1 引言(Introduction)

我国土壤环境总体状况堪忧, 部分地区污染较为严重, 已成为社会经济全面发展的突出短板之一.2014年4月, 环境保护部和国土资源部联合发布了《全国土壤污染调查公报》(中华人民共和国环境保护部和国土资源部, 2014), 从污染分布情况看, 南方土壤污染重于北方; 长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出, 西南、中南地区土壤重金属超标范围较大, 污染的区域性特征明显.为解决全国土壤污染防治问题, 2016年5月, 国务院印发了《土壤污染防治行动计划》(中华人民共和国国务院, 2016), 着重强调加强区域风险管控.

土壤作为一种重要的自然资源, 区域保护和调控是土壤环境管理的核心工作, 分区控制和分类治理是土壤环境管理的重要手段.我国是世界上较早开展现代区划研究的国家之一, 从理论到方法均开展了深入研究(景贵和, 1962; 黄秉维, 1965; 侯学煜, 1988; 郑度等, 2008).20世纪50年代以后, 黄秉维(1958)提出了《中国综合自然区划的初步草案》, 揭示并肯定了地带性规律的普遍存在, 完善了经典的区划方法论, 推动了全国自然区划工作深入.20世纪80年代后, 与综合自然区划相呼应, 其他种类的部门/单要素区划同期展开, 如生态区划(傅伯杰等, 2001)、土壤区划(席承藩等, 1982)、土地利用区划(封志明, 2001)、地貌区划(李炳元等, 2013)、农业区划(全国农业区划委员会, 1981)、水文区划(熊怡等, 1995)等.

本文在传统区划理论的基础上, 通过对土壤重金属背景值与地球化学值及有机物等污染物信息的数据挖掘和叠加验证, 阐明全国土壤环境质量的空间格局, 分析区域环境质量的形成机制, 进行全国土壤环境质量区域等级评估, 构建土壤环境区划指标体系, 提出全国尺度的区划方案, 从而阐明了土壤环境区划的框架体系及科学方法, 满足了全国土壤环境区划的重大需求.

2 全国土壤环境质量空间格局与形成机制(Spatial pattern and formation mechanism of soil environmental quality)

目前对土壤环境质量的定义尚不统一.传统观点认为, 土壤环境质量是指在一定时空范围内, 对人类或其他生物生存、繁衍以及社会经济发展的适宜性, 是土壤环境“优劣”的一种相对概念(陈怀满等, 2006).它的解释与界定会随着污染物类型、土地利用方式等状况而发生改变, 本文以《土壤环境质量标准》(中国环境保护部南京环境科学研究所, 1995)及相关参考值(中国环境保护部, 2008)来量度土壤环境质量.总体而言, 土壤环境质量可分为“清洁”与“超标”两大类, 又可根据评价标准, 进一步划分质量等级, 这为土壤环境质量区划提供了量化指标.

土壤环境质量体现了自然过程和人为活动的双重作用.我国土壤污染以重金属污染为主, 因此土壤环境背景值、地球化学循环和社会经济活动等因素共同影响着全国土壤环境质量的空间分布规律.这种规律既是土壤污染成因与环境质量形成机制的外在表现, 也是区域内土壤环境质量相似性和区域间土壤环境质量变异性的内在动因, 它们的对立统一奠定了土壤环境区划的理论基础.

土壤与水、大气等介质不同, 其环境质量受更复杂因素的多重影响(图 1), 包括自然的成土条件、人为污染途径, 还有它们的复合叠加过程.在区域尺度上, 自然因素对土壤环境质量的影响比较明显, 尤其是成土母质和母岩.成土过程、岩石类型、矿物种类等地球化学属性直接影响土壤中无机元素的含量.在局域范围内, 人为因素的影响更为突出.工业、农业和生活等社会活动产生的有机和重金属污染物, 通过不同污染途径进入土壤环境.其他因素还包括洪水、径流等生态灾害和生态过程, 如洪水泛滥引发的污染物搬运、酸雨引发的重金属活化、降尘引发的重金属扩散, 均体现出自然因素和人为因素的叠加作用.

