一、引 言
我國土壤環境總體狀況堪憂，部分地區污染較為嚴重，已成為社會經濟全面發展的突出短板之一。2014 年4 月，環境保護部和國土資源部聯合發布了《全國土壤污染調查公報》（中華人民共和國環境保護部和國土資源部，2014），從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業基地等部分區域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大，污染的區域性特征明顯。 為解決全國土壤污染防治問題，2016 年5 月，國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》（中華人民共和國國務院，2016），著重強調加強區域風險管控。
土壤作為一種重要的自然資源，區域保護和調控是土壤環境管理的核心工作，分區控制和分類治理是土壤環境管理的重要手段。我國是世界上較早開展現代區劃研究的國家之一，從理論到方法均開展了深入研究（景貴和，1962；黃秉維，1965；侯學煜，1988；鄭度等，2008）。20 世紀50 年代以后，黃秉維（1958）提出了《中國綜合自然區劃的初步草案》，揭示并肯定了地帶性規律的普遍存在，完善了經典的區劃方法論，推動了全國自然區劃工作深入。20 世紀80 年代后，與綜合自然區劃相呼應，其他種類的部門/單要素區劃同期展開，如生態區劃（傅伯杰等，2001）、土壤區劃（席承藩等，1982）、土地利用區劃（封志明，2001）、地貌區劃（李炳元等，2013）、農業區劃（全國農業區劃委員會，1981）、水文區劃（熊怡等，1995）等。
二、全國土壤環境質量空間格局與形成機制
土壤與水、大氣等介質不同，其環境質量受更復雜因素的多重影響（圖 1），包括自然的成土條件、人為污染途徑，還有它們的復合疊加過程。在區域尺度上，自然因素對土壤環境質量的影響比較明顯，尤其是成土母質和母巖。成土過程、巖石類型、礦物種類等地球化學屬性直接影響土壤中無機元素的含量。在局域范圍內，人為因素的影響更為突出。 工業、農業和生活等社會活動產生的有機和重金屬污染物，通過不同污染途徑進入土壤環境。其他因素還包括洪水、徑流等生態災害和生態過程，如洪水泛濫引發的污染物搬運、酸雨引發的重金屬活化、降塵引發的重金屬擴散，均體現出自然因素和人為因素的疊加作用。
2.1 土壤環境背景值
土壤環境背景值是指在不受或很少受人類活動影響、不受或很少受現代工業污染與破壞的情況下，土壤原來固有的化學組成和結構特征。我國于“七五”期間在全國范圍內開展土壤環境背景值調查，獲得了鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）等12 種元素的土壤環境背景值（魏復盛，1992），弄清了土壤環境背景值區域分異規律。
“七五”調查結果表明，鎘、汞、砷、鉛在全國分布上表現出明顯的區域性特征（鄭春江，1994）。參考全國土壤酸堿度空間變化（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，2014），按土壤環境質量Ⅱ級標準（GB15618-1995）（中國環境保護部南京環境科學研究所，1995），對土壤中Cd-Hg-As-Pb 背景值進行綜合評價（圖 2）。由于自然原因，西南地區多種重金屬元素的背景值較高，人為活動更加劇了區域性的重金屬復合污染程度。統計結果表明，鎘超標比例最高，且與其他元素復合，Cd-Hg-As-Pb 的復合超標地塊時有出現，絕大部分的中重度污染區（P ip 大于3）均為復合污染區。這些局域性的土壤污染在特定條件下易于發生污染物的遷移、擴散。因此，必須高度關注高背景地區的初始型局域性土壤污染引發的區域性土壤環境風險。
