鄧　華

　　鉻被認爲是污染土壤的重金屬元素之一，又可能是人和動物某些組織中不可缺少的一種微量成分，土壤是食物鏈的一個中間環節，所以環境中鉻的過分積聚或過分貧乏，都是環保工作者所注視的，因而對土壤中鉻的環境分异規律的研究，具有一定實際意義，本文以深圳市中片地區（即老城區及其周圍，大致包括黄貝嶺——市變電站以西、鳳凰山引水渠以南、筆架山大山尾——赤尾渡以東）面積約40平方公里這個特定區域爲對象，擦討土壤中鉻的分异與環境因素的關系及分异過程的主要特點，並計算了鉻與其它參數的回歸方程，供以相關分析法預測土壤鉻含量範圍時參考。

　　一、環境分异現狀與影響因素

　　（一）濃度分佈特點

　　土壤及動、植物樣品的分析數據SHARPPC-1500計算機計算，並用偏度峰度檢驗法判斷其濃度分佈類型［1］，結果匯編於表1。由此可以看出本區鉻的分佈有以下特點：（1）不論是分層樣品還是全剖面含量，其濃度頻率都基本上屬於正態分佈，但Cs≠0Ce≠3，顯示分曲綫不是標準正態曲綫**，（2）與國内各地（已發表資料）比較（表2），可以看出，本區土壤鉻含量水平明顯偏低。例如同以表土算術均值對比，分别是中國、廣東省、廣州市、南京地區的60%、80%、93%和74%。這與本區母岩主要是花崗岩、砂頁岩有關；（3）分析數據的標準差與變异系數較上述的地區小，樣品濃度較均匀，表明區内環境條件的變化不太劇烈。

　　（二）地域分异概况

　　深圳市處於幾條小河匯合入海之處，冲積平原與低丘陵臺地交錯，成土母質較多樣，加上局部地方受“三廢”影響，因而土壤鉻的地理分佈仍表現出明顯的地域差异。爲了進行分區評價，在没有環境本底值的情况下，以編號7、9、19、20、22、32六個基本没有受到“三廢”影響的採樣點鉻含量的算術均值加2倍標準差作爲區域性土壤自然含量，並以此作爲評價標準［6］。各採樣點觀測值與評價標準之比爲該點的污染指數Pi，根據污染指數結合考慮其它環境因素（特别是地質地貌因素），將全區分爲三個分區。分區内各點的Pi平均後得出該區的污染指數P，若P<1爲無污染,1.5≥P≥1爲高含量或輕度污染區。各分區的P值見表3。各分區環境條件差异是：

　　*土壤用二苯基碳酰二肼比色法測定，植物、動物用GGX型原子吸收分光光度計測定，測定者中山大學地理系環境研究室。

　　**土壤剖面含量=（A層含量×A層厚度+B層含量×B層厚度×C層含量×C層厚度）÷剖面土層總厚度

　　東區：包括黄貝嶺、大頭嶺周圍、市變電站到鳳凰山東南瀝青加工廠附近。自然條件以含鉻相對較高的砂頁岩組成的低丘陵爲特徵。區内工廠較多，主要有染織、塑膠、化工等行業，因而其P值1.12爲全區最高。

　　中區：包括東區以西至泥崗河以東及廣深公路以南。布吉河、泥崗河從北面流入匯於深圳河，本區北部的母質主要是砂頁岩冲積堆積物，南部羅湖車站以西爲海河混合堆積。本區基本爲老城區，建築物密集，只在深圳河北緣保留了一些菜地、魚塘、果園。本區P值0.62，説明土壤發育雖深受人類活動控制，但没有引起鉻的不正常聚積，只有處於深圳河堤邊的3號點例外，其Pi值1.35，爲全區最高。

　　西區：包括泥崗河以西，廣深公路以北至筆架山一帶，基本爲花崗岩臺地及臺間谷地。P值僅0.32，爲低含量或缺乏區。這和花崗岩風化物母質含量低的影響有關。

　　從以上對各分區的簡單評述可以看出，整個市區中片土壤鉻含量水平偏低，但地域分异還是相當明顯，如大片地域低於自然水平而局部地方則相當高或致輕度污染。因此，爲防患於未然，現在宜開展污染源調查，對已有污染的點則采取相應的防治措施。