2.1 土壤环境背景值

土壤环境背景值是指在不受或很少受人类活动影响、不受或很少受现代工业污染与破坏的情况下, 土壤原来固有的化学组成和结构特征.我国于“七五”期间在全国范围内开展土壤环境背景值调查, 获得了镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)等12种元素的土壤环境背景值(魏复盛, 1992), 弄清了土壤环境背景值区域分异规律.

“七五”调查结果表明, 镉、汞、砷、铅在全国分布上表现出明显的区域性特征(郑春江, 1994).参考全国土壤酸碱度空间变化(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 2014), 按土壤环境质量Ⅱ级标准(GB15618—1995)(中国环境保护部南京环境科学研究所, 1995), 对土壤中Cd-Hg-As-Pb背景值进行综合评价(图 2).由于自然原因, 西南地区多种重金属元素的背景值较高, 人为活动更加剧了区域性的重金属复合污染程度.统计结果表明, 镉超标比例最高, 且与其他元素复合, Cd-Hg-As-Pb的复合超标地块时有出现, 绝大部分的中重度污染区(P_ip大于3) 均为复合污染区.这些局域性的土壤污染在特定条件下易于发生污染物的迁移、扩散.因此, 必须高度关注高背景地区的初始型局域性土壤污染引发的区域性土壤环境风险.

2.2 土壤地球化学值

区域地球化学过程能反映元素在环境介质中的分布特征和迁移循环规律, 在认识环境总体特征和相互依存关系中占有特殊重要地位.20世纪80年代以来, 由原地质矿产部、卫生部、中国科学院3个部门联合开展的“八五”重点攻关项目“区域地球化学及在农业和生命科学上的应用研究”.根据水系沉积物和土壤样品的重金属含量, 绘制了《中国生态环境地球化学图集》(李家熙等, 1999).

该调查结果不仅能说明当地的地球化学规律, 还反映了流域性重金属污染状况.参照土壤环境背景值评价方法, 对土壤中Cd-Hg-As-Pb地球化学值进行综合评价(图 3).统计结果表明, 4种元素主要集中在西南地区, 尤其在滇黔桂三地的含量较高, 但在粤北-湘南也有分布.4种重金属的总超标率约为10%, 其中镉的占比最大, 超标面积约为统计面积的7%.从污染物的浓度分布来看, 迁移能力较强的镉、汞和铅等3种元素已经显示出局域性→流域性→区域性的污染扩散特征.

2.3 土壤有机污染

中国的土壤污染特征是重金属污染较重, 有机污染较轻.但有机污染物种类极多, 包括近年来陆续检出的新兴有机污染物.为便于在全国尺度上进行评估和分析, 本文主要讨论普遍存在、重点关注的滴滴涕(DDT)、六六六(HCH)和多环芳烃(PAHs).前者的主要问题是污染物残留, 后者则是污染物累积.它们的环境行为能在一定程度上反映土壤有机污染的基本状况.

DDT、HCH残留量根据1952年以来全国历年产量、使用量(Li et al., 1998; 1999; 1999; Wei et al., 2007), 及根据降解动力学方程估算的土壤中残留量, 估算单位面积的残留量.并以自测和其他研究报告公开的重要省市实测值(赵淑敏等, 2002; 龚钟明, 2003; 陆继龙等, 2004; 赵炳梓等, 2005; 关卉等, 2006; 耿存珍, 2006; 史双昕等, 2007; 李倦生等, 2008; 刘汉林等, 2009; 孟飞等, 2009; 申进朝等, 2009; 吴志昇等, 2009; 张帆等, 2009; 张泉等, 2010; 方利江等, 2011; 潘声旺等, 2011; 王秋菊等, 2011; 王兴琴等, 2011; 柳敏等, 2012; 冉聃等, 2012; 毕峻奇等. 2012;陈瑶. 2012;贺珊珊等, 2013)进行校正, 估算全国土壤中残留DDT和HCH的浓度空间分布.

历史研究(张彦旭, 2010)根据实测及文献中报道的PAHs排放数据, 估算了全国PAHs排放量, 并根据人口及相关活动的时空分布将其插值, 从而获得了较高时空分辨率的排放清单, 可计算国内县级尺度的单位面积排放量.