2.2 土壤地球化學值
區域地球化學過程能反映元素在環境介質中的分布特征和遷移循環規律，在認識環境總體特征和相互依存關系中占有特殊重要地位。20 世紀80 年代以來，由原地質礦產部、衛生部、中國科學院3 個部門聯合開展的“八五”重點攻關項目“區域地球化學及在農業和生命科學上的應用研究”。根據水系沉積物和土壤樣品的重金屬含量，繪制了《中國生態環境地球化學圖集》（李家熙等，1999）。
該調查結果不僅能說明當地的地球化學規律，還反映了流域性重金屬污染狀況。參照土壤環境背景值評價方法，對土壤中Cd-Hg-As-Pb 地球化學值進行綜合評價（圖 3）。統計結果表明，4 種元素主要集中在西南地區，尤其在滇黔桂三地的含量較高，但在粵北-湘南也有分布。4 種重金屬的總超標率約為10%，其中鎘的占比最大，超標面積約為統計面積的7%。從污染物的濃度分布來看，遷移能力較強的鎘、汞和鉛等3 種元素已經顯示出局域性→流域性→區域性的污染擴散特征。
2.3 土壤有機污染
DDT、HCH 殘留量根據1952 年以來全國歷年產量、使用量（Li et al .，1998；1999；1999；Wei et al .，2007) ，及根據降解動力學方程估算的土壤中殘留量，估算單位面積的殘留量。并以自測和其他研究報告公開的重要省市實測值（趙淑敏等，2002；龔鐘明，2003；陸繼龍等，2004；趙炳梓等，2005；關卉等，2006；耿存珍，2006；史雙昕等，2007；李倦生等，2008；劉漢林等，2009；孟飛等，2009；申進朝等，2009；吳志昇等，2009；張帆等，2009；張
泉等，2010；方利江等，2011；潘聲旺等，2011；王秋菊等，2011；王興琴等，2011；柳敏等，2012；冉聃等，2012；畢峻奇等，2012；陳瑤，2012；賀珊珊等，2013）進行校正，估算全國土壤中殘留DDT 和HCH 的濃度空間分布。
歷史研究（張彥旭，2010）根據實測及文獻中報道的PAHs 排放數據，估算了全國PAHs 排放量，并根據人口及相關活動的時空分布將其插值，從而獲得了較高時空分辨率的排放清單，可計算國內縣級尺度的單位面積排放量。
參照土壤背景值評價方法，對土壤中DDTHCH-PAHs 進行綜合評價（圖 4），其中PAHs 標準參考《全國土壤污染現狀調查技術規范》（中國環境保護部，2008）。統計結果表明，全國土壤有機污染較輕，有機氯農藥的貢獻率略大于多環芳烴。其中，六六六、滴滴涕等有機氯農藥污染問題主要體現在耕地土壤，因此其殘留程度與土地利用方式及強度有關。多環芳烴主要來源于生物質能源與化石能源，前者大多分散在農村地區，后者則相對集中在主要經濟區。上述3 類污染物的疊加污染指數分布圖表明，大面積輕微有機污染主要分布在農業地區，尤其是黃淮海平原、山東半島、長江中下游地區、四川盆地、湘江流域、江漢平原與洞庭湖周邊；小面積較重污染主要分布在東南沿海、京津冀、遼中南城市群、長三角與珠三角等重要經濟區。
2.4 全國土壤環境質量概況
全國土壤主要重金屬污染( Cd-Hg-As-Pb）背景值評價圖（圖 2）、地球化學含量評價圖（圖 3）和主要有機物污染（DDT-HCH-PAHs）評價圖（圖 4）基本反映了全國土壤環境質量的總體狀況。將上述評價圖與全國土地利用方式（國家科技基礎條件平臺，2014）進行疊置處理，可估算全國土壤環境質量概況，可并繪制基于土地利用現狀的土壤環境質量概況圖（圖 5），反映了我國土壤環境質量及空間格局等綜合特征。
綜合評價結果表明，超過Ⅱ級標準（中國環境保護部南京環境科學研究所，1995）的區域主要集中在西南地區。東南地區總體尚好，但長三角、珠三角和東南沿海超標相對較多。北方地區質量總體較好，尤其是內蒙及西北地區超標率遠低于全國平均水平，環渤海地區局域超標，但尚未形成大片污染區。
