黃河下游灘區(qū)原陽段硒元素分布特征

伍艷　任海平　楊忠芳

摘 要：硒元素作為人體必需的微量營養(yǎng)元素之一，與人體健康密切相關(guān)。選取黃河下游灘區(qū)原陽段為研究區(qū)，通過采樣分析獲得該區(qū)表層及深層硒元素及鎘、汞、鉛、砷、銅、鉻元素的含量，并對硒元素進(jìn)行質(zhì)量評價，結(jié)果表明：研究區(qū)表層土壤硒含量為0.022～1.232 mg/kg，平均值為0.448 mg/kg，深層土壤硒含量為0.081～2.570 mg/kg，平均值為0.945 mg/kg，總體上屬于中等及高硒土壤;缺硒區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部，硒含量較高區(qū)域則主要集中在研究區(qū)中部，且表層和深層硒元素分布范圍一致;研究區(qū)硒含量主要受成土母質(zhì)、土壤pH值和有機質(zhì)含量的影響;研究區(qū)鎘、汞、鉛、砷、銅、鉻元素含量較低，土壤環(huán)境質(zhì)量整體良好。

關(guān)鍵詞：土壤質(zhì)量評價;灘區(qū);硒元素;黃河下游

中圖分類號：X833;TV882.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.03.011

Distribution Characteristics of Soil Selenium in Yuanyang Section of Floodplain Area in Lower Yellow River

WU Yan1，2， REN Haiping3， YANG Zhongfang1

（1.School of Earth Sciences and Resources， China University of Geosciences （Beijing）， Beijing 100083， China;

2.Yellow River Institute of Hydraulic Research， YRCC， Zhengzhou 450003， China; 3.Henan Branch of Construction

and Administration Bureau of South-to-North Water Diversion Middle Route Project， Zhengzhou 450018， China）

Abstract：Selenium， as one of the essential micronutrients is closely related to human health. In this paper， the contents of selenium and cadmium， mercury， lead， arsenic， copper and chromium in the surface and deep layers of Yuanyang section in the floodplain area of the Lower Yellow River were obtained by sampling and analysis and the quality of selenium was evaluated. The results show that the selenium content in surface soil is 0.022-1.232 mg/kg and the average is 0.448 mg/kg， the selenium content in deep soil is 0.081-2.570 mg/kg and the average is 0.945 mg/kg. Generally， it belongs to medium and high selenium soil. Selenium deficient areas are mainly distributed in the west part of the studied area， while the areas with higher selenium content are mainly concentrated in the middle part and the distribution range of selenium in the surface and deep layers is consistent. The selenium content is mainly affected by soil parent material， pH and the organic matter. In addition， the contents of cadmium， mercury， lead， arsenic， copper and chromium are relatively lower and the soil environmental quality is good as a whole.

Key words： soil quality evaluation; floodplain area; selenium; Lower Yellow River

近年來，隨著社會的發(fā)展人們對自身的健康愈發(fā)關(guān)注，硒（Se）作為人體必需的微量營養(yǎng)元素之一，與人體健康密切相關(guān)，是部分重金屬元素的天然解毒劑。人體通過富硒農(nóng)產(chǎn)品適量補硒不僅可以有效提高機體免疫能力，而且能有效降低急慢性克山病、大骨節(jié)病、心血管疾病及高血壓、心臟病的發(fā)病率[1-3]。目前，我國成人日均攝入硒含量遠(yuǎn)未達(dá)到世界衛(wèi)生組織推薦的30 μg的水平，屬于缺硒國家，但仍發(fā)現(xiàn)了少量富硒地區(qū)，并根據(jù)各地區(qū)特點開發(fā)了多種富硒農(nóng)牧產(chǎn)品，如湖北恩施和陜西紫陽的富硒茶、浙江龍游富硒大米、遼寧富硒花生、湖南新田富硒大豆、安徽石臺縣富硒礦泉水。黃河下游灘地面積共3 154 km2，涉及河南、山東兩省15個地（市）43個縣（區(qū)）1 928個村莊，灘區(qū)內(nèi)耕地22.67萬hm2、林地3.2萬hm2，居住人口189.5萬人[4-5]，是糧食重要產(chǎn)地之一。筆者對黃河下游原陽灘區(qū)的硒元素進(jìn)行分析評價及成因分析，以期為該地區(qū)土壤資源開發(fā)利用、農(nóng)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處豫北平原，南臨黃河，北面是余河通道，地勢西南偏高，東北偏低，地貌屬黃河沖積平原。研究區(qū)東接封丘，西鄰武陟、獲嘉，北靠新鄉(xiāng)、延津，南與中牟和鄭州郊區(qū)隔河相望。該地區(qū)以農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)為主，是重要的糧食產(chǎn)地之一，土壤中硒含量研究對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人體健康具有重要意義。

2 樣品采集與分析

黃河下游原陽灘區(qū)總面積約200 km2，采樣時以1 km×1 km為網(wǎng)格布設(shè)采樣點，并用GPS記錄采樣點坐標(biāo)，采集10～20 cm淺層土壤以及50 cm以下深層土壤，采樣點布設(shè)見圖1。采用四分法取土，并剔除水域用地、建設(shè)用地、規(guī)劃用地等非農(nóng)耕用地，淺層、深層土壤各取樣146件。將采集的樣品充分?jǐn)嚢杌旌希糜诹罆袷易匀涣栏珊筮^100目篩裝袋待測。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對樣品硒、鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅元素含量進(jìn)行分析，并采取相關(guān)質(zhì)量保證和質(zhì)量控制（QA/QC）措施，各標(biāo)樣回收率為92%～108%。并對其中20%的樣品進(jìn)行了平行試驗，標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以內(nèi)。

