承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素,开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径,富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而,近年来全国开展的多目标地球化学调查发现,富硒土壤中重金属元素镉通常较高,不利于富硒土地开发利用,因此,研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价,旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时,配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量,以了解其生物有效性。结果显示:承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集,在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤,均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为:水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态,生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响,苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低,暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

闽侯县表层土壤及农产品硒含量特征

依据福建省闽侯县农业地质调查评价数据,研究了县域耕地和园地表层土壤硒分布特征及主要控制因素,分析了农产品硒含量特征。结果表明,表层土壤硒含量受控于地质背景,晚侏罗世潜花岗斑岩分布区土壤硒含量明显高于其他地质背景区,同时不同地貌条件、土壤类型、土地利用方式均对土壤硒含量有一定的影响。研究区大部分农产品硒含量较低,主要富硒农作物为水稻,初步评价表明稻米富硒率达78.6%,但有个别稻米样品As或Cd含量超标,开发利用富硒稻米应关注重金属超标风险。根据清洁富硒土壤分布结合农产品富硒情况,研究区划分了9处天然富硒土地潜力区。     

浙江建德市耕地表层土壤硒分布、来源及生态效应

硒是重要的生命元素之一,对动物及人体健康具有重要意义。系统总结了建德市耕地表层土壤硒地球化学特征,分析了土壤硒的分布规律及其与黑色岩系之间的成因联系,探讨了黑色岩系富硒机制,研究了水稻植株中硒富集规律。结果表明,建德市耕地表层土壤硒含量介于0.06~11.5 mg/kg之间,均值为0.35 mg/kg,不同地质背景、成土母质、土壤类型中土壤硒含量差异显著。根据土壤硒和重金属含量,圈出清洁富硒土壤2 647 hm²,主要分布于寒武系灰岩、碳质页岩、钙质泥岩等岩石出露区,指示土壤富硒与这套寒武系“黑色岩系”有密切关系。古沉积学研究认为,黑色岩系形成于缺氧滞水的沉积环境,富含有机质的海底沉积物大量吸附来自地幔的硒,成岩后形成富含硒等元素的黑色岩系。水稻根系土中硒形态组成分析表明,醋酸溶解态硒占比较小,残渣态占比较大,说明水稻根系土中硒可利用性较低。稻米、莲子、草莓及其根系土采样分析表明,稻米对土壤硒的富集系数最高,水稻植株中硒含量具有根>叶>茎≈籽实的特征。     

恩施地区土壤与农作物硒镉地球化学特征

恩施州已开展的1∶25万土地地球化学调查结果显示,恩施地区表层土壤中硒含量丰富,但镉含量同样较高。笔者以该地区3 950件表层土壤及362件作物硒、镉等含量指标为基础,讨论了硒、镉元素地球化学特征,共生成因以及不同种类作物对两种元素的吸收富集能力。结果表明,土壤中硒、镉呈伴生关系,含量分布主要受控于该地区二叠系发育的黑色岩系成土母质,赋存状态与土壤中的有机质和硫化物密切相关。不同作物生物富集系数对比结果显示,银杏、玉米和茶叶对硒的吸收能力高于镉,可作为恩施地区富硒农产品开发的优选作物,同时还应考虑土壤的pH值,中碱性土壤农产品镉富集风险较低。此外,硒对于镉有解毒作用,高硒环境将会显著降低镉对人体的健康风险。     

浙江典型富硒区硒与重金属的形态分析

通过对浙江西部龙游地区富硒土壤中Hg、Cd、Pb、As等重金属含量的研究表明,成土母岩中与硒伴生的重金属含量较高,由于特殊的地形地貌、母岩风化物质搬运条件以及有利的土壤理化性质等,土壤中重金属大为减少。异常地段重金属形态分析结果表明:土壤中仅有Cd的全量、离子交换态、碳酸盐结合态和弱有机态较高,分别为0.6mg/kg、22.1%、26.5%、11.4%;Se全量平均为0.89 mg/kg,离子交换态、弱有机态含量分别为1.12%、26.4%,碳酸盐结合态仅为0.62%。尽管如此,区内莲子、稻米等农产品仍表现出高硒低重金属等特点,居民健康长寿,发硒含量高,从而为龙游县开发富硒农产品提供了有利条件。     

