广东红壤微量元素含量及分布特征

第 37卷第 5期 2006年 10月 土 壤 通 报 Chinese Journal o f So il Sc ience V o.l 37, No. 5 Oct. , 2006 广东红壤微量元素含量及分布特征 徐金鸿1, 2,徐瑞松 1,苗 莉 1, 2,夏 斌 1,朱照宇 1 ( 1.中国科学院 广州地球化学研究所,中国科学院 边缘海地质重点实验室,广东 广州 510640; 2.中国科学院研究生院,北京 100039) 摘 要: 2004年对广东部分红壤 9种微量元素含量调查结果明, 9种微量元素平均含量为 B 41. 38 mg kg- 1, M o 21. 71 mg kg- 1, Cu 77. 37 mg kg- 1, Pb 33. 94 m g kg- 1, Zn 265. 52 m g kg- 1, A s 19. 018 mg kg- 1, Hg 0. 056 mg kg- 1, Cr 248. 95 mg kg- 1, Cd 0. 324 mg kg- 1。同族微量元素相比,原子量小的元素的含量大于原子量大的元素的含量。母岩、成土风化作 用影响这些微量元素在土壤中的含量。 关 键 词: 红壤;微量元素; 母岩 中图分类号: S153. 61 文献标识码: A 文章编号: 0564-3945( 2006) 05-0964-05 广东省位于热带亚热带地区, 是热带和亚热带经 济林果、经济作物和粮食生产的重要基地。在不同的 生物气候条件下,形成了以红壤、赤红壤和砖红壤为主 的三种地带性土壤。地貌分异、成土母质不同和人类 活动的影响,形成了各种非地带性土壤。土壤类型丰 富,种类繁多。在 20世纪 80年代我国许多学者就对 土壤中微量元素的含量做过大量的工作, 其中刘 铮 [ 1, 2]、杨学义 [ 3]、洪继华 [ 4]、章申 [ 5 ]、陈志城 [ 6]、夏增 禄 [ 7]、王景华 [ 8] ( 1983- 1987)等对华南红土中微量元 素的含量做过研究。黄镇国 [ 9] ( 1996)等依据前人的 数据对南方红色风化壳中微量元素的含量做过一些分 析。廖新荣 [ 10 ] ( 1998)等研究了广东省杨村华侨柑桔 场土壤微量元素含量与分布特征。陶澍 [ 11] ( 2001)等 对深圳市土壤微量元素含量及其成因进行了分析研 究。但上述研究工作要么所测元素个数较少, 要么只 是针对很大的区域 (如整个华南 )或者很小的区域。 本文利用实测资料,对广东红壤中的 9种微量元素的 含量及其分布特征进行研究。这些元素有的是植物营 养必需的微量元素,有的是土壤污染的有毒元素,也有 两者兼有的元素。查明这些微量元素在该地区的含 量,以期对广东省微量元素的土壤地球化学特征、土壤 的质量监测和生态环境监测提供依据。 1 样品获取与分析 1. 1 样品获取 此次野外观测的地理范围为 E109b56c~ 113b27c 45d, N20b16c27d~ 23b19c7d。于 2004年 11月从北到南 在 17个观测点对岩石及其上覆土壤进行取样。土壤 按 ABC层 ( A为有机质层, B为中间层, C为风化壳 层 )取样,每个土壤取 500克, 并即时称鲜重。在取样 点用 GARM IN eTrex型 GPS现场测地理坐标和高程。 1. 2 样品测试 把岩石和土样磨碎至 200目缩分制样, 然后在中 科院广州地球化学研究所测量样品中微量元素的含 量。B用铍试剂 III比色法, 分析精度为 5% - 10%。 A s用斑点法,分析精度为 5% - 10%。Hg用测汞仪测 定,分析精度为 5% - 10%。Cu、Pb、Zn、C r、Mo、Cd用 ICP- M S法测定,分析精度为 1% - 10% (大部分低于 6% )。 2 数据分析 2. 1 全量分析 表 1列出广东红壤中 9种微量元素含量。表 2列 出广东红壤的平均含量和中国土壤平均含量 [ 12 ~ 13]、世 界土壤中值 [ 14]、中国土壤背景值 [ 15]。 由表 1, 2可知: B平均含量为 41. 38mg kg- 1, 低于中国土壤平均 含量和中国土壤背景值, 而高于世界土壤中值。