為定量評價區域土壤環境質量，本文提出了以下計算方法：首先確定目標區域，然后計算區域內各點的污染指數P ip 及其平均值P ave，最后評估各個區域的土壤環境質量狀況。按此方法，結果如下：
以P ave 來評價土壤區域環境質量，體現了點位屬性與區域屬性之間的尺度轉換。不足之處是P ave 忽略了計算單元內的空間異質性，因此在分析計算污染程度及污染面積時，應考慮點位數據的統計分布情況。
土壤環境質量受自然、人為等多因素影響，還與土壤基礎條件有關。土壤中的重金屬含量不僅和成土母質、外源輸入量有關，還與土壤類型（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，2014）及其酸堿度（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，2014）、有機質（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，2014）、陽離子代換量（朱顯謨等，1978）、黏粒（郭書海等，2014）等理化性質有關。
三、全國土壤環境質量區域特征與成因
（1）北方區———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
包括黑、吉、遼、京、津、冀、魯、豫、晉、陜、甘、寧、新、內蒙古等東北、華北、西北地區，共14 個省、市、自治區。水熱資源的空間分布及其他資源條件，使環渤海地區人類活動強度較高，土壤環境質量相對較差，有局域性的中重度污染區。但總體上北方區土壤背景值遠低于全國平均水平，重金屬排放量較少，總體質量優良。
（2）東南區———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
包括皖、蘇、滬、浙、閩、鄂、湘、贛、粵、瓊等長江中下游及東南沿海地區，共10 個省、市。土壤背景值接近全國平均水平，土壤污染主要為上游徑流輸入和高強度人類活動疊加所致。長江三角洲及下游沿岸、珠江三角洲及下游沿岸有一定污染，特征為輸入疊加； 湘江流域重金屬有效態高，危害較大，風險較高； 南部地區淋溶較強，土壤環境質量較好。總體質量尚可。
（3）西南區———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
包括桂、黔、滇、川、渝等5 個省、市、自治區，土壤背景值顯著高于全國平均水平，主要源于喀斯特石灰巖地區的內源型母質繼承和洪積平原的外源型徑流遷移。礦產活動加劇并造成了該地區的土壤重金屬污染，并向下游擴散。呈現出流域性、區域性特征，但大部分地區土壤中重金屬的生物可利用程度仍在安全范圍內。
（4）青藏高原——————————————————————————————————————————————————————————————————————————
包括青海、西藏2 個省、自治區，基本處于原生態狀態，大部分地區為無人區，局域地區受人類活動輕微擾動，但有證據表明該地區砷元素的背景值較高。總體屬于自然生態區。全國土壤區域污染成因與分區見圖 6 。
四、全國土壤環境質量區劃方案
4.1 區劃原則
全國土壤環境質量的空間格局既反映了自然過程、人為活動及相互作用的多重結果，也體現了土壤環境質量形成過程的綜合驅動力。西南諸省、長江中下游地區、環渤海地區均具有不同的污染機制及環境質量特征，并且在未來相當長的時間內這種演化過程還會不斷延續，空間特征可能依舊存在，這就為全國土壤環境質量分區提供了科學依據。每個分區內的不同單元受其自然條件和社會因素的影響，污染途徑和環境質量差異明顯，與土地利用方式、生態、氣候、植被狀況等因素有關，尤其受土壤類型及土壤基礎條件的影響。
