湖北省十堰市表层土壤富硒潜力研究

基于湖北省十堰市调查区(竹山县、竹溪县和丹江库区周边)土地质量地球化学调查和多目标区域地球化学调查获取的表层土壤硒含量数据,结合区域地质条件和生态环境地质调查资料,分析土壤硒分布特征及来源,评价十堰市富硒土壤资源潜力。结果表明,十堰市调查区土壤硒含量为0.08~45.41 mg/kg,平均值为0.71 mg/kg,富硒土壤总体呈NW-SE向带状和片状分布在两竹地区;土壤中的硒主要来源于成土母岩,其中震旦系和寒武系地层中的黑色岩系是最主要的物质基础,其次是志留系大贵坪组和白垩系寺沟组地层;土壤硒含量整体呈现出大致以震旦系—寒武系地层为中心,向西南和东北逐步递减的趋势。经综合评价,十堰市富硒土壤资源潜力较大,富硒土壤总面积为9347.12 km^(2)(含极富硒土壤面积438.05 km^(2)),占十堰市国土面积的39.47%,主要分布在两郧地区沿汉江带、两竹交界区、南三县南部等3个区域。研究成果对十堰市土壤资源的合理规划利用、富硒产业的科学发展具有重要指导意义。

北京大清河流域生态涵养区富硒土壤资源分布特征和来源解析

北京是典型的硒缺乏地理分布区,但近些年研究成果表明局部地区土壤达到富硒水平,掌握该区富硒分布特征对于开展北京地区的富硒环境研究和开发利用富硒土地资源具有重要意义。本文以北京大清河流域生态涵养区1615km^2地球化学调查数据为基础,采用原子荧光光谱(AFS)等方法测定了研究区1297件表层土壤、25组玉米及对应根系土壤和15件岩石中Se等地球化学指标;利用相关分析、多元统计分析方法,结合GIS技术,研究土壤和农作物中硒含量特征、富硒成因来源以及土壤硒与碳铁磷等其他元素的关系,评价富硒土地的安全性。结果表明:研究区土壤硒含量区间为0.055~0.465mg/kg,背景值为0.257mg/kg,呈现富硒特征,厘定出360.4km^2富硒土地资源。当地种植的玉米硒含量变化范围为0.028~0.70mg/kg,几何均值为0.20mg/kg,80%的玉米样本为富硒农产品,且土壤富硒与作物富硒空间分布一致,指示土壤硒是作物体内硒的重要供给来源。研究认为,地质背景和成土母质是研究区富硒土地资源分布的主控因素,河流相沉积的暗色岩系是重要的土壤硒来源。富硒土地整体环境质量清洁安全,仅3.23km^2(面积占比0.2%)土壤重金属(镉汞铅)含量超风险管控值,在土地开发过程中需重点关注。

西南寒武、二叠系富硒碳质岩中硒结合态的比较研究

使用硒的7步连续化学提取技术,对采自贵州寒武纪牛蹄塘组和湖北恩施二叠纪茅口组富硒碳质岩中的水溶态、可交换态、有机态、元素态、酸性提取态、硫化物/硒化物态和残渣态硒进行了比较研究,应用氢化物-原子荧光法测定了岩石总硒和各结合态硒。结果表明,恩施二叠纪沙地新鲜富硒碳质硅质岩和碳质页岩中的硒主要以有机结合态和硫化物/硒化物态硒为主,残渣态硒较低;遵义松林早寒武世碳质硅质岩中的硒主要以有机结合态和硫化物态硒为主,碳质页岩与镍钼矿层中则以有机结合态、残渣态和硫化物态硒为主,斑脱岩中主要以有机结合态、元素态和可交换态硒为主。根据硒结合态的这种分布特征,推测二叠纪、寒武纪富硒碳质岩中硒初始富集的生物地球化学过程略有差异前者碳质硅质岩中主要以微生物还原为主,碳质页岩中则是微生物还原作用和生物同化吸收或吸附兼而有之;后者主要以生物同化吸收或吸附为主,微生物还原次之。