富硒土地资源研究进展与评价方法

硒是重要的生命必需元素,开发富硒农产品是提升我国人体硒摄入水平的安全有效途径,富硒土地资源评价与利用规划是土地质量地球化学调查成果服务于特色农产品发展与脱贫攻坚的重要切入点。本文评述了近年来在土壤和作物硒含量、土壤硒成因来源、土壤硒赋存形态及其生物有效性影响因素、土壤-作物系统硒吸收运移、硒与重金属镉等元素之间的相互作用等调查研究成果。针对我国土壤硒背景值约0.20mg/kg,远低于世界土壤背景值0.40mg/kg,整体上处于低硒水平的实际情况,认为采用0.40mg/kg Se作为富硒土壤标准具有较强的科学依据;多数情况下土壤硒主要来源于成土地质背景,部分地区与人为活动密切有关;富硒土壤可分为地质高背景、次生富集作用、人为输入及其多种作用的叠加成因,元素地球化学性质决定了硒与镉等重金属元素共生的普遍性;土壤硒成因来源以及pH、Eh、有机质、铁铝氧化物等土壤理化条件决定了硒和重金属赋存形态与生物有效性,进而影响到富硒土地的可利用性,成为制定富硒土壤地方标准的理论基础与考虑因素;不同作物种类对硒吸收富集能力不同,筛选适应当地农田生态环境、富硒低镉的农作物具有实际意义;现有的部分富硒农产品标准未充分考虑人体补硒目的,并存在标准间协调性差等问题,急需加强富硒农产品标准的制定。本文提出,富硒土地资源评价不仅需要考虑土壤硒和重金属含量,而且需综合土壤硒成因来源及其生物有效性、土壤-作物系统硒迁移累积、硒与重金属镉等元素之间的相互作用机制,以及当地气候、土壤和景观条件下作物种植的适宜性,依据富硒土地资源可利用性进行分类分区、科学规划和合理种植管理。同时建议,为满足富硒土地资源调查评价与可利用性分析、富硒农产品健康效应研究的需要,需要加强土壤和作物硒含量及其形态的提取分离与分析测试方法技术研究与应用。     

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。     

安徽贵池地区富硒土壤地球化学特征及开发利用潜力

为了解安徽贵池地区富硒土壤特征与潜力,服务当地富硒土地资源开发,选择贵池西部开展土壤地球化学测量试验,探讨Se、I等有益元素的富集特征、成因及潜力,Cd、As等有害元素的超标特征及成因等,结合研究区土壤中有益、有害元素特征,讨论富硒土地资源及其开发优势。发现表层和深层土壤中Se等有益元素含量总体较高,其中Se含量达到富硒土地标准的表层土壤点位占全部样品点位的76%;表层土壤中Cd含量超标的点位占48%,其他有害元素仅个别点位超标,Cd是制约该地区富硒土地资源开发的主要不利因素。在研究区圈定了61.4 km2的富硒土地资源,认为研究区东部土壤富硒的物质来源是二叠系灰岩,可以利用当地灰岩提升富硒土地资源品质,降低生态风险。     

