硒的土壤地球化學特征

馬強 黃強 閆建平

摘要：全世界范圍看，低硒或表現(xiàn)缺硒的土壤面積遠大于高硒或硒毒土壤。高硒區(qū)有美國北部大平原和西南部10個州的局部地區(qū)、愛爾蘭的3個縣、中國的恩施和紫陽地區(qū)，以及哥倫比亞、委內(nèi)瑞拉和以色列境內(nèi)有所報道的地區(qū)。世界土壤硒含量一般在0.1～2.0mg/kg，平均0.2mg/kg。我國表層土壤硒含量范圍0.006～9.130mg/kg，算術平均值為0.29mg/kg。本文介紹了硒的土壤地球化學特征，包括硒的含量分布、形態(tài)特征、影響土壤中硒含量的因素及土壤中硒的賦存形態(tài)與轉(zhuǎn)化等內(nèi)容。

關鍵詞：土壤硒；含量分布；形態(tài)；影響因素；賦存形態(tài)與轉(zhuǎn)化

全球40多個國家缺硒，我國72%的縣市屬于低硒或缺硒區(qū)?？松讲∈侨梭w缺硒所致，是一種心臟肌肉壞死的疾病，主要是由于發(fā)病地區(qū)水土、食物缺少硒、銅所致。美國正常人血硒含量為0.10～0.34mg/kg，新西蘭人血硒濃度僅為0.068±0.013mg/kg。我國人民血中的硒含量非克山病病區(qū)群體總均值為0.095±0.088mg/kg，而克山病病區(qū)為0.021±0.001mg/kg。高硒非中毒地區(qū)為0.44mg/kg（0.35～0.58mg/kg），高硒中毒地區(qū)為3.2mg/kg（1.3～7.5mg/kg）。硒是組成谷胱甘肽過氧化酶的成分，能促進生長，保護心血管和心肌的健康，解除體內(nèi)重金屬的毒性作用，保護視器官的健全功能和視力。

1硒的分布特點

我國存在一條從東北地區(qū)的暗棕壤、黑土向西南方向經(jīng)過黃土高原的褐土、黑壚土到川滇地區(qū)的棕壤性紫色土、紅褐壤，再向西南延伸到西藏高原東部和南部的亞高山草甸土和黑氈土的低硒帶，帶內(nèi)土壤硒含量均值僅0.1mg/kg，顯著低于其他地區(qū)的土壤硒含量。西北方向為干旱地區(qū)富硒環(huán)境，東南方向為濕潤地區(qū)富硒環(huán)境，因此中國土壤中硒分布形成了以中間低，東南和西北地區(qū)高的馬鞍型趨勢。

硒的剖面分布特點：①表聚性，即隨著土壤深度的增加而降低，干旱、半干旱地區(qū)的土壤屬于此類；②心土層聚集類，這類土壤由于心土層有黏粒或鐵氧化物等聚集，從而與硒結合發(fā)生聚集，南方鐵鋁土和富鐵土一般屬于此類；③均勻分布類；④隨土壤深度的增加而增加的分布類型。

2土壤中硒的形態(tài)

從世界各地土壤含硒狀況中可以看出，Se（Ⅳ）為土壤中主要的硒形態(tài)，約占40%以上；以Se（Ⅵ）形態(tài)存在的硒，總量不超過10%。用不同連續(xù)分級法均發(fā)現(xiàn)有機結合態(tài)硒是土壤中硒的主要結合態(tài)，硒主要賦存在腐殖質(zhì)和殘余晶格中。

在干旱地區(qū)的堿性土壤和堿性風化殼中，硒通常以Se（Ⅵ）形態(tài)存在為主，可被植物直接吸收利用；在中性和酸性土壤中，絕大部分硒以Se（Ⅳ）形態(tài)存在，并常為土壤黏粒和氧化物膠體吸附固定，不易被植物吸收利用；單質(zhì)硒和有機質(zhì)結合的硒則是濕地中硒的主要形態(tài)，分別約占土壤總硒的46%和33%，可溶態(tài)和吸附態(tài)硒含量較低，分別為土壤總硒的5%和13%。