渔塘坝微景观中硒的高硒成因探讨

渔塘坝北部山区地势较高的富硒碳质岩层,相对封闭地势较低的山间盆地,以及二者之间的两条山沟共同构成了一个相对比较封闭的高硒微域地球化学景观。其北部茅口组富硒碳质岩石的平均硒含量为1251.1±1218.8μg.g-1,是渔塘坝出露地层中最为富硒的。这些富硒岩石为渔塘坝中的土壤和植物提供了硒的间接来源,而导致渔塘坝高硒景观的形成,除了地形、气候因素之外,主要是当地居民活动直接干预的结果,特别是田地以火土(石煤熏土)施肥改良土壤。因此,如果说渔塘坝北部富硒碳质岩层的存在是高硒区形成的必然条件,那么人为的开挖"石煤"和不当的耕种方式则为硒的迁移和转化提供了充分条件。无论是自然或后生形成的高硒区,当硒的累积达到一定程度并突然释放时,硒中毒仍然可以发生。所以,恩施的高硒地区依然是硒中毒可能发生的高风险区。

陕南硒中毒区地层时代的厘定

本文通过对南秦岭大巴山的紫阳县典型硒中毒区双安乡闹热村所在地及邻区分布的基岩的岩石类型、岩相和层序等进行研究和分析,发现紫阳县双安乡闹热村硒中毒区出露的地层主要为晚震旦世和早寒武世鲁家坪组下部厚约40余米的富硒高硫黄铁矿化黑色碳质硅质板岩和黄铁矿化火山凝灰岩,该层位可以和云南下寒武统筇竹寺组下部和贵州牛蹄塘组下部的地层对比。该层岩石含硒量为10～56mg/kg,平均为32mg/kg左右,是大巴山地区所有地层和岩石中含硒量最高的。该硒中毒区主要几块高硒田块(土壤含硒量为16～36mg/kg)下部分布的就是这套高硒的早寒武世黄铁矿化黑色碳质硅质板岩和黄铁矿化火山凝灰岩地层。

渔塘坝富硒碳质岩石中硒淋滤实验的初步研究

渔塘坝是中国较为典型的高硒地区之一。从该区选取了4个典型的富硒碳质岩样品,并在常温条件下进行了淋滤实验研究(pH=2.0,4.0和6.5)。初步结果表明:随着液固比的增大和淋滤时间的延长,淋滤液中硒含量变化的总体呈降低趋势。不同岩类间硒的淋失量有所差别,但岩石总量硒并不是影响硒淋失的主要因素。淋滤原液的不同pH值对岩石硒的淋失有显著影响,其淋失量的排列顺序是pH=2.0>pH=6.5>pH=4.0。岩石中碳酸盐与黄铁矿含量之比同淋滤液pH的变化有关,并且极可能是影响岩石风化初始阶段硒淋失的重要因素之一。

豫西南寒武系黑色岩系中富硒岩石地球化学特征及成因

研究区位于豫陕交界的南秦岭造山带东段淅川断裂多金属成矿带上,成矿条件较好,通过在该区开展地质调查及研究工作表明①岩石的含硒量与岩石的岩性和形成时代密切相关,与岩石的含碳量和含硫量呈正线性相关;②黑色岩系中富硒岩石形成于大陆边缘向远洋深海过渡地带的环境中,与扬子陆块北缘的区域大地构造背景相一致,系多源成因,是正常缺氧沉积和热液喷流沉积共同作用的结果。在上述分析的基础上,圈定了2处找矿靶区,找矿前景较好,值得进一步开展工作。

贵州省德江县耕地硒含量特征和富硒农作物研究

硒是人体必需的营养元素之一。为调查了解德江县耕地、农作物以及不同成土母岩、不同土壤类型、不同耕地类型中硒含量特征。以2017—2019年实施的贵州省德江县耕地质量地球化学调查项目获得数据为依托,对耕地硒元素地球化学图、养分评价等级图,农作物及对应根系土硒检测值,不同成土母岩、不同土壤类型、不同耕地类型特征值进行了分析研究。结果显示全县耕地富硒面积丰富,合计59.56万亩,占耕地面积55.29%。农作物中水稻、玉米、大豆均有富硒,大豆对土壤硒富集强弱力最大,水稻次之,玉米、茶叶相近,天麻最小。不同成土母岩区耕地硒含量灰岩区最高,均值为0.45 mg/kg,白云岩区次之,为0.43 mg/kg,砂岩区相对较低,为0.33 mg/kg。不同土壤类型耕地硒含量黄壤最高,为0.44 mg/kg,紫色土最低,为0.35 mg/kg,石灰土、水稻土、潮土相近。不同耕地类型硒含量茶园最高,为0.47 mg/kg,裸地、旱地其次,为0.42 mg/kg,水田、果园、水浇地相近。不同pH值耕地强酸性硒含量略高,为0.47 mg/kg,其它酸碱度耕地硒含量均值相近,约为0.42 mg/kg。