　　（三）母岩母質的分异作用

　　鉻最初來源於岩石，在“表生地球化學作用”下，轉移到土壤母質中。由於鉻一般地不是生物組成的大量元素，在成土過程中通過選擇吸收進入生物循環的量很微，故其含量就與母岩母質的關系特别密切。爲了便於比較，參照楊學義研究南京地區元素背景值與母質的關系的方法［7］，即（1）計算不同母質中鉻的平均含量；（2）用X/X值表示鉻在不同母質中的相對含量（X爲鉻在某一種母質中的平均含量，X爲鉻在全區母質中的平均含量），如X/X>1，表示鉻在此種母質中的含量已高於全區平均水平，X/X<1則表示在此種母質的含量低於全區平均水平。計算結果見表4。

　　表4表明：（1）X/X值沿流域上游向下游遞增。但不同地段差异很大，在殘積母質上，X/X<1，在冲積母質上，花崗岩區X/X<1，砂頁岩區X/X>1，後者爲前者的2.4倍。這反映出在不同的類型母質上，鉻的遷移累積强度不同。（2）從土壤剖面變化上看，全區表土含量與母質含量幾乎相等（比值爲0.99），但花崗岩地區殘積物上發育的土壤，鉻含量母質層>表土層，冲積物上則表土層>母質層。砂頁岩地區則剛相反，殘積物上發育的，鉻含量表土層>母質層，冲積物上則母質層與表土層相近，也反映出在不同母岩母質基礎上，鉻在土體中淋溶澱積的結果不同。（3）不論是母質層還是表土層，花崗岩上發育的土壤，鉻含量都比砂頁岩上發育的低得多，這和大多數結論一致［4］［8］。

　　從上述分析看出，母岩母質對鉻分佈起着“本底”的作用。花崗岩地區鉻含量低，屬遷移元素，砂頁岩地區鉻含量相對較高，屬累積“元素”。

　　（四）不同土地利用方式的影響

　　不同利用方式中鉻含量的變化反映了人類活動對土壤鉻分异的影響。本文將本區土地利用方式分爲菜地、稻田、草灘、林地、草地、丢荒田和果園七種。不同利用方式下鉻的平均含量見表5。

　　*以表土計算。

　　由表5可見兩個趨勢：（1）積水地含量>旱地含量；（2）自然植被地段含量>人工植被地段含量。其中以草灘最高，次爲草地，再次爲稻田，最低是果園和菜地。又如丢荒田與菜地，其地形部位差不多，都處在高河漫灘或一級階地上，但丢荒田比菜地大，草灘與稻田也可看到同樣趨勢。這些情况表現出人類能够通過一定的利用方式控制鉻的變化，其機理還須進一步研究。目前分析資料没有顯示出耕作活動引起土壤中鉻的不正常積聚。

　　（五）動植物中鉻的含量

　　對區内78個植物樣品（包括喬木、灌木、草木、果樹的莖葉及水稻莖、葉、谷、蔬菜、瓜豆等）分析的結果，10個樣品爲0或未檢出，其餘68個樣品的算術均值爲0.80pmm。動物樣品34個（包括家禽及魚的肉和内臟），其含量變化較大，算術均值爲1.04ppm（表1）。由此可見，動植物體中的含量比土壤中低得多，其中植物低2個數量級，動物低1個數量級以上。這表明生物對土壤鉻的環境分异作用不大。

　　二、内生地球化學過程與表生地球化學過程對鉻環境分异的影響

　　鉻的環境分异决定於兩個連續的過程。首先是從岩石到母質的風化過程。這過程從岩石暴露於地表時開始，經過漫長的風化以至再堆積過程，形成了土壤母質。其結果是母質中得到的量是成岩作用時賦予的量，以致母質繼承母岩的量。第二個過程是從母質到土壤的成土過程。這時風化過程與成土過程已很難截然分開。瞭解鉻在這些過程中的分异規律，可爲環境保護提供依據。由於模擬過程及模型物質應用的研究受到條件限制，於是基於數理統計的因素分析則因其較簡便易行而得到流行。特别是A·G·Wilson用系統觀點分析地理環境中各組分之間地相互關系［9］與A·N·彼列爾曼用“標型”元素或化合物劃分表生地球化學過程類型的方法［10］，可以借鑒。其基本思想是，盡管環境中因素之間的相互作用（couping）復雜多樣，但爲了認識某些因素的作用，可以把其它因素固定，而單獨研究某些因素。這裏我們選取土體中汞、鎘、鉛、鋅、銅五個元素及有機質、游離鐵、陽離子代换量的含量，作爲環境因素的參數，分别與鉻進行一元回歸分析，其結果列於表6。