参照土壤背景值评价方法, 对土壤中DDT-HCH-PAHs进行综合评价(图 4), 其中PAHs标准参考《全国土壤污染现状调查技术规范》(中国环境保护部, 2008).统计结果表明, 全国土壤有机污染较轻, 有机氯农药的贡献率略大于多环芳烃.其中, 六六六、滴滴涕等有机氯农药污染问题主要体现在耕地土壤, 因此其残留程度与土地利用方式及强度有关.多环芳烃主要来源于生物质能源与化石能源, 前者大多分散在农村地区, 后者则相对集中在主要经济区.上述3类污染物的叠加污染指数分布图表明, 大面积轻微有机污染主要分布在农业地区, 尤其是黄淮海平原、山东半岛、长江中下游地区、四川盆地、湘江流域、江汉平原与洞庭湖周边; 小面积较重污染主要分布在东南沿海、京津冀、辽中南城市群、长三角与珠三角等重要经济区.

2.4 全国土壤环境质量概况

全国土壤主要重金属污染(Cd-Hg-As-Pb)背景值评价图(图 2)、地球化学含量评价图(图 3)和主要有机物污染(DDT-HCH-PAHs)评价图(图 4)基本反映了全国土壤环境质量的总体状况.将上述评价图与全国土地利用方式(国家科技基础条件平台, 2014)进行叠置处理, 可估算全国土壤环境质量概况, 可并绘制基于土地利用现状的土壤环境质量概况图(图 5), 反映了我国土壤环境质量及空间格局等综合特征.

综合评价结果表明, 超过Ⅱ级标准(中国环境保护部南京环境科学研究所, 1995)的区域主要集中在西南地区.东南地区总体尚好, 但长三角、珠三角和东南沿海超标相对较多.北方地区质量总体较好, 尤其是内蒙及西北地区超标率远低于全国平均水平, 环渤海地区局域超标, 但尚未形成大片污染区.

为定量评价区域土壤环境质量, 本文提出了以下计算方法：首先确定目标区域, 然后计算区域内各点的污染指数P_ip及其平均值P_ave, 最后评估各个区域的土壤环境质量状况.按此方法, 结果如下：

(1) 东北、西北地区P_ave小于0.6, 土壤环境质量优良, 主要土地利用方式包括草地、林地和部分耕地;

(2) 东南绝大部分和西南部分地区P_ave为0.6~0.8, 土壤环境质量较好;

(3) 湘赣、粤黔滇等东南及西南部分地区P_ave为0.8~2.0, 土壤环境质量一般, 有局部超标区;

(4) 桂西喀斯特低山区P_ave大于2.0, 土壤环境质量较差, 镉、砷超标近50%, 存在大面积超标区.

以P_ave来评价土壤区域环境质量, 体现了点位属性与区域属性之间的尺度转换.不足之处是P_ave忽略了计算单元内的空间异质性, 因此在分析计算污染程度及污染面积时, 应考虑点位数据的统计分布情况.

土壤环境质量受自然、人为等多因素影响, 还与土壤基础条件有关.土壤中的重金属含量不仅和成土母质、外源输入量有关, 还与土壤类型(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 2014)及其酸碱度(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 2014)、有机质(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 2014)、阳离子代换量(朱显谟等, 1978)、黏粒(郭书海等, 2014)等理化性质有关.

3 全国土壤环境质量区域特征与成因(Regional characteristics and causes of soil environmental quality)

土壤环境质量与自然因素、人为活动及两者的叠加结果有关.土壤环境质量的空间格局取决于背景值的空间分布、人类活动特征等诸多因素.按此, 全国土壤环境质量在空间上可分为北方、东南、西南、青藏4个特征区.

(1) 北方区

包括黑、吉、辽、京、津、冀、鲁、豫、晋、陕、甘、宁、新、内蒙古等东北、华北、西北地区, 共14个省、市、自治区.水热资源的空间分布及其他资源条件, 使环渤海地区人类活动强度较高, 土壤环境质量相对较差, 有局域性的中重度污染区.但总体上北方区土壤背景值远低于全国平均水平, 重金属排放量较少, 总体质量优良.