4.2 區劃指標
土壤環境質量區劃需采用與土壤環境質量有關的評估指標。土壤環境質量不僅涉及污染物的種類和濃度，還包括土壤對污染物容納、吸收和凈化的能力，以及維護保障人類和動植物健康的能力。由于其內涵的復雜性，目前對土壤環境質量狀況的綜合評估尚無統一標準與方法，但已形成大量評估指標。評估指標大致可分為兩大類，一類是分析性指標，即定量指標，如以國家土壤環境質量標準為參照的環境質量因子P ip；另一類是描述性指標，即定性指標，如基于土壤環境影響因子的環境屬性綜合分析結果。本書在指標選擇上以定量指標為主，兼顧定性分析，參考能影響土壤環境質量的其他因素，如土壤類型與基本條件、土壤環境緩沖能力、土壤污染自凈能力等。
4.3 區劃邊界
影響全國土壤環境質量的主要重金屬與有機物存在空間差異性，在多因子污染評價的綜合質量空間差異基礎上（圖 5），分析土壤環境質量與地貌進行相關性，探索全國尺度上土壤污染格局與地理特征的關系（圖 7）。結果表明，同一地貌單元內的土壤環境質量具有較好的相關性，其原因是在陸地環境中地貌對地表物質和能量具有再分配作用，如喀斯特地貌與鎘濃度高度相關； 其次，地形地貌影響土地的利用方式，如黃淮海、成都、江漢等平原地區均為糧食種植基地，是六六六、滴滴涕和多環芳烴等有機污染物的殘留區、累積區。由此可見，地貌影響土壤環境質量，并表現為區域內的一致性和區域間的差異性，即土壤環境質量與地貌單元具有較好的相關性，其區域劃分的邊界可參考地貌區劃。
4.4 區劃命名
4.5 區劃結果
（1）一級區劃———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
首先以IB為指標，對鎘、汞、砷、鉛等4 種污染物分別進行計算，最后獲得綜合指數，IB≥2.0，為高背景值區； IB≤1.0，為低背景值區。
然后以Igeo 為指標，對鎘、汞、砷、鉛等4 種污染物分別進行計算，最后獲得綜合指數，Igeo≥2，為輸入疊加區。
最后，以上述結果進行制圖，考慮綜合地理因素及其他區劃邊界，將全國分為北方低背景區、東南輸入疊加區、西南高背景區、青藏高原自然生態區4 個一級區（圖 8）。
（2）二級區劃———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
以土壤環境質量的空間分布及土壤污染特征，參考地貌、土壤等其他區劃，將4 個一級區進一步劃為22 個二級區（圖 8），并分為清潔區、基本清潔區、局部超標區和大面積超標區4 種質量狀況。區劃指標是土壤污染指數P ip 的平均值P ave，具體劃分標準見表 1 。
① 北方低背景清潔區續分為5 個二級區，包括東北平原山地清潔區、華北華東低平原清潔區、黃土高原清潔區、內蒙古高原-河谷清潔區、甘新高山-盆地清潔區。劃分依據還參考了土地開發歷史、利用強度、農業種植模式、城市化發展程度等方面的差異。東北平原山地開發歷史較短，農業和林業用地各占一半左右，平原地區城市化程度較高。華北平原丘陵區水熱條件較好，開發歷史較長，利用強度較高；以農業為主，復種指數最大，有機污染最重。內蒙古高原以牧業為主，黃土高原為半干旱地區，以農業為主，土地利用強度較低。甘新區地廣人稀，人為干擾程度很低，耕地比例較小，污染指數最低。
② 東南輸入疊加區續分為4 個二級區，包括長江中下游平原基本清潔區、東南沿海山地局部超標區、浙閩中低山清潔區、粵桂低山平原基本清潔區。劃分依據還參考了區域間的地貌特征、污染物的輸入差異及人類活動特點。長江中下游平原區的重金屬污染物主要來自長江上游輸入及歷史性積累，有機污染物與高強度人類活動有關。東南沿海山地區和浙閩中低山區以重金屬污染為主，與背景值和成礦帶導致的污染有關，具有一定的流域性污染特征。粵桂低山平原區降水較多，屬于強淋溶地區，有利于重金屬污染物的脫附淋失，但土壤比較粘重，部分地區有機污染物累積較多。同時，珠三角地區受西、北江污染物輸入影響較大，疊加污染嚴重。
