摘要：综述了土壤中Se的形态分布、有效性研究方面的进展,论述了不同形态的Se在土壤中的分布情况，对Se的有效性与土壤pH值、化学及矿物学组成、氧化还原状态等物理化学性质的关系进行了探讨。
【关键词】：硒；硒的形态；有效性
收稿日期：2011-10-04
作者简介：姜磊（1984―），男,江苏江都人,助理工程师,主要从事水工环地质方面的研究工作。
中图分类号：O 13.53
文献标识码：A
文章编号：1 14-9944(2011)11-0123-03
1引言
通常意义上的硒元素分布主要是指硒在自然界岩石、土壤、水体、食物中硒的含量水平和赋存状态。在全球范围内各种环境介质由于受到多种不同因素的作用和影响、以及测定方法和仪器精密度的限制,也使得硒的含量分布和状态水平差异较大。即使在同一环境介质中,由于组分和结构的复杂性,其赋存的硒也不尽一致，因此有必要对土壤中硒的分布作进一步的分析［1］。
2土壤中的硒
土壤中硒的来源主要有成土母质、降水和降尘、灌溉、富硒植物死亡后分解释放，富硒地下水通过毛细管作用上升于土体上部，化学肥料中的含硒杂质，使用杀虫剂带入的硒，施有机硒肥带入的硒，施用粉煤灰带入的硒，高硒工业污染物如污水、垃圾等进入土壤。在非工业污染区,主要靠母质的风化释放。
Allaway等认为从土壤系统进入生态系统中的硒是Se元素的主要来源。世界各国土壤中的硒大多在0.08~2.0μg/g。影响土壤硒含量的因素主要有成土母质,成土过程、土壤质地、土壤有机质和人为因素。
在我国环境中硒的分布规律是东北至西南走向有一条低硒带,其西北方向为干旱地区富硒环境,东南方向为湿润地区富硒环境。从东北地区暗棕壤、黑土向西南方向,经黄土高原上的褐土、黑沪土至川滇地区的棕壤性紫色土、红褐土、红棕壤、褐红壤地区,再至青藏高原东部和南部的高山草甸土(黑毡土),形成一条低硒带。低硒带的西北部则为干旱、半干旱地带(即西北非病带)黑钙土、栗钙土、灰钙土和灰漠土。位于低硒带东南部的广大地区包括贵州省的开阳县(即东南非病带),分别是湿润热带和亚热带黄壤、红壤、砖红壤和相应的水稻土。我国土壤中硒的分布形成了中间低(以棕褐土系列为中心)东南部和西北部广大地区较高的马鞍型趋势［2］。
2.1土壤中硒的形态特征
土壤硒的赋存形态的研究包括两个方面,其一是基于硒的价态,其二是基于硒与土壤中其它组分的结合形式［3］。根据硒的原子价态可分为 级［4］:元素态硒(Se),在土壤含量甚微,很不活泼,不能为植物利用；硒化物(Se2-)是半干旱地区未经强烈风化的富硫化物和黄铁矿的土壤中硒存在的主要形态；亚硒酸盐(SeO2-3)是土壤中硒的主要赋存形态,也是植物吸收的主要雅机硒形态,广泛存在于温带湿润地区土壤中；硒酸盐(SeO2-4)是土壤硒最高价态,易被植物吸收,主要存在于碱性和通气良好土壤中；有机态硒是土壤硒的主体部分之一,主要来自含硒植物的腐解；挥发态硒,部分有机硒经微生物分解形成气态的易挥发的烷基硒化合物,土壤及其生长植物所散发的特殊气味就是烷基硒。根据与土壤中其它组分的结合形式来区分土壤中硒的形态,这方面的研究报道较多。
早期Carry等用15Se和系统分离的方法研究了土壤中硒可能的结合形式及其与植物利用率的关系,为阐明土壤硒的形态提供了依据［5］。土壤硒大部分能溶于碱性溶液,这些碱性提取物可进一步分离成为胡敏酸和富里酸二组分,Kang等研究指出,雅机硒主要存在于富里酸组分中,而胡敏酸组分中的硒可能以硒氨基酸形态存在［ ］。由于富里酸组分中含有雅机硒,Kang等认为对富单酸中硒形态的分组有助于完善土壤硒的分类体系。Gustafssont采用连续提取法将森林土壤硒区分为NaH2PO4可溶性SeO2-4,Na4P2O1/ NaOH可溶性Se、胡敏酸Se、疏水富里酸Se.亲水富里酸Se.雅机SeO2-3等组分［1］。鉴于硒和磷在土壤中的化学行为具有相似性,侯少范［8］在参照Jackson系统分离土壤磷的方法的基础上,将土壤硒分离成为水溶性Se、A1～Se、Fe～Se、Ca～Se、被包蔽的铁～Se、被包蔽的铝～Se以及残余态Se等1种形态。研究者从各自的研究日的和研究对象出发,或提出自己的分级体系和程序或对某一原有的体系和程序加以修改和发展,这主要包括各个形态的分级和提取剂的选择两个方面。近十年来,多种土壤硒的形态分级方法和体系被建议和采用。
2.2硒的有效性
土壤中硒以不同形态存在,对植物的有效性各异,植物吸收利用的硒包括部分有机硒(占水溶态硒的30%～95%)、硒酸盐和亚硒酸盐。土壤中而不引发生物危害性,这主要取决于其形态、价态和理化性质。土壤全硒一般不能很好地反映土壤对植物的供硒水平,只能作为土壤硒的容量指标,Olson等较早研究了土壤硒对植物有效性问题,证实土壤硒的有效性决定于水溶性硒的数量［9］。Nye等研究发现水溶性硒和植物摄硒量显著相关,认为水溶性硒可作为土壤硒有效性的评价指标［10］。
