渭南市土壤微量元素銣、鍶、鋯含量的分布

胡明

摘要：通過在渭南市實地采集土壤樣品，研究了渭南市土壤中銣、鍶、鋯的含量及空間分布特征。其分布特征如下：①渭南市土壤銣平均含量為７６．７６ ng/kg，中北部高，東西偏低，自南向北遞增。②渭南市土壤鍶平均含量為１７２．０２ ng/kg，分布規(guī)律是北部含量最高，浦城縣的土壤中鍶的平均含量高達２０４．３０ ng/kg；東西低，自中部向南北遞減。③渭南市土壤鋯平均含量為１７２．２０ ng/kg，各縣差異不大。

關鍵詞：土壤；微量元素；銣；鍶；鋯；含量；分布

中圖分類號：Ｓ１５１．９文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）15－3198-03

Content and Distribution of Microelements Rb，Sr and Zr in Soil of Weinan

ＨU Ｍｉｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｅｉｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｅｉｎａｎ ７１４０００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｗｅｉｎａｎ ａｒｅａ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｂｉｄｉｕｍ（Ｒｂ）， ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ（Ｓｒ） ａｎｄ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ（Ｚｒ）． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｒｂ ｉｎ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｗｅｉｎａｎ ｗａｓ ７６．７６ ng/kg， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ－ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ ｔｈａｎ ｉｎ ｅａｓｔ－ｗｅｓｔ ａｒｅａ， ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｆｒｏｍ ｓｏｕｔｈ ｔｏ ｎｏｒｔｈ． Ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｒ ｉｎ ｓｏｉｌ ｗａｓ １７2．０２ ng/kg， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ， ｌｏｗ ｉｎ ｅａｓｔ ａｎｄ ｗｅｓｔ ａｒｅａ， ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ｔｏ ｓｏｕｔｈ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ Ｓｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｐｕｃｈｅｎｇ cｏｕｎｔｙ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ ２０４．３０ ng/kg． Ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｒ ｉｎ ｓｏｉｌ ｗａｓ １７２．２０ ng/kg； ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ａｒｅａｓ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｏｉｌ； ｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓ； ｒｕｂｉｄｉｕｍ； ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ； ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ； ｃｏｎｔｅｎｔ； ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

鋯是一種銀白色的過渡金屬，在加熱時能大量地吸收氧、氫、氮等氣體，可用作貯氫材料，也可用在電真空工業(yè)中，制成高度真空的電子管和其他電真空儀表，從而提高它們的質(zhì)量，延長使用時間。鋯的耐蝕性比鈦好，接近鈮，其硬度和強度都很高，被廣泛用在航天、軍工、核反應、原子能領域。而銣和鍶被確認是與人體健康和生命有關的微量元素。銣參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)結構和功能，人腦內(nèi)銣含量隨年齡增長而下降，衰老及大腦活動能力低下可能與銣含量有關。鍶不僅對老年骨質(zhì)疏松有保護作用，而且可以抑制老年人中風的發(fā)生；此外還可以減緩心血管疾病的發(fā)展，降低死亡率［１］。可見，土壤中的銣、鍶、鋯含量狀況不僅與我們的健康息息相關，而且用途也相當廣泛。此次研究通過測定所得的渭南市土壤中的銣、鍶、鋯含量數(shù)據(jù)將為該市土地利用以及土壤污染防治提供參考。

１材料與方法

１．１采樣地點及原則

土壤樣品分別采自位于渭南市東、西、南、北、中的潼關縣、韓城市、大荔縣、蒲城縣和富平縣。每個縣均設２０個采樣點，采樣數(shù)目為１００，以滿足統(tǒng)計的要求。采樣深度為表層土壤到４０ ｃｍ深的壤質(zhì)黃土，符合土壤學野外采樣原則。采樣時間為２０１０年６月。

１．２樣品檢測

樣品處理：將土壤自然風干后取出雜質(zhì)，正確稱取足量的土壤樣品放入樣品袋中。

測量儀器：ＡＳ-４０００便攜式土壤重金屬測量儀。

儀器原理：采用Ｘ射線光源、多光束過濾技術，通過對光譜進行對比分析完成金屬元素含量的比較分析，內(nèi)置標準曲線，用戶可以對測量結果自行修正，儀器連接ＨＰ掌上電腦以輸出檢測結果。