3 結(jié)果與討論

3.1 硒元素含量

黃河下游灘區(qū)為沖積平原，洪積傾斜平原和紅土丘陵也有少量分布，成土母質(zhì)相對較為單一，主要有沖積物、洪積物和零星發(fā)育粗質(zhì)殘坡積物。研究區(qū)土壤pH值≥7.5，根據(jù)研究區(qū)表層（0～20 cm）土壤測試結(jié)果（見表1），Se含量為0.022～1.232 mg/kg，平均值為0.448 mg/kg。此外，對研究區(qū)52個土壤樣品中的主要重金屬元素進(jìn)行了分析。由表1可以看出，除As含量略高于《綠色食品 產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》（NY/T 391—2013）[6]中的限量值外，其他各元素平均含量均低于該標(biāo)準(zhǔn)的限量值。

為分析表層土硒含量分布規(guī)律及形成原因，對深層（50 cm）土壤中硒及主要重金屬元素含量進(jìn)行了測試分析，結(jié)果見表2。Se含量為0.081～2.570 mg/kg，平均值為0.945 mg/kg，高于表層Se的平均含量。

在全球范圍內(nèi)，低硒或缺硒土壤的面積遠(yuǎn)多于富硒土壤的面積[7-15]。我國處于地球低硒帶，約72%的土壤面積缺硒[16]，缺硒帶呈東北—西南走向，硒含量整體呈南方高北方低的趨勢[17]，富硒耕地主要分布在閩粵瓊區(qū)、蘇浙滬區(qū)、湘鄂皖贛區(qū)、晉豫區(qū)等[18]。研究區(qū)與全國各地表層土壤硒含量對比見表3，從表3可以看出，研究區(qū)硒含量平均值略高于全國的平均值，明顯高于青藏高原克山病區(qū)，且低于湖北恩施富硒地區(qū)。

3.2 富硒土壤評價

硒過量或缺乏都會產(chǎn)生一定生態(tài)效應(yīng)。目前我國尚未出臺有關(guān)全國性和地方性的富硒土壤地球化學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)，但譚見安[35]給出了“硒（Se）生態(tài)景觀界限值表”[35]，見表4。從表4可以看出，研究區(qū)局部地段富硒特點明顯，大部分土壤屬于富硒范疇，表層和深層富硒地區(qū)相對面積分別為51.90%和71.60%，其次為足硒范疇，相對面積分別為24.70%和23.50%，不存在硒毒土壤。

為了直觀反映整個區(qū)域硒元素的空間分布情況，利用ArcGIS軟件制圖得到淺層、深層土壤硒元素分區(qū)圖，見圖2、圖3，可以看出，淺層土壤的硒含量普遍比深層土壤的硒含量低，但分布范圍基本一致;缺硒地區(qū)呈斑塊狀分布，且主要分布在研究區(qū)西部;富硒地區(qū)主要集中在研究區(qū)中部。

3.3 影響因素

影響土壤硒含量的因素眾多，其中成土母質(zhì)是硒最重要的來源。在原生地質(zhì)環(huán)境中，硒的主要來源為富硒沉積層，如中生代黑色頁巖和煤[36]。有關(guān)研究表明，沖積平原上游的含煤地層引起下游土壤富硒，如廣州石鼓地區(qū)[37]和陜西紫陽地區(qū)[38-40]。研究區(qū)為黃河流域下游灘區(qū)，其表層及深層土壤中的硒含量均較高，這與其上游鄂爾多斯存在含煤地層[41]有密切關(guān)系。雖然該區(qū)域富硒土壤分布表現(xiàn)為對成土母質(zhì)具有較高的繼承性，但由于表層土壤硒元素不斷淋溶流失，水溶態(tài)硒被帶走，因此表層土壤的硒含量低于深層土壤。

此外，土壤硒含量與土壤理化性質(zhì)關(guān)系密切，影響最為顯著的是土壤pH值和有機質(zhì)含量。硒在土壤中存在的形態(tài)較多，其中能被植物直接利用的硒稱為生物有效硒。研究區(qū)pH值普遍不小于7.5，屬弱堿性，而堿性條件下，硒元素生物有效性更高，水溶性硒含量較多[42]，該形態(tài)的硒更加穩(wěn)定，易被植物吸收，這是對該區(qū)域富硒及保持其生物有效性有利的因素。

硒含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)關(guān)系，土壤有機質(zhì)對土壤中硒元素的吸附與固定起重要作用，土壤有機質(zhì)含量越高，對土壤中硒的吸附能力越強，土壤中硒的總含量相對越高[28，43]，但會導(dǎo)致土壤中水溶性硒含量及生物有效性降低。黃河下游灘區(qū)有機質(zhì)含量為3.23～17.08 g/kg，為中等水平，對土壤中硒含量影響不明顯。

4 結(jié) 論

（1）研究區(qū)表層土壤總硒含量為0.022～1.232 mg/kg，平均值為0.448 mg/kg，深層土壤總硒含量為0.081～2.570 mg/kg，平均值為0.945 mg/kg。表層土壤硒含量略高于全國土壤平均水平，總體上屬于中等及高硒土壤。該區(qū)域鎘、汞、鉛、砷、銅、鉻含量較低，土壤環(huán)境質(zhì)量整體良好，可以考慮富硒農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)。

（2）缺硒區(qū)域主要分布在研究區(qū)西部，硒含量較高區(qū)域則主要集中在研究區(qū)中部，且表層和深層硒元素分布范圍一致。該區(qū)域硒含量主要受成土母質(zhì)、土壤pH值和有機質(zhì)含量的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] ADAMS A K， WERMUTH E O， MCBRIDE P E. Antioxidant Vitamins and the Prevention of Coronary Heart Disease[J]. American Family Physician， 1999， 60（3）： 895-902.