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。     

甘肃白银东大沟地区土壤镉地球化学特征及生态风险评价

甘肃白银是中国重要的有色金属基地，历史上不科学不合理的矿产资源开发和农业生产活动，造成白银市及其周边部分地区重金属严重超标。重金属生物有效性控制因素和生态风险预测，一直是元素生物地球化学行为研究非常关注的问题。本文调查研究了白银东大沟灌区及其周边根系土与玉米籽实污染情况，分析东大沟灌区农业集中区土壤2007年与2018年关键指标变化情况，并综合评价玉米种植区生态风险。研究区土壤中局部地段Cd含量超标，平均值17.48 mg/kg,最高值达到51.1 mg/kg,不同形态Cd含量相对大小依次为碳酸盐态>离子交换态>铁锰氧化态>腐殖酸态>强有机态>残渣态?水溶态，高pH值碱性土壤和低镉积累的耐镉型玉米品种等因素限制了土壤中Cd的生物有效性，玉米籽实超标率仅为8.8%。东大沟灌区玉米地集中种植区内存在一定的Cd污染，但已得到有效控制，制约Cd生物有效性的pH值、Corg和CaO含量一半以上点位呈现升高趋势，可确保现在和未来一段时间内仍将继续保持低风险。为更好地做好东大沟灌区内Cd含量超标区管控，建议继续选择低镉积累的耐镉型玉米品种种植，同时成熟期收获籽粒作为动物...     

江苏宜溧富硒稻米产区地质地球化学背景

江苏宜溧地区分布有400 km2多的富硒土壤,并产出天然富硒稻米。通过系统分析研究宜溧富硒稻米产地的稻米、土壤、岩石、水样的Se等元素地球化学数据,探讨了控制宜溧地区富硒稻米产出的主要地质环境及地球化学背景因素,总结了Se等元素在米-土-岩之间的分布迁移特征。结果显示:(1)宜溧地区产出的富硒稻米主要受富硒耕地控制,稻米Se与耕地土壤Se、Corg.之间存在显著正相关性,米Se与土Se的相关系数R=0.81,土壤Se≥0.5 mg/kg的耕地中富硒稻米检出率为100%;(2)二叠系煤系地层中的杂色泥质粉砂岩、页岩是主要富硒原岩,其平均Se含量达到17.22 mg/kg,比当地土壤中Se高出5倍以上。富硒原岩沉积厚度越大,其上覆土壤的Se含量越高;(3)上述富硒岩层中夹杂一层几到几十厘米厚的铁锰结核透镜状沉积物,富集Fe、Mn、Cd、S、P等,其风化形成土壤可能富集Cd,但富硒稻米中未检测到Cd超标;(4)耕地土壤中有效Se小于0.02 mg/kg,有效Se占土壤Se的比例为0.16%~2%。富硒耕地土壤总体偏酸性,其p H一般介于4.6~6.5,富硒原岩更偏酸性,其p H一般介于4.2~5.5;(5)Se从源头向耕地迁移也是一个不断均匀化的过程,地势、气候条件、断层等对富硒耕地的分布有影响,山间盆地、沟谷、山前平原是形成天然富硒耕地的主要场所,特定断层可成为天然富硒耕地的边界。     

江苏富硒土壤元素地球化学特征及主要来源

有关生态地球化学调查工程的成果应用已经受到高度关注。本文以江苏区域生态地球化学调查工程所获取的土壤、岩石等元素含量数据为基础,探讨了富硒土壤的分布特点、元素地球化学特征、物质来源与成因类型。研究结果显示：（1）全省富硒土壤的Se含量一般介于0.3~15 mg/kg,同时伴有S、TOC、Zn、Sb、Cd、Pb、As、Cr、Ni、Fe等相对富集;（2）富硒土壤可分为原岩风化残积型、煤矸石风化迁移型、湖相沉积型、粉煤灰型、污染叠加型、多金属矿化伴生型等6个成因类型,以产于苏南酸性土壤环境的原岩风化残积型富硒土壤利用价值最高,该类富硒土壤也是天然富硒农产品的主要产地;（3）富硒土壤物质来源具有多源复合性,表现为先天性物质来源（自然）、后天性物质来源（人为）及复合性物质来源（自然与人为叠加）等3种形式;（4）在先天性物质来源所形成的富硒土壤中,Se与S、TOC等呈显著正相关性,且Cd、Zn、Pb、As等未超标,富硒土壤厚度不受耕作层限制、深度可超过2 m。     

安徽省xx地区富硒土壤地球化学评价

安徽省xx地区土壤Se含量≥0．4mg／kg的面积100km^2,富硒土壤受湖泊沉积环境控制。富硒区土壤环境质量低于土壤三级标准限值,农业营养元素K2O、N、有机质丰富。精米Se含量≥0．04mg／kg,高于对比区两倍,重金属元素未超标。     

