山西省是我国重要的能源化工基地，建国以来为国家经济建设做出了巨大贡献。然而随着工业的发展，生态环境问题日益显现，农业经济发展相对落后。

　　为了推进经济结构调整，大力发展特色农业和绿色农业，改善生态环境质量，中国地质调查局安排山西省地质调查院2002年在太原盆地开展生态地球化学调查试点工作，探索适合地域特点的野外工作方法，积累工作经验，2003年全面开始实施山西省生态地球化学调查工作。2004年2月15日，时任山西省人民政府常务副省长范堆相和国土资源部副部长寿嘉华在太原共同签署了“山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查”项目合作协议书，标志着我国黄土高原地区生态地球化学调查工程正式启动。

省部合作项目签字仪式

成果验收

　　九大成果助推山西生态文明建设

　　通过10年的艰苦工作，2012年3月，山西省地质调查院承担的《山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查》项目通过了以中国科学院院士莫宣学、谢学锦为组长的专家组评审，并由中国地质调查局副局长李金发主持，通过了山西省人民政府和国土资源部中国地质调查局共同组成的验收委员会验收，被评定为优秀成果。

　　1、首次获得了山西省盆地第一手高精度土壤地球化学数据

　　该项目调查范围包含大同、忻定、太原、临汾、运城、长治等六大盆地以及黄河东岸地区，总面积56000km2，涉及77个县市，几乎覆盖了山西省全部农业大县农业种植区。

　　调查获得了表层（0～20cm）和深层（150～200 cm）土壤中54项地球化学指标海量数据，全面掌握了土壤中各地球化学指标分布特征；获得了地表水、浅层地下水分析24项指标；农产品分析30余项指标，各类数据141万余个，编制各类图件670幅，获得了山西省盆地经济带各县市、不同土壤类型、不同土地利用方式等六种不同统计单元的地球化学基准值和背景值。

　　这54种元素（化合物）地球化学指标几乎包含了所有目前已知的对人类有益或有害的地球化学指标。

　　调查成果显示，深层土壤元素背景分布受地质背景控制，表层土壤元素区域分布与深层土壤显着相关，人类生产、生活活动仅对局部表层土壤元素异常分布影响显着。山西省黄土高原盆地经济带整体为碱性土壤，土壤酸碱度由南往北呈增高的趋势。与碱性岩有关的元素（氧化物）北高南低，与酸性岩有关的元素南高北低。统计结果显示，山西省人为活动对土壤影响程度较大的元素为氮、硒、汞，富集程度1.5倍以上。

　　这些海量数据的获取将为制定黄土高原地区生态地球化学环境区划，合理利用和管护国土资源，发展安全优质高效农业等提供全新的高精度数据，为多学科研究及打造“数字山西”提供了基础数据。

　　发展“一村一品”“一县一业”，是山西省委、省政府立足于山西省特有的农产品资源禀赋，科学决策确定的一项重大战略。山西农业虽小而优，虽弱而特，有许多独特的优势，只有把这种优势建立在“一村一品”、“一县一业”上，推动规模化和产业化，才能创造出更大价值。

　　山西省要发展特色农业，首先要找到自己的特色，地球化学调查从根本上了解了山西省耕层土壤元素（化合物）物质组成，通过对比研究发现适合当地的特色农业，为山西省特色农业发展提供基础数据，如针对洪洞县大面积富硒土壤区发展富硒农业和针对浑源黄芪立地地质环境研究就是在山西省发展特色农业的典型范例。

　　2、评价了土壤土壤养分和环境质量、放射性，摸清了土壤质量有关指标“家底”

　　该项目对土壤N、P、K等养分全量丰缺状况及土壤As、Cd、Pb等有害元素污染现状进行了评价，研究了土壤主要养分元素、环境元素及健康元素含量特征、影响因素及生物有效性控制条件等。

　　评价结果显示，土壤养分总体表现出缺氮、富磷、富钾、少有机质，与全国第二次土壤普查成果趋势比较，磷有进一步富集的趋势。调查区土壤环境质量良好，农作物安全性高，局部有污染。一类土壤占90.17%；二类土壤占9.42%；三类土壤占0.28%；超三类土壤占0.13%，主要分布在城市以及矿业活动较强烈的地带。