(2) 东南区

包括皖、苏、沪、浙、闽、鄂、湘、赣、粤、琼等长江中下游及东南沿海地区, 共10个省、市.土壤背景值接近全国平均水平, 土壤污染主要为上游径流输入和高强度人类活动叠加所致.长江三角洲及下游沿岸、珠江三角洲及下游沿岸有一定污染, 特征为输入叠加; 湘江流域重金属有效态高, 危害较大, 风险较高; 南部地区淋溶较强, 土壤环境质量较好.总体质量尚可.

(3) 西南区

包括桂、黔、滇、川、渝等5个省、市、自治区, 土壤背景值显著高于全国平均水平, 主要源于喀斯特石灰岩地区的内源型母质继承和洪积平原的外源型径流迁移.矿产活动加剧并造成了该地区的土壤重金属污染, 并向下游扩散.呈现出流域性、区域性特征, 但大部分地区土壤中重金属的生物可利用程度仍在安全范围内.

(4) 青藏高原

包括青海、西藏2个省、自治区, 基本处于原生态状态, 大部分地区为无人区, 局域地区受人类活动轻微扰动, 但有证据表明该地区砷元素的背景值较高.总体属于自然生态区.

全国土壤区域污染成因与分区见图 6.

4 全国土壤环境质量区划方案(Draft of soil environmental quality regionalization) 4.1 区划原则

全国土壤环境质量的空间格局既反映了自然过程、人为活动及相互作用的多重结果, 也体现了土壤环境质量形成过程的综合驱动力.西南诸省、长江中下游地区、环渤海地区均具有不同的污染机制及环境质量特征, 并且在未来相当长的时间内这种演化过程还会不断延续, 空间特征可能依旧存在, 这就为全国土壤环境质量分区提供了科学依据.每个分区内的不同单元受其自然条件和社会因素的影响, 污染途径和环境质量差异明显, 与土地利用方式、生态、气候、植被状况等因素有关, 尤其受土壤类型及土壤基础条件的影响.

根据区划的一般原则与土壤环境的特点, 土壤环境质量区划遵循以下原则：

(1) 发生统一性原则.土壤环境质量的形成取决于自然、人为及叠加因素.进行区划时必须考虑不同区域土壤环境质量的差异成因与演化过程, 并以此作为区划依据.

(2) 相对一致性原则.在进行土壤环境质量区划时, 必须注意区域单位内部环境质量特征上的一致性.这种一致性既是划分各单位的标准, 也是划分不同等级的依据.

(3) 主导因素原则.土壤环境质量是土壤的诸多属性之一.但土壤环境质量区划要在诸要素中以此为主导作用因素, 作为区域划分的依据, 但同时应考虑土壤环境质量的演变趋势.

(4) 综合性原则.进行区划时还必须分析地质地貌、水文条件、土地利用方式、土壤类型、土壤开发历史等综合因素, 并考虑它们之间的相互影响、表现程度和作用结果.

(5) 区域共轭性原则.土壤环境质量区划划分出来的是具有个体性的、区域上完整的自然区域, 它们在空间相邻并且连续.因此, 土壤环境质量区划也遵循区域共轭性原则.

4.2 区划指标

土壤环境质量区划需采用与土壤环境质量有关的评估指标.土壤环境质量不仅涉及污染物的种类和浓度, 还包括土壤对污染物容纳、吸收和净化的能力, 以及维护保障人类和动植物健康的能力.由于其内涵的复杂性, 目前对土壤环境质量状况的综合评估尚无统一标准与方法, 但已形成大量评估指标.评估指标大致可分为两大类, 一类是分析性指标, 即定量指标, 如以国家土壤环境质量标准为参照的环境质量因子P_ip; 另一类是描述性指标, 即定性指标, 如基于土壤环境影响因子的环境属性综合分析结果.本书在指标选择上以定量指标为主, 兼顾定性分析, 参考能影响土壤环境质量的其他因素, 如土壤类型与基本条件、土壤环境缓冲能力、土壤污染自净能力等.

(1) 一级区划指标

一级分区更关注全国土壤环境质量的格局特征与形成机制, 因此采用I_B、I_geo两个指标, 对主要污染物进行计算, 再在全国尺度上进行分区.

I_B：土壤环境背景值与全国平均值的比值, 划出环境容量较低的高背景区域;

I_geo：地质累积指数, 划出本底与外源输入共存的叠加型区域.