3影響土壤硒含量的因素

土壤中的硒有各種來源，有成土母質(zhì)、化學肥料、大氣沉降、人畜糞便、灌溉水、污泥、農(nóng)用石灰、農(nóng)藥、飛塵、機動車尾氣等。

土壤硒的含量雖然要受多種因素的影響，但在很大程度上取決于成土母質(zhì)的組成和性質(zhì)，發(fā)育程度低的土壤尤為如此。成土過程常常改變成土母質(zhì)中硒的最初含量、結合特性及其在土壤剖面中的分布。硒在土壤剖面中的分布，除受生物富集的影響外，強烈地受淋溶和粘化作用的地制約。成土過程中的黏粒和鐵鋁氧化物，對硒地化學行為、積累和淋溶具有重要影響。低硒帶土壤形成的主要外因是淋溶作用[8]，土壤中硒多以淋失的陰離子鹽存在，在濕潤地區(qū)硒與鐵鋁化合物、黏土礦物一起淋失，故世界低硒帶多分布于溫帶和寒溫帶濕潤氣候帶。在高原生態(tài)環(huán)境中硒以原生礦物的風化淋溶為主；在黃土低硒區(qū)，一方面由于黃土屬于低硒巖類，另一方面和黃土化過程中的風化淋溶作用有關。

土壤pH值、Eh的影響[9]：在酸性條件下，硒呈硒酸態(tài)存在，易被氧化物、黏粒礦物和有機質(zhì)吸附或絡合。此外，易于淋失的有機態(tài)或鈣結合態(tài)硒，也控制著土壤表層50%的硒含量。偏堿性條件下硒活性較強，可被氧化為SeO32-或SeO42-，比酸性條件下更容易遷移淋溶。土壤pH值可通過影響土壤中硒的復合物穩(wěn)定性從而影響硒的有效性，土壤Eh主要通過影響硒的價態(tài)轉(zhuǎn)化而影響硒的生物有效性。

土壤硒的含量與有機質(zhì)含量也具有顯著的正相關性，反映到土壤中硒的含量上，即為富有機質(zhì)土>細質(zhì)土>粗質(zhì)土。有機質(zhì)對硒的生態(tài)效應具有二重性，當它作為有機-無機復合體黏粒并且吸附陰離子時，可能有利于硒的循環(huán)；當它只是作為陰離子的環(huán)境宿體時，則可能成為屏障從而影響硒的傳輸。試驗結果證實后者占主導地位，即有機質(zhì)對硒的影響主要表現(xiàn)為固定。研究表明，土壤中約80%的硒與腐殖質(zhì)結合，一般情況下，與富里酸結合的硒能被植物吸收，與胡敏酸結合的硒難以被植物吸收。土壤中硒的多少與黏粒含量密切相關，呈極顯著的正相關關系，土壤質(zhì)地越黏重，硒含量就越高。

4土壤中硒的賦存形態(tài)及轉(zhuǎn)化

土壤硒的賦存形態(tài)因分類方法而異，按原子價態(tài)可分為元素硒、硒化合物、亞硒酸鹽、硒酸鹽及有機硒和揮發(fā)硒。土壤中硒形態(tài)隨外界條件變化而轉(zhuǎn)化。此外，土壤中各種形態(tài)硒因酸堿度、氧化還原電位等的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)化。土壤中硒以不同形態(tài)存在，對植物的有效性各異。植物能吸收利用的硒，包括部分有機硒（占水溶態(tài)硒的30%～95%）、硒酸鹽和亞硒酸鹽。

參考文獻

[1]何振立.污染及有益元素的土壤化學平衡[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，1998.

[2]SWAINE D J.The trace element content in soil[J].Commonwealth Agricultural Bureau，Eng，1995（171）：134-141.

[3]劉錚.中國土壤微量元素[M].南京：江蘇科學技術出版社，1996.

[4]GUSTAFSSOW J P，JOHNSSON L.Selenium retention in the organic matter of Swedish forest soils[J].European Journal of Soil Science，1992，43（3）：461-472.

[5]王金達，于君寶，張學林.黃土高原土壤中硒等元素的地球化學特征[J].地理科學，2000，20（5）：469-473.

[6]吳少尉，池泉，陳文武，等.土壤中硒的形態(tài)連續(xù)浸提方法的研究[J].土壤，2004，36（1）：92-95.

[7]王美珠，章明奎.我國部分高硒低硒土壤的成因初探[J].浙江農(nóng)業(yè)大學學報，1996，22（1）：89-93.

[8]侯少范，王麗珍，李德珠，等.控制土壤硒化學行為因素的探討[J].地理研究，1991，10（4）：12-17.

[9]易秀.生態(tài)環(huán)境中的硒及其地方病[J].西安工程學院學報，2000，22（4）：69-72.

[10]李永華，王五一.硒的土壤環(huán)境化學研究進展[J].土壤通報，2002，33（3）：230-233.

[11]候軍寧.硒的土壤化學研究進展[J].土壤學進展，1987，15（1）：10-17.

[12]趙少華，宇萬太，張璐，等.環(huán)境中硒的生物地球化學循環(huán)和營養(yǎng)調(diào)控及分異成因[J].生態(tài)學雜志，2005，24（10）：1197-1203.

（1.吉林大學地球科學學院；

2.青海省第五地質(zhì)勘查院）