　　此次调查对局部污染区进行了评价，查清了污染源及危害程度。局部重金属污染主要来源于矿业开采和冶炼；城市郊区重金属污染主要来源于污水灌溉。

　　土壤放射性评价,首次建立了山西土壤中U-Ra平衡系数与U含量的相关函数关系，计算了山西省盆地经济带天然放射性水平。

　　这些结果为产业结构调整、土地科学利用、环境整治等提供了基础资料和科学依据。

　　3、评估了土壤碳汇能力，为减少碳排放对气候影响提供了新途径。

　　碳排放已成为全球最重要的环保话题之一。京都协定书引入了温室气体吸收汇的概念，即允许发达国家在其减排份额中通过增强汇的吸收来减轻能源和工业部门等CO2主要排放源的压力。欧共体15国根据土地利用方式改变及造林面积变化计算了活动固碳强度，以固碳量抵扣碳减排指标。

　　该项目调查计算了不同土壤类型、土地利用方式、地貌单元和成土母质的土壤碳含量和土壤碳储量。研究了土壤有机碳密度分布规律，通过与上世纪80年代第二次全国土壤普查获取的土壤有机碳数据进行对比，发现绝大多数地区土壤有机碳密度呈增加趋势，起到了明显的土壤碳汇作用，从而获得了20年以来土壤有机碳汇源分布状况。

　　这些高精度的土壤有机碳密度及储量数据为研究总结我国耕层土壤有机碳分布规律，为固碳增汇建议提供了基础数据，为应对全球气候变化、碳减排提供了新途径。

　　4、开展了土地质量地球化学评估，为建立省级土地质量档案，实现土地质量管护、生态管护提供了基础资料。

　　物质具有物理性质和化学性质，农用地分等定级只确定了农用地的产能及经济价值等物理指标，该项目调查以土壤化学指标为核心，综合考虑了大气、灌溉水和农作物化学指标安全性，提出了省级、县级土地质量地球化学评估指标体系，划分了土地质量地球化学等级。

　　依据农业部绿色食品产地土壤环境质量标准(NY/T 391-2000)和无公害食品蔬菜产地环境条件(NY　5010－2001)确定了绿色食品、无公害食品适宜区和不宜区。

　　依据中国地质调查局《土地质量地球化学评估技术要求》，综合土壤肥力指标（磷、钾、有机碳、有效锌、有效钼、有效硼）及土壤环境健康指标（汞、镉、铅、pH值、硫、镁、氟、碘、硒）对土地地球化学质量进行了评估，评价区优良和良好等别的土地占主体，分别占41.35%和38.34%，中等等别土地占19.60%，差等等别土地仅占0.70%。

　　项目还以祁县和祁县古县镇为试点，开展了县级、乡级土地质量地球化学评估，为县乡级土地质量地球化学评估方法和标准的研究提供了基础资料。

　　5、进行了农田生态系统预测预警，为政府宏观决策、污染防治和预防地球化学生态灾害提供了有价值的参考。

　　该项目调查首次定量计算了山西大气沉降、灌溉水、化肥、农作物收割、地表径流、下渗水等有益、有害元素的输入输出通量，预测了As、Cd、Hg、Pb、Cr、Se、F未来5年、10年、15年、20年土壤环境质量；预测了As、Cd、Hg、Pb、Se未来5年、10年、15年、20年玉米、小麦安全分级。

　　对小麦、玉米未来5年、10年、15年、20年后超标食品分布面积呈增长的趋势，建议采取一定的措施修复土壤中的Pb污染，以杜绝小麦籽实中的Pb污染事件的发生。

　　6、查明了富硒土壤分布，提出了富硒农作物种植和农产品开发建议，经济效益显著

　　通过生态地球化学调查，圈出了5116km2的富硒土壤，主要分布在长治、太原、临汾地区。重点对临汾尧都区富硒土地资源和富硒农作物进行了进一步评价，更为精确地圈出富硒土壤区252km2。发现富硒土壤分布区中小麦90%达到富硒食品标准；玉米24%达到富硒食品标准；黄豆全部达到富硒食品标准，为在全省范围内开发富硒土地资源提供了地球化学依据。