(2) 二级区划指标

二级分区应体现对土壤环境管理的指导作用, 其分区指标需反映土壤环境属性的本质表征, 因此采用土壤环境指数P_ip的平均值P_ave.

P_ave：反映区域的土壤环境状况, 根据其数值大小可划分为清洁、基本清洁、局部超标、大面积超标等不同质量状况.

(3) 三级区划指标

三级区划需为土壤环境管理提供指标依据, 要明确每个单元的土壤环境质量等级.因此选择能反映区域质量的点位P_ip分位值P_n作为划分指标.

P_n：首先对点位的土壤环境质量指数P_ip(GB15618-1995) 进行空间聚类, 再以概率预测方法(离析克力格)确定该单元的土壤环境质量等级, 以此对三级区划单元进行质量等级赋值, 如Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级.

4.3 区划边界

影响全国土壤环境质量的主要重金属与有机物存在空间差异性, 在多因子污染评价的综合质量空间差异基础上(图 5), 分析土壤环境质量与地貌进行相关性, 探索全国尺度上土壤污染格局与地理特征的关系(图 7).结果表明, 同一地貌单元内的土壤环境质量具有较好的相关性, 其原因是在陆地环境中地貌对地表物质和能量具有再分配作用, 如喀斯特地貌与镉浓度高度相关; 其次, 地形地貌影响土地的利用方式, 如黄淮海、成都、江汉等平原地区均为粮食种植基地, 是六六六、滴滴涕和多环芳烃等有机污染物的残留区、累积区.由此可见, 地貌影响土壤环境质量, 并表现为区域内的一致性和区域间的差异性, 即土壤环境质量与地貌单元具有较好的相关性, 其区域划分的边界可参考地貌区划.

4.4 区划命名

土壤环境质量区划命名是不同区划单元与属性的具体体现与标识.本文对我国土壤环境质量区划的三级单元采用相同的命名原则：① 准确体现各区域的土壤环境质量状况; ② 明确区域所在的地理空间位置; ③ 同一级别区划的名称相互对应; ④ 区划越深入, 各区域地理位置与土壤环境质量状况越具体.各区划单元具体名字详见区划结果(表 3).

4.5 区划结果

(1) 一级区划

首先以I_B为指标, 对镉、汞、砷、铅等4种污染物分别进行计算, 最后获得综合指数, I_B≥2.0, 为高背景值区; I_B≤1.0, 为低背景值区.

然后以I_geo为指标, 对镉、汞、砷、铅等4种污染物分别进行计算, 最后获得综合指数, I_geo≥2, 为输入叠加区.

最后, 以上述结果进行制图, 考虑综合地理因素及其他区划边界, 将全国分为北方低背景区、东南输入叠加区、西南高背景区、青藏高原自然生态区4个一级区(图 8).

(1) 北方低背景区.该地区土壤背景值远低于全国平均水平.因此全地区的土壤环境质量总体较好, 但存在局域中重度污染, 主要为人类活动所致, 集中体现在土壤污染与重化工业程度高度一致.污染区多数位于水热资源丰富、社会发展程度较高的环渤海经济圈.总体而言, 该地区的土壤污染与区域人类活动强度指数H呈正相关(郭书海等, 2014).主要影响因子有气温、降水、人口密度、单位面积GDP和单位面积资源消耗等.主要污染途径有工业生产、社会活动和农业污灌.由于土壤背景值较低, 且土壤pH值多在6.8以上, 中轻度重金属污染土壤易于修复.绝大部分耕地达到Ⅱ级水平, 是我国土壤环境质量最佳的地区.

(2) 东南输入叠加区.该地区土壤背景值略低于全国平均水平, 土壤污染区域集中于长江中下游流域及长江三角洲、珠江流域及珠江三角洲经济区, 主要为上游输入的污染物与本地排放的污染物叠加所致.长江上游高背景区的外源重金属镉输入, 造成了江汉泛滥平原的面状污染和下游沿岸的带状污染.西北江上游均位于南岭成矿带, 土壤环境背景值较高, 矿业活动强度大, 向下游地区的重金属污染物输入量较高.两个三角洲地区又是我国经济社会最发达地区, 污染物综合排放强度和人口密度均居全国之首, 工业污染较重.该地区降水量大, 土壤淋溶作用较强, 尤其是南部强淋溶区, 有利于重金属污染物的淋失.东南地区土壤环境总体质量尚可.