儀器技術指標：檢測光源強度１０～４０ ｋＶ，１０～５０ μＡ。

探測器工作溫度范圍：－１０～５０ ℃。

２研究區(qū)域概況

渭南市位于東經(jīng)１０８°５０′—１１０°３８′和北緯３４°１３′—３５°５２′之間，地處陜西關中渭河平原東部，東瀕黃河與山西、河南毗鄰，西與西安、咸陽相接，南倚秦嶺與商洛為界，北靠橋山與延安、銅川接壤，南北長１８２．３ ｋｍ，東西寬１４９．７ ｋｍ，地處暖溫帶半濕潤半干旱氣候區(qū)，是我國典型的地理過渡區(qū)，自然條件的多類型和過渡性特點使區(qū)內(nèi)各成土因素變得錯綜復雜，并強烈地影響著各類土壤的成土過程，形成了褐土、壚土、黃綿土、紅粘土、新積土、潮土、沼澤土、水稻土、鹽土、紫色土、風沙土、棕壤土等十二個土壤類型［２］。在十二個土壤類型中，屬于耕作性土壤的主要有壚土、水稻土、新積土、紅粘土、潮土、風沙土和黃綿土；屬自然土壤的有鹽土、沼澤土、棕壤土、褐土和紫色土。

３結果與分析

３．１渭南市土壤銣的含量與分布特征

１９８２年土壤普查中渭南市土壤中銣的平均含量為１１３ ng/kg，與中國土壤微量元素背景值１１１ ng/kg接近［３］。現(xiàn)今渭南市土壤中銣的含量平均為７６．７６ ng/kg；潼關縣銣含量最小，平均為６６．５０ ng/kg；蒲城縣土壤銣含量最大，平均為８７．７２ ng/kg；渭南市土壤銣含量大致是中北部接近８５ ng/kg，而東部和西部偏低，自南向北呈遞增趨勢（表１）。

３．２影響土壤銣含量的主要因素

３．２．１成土母質(zhì)成土母質(zhì)是土壤物質(zhì)的主要來源。雖然成土母質(zhì)中的化學元素在風化過程中進行了重新分化，但成土母質(zhì)仍然決定著土壤中化學元素的最初含量。因此成土母質(zhì)不同，土壤中銣的含量也不相同，加上土壤有機質(zhì)對銣的絡合作用，使土壤銣含量差異很大（表２）。土壤中銣含量以發(fā)育于石灰?guī)r的紅色石灰土為最高，達２０１．０ ng/kg；石灰性沖積物發(fā)育的水稻土也有較高的銣含量，可高達１３９．０ ng/kg；但石灰?guī)r發(fā)育的兩類磚紅壤銣的含量并不高，分別為８５．１ ng/kg和６４．５ ng/kg。有研究表明，石灰?guī)r海相碳酸鹽銣的豐度不高，但也有可能與磚紅壤的成土條件有關［４］。渭南市地處渭河沖積平原，黃土高原南緣，土壤多發(fā)育于黃土及黃土狀母質(zhì)，其土壤中銣元素含量偏低與成土母質(zhì)有很大關系。

３．２．２氣候條件由氣候引起的水熱狀況差異直接影響母質(zhì)的風化程度和銣元素的釋放、遷移、累積。渭南市屬于暖溫帶半干旱型氣候，年平均氣溫１１．３～１３．６ ℃，年日照時數(shù)２ １４４～２ ５０５ ｈ，年平均降雨量為５２９～６３８ ｍｍ。整個區(qū)域內(nèi)氣候變化不大，只有東南邊的潼關縣處于秦嶺北麓雨影和韓城市處于北山南麓迎風坡，降水量韓城市高于潼關縣，使銣的風化能力稍有差異。

３．２．３土壤微生物土壤微生物能使Ｒｂ氧化成Ｒｂ２＋導致缺銣。那些將可溶性銣氧化為無效態(tài)銣的土壤微生物在ｐＨ值接近于７時最為活躍，此時土壤微生物總量減少，Ｒｂ２＋含量增加，微生物使ｐＨ升高后，可能會通過正常的化學途徑生成氧化銣沉淀［５］。