　　洪洞县发现254 km2富硒土壤，富硒区小麦中硒含量达到富硒食品标准，开发富硒小麦蕴藏着巨大的经济价值，会大幅度提高当地农民收入，拉动地方经济发展。2012年9月，山西地质调查院与洪洞县农委签订了合作框架协议，合作进行以富硒小麦为主体的系列富硒农产品开发，开始以地球化学指标为指导的农业生产，拉开了山西省富硒农业发展序幕。长治盆地、太原盆地和临汾盆地进行富硒农产品开发将具有很好的应用前景。

　　7、评价了主要城市环境质量，查清了污染源，为人口密集区污染治理、改善人居环境提供了科学依据。

　　该项目调查选择了山西省三个主要城市进行了生态地球化学调查评价。

　　三个城市土壤中均富集Hg、S、Se、Cl，大气降尘中富集S、Cd、Se、Cl，第一个城市污染主要来源于化工、扬尘、燃煤、冶金等，第二个城市污染主要来源于扬尘、水泥化工、燃煤等，第三个城市污染主要来源于扬尘、冶金等，有机污染物主要来源于煤等固体燃料的燃烧，同时伴随一定程度的交通污染。

　　据三个城市重点地区的监测资料分析，空气中可吸入颗粒物（PM10）平均体积浓度均高于国家三级空气质量标准（0.25mg/m3），浓度较高的地区均为工矿区、交通密集区、建筑工地等。

　　三城市空气中可入肺颗粒物（PM2.5）平均体积浓度均高于我国正在征求意见的空气质量标准（0.075mg/m3），浓度较高的地区均为工矿区、化工区、建筑工地等。

　　对三城市可吸入颗粒物（PM10）和可入肺颗粒物（PM2.5）中可致癌污染物笨并(a)芘的总体平均浓度也分别进行了测算。

　　8、评价了水体质量，进行了地方性氟中毒、砷中毒研究，为地方病防治提供了科学依据。

　　该项目调查依据地下水质量标准（GB/T 14848-93）、地表水环境质量标准（GB3838-2002）、地方性氟中毒病区划分标准（GB17018-1997） 地方性砷中毒诊断标准（WS/T2000）、 卫生部地方病司《地方性砷中毒病区划分和临床诊断暂行规定》对水体进行了评价。

　　结果表明地表水主体水质较好，一类、二类水占主体。影响地表水水质的主要是COD、Cl-、Fe、Mn等。

　　浅层地下水单元素评价主体水质较好，以一、二、三级为主体，影响地下水质量的主要是F、Cl-、Mn、Cr6+、Fe、As等。综合评价则以二、三、四级为主。

　　对运城氟中毒区和山阴砷中毒区进行了评价，地球化学指标显示，运城氟中毒区和山阴砷中毒区分别与浅层地下水高氟区、高砷区分布一致。运城氟斑牙、氟骨症患病程度与饮用水中氟含量、年龄呈正相关。山阴县居民砷中毒严重程度与饮水中砷含量、年龄呈正相关。山西省浅层地下水氟超标区域面积大，氟中毒防治工作任重道远。

　　9、获得了国家三项发明专利，实现农作物增产，应用前景广阔

　　在多目标区域地球化学调查基础上，针对土壤Mo、Zn等元素含量特征，开展了土壤元素含量及施肥量对大豆和玉米产量及品质影响研究，发现土壤中Mo、Zn元素含量对产量的影响比施肥更大。在此基础上，开展了玉米和豆类包衣研究，结合农药、抗旱剂等确定了包衣配方并进行了大面积的田间检验，大豆包衣增产可达13.04%～16.02%，玉米包衣增产达16.22%～16.88%。在此基础上，研发了大豆钼肥和玉米锌锰肥包衣技术，获得豆类钼肥包衣剂、玉米锌锰肥包衣剂和玉米锰肥拌种方法三项国家发明专利技术，以土壤中微量元素含量为基础，量化微量元素施肥用量，形成真正实用的农业生产技术。

　　2006年项目选择了大同盆地的阳高县、大同县进行了万亩豆类作物钼肥拌种示范工作。在大同、阳高两县豆类钼肥拌种实施总面积11665亩，其中大豆5527亩，绿豆6138亩。大豆亩均增产4.7公斤，绿豆亩均增产9.3公斤，总增产大豆25953公斤，总增产绿豆281645公斤；大豆亩均增收13.6元，绿豆亩均增收45.9元；大豆增收75362元，绿豆增收281645元。豆类作物钼肥拌种技术的推广为示范区群众提供了学习、应用新技术的机会，试产农户普遍认为拌种后的豆类作物增产效果明显，示范效果得到大家认可。