但含 量分布不均匀, 大多数样品的 B含量都很低, 只有在 粉砂质砂岩上发育的红土 B含量很高。 M o平均含量达 21. 71 mg kg- 1, 明显高于中国土 壤平均含量、世界土壤中值和中国土壤背景值,其中以 在花岗岩上发育的红土含量最高。 Cu的平均含量 77. 37 mg kg- 1,明显高于我国的 土壤平均值和土壤背景值, 从样品看所有红壤含铜量 都高。 收稿日期: 2005-07-30;修订日期: 2005- 09- 13 基金项目: 本文得到中科院创新项目 ( KZCX3- SW - 152)、国家重大基础研究前期研究专项 ( 2003CCA 00100 )、国家基金重点项目 ( 40331009)和中 科院广州地化所创新项目 ( G IGCX- 03- 05)的联合资助 作者简介: 徐金鸿 ( 1976 - ) ,男,江西新干人,博士研究生,主要从事环境遥感方面的研究。 E- m ai:l xu jh@ gig. ac. cn 表 1 广东红壤微量元素含量 ( m g kg- 1 ) T able 1 Trace elem en t conten ts (m g kg- 1 ) of red soil in Guangdong p rovince 序号 样品号 产状 (层 ) B Mo C u Pb Zn As H g C r Cd 1 1- 144 和龙水库 Zc 112. 7 55. 94 53. 17 33. 82 207. 4 317 0. 051 128. 2 0. 155 2 6- 54 河台金矿围岩 Zc( A) 23. 9 11. 64 72. 6 27. 53 1160. 9 16. 3 0. 005 115. 6 0. 589 6- 64 河台金矿围岩 Zc( B ) 132. 3 7. 101 58. 75 35. 35 71. 35 15. 2 0. 121 100. 7 0. 1 6- 74 河台金矿围岩 Zc( C ) 28. 3 8. 668 84. 79 28. 55 130. 1 17. 4 0. 032 93. 17 0. 354 3 6- 84 氰化池 (A ) 121 66. 4 279. 4 52. 9 177. 3 25. 6 0. 032 144. 9 0. 399 4 6- 94 氰化池旁 Zc( A) 114. 6 3. 961 71. 39 37. 98 1799. 2 20. 5 0. 018 213. 9 0. 567 6- 104 氰化池旁 Zc( B) 123 3. 257 186. 9 43. 15 93. 39 12. 7 0. 023 82. 25 0. 172 6- 114 氰化池旁 Zc( C ) 108. 1 4. 474 127 33. 61 286. 3 14. 6 0. 009 502. 1 0. 838 5 7- 59 伍村 C( A) 19. 3 3. 774 43. 74 54. 59 371. 2 6 0. 093 171. 4 1. 23 7- 64 伍村 C( B ) 11. 8 4. 534 25. 79 37. 33 241. 8 5. 3 0. 047 68. 6 0. 371 7- 69 伍村 C( C ) 4. 5 57. 59 18. 52 38. 17 190. 4 3. 1 0. 037 67. 11 0. 114 6 4- 160 廉江 C( A) 0 55. 23 16. 28 15. 96 193. 2 5. 1 0. 016 93. 94 0. 123 4- 164 廉江 C( B ) 15. 2 57 9. 9 28. 4 151. 3 2. 2 0 40. 6 0. 134 4- 174 廉江 C( C ) 7. 1 3. 051 22 14. 02 80. 25 0. 8 0. 109 19. 05 0. 125 7 1- 039 帽峰山 C( A) 13. 4 70. 94 14. 88 40. 48 181. 7 3. 2 0. 048 58. 2 0. 104 8 1- 64 停车场 C( A) 23. 