３．２．４土壤理化性狀在水熱狀況相似地區(qū)，相同母質(zhì)上發(fā)育的土壤銣元素含量與土壤理化性狀有關。土壤ｐＨ和土壤有效態(tài)銣含量之間呈負相關［６］，即ｐＨ值越高，有效態(tài)銣的含量越低。當ｐＨ值超過７時，銣處于非常穩(wěn)定的狀態(tài)，土壤除直接影響銣元素在土壤中的遷移、積聚等能力外，還會影響銣的存在形態(tài)，從而間接改變其遷移活性。土壤有機質(zhì)對土壤銣的絡合作用，使土壤銣的相對積累固定。土壤粘粒則由于其帶有大量的負電荷而可以吸附、富集銣元素并阻止其淋失。我們所研究的地區(qū)是屬于堿性土壤，是土壤中的有機質(zhì)含量相對較低的地區(qū)，所以相對于我國很多地區(qū)來說，土壤中的銣含量較低，這和當?shù)氐耐寥览砘再|(zhì)有著非常密切的關系。

３．２．５人類活動人類活動對土壤銣含量的影響也十分明顯，一些含銣量高的土壤集中分布在工業(yè)發(fā)達的大中城市近郊。而我們所研究的地區(qū)是屬于以第一產(chǎn)業(yè)為主的渭南市的下設區(qū)縣，工業(yè)化程度非常低，那么也造成了銣含量不高的現(xiàn)實。

３．３渭南市土壤中鍶的含量與分布特征

由表３可知，渭南市鍶的平均含量是１７２．０２ ng/kg。韓城市土壤鍶的含量最低，平均為１３３．３６ ng/kg；浦城縣土壤鍶的含量最高，平均為２０４．３０ ng/kg。渭南地區(qū)土壤鍶的分布規(guī)律是北部含量最高，東西含量低，自中部向南、北遞減。中國各類土壤中鍶的含量因成土母質(zhì)的不同而差別明顯，平均含量為１５１．００ ng/kg，相比較而言，渭南市大部分縣區(qū)土壤中的鍶都高于中國平均值。其中蒲城縣各點的土壤中鍶的含量均過高，為１６５．００～２５７．００ ng/kg（表４）。

３．４渭南市土壤中鋯的含量與分布特征

渭南市平均鋯含量為１７２．２０ ng/kg；潼關縣土壤鋯的含量最高，平均為１９２．４６ ng/kg；韓城市土壤鋯的含量最低，平均為１５２．２４ ng/kg（表５）。我國土壤的鋯含量平均值為２５５．００ ng/kg，渭南市土壤鋯含量低于我國平均水平。土壤的全鋯量與風化和成土過程中相對富集有關，我國土壤以熱帶地區(qū)的磚紅壤含量為最高，達３９６．００ ng/kg；半干旱地區(qū)的黑壚土和森林向草原過渡的灰色森林土的含量低于全國平均水平，分別為１８９．００ ng/kg和２１１．００ ng/kg。

４小結

１）中國土壤銣的含量低于世界平均值。渭南市土壤銣含量平均值為７６．７６ ng/kg，與１９８２年普查渭南市土壤數(shù)據(jù)相比較有所降低，其分布大致是渭南市中北部地區(qū)接近８５ ng/kg，而東部和西部偏低。渭南市土壤銣含量自南向北呈遞增趨勢，自中部向西、東呈現(xiàn)遞減趨勢。土壤銣的含量主要受成土母質(zhì)、氣候條件、土壤微生物、土壤理化性質(zhì)和人類活動的影響。

２）渭南市土壤鍶的平均含量為１７２．０２ ng/kg，分布規(guī)律是北部縣區(qū)含量最高，東西含量低，自中部向南、北遞減。此外，渭南市大部分縣區(qū)土壤中的鍶都高于中國平均值。在溫帶和寒帶地區(qū)土壤中鍶的含量常常高于平均值，而渭南市正處于暖溫帶，于是大部分地區(qū)土壤中的鍶含量高于中國平均值是合理的。但蒲城縣的土壤中鍶的含量過高，為１６５．００～２５７．００ ng/kg，應該值得注意——植物對有害物質(zhì)富集放大作用進而危及到人、畜安全或糧食減產(chǎn)問題，過量攝入鍶會出現(xiàn)大骨節(jié)病、關節(jié)痛、貧血或肌肉萎縮等癥狀。

３）渭南市土壤鋯的含量各縣差異不大，平均值為１７２．２０ ng/kg。我國土壤全鋯量為１８９～３９６ ng/kg，平均為２５５ ng/kg。渭南市土壤鋯的含量低于我國土壤平均含鋯量。淋溶強烈的鹽土、黃壤土、黃棕壤土和沖積土一般鋯含量低。

參考文獻：

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