　　攻坚克难，地质人勇当生态文明建设开路先锋

　　以往地质工作的主要目的是为经济建设提供矿产资源保障，地球化学调查更是直接为找矿服务，上世纪70-90年代地球化学调查工作在贵金属和有色金属矿的发现中发挥了非常重要的作用。生态地球化学调查是本世纪初才开展的以调查和解决生态环境问题为主要目的的一项地质调查工作。这是一项开创性的工作，是一项宏大的工程，要求之精细，所遇情况之复杂前所未有。

　　在上级各部门的直接指导下，山西省地质调查院勇挑重担，承担起《山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查》的重任，他们发扬地质“三光荣精神”，十年奋战，攻坚克难，取得了令人瞩目的成果，圆满完成任务。他们的精神值得发扬光大，他们的经验值得总结。

　　1.精心组织，确保一流质量

　　山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查，工作量大，涉及的学科多，分析的指标多，分析项目涵盖了目前已知的所有植物、人体有益有害指标，在山西省属于首次。为了保证项目的顺利实施，山西省地质调查院采取了有力的措施。

　　一是完善机构设置人员配备。在山西地质勘查局领导的支持、协调指挥下，抽调了局属单位专业技术骨干，专门成立生态地球化学调查项目部进行统一管理，由教授级高级工程师唐立忠任项目部主任，地球化学高级工程师靳职斌、谢国梁、王建武任项目部副主任，下设大同、朔州、忻定、运城、长治、临汾项目组，同时抽调了二十多名具有丰富野外工作经验的地球化学专业人员担任技术负责人和野外作业组长。

　　二是加强学习培训。项目开展之初，他们去浙江等兄弟单位学习取经，邀请多名专家教授进行技术指导、理论研讨和现场培训。通过培训使参项人员提高了理论水平，掌握了野外采样、样品加工和管理、野外质量检查等技术要求和方法。

　　三是产学研结合发挥优势科学选题。该项生态地球化学调查获得了山西省主要经济区大量的地球化学数据，为充分利用这些宝贵的数据为山西省的工农业经济建设服务，他们与中国地质大学（北京）、中南大学、山西医科大学、河海大学、北京师范大学、中国矿业大学（北京）等高等院校以及中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、国土资源部太原矿产资源监督检测中心、山西省农业科学院、山西中医学院、国家地质实验测试中心等科研院所合作，同时聘请了山西省农科院、山西省环保局的退休老专家担任所涉及专业的技术顾问，密切结合山西省生态环境实际，借人借脑，科学选题，开展了元素富集区与粮食产量、地方病、中药材关系的地球化学环境等研究。

　　四是周密部署确保质量。为了确保工作质量，他们落实了三级质量体系，坚持质量第一的工作方针，做到项目组自检、项目部抽检和地调院检查相结合，环环相扣、规范有序的质量管理体系有效运行，确保了本项地球化学调查工作质量。

　　他们注重新方法、新技术的应用，野外工作使用GPS卫星定位技术，航迹监控，确保了采样点位精度。样品测试选定国内一流的分析测试单位，采用先进的分析仪器，用国家标样及专家组配制的密码样严格质量监管。运用计算机技术及最新的专业软件处理海量地球化学数据，保障了地球化学成果信息的充分挖掘，加快了图件的处理制作速度，大大提升了成果质量。各专项成果通过中国地质调查局组织的专家组野外验收和报告评审，均获得了优秀。

　　2. 以老带新，培养锻炼打硬仗的一流人才队伍

　　山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查项目是一项战略性、前瞻性的创新工作，涉及地质学、地球化学、环境学、生态学、土壤学、医学等多学科、多领域，需要各学科人员紧密配合，加上项目合作单位多，工作千头万绪，与传统上的野外地质勘查不可同日而语，即使是老一辈地质工作者，许多的内容都需要边工作边学习。承担任务后，他们始终坚持“学习工作化，工作学习化”的技术训练，在日常技能培训中采取师傅带徒弟、岗位练兵等多种形式，创建全员学习、协同攻关的学习型班组。项目部人员保持着良好的学习习惯，尽可能地学习新知识、新方法，在工作中思考问题，在书本上、网络上以及与专家教授的交流咨询中寻找解决问题的方法，为项目工作提出不少的合理化建议，创造性工作，大大提高了项目各项工作效率。