6 61. 42 19. 58 54. 85 237. 4 1. 3 0. 023 82. 98 0. 165 9 3- 49 湖光岩 B( A ) 10. 6 55. 23 92. 37 45. 82 238. 2 0. 52 0. 032 264 0. 171 3- 54 湖光岩 B( B) 14. 6 59. 3 16. 3 21. 2 282. 3 3. 3 0. 032 363. 8 0. 218 3- 59 湖光岩 B( C ) 5. 3 4. 638 92. 32 22. 15 173 3. 2 0. 024 496. 1 0. 152 10 4- 54 英峰岭 B( A ) 12. 7 2. 963 49. 14 21. 84 140. 6 4. 1 0. 019 188. 6 0. 131 4- 59 英峰岭 B( C ) 5. 3 3. 285 74. 27 16. 61 202. 1 2. 1 0. 009 332. 5 0. 115 11 3- 189 英利东 B( A ) 7. 8 5. 093 98. 55 30. 56 210. 1 10. 5 0. 051 397. 4 0. 516 3- 194 英利东 B( C ) 11. 8 5. 786 111. 9 25. 37 236. 9 3. 5 0. 151 348. 9 0. 139 12 4- 019 海安 B (A ) 1. 6 5. 039 185 16. 98 181. 5 7. 2 0. 116 619. 2 0. 125 4- 014 海安 B ( B) 10. 6 30. 76 106. 1 22 327. 2 4. 8 0. 038 439. 6 0. 26 4- 009 海安 B ( C) 6. 5 57. 79 202. 7 21. 3 346. 9 4. 5 0. 064 898. 1 0. 179 13 6- 234 七星岩灰岩 (A ) 28. 6 3. 723 43. 6 49. 65 265. 7 20. 9 0. 155 139. 6 1. 579 6- 239 七星岩灰岩 ( B) 26. 7 4. 525 47. 06 55. 92 389. 3 24. 3 0. 345 280. 9 0. 707 6- 244 七星岩灰岩 (C ) 27. 9 6. 591 37. 98 37. 43 252. 1 21. 6 0. 187 98. 35 0. 26 14 6- 209 鼎湖 D2 (A ) 116. 7 11. 21 173. 1 34. 47 90. 57 26. 3 0. 064 210. 8 0. 303 6- 219 鼎湖 D2 ( B ) 143. 1 61. 34 279. 4 165. 1 197. 1 57. 6 0. 108 176. 8 0. 262 6- 224 鼎湖 D2 ( C ) 155. 3 5. 891 51. 28 13. 86 81. 41 13. 1 0. 033 191. 3 0. 232 15 6- 204 廉江西 D2 (A ) 42. 8 3. 662 64. 03 45. 11 130. 5 21. 6 0. 023 152. 5 0. 308 16 3- 124 雷州北海组 (A ) 20. 2 4. 955 38. 85 17. 54 92. 46 16. 3 0. 014 114. 2 0. 255 3- 129 雷州湛江组 (A ) 46 24. 4 16. 14 23. 21 619. 9 7. 1 0. 014 59. 29 0. 158 3- 134 雷州湛江组 ( B) 18. 9 6. 832 39. 44 16. 39 83. 66 4. 8 0. 014 1780 0. 284 17 2- 94 水东老红沙 (A ) 15. 2 3. 341 30. 43 13. 01 92. 22 6. 3 0. 019 92. 28 0. 336 2- 79 水东老红沙 ( B) 12. 7 2. 678 33. 08 13. 41 66. 9 6. 9 0. 