Geochemical characteristics and influencing factors of soil fluorine in the Huantai area of Shandong Province
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摘要:
为研究土壤氟的地球化学特征及其影响因素，选取山东省桓台地区为研究区，系统采集了70件表层土壤样品，并测试分析了其中F元素、有机碳含量、pH值等共计8项指标。绘制了元素地球化学图，掌握了该区F元素含量的空间分布特征。研究结果表明，表层土壤F含量范围为466.30~793.40 mg/kg，平均F含量为621.31 mg/kg，显著高于山东省背景值和全国背景值，具有潜在环境生态风险。研究区总面积70%的土壤F含量较高，其中F含量过剩的土壤相对集中分布在城镇附近；研究区东南部青银高速附近和北部呈零星分布的土壤中氟为适中及边缘含量水平。土壤中F含量主要受控于土壤pH、有机碳含量和施肥。该研究结果为改善研究区环境质量，防止地方性氟中毒提供了基础数据和科学依据。
Abstract:In order to investigate the geochemical characteristics and influencing factors in the Huantai area of Shandong Province, a total of 70 topsoil samples were collected and a total of 8 indicators including fluorine, organic matter and pH etc.were analyzed.Based on the geochemical map of the fluorine element, the spatial distribution characteristics of the fluorine content in the study area were studied.The results show that fluorine contents of analyzed samples range from 466.30 to 793.40 mg/kg, with the average value of 621.31 mg/kg, which is significantly higher than the background value of the Shandong Province and national levels.The study area has potential environmental and ecological risks.The area of soil with high fluorine content accounts for about 70% of the total area.The soil with excess fluorine content is concentrated in the vicinity of towns.The fluorine is moderate and the marginal content is distributed in the vicinity of Qingyin Highway in the southeast of the study area and in the northern part.The fluorine contents in the soil are mainly controlled by pH, organic carbon contents and fertilization.This study can provide basic data and the scientific approach for improving environmental quality and preventing endemic fluorosis in the Huantai area.
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Keywords:
- soil /
- fluorine /
- Geochemical /
- influencing factors /
- Huantai, Shandong
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致谢: 感谢项目组所有成员野外工作的付出和山东省地质调查院提供数据支持。
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图 1 山东省桓台地区土壤样品采样点位分布
Figure 1. The distribution of soil sampling sites in the Huantai area, Shandong Province
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图 2 桓台地区表层土壤F元素的地球化学图
Figure 2. Geochemical map of fluorine in surface soil in the Huantai area
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图 3 桓台地区土壤剖面氟含量垂向变化特征
Figure 3. The distribution of total fluorine in soil section in the Huantai area
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图 4 桓台地区F元素输入通量相对贡献率
Figure 4. Relative contribution rate of fluorine element input flux in the Huantai area
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图 6 土壤有机碳含量与F含量相关关系
Figure 6. Correlation between soil organic carbon contents and F contents
表 1 样品中各指标的分析方法和检出限
Table 1 Analysis method and detection limits for various indicators in samples
指标 分析方法 检出限 准确度
Δlg C精确度
RD/%F ISE 30 mg/kg 0.01 0.78 Se AFS 0.01 mg/kg 0.01 4.51 CaO ICP-OES 0.0002% 0.01 5.20 pH ISE 0.01(无量纲) 0.04 1.64 有机碳 VOL 0.0002% 0.01 2.27 Cd ICP-MS 0.02 mg/kg 0.01 3.85 P XRF 5 mg/kg 0.01 0.58 粒度 液相沉降法 0.001% 0.01 3.21 
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表 2 土壤理化性质统计特征
Table 2 Statistics of physical and chemical properties of soils
指标 最小值 最大值 平均值 标准差 变异系数 F/(mg·kg-1) 466.30 793.40 621.31 70.15 0.11 Se/(mg·kg-1) 0.08 0.56 0.29 0.07 0.24 CaO/ % 1.88 10.48 4.36 1.74 0.40 pH 7.59 8.47 - - - 有机碳/ % 0.25 2.38 1.46 0.35 0.24 Cd/(mg·kg-1) 0.10 0.29 0.18 0.04 0.22 P/(mg·kg-1) 433.50 2824.27 1374.54 427.31 0.31
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表 3 土壤氟丰缺划分界限值及对应样品数和比例
Table 3 Soil fluorine division limit values and corresponding sample number and proportion
含量分级 表土总F/(mg·kg-1) 样品数 所占比例/ % 缺乏 ≤400 0 0 边缘 ＞400~500 3 4.3 适量 ＞500~550 10 14.3 高 ＞550~700 48 68.5 过剩 ＞700 9 12.9
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表 5 土壤氟含量与其他元素(指标)的相关性分析(n=70)
Table 5 Correlation between soil fluorine contents and other elements(indicators)(n=70)
元素(指标) Se Cd P CaO F 0.38** 0.47** 0.67** -0.33** 注：**表示在0.01水平(双侧)下显著相关
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表 6 土壤F、Se、CaO和有机碳的偏相关分析(n=70)
Table 6 Partial correlation analysis of soil F, Se, CaO and organic carbon(n=70)
控制变量 变量 F Se CaO 有机碳 F 1 Se 0.01 1 CaO -0.18 0.18 1
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