　　山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查项目野外工作量大，在调查阶段，有大面积的野外采样工作，每天要徒步几十公里，一边走路一边采样，越走采的样品越多，负重越大，晴天一身土，雨天一身泥。在艰苦的工作环境中，让刚刚走出校门的年轻人轮流带组，增强他们的责任心，快速提高技术管理水平和组织领导能力。大多数年轻人经受住了考验，并随着项目的进展，快速成长为项目技术骨干。

　　夏天他们在烈日下奔走，多数人皮肤被晒伤、刮伤，嘴唇一层一层地脱皮，还要忍受成群蚊虫叮咬，隆冬北风呼啸，他们照常施工。由于长年的野外工作，找对象困难，有的年轻人成了大龄未婚青年。十年艰辛的付出换来了丰硕成果，提交的成果得到了有关部门的认可，他们以优异的成绩向人民交上了一份满意的答卷。

　　3.大投入换来大成果，应用前景广阔

　　项目从2002年实施至2012年结束，动用野外作业交通工具大小车辆六十多辆，手持卫星定位仪六十多台，摩托车、自行车五十多辆；参加项目各类技术人员一百多人，技术工人三百多人，工作涉及地质学、地球化学、环境学、医学、农学、中药材、分析化验等，有十一个高等院校和科研院所参与，历时十年，全面完成工作任务，四个重要成果报告、十八个专题报告、三项国家发明专利………，承载着前所未有的重大成果。

　　山西省生态地球化学调查查清了54项地球化学指标在山西省主要经济区的含量及分布特征，查清了重要有益有害元素来源、迁移转化规律、生态效应特征。根据地球化学指标分布特征，为土地资源合理利用提供科学数据，从根本上服务于工农业规划、地方病防治、名优特产地质环境、环境治理、配方施肥、保健食品开发等。目前山西省地质调查院已经开始与主管厅局、地方政府、有关企业接洽合作，进行成果应用、专利转化和富硒农产品开发，真正迈出了生态地球化学调查成果服务山西工农业生产的步伐。山西省的生态地球化学调查成果直接为经济发展规划、改善生态环境质量、优化土地利用、现代农业发展和提高人民群众健康水平提供科学依据，必将对山西省的工农业经济发展产生深远的影响，为山西转型跨越发展，为推进山西生态文明建设奠定坚实的基础。

　　4. 山西省黄土高原盆地经济带生态地球化学调查项目组下步将做好5项工作：

　　一是继续推进土壤、水体地球化学调查等基础地质调查工作。山西省土壤地球化学调查完成56000km2，水地球化学调查完成49200km2，还有很大面积尚未开展。

　　二是进一步开展土地质量评估。土地质量地球化学评估作为一项公益性工作，目前只开展了省级土地质量地球化学评估和祁县、高平两个县的县级土地质量地球化学评估。若与土地分等定级相结合进行土地质量评估，可为提高耕地质量、提高土地利用率和产出率，提高土地价值，土地合理规划利用和生态管护，基本农田保护等提供科学依据，发挥土地最大使用潜力。

　　三是加强富硒土壤和农作物研究力度，促进富硒农产品开发。本项工作只对临汾市尧都区约296km2的富硒土壤进行了研究，其余约4900km2的富硒土壤尚未开展研究工作，富硒农产品开发在山西还属起步阶段，应积极推动富硒农产品开发，拉动地方经济发展。

　　四是开展名特优农产品地质地球化学环境研究。山西省的名优特农产品种多，但产量都很小，如稷山枣、沁州黄小米、清徐葡萄等。名优特农产品都生长于特殊的地质环境中，通过研究可以查清影响名优特农产品生长的地质因素，还可以从无机元素的角度查清名优特农产品真正对人体有益的物质组份，为发展“一村一品”“一县一业”的山西省名优特产经济提供科学依据。

　　五是开展主要城市环境质量评价。本项工作仅对三个城市进行了城市环境质量评价，尚有多个重要城市没有进行评价，建议对其它地级市开展城市环境质量评价。