005 43. 52 0. 253 2- 74 水东老红沙 (C ) 14. 3 2. 506 29. 87 18. 07 81. 55 4. 9 0. 018 38. 71 0. 159 Zc-震旦 c组云母石英片岩及红土, C-燕山三期二云世花岗岩及红土, B-喜山三期 c组玄武岩及红土,灰岩 -石碳中上统灰岩及红土, D2-泥 盆中统泥质和粉砂质砂岩及红土,湛江组 - Q1红色砂岩及红土,北海组 - Q2红色粉砂岩及红土,老红沙 - Q4风成红土。 表 2 土壤中微量元素含量 ( m g kg- 1 ) T able 2 T race e lem ent contents ( m g kg- 1 ) in the so il of d ifferent reg ions 类 型 B M o Cu Pb Zn A s H g C r C d 中国土壤平均含量 64 2. 34 24 24. 3 83. 1 13. 8 0. 05 71 0. 082 世界土壤中值 20 1. 20 35 90 6 0. 06 70 0. 35 中国土壤背景值 44. 6 2 22. 6 26 74. 2 11. 2 0. 065 61 0. 097 广东红壤平均含量 41. 38 21. 71 77. 37 33. 94 265. 52 19. 018 0. 056 248. 95 0. 324 中国土壤平均含量中的 B来源于文献 14,其它来源于文献 13。 由表 1, 2可知: Pb平均含量为 33. 94 mg kg- 1, 稍高于中国土壤 平均含量和中国土壤背景值,低于世界土壤中值,除了 个别含量高外,分布较均匀。 Zn的平均含量为 265. 52mg kg- 1, 高于中国土壤 平均含量、世界土壤中值和中国土壤背景值, 分布均 匀。 A s的平均含量为 19. 018 mg kg- 1, 稍高于中国土 壤平均含量、世界土壤中值和中国土壤背景值。整体 分布比较平均。 9655期 徐金鸿等: 广东红壤微量元素含量及分布特征 Hg的平均含量为 0. 056 mg kg- 1。接近于中国土 壤平均含量、世界土壤中值和中国土壤背景值。但在 灰岩发育的红壤中 Hg的含量很高, 达到了 0. 229 mg kg - 1。 C r的平均含量为 248. 95 mg kg- 1, 明显高于中国 土壤平均含量、世界土壤中值和中国土壤背景值,是它 们含量的 3~ 4倍。在样品中含量分布比较平均。 Cd平均含量为 0. 324 mg kg- 1,高于中国土壤平 均含量和中国土壤背景值,稍低于世界土壤中值。 总之,广东红壤 B含量较低, M o、Cu、Zn、Cr和 Cd 有不同程度的富集, 而 Pb、A s、Hg含量接近我国土壤 平均含量。Pb、Zn、A s、C r在各种不同母岩上覆土壤中 的含量相接近。 2. 2 微量元素在土壤剖面中的分布特征 红壤中微量元素含量在剖面中的分布可以用来判 断微量元素在土壤中迁移积聚的行为 [ 13]。本文列举 4种不同母岩上覆红壤微量元素在 A、B、C三层中的 含量 (表 3)。 表 3 土壤微量元素在 A、B和 C层中的含量 ( mg kg- 1 ) T able 3 Trace elem en t conten ts (m g kg- 1 ) of so il am ong A, B and C horizon s 母岩类型 土层 B Mo Cu Pb Zn A s H g C r Cd 云母石英片岩 A 93. 05 34. 48 119. 14 38. 06 836. 2 94. 85 0. 0265 150. 65 0. 4275 B 127. 65 5. 18 122. 83 39. 25 82. 37 13. 95 0. 072 91. 48 0. 136 C 68. 2 6. 571 105. 895 31. 08 208. 2 16 0. 0205 297. 635 0. 596 玄武岩 A 14. 075 47. 84 23. 62 41. 47 245. 87 3. 9 0. 045 101. 63 0. 4055 B 13. 5 30. 