(3) 西南高背景区.该地区土壤背景值显著高于全国平均水平, 部分源于喀斯特石灰岩地区的内源母质继承, 部分源于洪积平原的径流迁移.该地区水热资源丰富, 生态状况较好, 但土壤环境容量较低, 具有潜在风险.有色金属矿冶开发地区的土壤环境质量整体较差, 局域性污染严重, 并且逐渐演化为流域性和区域性的复合型重金属污染, 人为活动与自然背景的叠加作用非常明显.矿产活动不仅造成并加剧了该地区的土壤重金属污染, 而且通过水体向下游输出扩散, 成为长江中下游地区和珠三角地区的重金属污染物输送源.以土壤污染指数分析, 该地区约有1/3面积超过土壤Ⅱ级标准, 但从重金属的生物有效性来看, 桂黔滇的可交换态比例较低, 风险相对易控.

(4) 青藏高原高背景自然生态区.青藏高原位于我国第一级阶梯, 高原面平均海拔4000~5000 m.基本处于原生态状态, 大部分地区为无人区, 自然生态系统保存完好, 只有局域地区受人类活动轻微扰动.虽然该地区污染物排放很少, 但部分地区土壤中重金属含量较高.青藏高原的某些元素背景值较高, 且青藏高原是许多大江大河的发源地, 有可能造成重金属的迁移, 如横断山脉及江河源头地区的镉, 可能通过长江等水系向中下游地区迁移, 但目前尚缺乏足够证据(成杭新等, 2005).

(2) 二级区划

以土壤环境质量的空间分布及土壤污染特征, 参考地貌、土壤等其他区划, 将4个一级区进一步划为22个二级区(图 8), 并分为清洁区、基本清洁区、局部超标区和大面积超标区4种质量状况.区划指标是土壤污染指数P_ip的平均值P_ave, 具体划分标准见表 1.

(1) 北方低背景清洁区续分为5个二级区, 包括东北平原山地清洁区、华北华东低平原清洁区、黄土高原清洁区、内蒙古高原-河谷清洁区、甘新高山-盆地清洁区.划分依据还参考了土地开发历史、利用强度、农业种植模式、城市化发展程度等方面的差异.东北平原山地开发历史较短, 农业和林业用地各占一半左右, 平原地区城市化程度较高.华北平原丘陵区水热条件较好, 开发历史较长, 利用强度较高; 以农业为主, 复种指数最大, 有机污染最重.内蒙古高原以牧业为主, 黄土高原为半干旱地区, 以农业为主, 土地利用强度较低.甘新区地广人稀, 人为干扰程度很低, 耕地比例较小, 污染指数最低.

(2) 东南输入叠加区续分为4个二级区, 包括长江中下游平原基本清洁区、东南沿海山地局部超标区、浙闽中低山清洁区、粤桂低山平原基本清洁区.划分依据还参考了区域间的地貌特征、污染物的输入差异及人类活动特点.长江中下游平原区的重金属污染物主要来自长江上游输入及历史性积累, 有机污染物与高强度人类活动有关.东南沿海山地区和浙闽中低山区以重金属污染为主, 与背景值和成矿带导致的污染有关, 具有一定的流域性污染特征.粤桂低山平原区降水较多, 属于强淋溶地区, 有利于重金属污染物的脱附淋失, 但土壤比较粘重, 部分地区有机污染物累积较多.同时, 珠三角地区受西、北江污染物输入影响较大, 叠加污染严重.

(3) 西南高背景风险区续分为7个二级区, 包括秦岭-大巴山局部超标区、四川盆地基本清洁区、粤黔滇中山山地局部超标区、川西南-滇中中高山盆地局部超标区、滇西南高中山地清洁区、桂西喀斯特低山大面积超标区、桂湘赣中低山地局部超标区.划分依据参考了土壤背景值和污染物种类.如四川盆地既有重金属高背景的特点, 又有高浓度、多种类有机污染物积累残留的特征.桂西喀斯特低山盆地是典型的高pH、高镉地区, 生物可利用性较差, 具有一定的风险控制基础.桂湘赣中低山地虽然重金属元素的背景值略低, 但易于活化, 风险较高.

