富的流域内环境质量变化的信息，通过无扰动沉积柱采样，进行逐层（1个样/1~2cm）有害元素、有机污染物分析及210 Pb和137 Cs定年，可以精确计算重金属、有机污染物的年沉积速率，重建过去100年来土壤污染的地球化学历史，并以此为基础预测未来的变化趋势。对于一个底面积一定的湖泊而言，通过底积物的年沉积速率和底积物中化学污染物质的含量，就可计算出地表径流中化学污染物质的年输出速率和年输出量，结合汇水流域工农业发展规模和社会经济结构，进行湖泊生态系统对污染物吸附-解析平衡研究和环境质量变化趋势的预警。
区域生态地球化学评价是一项以土壤调查评价为基础、以生态系统安全性评估为核心、以物质在表层地球各系统迁移循环为主线、以理论探索和实际应用为主导的评价研究工作。
参考文献：
[1]陈立萍.现代环境地球化学.2016.
[2]张晓红，探讨区域生态地球化学评价思路及建议.2017.
论文作者:于路伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/19
标签：地球化学论文; 评价论文; 元素论文; 生态系统论文; 生态论文; 异常论文; 土壤论文; 《基层建设》2018年第18期论文;