恩施渔塘坝富硒碳质岩石中硒的形态分析

湖北恩施渔塘坝是中国人群硒中毒爆发性流行的地区,也是恩施较为典型的高硒地区之一。其北部出露的富硒碳质岩石,通常认为是渔塘坝硒的主要来源。采用7步连续化学浸提技术,将富硒碳质岩石中硒分为水溶态、可交换态、有机态、元素态、酸性提取态、硫化物/硒化物态和残渣态硒,使用氢化物-原子荧光法测定了岩石总硒和硒形态。结果表明,碳质页岩和碳质硅质岩中硒主要以有机态、硫化物/硒化物态和可交换态硒为主,碳质泥岩中硒以有机态、元素态和硫化物/硒化物态硒为主。碳质泥岩中的水溶态硒显著低于碳质页岩和碳质硅质岩中的水溶态硒,但元素态硒的比例显著高于后两者,说明碳质泥岩是富硒碳质岩层中硒易于富集的场所。富硒碳质岩中的可利用态硒主要以Se4+为主,而非是Se6+和有机硒。可交换态和有机结合态硒中Se4+与岩石总硒的显著正相关关系表明,Se4+离子的分布影响着岩石总硒,有机质与粘土在硒富集的地球化学过程中承担了重要作用。

黔东南地区特色硒元素的空间分布及开发利用评价

硒元素在土壤中的地球化学特征与成因一直是土壤地球化学研究的热点,同时也是富硒农产品发展的根基问题。本文通过对贵州省黔东南州43185件表层土壤样品的分析数据进行综合统计、评价、研究,结果显示:全区内耕地土壤中硒元素平均值为0.49μg/g,其中黑色页岩的耕地土壤中硒平均值1.55μg/g>砂岩(含硅质岩)1.22μg/g>含碳质灰岩0.66μg/g>千枚岩0.60μg/g>泥(页)岩0.58μg/g>白云岩0.54μg/g>辉绿岩0.52μg/g>花岗岩0.48μg/g>变余砂(砾)岩0.47μg/g>灰岩0.43μg/g>板岩变余凝灰岩0.42μg/g>紫色砂岩0.32μg/g>泥砾砂0.27μg/g,由此可见耕地土壤中硒元素含量的高低与成土母岩密切相关。同时结合区内重金属元素对耕地土壤污染风险评估,综合圈划出成土母岩为黑色页岩、砂岩(含硅质岩)的耕地圈划为高品级富硒耕地潜力区,含碳质灰岩、泥(页)岩、白云岩的耕地圈划为低品级富硒耕地潜力区,从而为区内开发和发展特色山地富硒农业提供科学依据。

浙西典型石煤矿山周边耕地富硒土壤地球化学特征及影响因素

为系统研究石煤矿山周边耕地富硒土壤地球化学特征及影响因素,在浙江省常山县辉埠石煤矿山周边耕地采集了表层土壤样品144件、农产品甘蔗样20件、土壤垂向剖面土壤样6件、岩石样5件和地表水样3件。通过样品Se、有机质、As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Hg、Cr等元素含量指标测定和统计,探究了该区富硒土壤地球化学特征。结果表明:区内表层土壤硒含量主要集中于0.47~1.34 mg/kg之间,平均含量0.87 mg/kg,远高于浙江省平均值,且硒含量高值区与辉埠石煤矿的走向一致;硒含量随着土壤深度增加而逐渐下降;89.58%的土壤样品和65%的甘蔗样品达到富硒标准,但存在土壤和农产品Cd等主要重金属元素含量超标的生态风险。土壤硒含量均值在寒武系下统荷塘组最高(1.31 mg/kg),奥陶系中—下统最低(0.64 mg/kg);旱地硒均值略高于水田,但差异不显著(p>0.05);硒含量均值高低变化为粗骨土>石灰岩土>水稻土>红壤。研究认为,土壤硒含量受地质背景、土壤类型和有机质等因素的影响,含石煤层黑色岩系和碳酸盐岩等富硒地层是形成富硒土壤的主要因素,小部分与矿山开采等人类活动有关。

