“环境地球化学基线”是指在特定土壤发生学条件(母质、气候、地形、生物、时间等)下,土壤中某一元素浓度随土壤发育、演化过程而发生自然变化的规律;与土壤特定元素的“背景值”—未经扰动下该元素在土壤中的“原始浓度值”不同,元素的“环境地球化学基线”是以该元素环境地球化学活性强弱为基础,以土壤特定发生学条件和过程为背景,反映土壤在各发育阶段元素在土壤中相对迁移或累积的强度。因此,从理论上讲,掌握了特定发生学条件下某一土壤类型中特定元素的环境地球化学基线,就掌握了该土壤在同一发生学条件下不同发育阶段土壤中同一元素含量的理论值(基线值),这不仅对土壤元素迁移、累积过程和含量特征研究具有重要意义;同时,也为土壤重金属污染评价提供了更加准确可靠的依据。由紫色母岩发育形成的紫色土类是重庆地区主要的土壤类型,也是区域农业用地的主要土壤类型。由于紫色土类所具有的独特发生学特性,土壤发育过程从紫色母岩风化成土到反映出深度发育阶段的地带性土壤特征,将经历由强物理风化—物理风化与化学风化共同作用—化学风化为主的三大过程,因而,土壤中特定元素的地球化学迁移过程也必将受到影响而表现出不同迁移或累积的强度;同时,由于不同地质时期紫色沉积岩在岩相构成、沉积物成份、矿物初始风化度等的差异,各地质时期母岩在“三大过程”中的风化强度、各阶段风化期、风化物相环境及特定元素在母岩中含量和化学构成也必将不同,其结果是也将具有不同的特定元素环境地球化学基线,据此,紫色土类的元素环境地球化学基线按“紫色土属”(以母岩为分类依据)进行分别研究,其结果将更具实际意义。本文以重庆市合川区侏罗系沙溪庙组(J2s)母岩发育的土壤(灰棕紫泥土属)为对象,按土壤习惯命名,系统采集该母岩及其不同发育阶段的各土种,并利用土壤“钛值”法测定和验证土壤发育程度;通过对土壤全量As、Hg、Cu、Pb的测定,采用标准化方法,建立紫色土类、灰棕紫泥土属各金属元素的环境地球化学基线模型,并确定土壤各发育阶段的化学基线值,同时,采用不同污染评价方法对研究区的土壤质量进行对比评价。试验结果如下:(1)合川区沙溪庙组紫色母岩及土壤全钛含量平均变化于4.26~8.51 g/kg,无定型TiO2含量平均变化于1.07~2.71 g/kg。用“钛值”衡量土壤的风化发育程度,钛值越大,发育程度越浅,除母岩外,4种土壤钛值变化于3.10~4.25,大小顺序为:石骨子土>半沙半泥土>大眼泥>紫黄泥,反映的土壤发育深度与紫色土发生学分类的排列顺序一致,表明本次研究采集的所有样品符合研究要求。(2)As基线值变化于3.76~6.01 mg/kg,大小顺序为:母岩﹤石骨子土﹤半沙半泥土﹤大眼泥﹤紫黄泥;Hg基线值变化于17.3~29.6μg/kg,大小顺序为:母岩﹤石骨子土﹤紫黄泥﹤半沙半泥土﹤大眼泥;Cu基线值变化于23.0~33.1mg/kg,大小顺序为:母岩﹤紫黄泥﹤石骨子土﹤半沙半泥土﹤大眼泥;Pb基线值变化于13.7~22.3 mg/kg,大小顺序为:母岩﹤石骨子土﹤半沙半泥土﹤紫黄泥﹤大眼泥。说明随土壤自然风化发育,各元素自然变化规律存在差异。(3)合川区沙溪庙组紫色母岩、浅度发育土及深度发育土As基线值分别是背景值的0.8、1.0、1.1倍;Hg基线值分别是背景值的0.8、0.3、0.4倍;Cu基线值分别是背景值的2.0、2.3、2.2倍;Pb基线值分别是背景值的0.9、1.0、1.1倍。由此看出,用某金属元素的背景值评价具体某地区该金属元素的污染状况,与实际情况存在一定差距。(4)元素富集程度大小顺序为Cu<Pb<As<Hg。(5)母岩及土壤重金属含量与pH相关分析得出:除Cu与pH呈极显著正相关关系外,其余3种元素含量与pH均呈极显著负相关关系,相关性最高的为Hg,其次为Pb和As。(6)土壤重金属元素含量与有机质含量相关分析得出:除As与有机质含量无显著关系外,其余3种元素与有机质均呈极显著正相关关系,相关性最高的为Pb,其次为Hg和Cu。(7)对合川区沙溪庙组土壤典型代表区域:沙鱼镇、肖家镇、龙市镇、官渡镇、涞滩镇、云门镇6个镇土壤质量进行评价。从土壤环境安全角度,根据国家土壤重金属环境质量二级标准,合川区沙溪庙6个镇土壤中As、Hg、Cu、Pb总体状况良好,均在环境安全范围内。以土壤背景值为基础的污染评价结果显示:Cu在6个镇的大部分样点均存在轻度到中度污染;Pb和As在龙市镇出现小部分样点为中度污染外,其余5个镇仅存在轻度污染,Hg在6个镇土壤中均表现为清洁。以地球化学基线为基础的污染评价结果显示:6个镇土壤中Pb和As的污染较为严重,均存在不同程度的轻度到中度污染,其中龙市镇约有3%的样点为重度污染;Cu和Hg仅在沙鱼镇、肖家镇存在约2%的轻度污染,龙市镇及云门镇存在约2%的中度污染。(8)深度发育土中As、Hg、Cu、Pb的化学基线值分别为5.94 mg/kg、29.0μg/kg、30.4 mg/kg、19.6 mg/kg,可作为重庆地区中性紫色土亚类、灰棕紫泥土属土壤污染评价的参考。