　　表6顯示，所考察的五個元素中，鉻與銅、鋅相關性顯著，而與汞、鎘、鉛不顯著。衆所周知，表生帶一定環境中同時出現的元素往往是性質相近的（如鉀與鈉、鈣與鎂等）既然鉻與銅、鋅化學性質顯著不同（從價電子層結構，離子半徑、電負性等性質可見），則鉻與銅、鋅相關性好的原因，建立在成土過程之前（即成岩-母質過程）的可能性必然大過在這之後的可能性。例如在岩漿——結晶過程的共生關系，或者如阿爾萊格勒等認爲的海水中遠未達到飽和的鉻、鋅、銅等元素可通過“挾帶作用”（共澱沉、吸附,離子交换等）與鉻或鉻酸鹽一起富集起來［11］，沉積成岩，使鉻與鋅、銅的含量呈顯著相關。而這些作用，都是内生地球化學過程的一部分。换言之，内生地球化學過程對鉻環境分异的作用在於控制母岩母質的含鉻量上。

　　另一方面，鉻與碳、氮等元素的關系則與上述不同。鉻主要來自母質，而碳、氮來自生物。因而鉻與土壤中生物遺體的分解産物——有機質相關性就不顯著。鉻與鐵的關系，在基性岩中常常共生，但游離鐵則不同，它與陽離子代换作用，都是表生帶成土過程的産物，所以它們與鉻的相關性，只能是在表生地球化學過程中建立的。

　　綜合所述，可以推想，環境中影響鉻分异的因素可分爲兩 類：一類是在内生地球化學過程中起作用的，如母岩母質，我們選取鋅、銅等重金屬爲代表參數；另一類是在表生地球化學過程中起作用的，如一些成土因素，我們選取游離鐵、陽離子代换量等爲參數。這樣，我們就可以方便地對單相關達到顯著水平的四個參數，進一步分成兩類來檢驗其偏相關系數，分析它們是否與鉻有本質上的聯繫。

　　對第一類，計算的結果是：鉻與銅、鋅的偏相關系數rY2.1=0.64**.F=7.47,n=19,

　　其方程爲：       Ycr=2.37Xcu+0.04Xzn+12.0

　　概率95%區間爲：Ycr=2.37Xcu+0.04Xzn+59.6

　　Ycr=2.37Xcu+0.04Xzn-35.5

　　式中Ycr、Xcu、Xzn，分别爲樣品中鉻、銅、鋅的含量。

　　對第二類，計算的結果爲鉻與游離鐵、陽離子代换量的偏相關系數rY2.1=0.36*，F=4.29，n=19。這表明它們之間的相關性，没有第一類好。其回歸方程爲：

　　Ycr=38.8XFe+2.57Xcec-8.53

　　概率95%區間爲：Ycr=38.8XFe+2.57Xcec+51.6

　　 Ycr=38.8XFe+2.57XCec-68.6

　　式中Ycr、XFe、XCEC分别爲樣品中鉻、游離鐵、代换性陽離子含量。

　　這樣，通過二元回歸檢驗，亦肯定了所述的四個參數與鉻的含量均有一定的相關性，而對其環境分异影響的大小則是内生地球化學過程的作用大於表生地球化學作用，這和前述關於鉻含量與母岩母質的關系特别密切的結論是一致的。可以認爲,在没有受到明顯污染的環境中,鉻的含量水平，地域分异，都主要地受母岩母質所控制，其它成土因素的“再分配”作用不是决定性的。這是土壤中鉻的環境分异的主要特點。

　　三、小結

　　1.所述地區鉻濃度分佈基本呈正態，算術均值總體偏低，但有局部小區、個别點偏高。

　　2.環境分异因素中，以母岩母質因素最重要，生物因素的作用不大。鉻在花崗岩地區爲遷移元素，在砂頁岩地區爲相對累積元素。此外，不同的土地利用方式也引起鉻含量的變化。

　　3.鉻在環境中的分异通過内生地球化學過程與表生地球化學過程而實現。就本區看前一過程比後一過程更重要。

　　4.統計分析方法還存在一些問題。本文采取先進行多個因素（嚴格講是反映某些因素的參數）的單相關分析，從中篩選出相關性好的因素，再進行復相關檢驗。一般來説，復相關分析能很好地揭示出因素之間的本質聯繫。但是，由於表生環境中影響因素多，各因素之間又互相耦合、反饋，形成錯綜復雜的情形，以至於究竟那些是反映本質聯繫的因素，不容易導出。然而盡管如此，相關因素分析仍是估計環境中微量元素含量水平的有用工具。

　　原載：土壤1987，19（1）：22-26