湖南省慈利县富硒土壤分布及成因规律研究

通过调查发现,慈利县分布有大面积的富硒土壤,960 km^2范围重点区中富硒土壤面积占524.2 km^2,土壤硒平均含量达0.54 mg/kg。各类成土母岩中,属二叠系的炭质页岩与灰岩硒含量最高,与其对应的是在各地质背景中二叠系表层土壤硒含量同样最高,其次为三叠系、志留系土壤,硒元素在土壤与母岩中具有显著继承性。各地层剖面均显示出硒元素呈现出表聚性规律,硒元素在表层土壤中大于深层土壤,而深层土壤硒含量则大于母岩硒含量。

浙江富硒土壤成因分类及开发利用现状

本文从浙江富硒土壤分布、有效性以及不同农产品硒含量特点,将富硒土壤划分为火山岩型、石煤型、燃煤型、湖沼型,研究了它们的成土母质、土壤类型和地球化学特征等方面的差别,阐述了它们的了利用现状,并对不同类型的富硒土壤的开发与保护提出科学建议。

涟源富硒土壤研究与湖南省富硒土壤分布初探

在部省合作"湖南省娄邵盆地多目标地球化学调查"项目的资助下,系统地采集测试了涟源市耕地和园地的表层土壤样品。调查发现该地区发育了大量的富硒土壤,富硒土壤的来源主要与震旦系上统—寒武系下统和二叠系中上统的黑色岩系有关。上述黑色岩系分布区域的表层土壤具有全区最高的硒含量,均大于1 mg/kg,部分甚至达到硒过量的水平。经文献研究和综合评价,推断黑色岩系风化物质扩散堆积形成的山间盆地是湖南省快速高效的寻找富硒土壤的理想靶区。

浙西球川富硒耕地土壤地球化学特征及地下水影响因素

为系统研究球川富硒区耕地土壤地球化学特征及地下水影响因素,采集了研究区耕地232件表层土壤样和37件地下水样,分析了As、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Cd、Pb8种重金属和Se等元素含量。通过测试结果统计分析探究了该区富硒土壤地球化学特征。结果表明:区内表层土壤硒含量主要集中于0.2~0.75 mg/kg,平均含量0.41 mg/kg,高于浙江省平均值,且硒含量高值区与荷塘组地层走向分布基本一致;富硒区土壤存在一定重金属污染风险,污染风险主要来自Cd,其次为Cu、As、Ni,Cd点位超标率达7.76%,超标点位分布总体与荷塘组黑色岩系分布位置一致;污染综合评价以清洁为主,占比86.64%,轻度以上污染样品数占总样品数2.57%,总体土壤重金属污染不严重;潜水样检测结果反映该区地下水并未受到污染,pH、Se、Cd、As、Pb、Cu、Zn及Cr6+各项地下水指标均低于《地下水质量标准》(GB/T 1448—2017)IV类限值标准,地下水质量综合评价为IV类。潜水Se、Cd含量与对应土壤Se、Cd含量都不相关,反映Se和重金属元素在土壤中纵向迁移表现不明显。

隆回县农作物对As,Cd,Cr,Hg,Pb和Se元素的富集特征

通过1:50000土地质量地球化学调查,获得了湖南省隆回县7种157组农产品-根系土对照样的As,Cd,Cr,Hg,Pb和Se等元素的高精度分析数据,发现隆回县的水稻和红薯基本上属于绿色富硒农产品。研究了不同农产品对不同元素的富集能力,发现各种农作物对Cd和Se元素的富集吸收能力最强。进一步通过对Cd和Se元素的来源研究,发现了Cd元素和Se元素具有高度的相关性,并且其分布特征与特定的地质背景密切相关。本项研究工作的发现将为类似地区土地质量评价、富硒农产品调查和农业种植结构调整等提供有益的参考。