③ 西南高背景風險區續分為7 個二級區，包括秦嶺-大巴山局部超標區、四川盆地基本清潔區、粵黔滇中山山地局部超標區、川西南-滇中中高山盆地局部超標區、滇西南高中山地清潔區、桂西喀斯特低山大面積超標區、桂湘贛中低山地局部超標區。劃分依據參考了土壤背景值和污染物種類。如四川盆地既有重金屬高背景的特點，又有高濃度、多種類有機污染物積累殘留的特征。桂西喀斯特低山盆地是典型的高pH、高鎘地區，生物可利用性較差，具有一定的風險控制基礎。桂湘贛中低山地雖然重金屬元素的背景值略低，但易于活化，風險較高。
④ 青藏高原自然生態區續分為6 個二級區，包括橫斷山、喜馬拉雅、江河源頭上游、祁連山-昆侖山、柴達木-黃湟盆地、羌塘高原。劃分依據還參考了地形地貌，以及光、熱、水分等自然條件，兼顧了高背景重金屬元素的種類，總體上以自然區的分異為主。
（3）三級區劃———————————————————————————————————————————————————————————————————————————
三級區的劃分是以區域土壤環境質量為核心，選取土壤污染指數的分位值P n （n = 80）作為定量指標（表 2），進行區域等級評估，再綜合考慮土壤類型、土壤有機質、土壤酸堿性、土壤黏粒、土壤陽離子代換量、土壤環境容量、土地利用方式、區域生態環境等因素，將22 個二級區進一步劃分為57 個三級區（表 3 和圖 8） 。
在具體劃分上，三級分區參考并借鑒了中國自然地理區劃（黃秉維，1958）、中國土壤區劃（傅伯杰等，2001）、全國土地利用區劃（封志明，2001）、中國地貌區劃（李炳元等，2013）、中國綜合農業區劃（全國農業區劃委員會，1981）和中國水文區劃（熊怡等，1995）。
4.6 討論與展望
（1）土壤環境質量區劃是土壤環境區劃體系的核心。土壤環境區劃從層次上來講，分為土壤環境質量區劃、土壤環境功能區劃、土壤環境污染防治規劃。現有土壤環境功能區劃也進行了質量評價，但缺少土壤環境質量的成因分析（杜立宇等，2012；吳運金等，2014；賈琳等，2015），導致功能區劃單元尺度不一、功能定位不明確、功能級別不對等、保護與控制方案缺乏針對性等問題。
（2）土壤環境質量區劃是隨著土壤環境質量界定而變的。土壤環境質量是一個相對概念，土壤環境質量的“優劣”及空間分異規律也會隨著科學認知而改變。隨著《農用地土壤環境質量標準（三次征求意見稿）》（中國環境保護部，2016）等新標準的制定與逐步發布，對于土壤中污染物超標與否、土壤環境質量“優劣”的界定將會繼續深入討論與調整，這將直接影響土壤環境質量區劃的最終結果。
（3）土壤環境質量區劃工作在局部地區還有待細化，為社會需求提供更有力的科學支撐。隨著《土壤污染防治行動計劃》（中華人民共和國國務院，2016）的逐步落實，全國土壤環境質量詳查將提供更加詳實的數據基礎，有利于土壤環境質量區劃體系的完善，進而為全國主體功能區規劃（中華人民共和國國務院，2010）的具體實施提供技術支撐。
（4）土壤環境質量區劃是土壤環境區域管理的基礎。《土壤污染防治行動計劃》（中華人民共和國國務院，2016）強調土壤環境管理重點在分類管理與區域風險管控，而土壤環境質量決定了土壤環境功能分類的定位和適宜程度評價，以及污染地區的治理對策與風險區域的管控策略。因此，全國尺度土壤環境質量區劃對區域性土壤環境保護開發、風險防控、修復治理等政策制定與工作落地具有重要理論與指導意義。
五、結 論
來源：農業環境科學
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