南京八卦洲Cd 异常

八卦洲试验区异常组分相对简单，以Cd异常为主。该异常位于长江南京段的江心洲—八卦洲之上，是长江沿岸区域Cd异常的一部分。生态地球化学调查结果显示，整个长江流域从上游、中游直至下游均存在程度不同的以Cd为主的重金属元素异常，如长江流域重庆段Cd含量平均值为0.374mg/kg;湖南长株潭地区Cd平均值为0.365mg/kg;武汉地区长江沉积物中Cd含量为0.228mg/kg;江苏宁镇扬地区长江冲洪积土壤Cd含量为0.240mg/kg，而我国土壤Cd背景值仅有0.079mg/kg。对比后不难看出，长江两岸沿岸(包括江心洲)土壤中Cd含量远高于我国土壤中Cd含量背景值。

在八卦洲Cd异常区内***布置土壤垂直剖面7个(NJ16－NJ22，不包括背景区)，剖面位置如图3－1所示。整个异常区土壤质地以粉砂黏壤土为主，每个剖面上的近表层土壤和整个NJ17、NJ21、NJ22剖面均是此类土壤，其次是砂壤土，集中在NJ18、NJ19和NJ20剖面的中下部，局部出现粉砂壤土和壤土。黏土矿物以水云母为主，其次是高岭石和蒙脱石(图3－2);原生矿物最主要的是石英，其次是长石，并含有少量碳酸盐和角闪石。

图3－1八卦洲试验区土壤垂直剖面位置示意图

化学分析结果表明，在整个剖面上Cd含量差异并不大，剖面底部与表层Cd含量基本相同，但是与异常区以外比较，Cd异常却很明显。这样就给针对这类异常的成因研究带来了一个困难，因为无法在试验区内直接确定异常组分的地球化学基准值，也就是分不出异常值和基准值。在这种情况下，需要在试验区以外选择一个条件相似的背景区，根据背景区内相同组分与地球化学基准指标间的相关性建立回归方程，用来计算试验区内异常组分的基准值。此时，地球化学基准指标的选择既要考虑试验区内异常组分与基准指标间的相关性，又要考虑背景区内两者间的相关性，一般情况下是选择在试验区和背景区内与异常组分相关性具有相同性质的常量化学组分作为基准指标。

采用以上方法，首先在异常区和异常区以外的背景区研究了Cd与地球化学基准指标间的相关性，确定计算Cd地球化学基准值的基准指标。研究发现，在异常区内，Cd与SiO2、Na2O呈负相关，与Al2O3、Fe2O3、MgO和K2O呈正相关。在背景区内，Cd与SiO2、Al2O3呈负相关，而与Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O呈正相关。根据相关系数的大小，选择了MgO作为Cd异常的地球化学基准指标，通过线性分析建立回归方程:w(Cd)=43.4969×w(MgO)+49.2431。根据回归方程计算出的Cd基准值及其叠加量见表3－1。

图3－2 八卦洲Cd异常区土壤剖面质地和矿物组成示意图

表3－1 八卦洲试验区垂直剖面上Cd基准值及叠加量分布情况(wB，10－9)

注:a为实测值，b为基准值，c为叠加量。

从表3－1中可以看到，各剖面上Cd的叠加量不但明显而且大体均匀地出现在整个剖面上，表明异常组分影响的深度已经超过200cm。在此之前，大多数研究者认为在此类异常形成过程中，人类活动的影响有限，因为异常区人类活动程度并不高，即便是有人为释放物的叠加，Cd也不会在这样大的范围内如此均匀地叠加到200cm以下的土壤层中。多数人认为这种区域Cd异常的形成与河流的自然迁移、沉积作用有关，不过尚缺乏足够的依据。本试验通过对异常组分主导控制因素的探讨，为这一观点从土壤物质组成方面提供了有说服力的证据。

表3－2列出了八卦洲异常区土壤物质组成与Cd之间的相关系数。从中可见，Cd与黏土矿物没有相关性，在原生矿物中与长石呈正相关，而与石英、碳酸盐及角闪石呈负相关。不过最明显的还是Cd的粒级效应，Cd主要集中在小于中粉砂粒(6～20μm)以下的细粒级组分中，而与砂质粉粒呈显著负相关。除CaO以外，Cd与其他常量化学组分均具有显著的相关性，其中与SiO2和Na2O呈负相关，与Al2O3、Fe2O3、MgO和K2O呈正相关。这一试验结果表明，在Cd异常形成过程中，土壤细粒级组分以及由此决定的土壤常量化学组分，对Cd的迁移和沉积起到主导作用。由此基本上可以证实，八卦洲Cd异常是由河流的自然沉积作用形成的。不过，异常组分Cd的具体来源还有待深入探查，推测绝大部分Cd应该来自自然地质作用，当然不能排除现代人类活动，特别是金属矿产开采对Cd活化迁移起到的推波助澜作用。

表3－2 八卦洲异常区土壤物质组成与Cd相关系数

注:N－2=68;r0.01(60)=0.325;×表示两种组分间没有相关性。