77 17. 85 32. 87 196. 55 3. 75 0. 047 54. 6 0. 2525 C 5. 8 30. 32 20. 26 26. 09 135. 33 1. 95 0. 073 43. 08 0. 1195 花岗岩 A 8. 175 17. 08 106. 265 28. 8 192. 6 5. 58 0. 0545 367. 3 0. 23575 B 12. 6 45. 03 61. 2 21. 6 304. 75 4. 05 0. 035 401. 7 0. 239 C 7. 225 17. 87 120. 3 21. 36 239. 73 3. 325 0. 062 518. 9 0. 1463 石灰岩 A 28. 6 3. 723 43. 6 49. 65 265. 7 20. 9 0. 155 139. 6 1. 579 B 26. 7 4. 525 47. 06 55. 92 389. 3 24. 3 0. 345 280. 9 0. 707 C 27. 9 6. 591 37. 98 37. 43 252. 1 21. 6 0. 187 98. 35 0. 26 由表 3可知: 在云母石英片岩上覆土壤微量元素含量在 A、B、 C三层中的分布特征为: B、Cu、Pb、H g为 B层 > A层 > C层; M o、Zn、A s为 A层 > C层 > B层; Cr、Cd为 C 层 > A层 > B层。 在玄武岩上覆土壤微量元素含量在 A、B、C三层 的分布特征为: B、Mo、Pb、Zn、A s、C r、Cd在 A、B、C三 层中的含量呈递减特征,相反 Hg呈增加的特征; 而 Cu 为 A层 > C层 > B层。 在花岗岩上覆土壤微量元素含量在 A、B、C三层 的分布特征为: B、M o含量在 A、C相差不大,而在 B层 要高; Cu、Hg在 A、C层含量高, 在 B层含量要低; Pb 在 A层含量高,在 B、C层相差很小; Zn含量为 B层 > C层 > A层; A s在 A、B、C三层依次递减, 而 C r递增; Cd在 A、B层含量相近,在 C层相对要小。 在石灰岩上覆土壤微量元素含量 A、B、C三层中 的分布特征为: B在三层中的含量相接近; M o在 A、B、 C层含量递增,而 Cd递减; Cu、Pb、Zn、C r含量分布为 B层 > A层 > C层; A s、Hg含量为 B层 > C层 > A层。 从上可以看出,这些微量元素在 ABC层中的分布 没有显现出明显的特征,可能是受到多方面因素的影 响 (如生物气候条件、pH值等 )。 2. 3 土壤微量元素含量与母岩的关系 本文列举几个母岩与其上覆土壤微量元素的含量 (表 4)。 就五种母岩而言, Zn、C r的含量较高, 而 As、H g、 Cd的含量较低。石英云母片岩中 Pb的含量与其它几 种母岩相比,高出很多。五种母岩微量元素总量相比 是:花岗岩 >云母石英片岩 >粉砂岩 > 玄武岩 >石灰 岩,而五种母岩上覆的土壤微量元素含量相比是:云母 石英片岩 >花岗岩 >石灰岩 >粉砂岩 >玄武岩。除石 灰岩上覆的土壤外, 其它四种母岩上覆土壤的微量元 素含量与母岩中微量元素的含量呈正比,即母岩中的 微量元素含量高时, 其上覆土壤的含量也高。说明母 岩对其上覆土壤微量元素含量起着重要的作用。 对土壤来说,从整体上看 (除个别外 ) , B、Cu、H g、 A s、C r、Cd五种微量元素在土壤中的含量比其下母岩 中的微量元素含量高, 而且 B、Cu、Hg、C r在母岩中含 量高时,在土壤中的含量相应增加,说明这些元素在成 土风化过程中呈累积特征。相反 Mo在岩石中的含量 966 土 壤 通 报 37卷 比其上覆土壤中含量高, 说明元素 Mo在成土和风化 过程中易于淋失。此外,同族微量元素含量相比,原子 量小的元素高于原子量大的元素,如 C r> M o, Zn> Cd > Hg。 表 4 红壤与母岩微量元素含量 ( m g kg- 1 ) T able 4 Trace elem en t conten ts (m g kg- 1 ) in red so il and paren t rock 母岩类型 土层 B Mo Cu Pb Zn A s H g C r Cd 云母石英片岩 r 18. 