3影响硒有效性的因素
3.1水文地球化学环境
由于受地质构造或局部地形、地貌、海陆分布等自然因素控制而出现的不受景观地理纬度分带影响的水文地球化学环境。如在某些火山、温泉分布地区可造成局部环境硒的富集;在某些煤系地层,凝灰岩地区硫化矿床氧化带中的硒高度富集［11］。
3.2土壤酸碱度
土壤pH值的高低在很大程度上决定了土壤硒的存在形态和有效性。硒在微酸性或中性土壤中溶解度最低,而在酸性或碱性条件下溶解度均较大。碱性条件下,亚硒酸盐氧化为硒酸盐,有效性增加,产生硒中毒的土壤大多呈碱性。赵美芝研究表明,土壤pH值升高,土壤对硒吸附降低,交换态硒降低而水溶性硒增加,总的来说,pH值升高,硒有效性增加,施用石灰可增加有效态硒。
3.3土壤氧化还原状况
土壤的氧化还原物状况直接影响了硒的价态变化,从而影响硒的有效性,硒在土壤中占优势而又最重要的形态是SeO2-4、HSeO3-,SeO2-3。在高度还原条件下元素态硒是最稳定的,而最常见的还原态硒是Se2-,它可以形成稳定的金属硒化物,植物很难吸收。在氧化条件下,硒的有效性明显提高,强氧化条件尤其如此。
3.4土壤有机质
有机质对硒的有效性具有双重影响,一方面有机质矿化会释放出硒而增加有效硒,另一方面有机质具有较强的固定土壤溶液中硒的能力。这与有机质的组成有关,富里酸比例大时,硒的有效性高;而胡敏酸比例大时,硒的有效性低。
3.5土壤质地及粘粒类型
粘土矿物和铁铝氧化物对硒具有很强的固定作用,虽然全硒含量与粘粒含量呈正相关,但水溶性硒和植物含硒量则与粘粒含量呈负相关,因而硒的有效性随质地变粘而降低,也随铁、铝氧化物增加而降低［12］。
4结语
近年来,国内外对Se在土壤中形态分布规律研究的更加深入。明确了Se在土壤中的分布及存在形态与土壤理化性质、酸碱度、氧化还原状态、有机质和粘土矿物对硒的固定和硒在土壤剖面中的分布上起主要作用,研究了各种理化因素对土壤硒形态、价态以及迁移转化的影响。由于硒的生物活动性,也可作为地球化学的依据。但仍有不少问题需作进一步研究,应以地层时代、成土母岩和土壤类型为基本单位,对岩石、土壤、植物中的Se作为一个整体进行分析研究,可以让我们更一步了解土壤中硒的迁移规律。
参考文献：
［1］ 童建川.重庆紫色土硒分布、迁移富集及影响因子研究［D］.重庆:西南大学,2009.
［2］ 李春生.开阳县硒资源农业开发利用研究［D］.贵州:贵州师范大学,2000.
［3］ 李永华,王五一.硒的土壤环境化学研究进展［J］.土壤通报,2002(3):11~12.
［4］ 宋崎.土壤和植物中的硒.土壤地球化学的进展与应用［M］.北京:科学出版社,2000.
［5］ Carvy E E.Reactions of selenite-selenium added to soils that produce low-selenium forages［J］.Soil Sci Soc Am J,19 1,31(1):21~2 .
［ ］ Kang Y,Yamada H,Kyuma K T.上壤中硒的形态及其区分［J］.土壤学进展,1995,23(2):50~53.
［1］ Gustafsson J P,Johnson L.Selenium retention in the organic of Swedish forest soils［J］.Soil Sci Soc,1992(43):4 1~412.
［8］ 侯少范,李德珠,工阴珍.我国上壤中结合态硒的含量和分布规律［J］.地研究,1990,9(4):11~25.
［9］ Olson G H,Bruggemvert M G M.The availahiliy,to crop plant,of different forms of selenium in the soils［J］.Soil Sci,1939(41):305~311.
［10］ Nye S M,Peterson P J.Trace substances in environmental health,Hemphill D D［J］.Univ of Missouri,1915(9):113~121.
［11］ 易秀.生态环境中的硒及其地方病［J］.西安工程学院学报,2000(12): 1~ 2.
［12］ 杨兰芳.土壤中的硒［J］.湖北民族学院学报,2002(2):31~32.
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发表于 2020-6-10 06:36:09
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