(4) 青藏高原自然生态区续分为6个二级区, 包括横断山、喜马拉雅、江河源头上游、祁连山-昆仑山、柴达木-黄湟盆地、羌塘高原.划分依据还参考了地形地貌, 以及光、热、水分等自然条件, 兼顾了高背景重金属元素的种类, 总体上以自然区的分异为主.

(3) 三级区划

三级区的划分是以区域土壤环境质量为核心, 选取土壤污染指数的分位值P_n(n=80) 作为定量指标(表 2), 进行区域等级评估, 再综合考虑土壤类型、土壤有机质、土壤酸碱性、土壤黏粒、土壤阳离子代换量、土壤环境容量、土地利用方式、区域生态环境等因素, 将22个二级区进一步划分为57个三级区(表 3和图 8).

在具体划分上, 三级分区参考并借鉴了中国自然地理区划(黄秉维, 1958)、中国土壤区划(傅伯杰等, 2001)、全国土地利用区划(封志明, 2001)、中国地貌区划(李炳元等, 2013)、中国综合农业区划(全国农业区划委员会, 1981)和中国水文区划(熊怡等, 1995).

4.6 讨论与展望

与大气、水环境不同, 土壤环境的背景值在空间上具有显著性差异, 质量评价结果只是基于环境本底的相对值.因此, 在土壤环境区划时, 首先要进行土壤环境质量区划, 以充分反映土壤环境质量的背景、现状及成因.这也是本文进行土壤环境质量区划的理论基础, 但尚需在区划指标、区划单元等方面进行深入讨论与完善.

(1) 土壤环境质量区划是土壤环境区划体系的核心.土壤环境区划从层次上来讲, 分为土壤环境质量区划、土壤环境功能区划、土壤环境污染防治规划.现有土壤环境功能区划也进行了质量评价, 但缺少土壤环境质量的成因分析(杜立宇等, 2012; 吴运金等, 2014; 贾琳等, 2015), 导致功能区划单元尺度不一、功能定位不明确、功能级别不对等、保护与控制方案缺乏针对性等问题.

(2) 土壤环境质量区划是随着土壤环境质量界定而变的.土壤环境质量是一个相对概念, 土壤环境质量的“优劣”及空间分异规律也会随着科学认知而改变.随着《农用地土壤环境质量标准(三次征求意见稿)》(中国环境保护部, 2016)等新标准的制定与逐步发布, 对于土壤中污染物超标与否、土壤环境质量“优劣”的界定将会继续深入讨论与调整, 这将直接影响土壤环境质量区划的最终结果.

(3) 土壤环境质量区划工作在局部地区还有待细化, 为社会需求提供更有力的科学支撑.随着《土壤污染防治行动计划》(中华人民共和国国务院, 2016)的逐步落实, 全国土壤环境质量详查将提供更加详实的数据基础, 有利于土壤环境质量区划体系的完善, 进而为全国主体功能区规划(中华人民共和国国务院, 2010)的具体实施提供技术支撑.

(4) 土壤环境质量区划是土壤环境区域管理的基础.《土壤污染防治行动计划》(中华人民共和国国务院, 2016)强调土壤环境管理重点在分类管理与区域风险管控, 而土壤环境质量决定了土壤环境功能分类的定位和适宜程度评价, 以及污染地区的治理对策与风险区域的管控策略.因此, 全国尺度土壤环境质量区划对区域性土壤环境保护开发、风险防控、修复治理等政策制定与工作落地具有重要理论与指导意义.

5 结论(Conclusions)

针对我国土壤环境分区管理的重大需求, 本文通过对土壤重金属背景值与地球化学值及有机物等污染物信息的叠加分析, 形成了全国土壤环境质量的空间格局, 阐明了区域环境质量的形成机制, 构建了土壤环境区划指标体系, 提出了全国尺度的土壤环境质量区划方案, 具体为4个一级区, 22个二级区, 57个三级区, 初步建立了土壤环境区划的框架体系及科学方法, 为全国土壤环境功能区划制定与区域风险防控提供了科学依据.