80 55. 15 110. 40 312. 70 201. 45 4. 65 0. 003 120. 4 0. 227 s 95. 48 20. 18 116. 75 36. 61 490. 74 54. 91 0. 0364 172. 6 0. 397 玄武岩 r 13. 40 49. 80 10. 60 46. 20 224. 30 2. 80 0. 016 83. 5 0. 241 s 11. 86 39. 19 21. 34 35. 48 205. 91 3. 38 0. 047 75. 2 0. 296 花岗岩 r 3. 6 46. 70 78. 80 19. 30 320. 30 2. 25 0. 014 239. 3 0. 325 s 8. 68 22. 99 102. 87 24. 38 233. 88 4. 37 0. 054 434. 8 0. 201 灰岩 r 12. 40 43. 70 22. 00 12. 90 132. 70 2. 70 0. 031 56. 6 0. 330 s 27. 73 4. 95 42. 88 47. 67 302. 37 22. 27 0. 229 173. 0 0. 849 粉砂岩 r 15. 50 48. 40 98. 10 46. 70 184. 70 3. 80 0. 131 282. 7 0. 185 s 20. 20 4. 95 38. 85 17. 54 92. 46 16. 30 0. 014 114. 2 0. 255 r-母岩, s-母岩上覆的土壤。 土壤中微量元素的主要来源于母岩。它决定了土壤中 微量元素的最初含量,成土过程、风化过程以及植物的 吸收改变这些元素的最初含量, 有的淋失, 有的累积, 从而改变它们的在剖面中的分布。 3 结论 ( 1)广东红壤中 10种微量元素平均含量为 B 41. 38mg kg - 1 , M o 21. 71mg kg - 1 , Cu 77. 37 mg kg - 1 , Pb 33. 94 mg kg - 1 , Zn 265. 52 mg kg - 1 , A s 19. 018 mg kg - 1 , Hg 0. 056 mg kg - 1 , Cr 248. 95 mg kg - 1 , Cd 0. 324mg kg - 1。与我国土壤平均含量相比 B缺乏, M o、Cu、Zn、C r和 Cd有不同程度的富集, Pb、A s、Hg含 量接近。 ( 2)广东红壤中同族微量元素含量相比, 原子量 小的元素高于原子量大的元素, 如 Cr> M o, Zn> Cd> Hg。 ( 3)广东各类型岩石中 Zn、C r的含量较高,而 A s、 Hg、Cd的含量较低。石英云母片岩中 Pb含量很高。 ( 4) B、Cu、H g、As、C r、Cd等五种微量元素在土壤 中的含量高于其下母岩中的微量元素含量, 而且 B、 Cu、Hg、C r在母岩中高时,在土壤中的含量相应增加。 ( 5)微量元素在土壤剖面中的特征比较复杂, 没 有明显的分布特征, 可能与元素本身以及外部条件有 关,需要做进一步分析研究。 此研究得到科技部重大基础专项、国家重点基金、 中科院广州地化所创新基金的经费支持,在样品分析 方面得到高思登同志的帮助,在此一并致谢! 参考文献: [ 1] 刘 铮.土壤中的微量元素 [ J] .土壤学进展, 1983, ( 1) : 23- 51. 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The contents of B, M o, Cu, Pb, Zn, A s, Hg, C r, and Cdw ere mainly dependent on parent rock, so il fo rm ing and w eathering. Key words: Red so i;l T race e lemen;t Parent rock 968 土 壤 通 报 37卷