江西信丰油山地区土壤硒及重金属元素地球化学特征

为研究江西信丰油山地区绿色富硒土壤的分布特征,进一步指导当地耕种,提高农作物质量,通过在油山地区采集1277件表层土壤样,选取典型土壤横向和纵向剖面,研究该区土壤Se及重金属元素的地球化学特征。油山地区绿色富硒土壤主要分布于西部震旦系;横向上,沿河水流动方向,土壤中的Se、As、Cr、Ni和Cu含量逐渐降低,Se与As、Cr、Ni、Cu呈显著正相关;垂向上,土壤中的Se与重金属元素在地表富集,Se仅与As呈显著正相关;土壤Se与重金属元素来源于震旦纪坝里组黑色碳质板岩,随水共同迁移,富集于母岩近区及河流汇集区。     

河北阜平县表层土壤重金属对人体健康的风险评估

河北省阜平县矿产资源丰富,矿产开发会产生大量重金属污染物,近年来大力发展果农业,也会对表层土壤造成一定影响,目前该县表层土壤重金属现状尚不清晰.为评估阜平县农业重点区表层土壤重金属污染特征和对人体健康的影响,本文按照1:5万土地质量调查规范要求,布设标准网格在该县农业重点区采集表层土壤样品647组,采用原子荧光光谱、电...     

The Trace Element Distribution Patterns of Ediacaran-Early Cambrian Black Shales and the Origin of Selenium in the Guangning Area, Western Guangdong Province, South China

The Ediacaran and early Cambrian black shales are widespread across the South China Craton (Yangtze and Cathaysia blocks). However, the trace element distribution patterns of the Ediacaran and early Cambrian black shales in the Cathaysia Block are still unclear. In this study, thirty-four black shale samples in the Lechangxia Group (Ediacaran) and thirteen black shale samples in the lower Bacun Group (early Cambrian) from Guangning area, western Guangdong Province, South China, were analyzed for major and trace elements concentrations. Compared to the upper continental crust, the Ediacaran black shales exhibit strongly enriched Se, Ga, and As with enrichment factor values (EF) higher than 10, significantly enriched Bi and Rb (10>EF>5), weakly enriched Mo, Ba, Cs, V, In, Be, Tl, and Th (5>EF>2), normal U, Cr, Cd, Sc, Pb, Cu, and Li (2>EF>0.5), and depleted Ni, Zn, Sr, and Co. Early Cambrian black shales display strongly enriched Se, Ga, and As, significantly enriched Ba, Bi, and Rb, weakly enriched Mo, Cs, Cd, V, U, Be, In, and Tl, normal Sc, Th, Cr, Li, Cu, Ni, and Pb and depleted Co, Zn, and Sr. Moreover, Se is the most enriched trace element in the Ediacaran and early Cambrian black shales: concentrations vary from 0.25 to 30.09 ppm and 0.54 to 5.01 ppm, and averaging 4.84 and 1.72 ppm, with average EF values of 96.87 and 34.32, for the Ediacaran and early Cambrian shales respectively. The average concentration of Se in the Ediacaran black shales is 2.8 times higher than that of early Cambrian black shales. Se contents in the Ediacaran and early Cambrian black shales exhibit significant variation (P = 0.03). Provenance analysis showed that Se contents of both the Ediacaran and early Cambrian black shales were without detrital provenance and volcanoclastic sources, but of hydrothermal origin. The deep sources of Se and the presence of pyrite may explain the higher Se contents in the Ediacaran black shales. Similar with the Se-rich characteristics of the contemporaneous black shales in the south Qingling Mountain and Yangtze block, the Ediacaran and early Cambrian black shales in Guangning area, Cathaysia, are also enriched in Se, which may provide a clue for looking for the selenium-rich resources in western Guangdong Province.     

黑龙江省讷河市土壤-作物系统Se元素地球化学特征

根据东北黑土地1：25万土地质量地球化学调查资料,采集黑龙江省讷河市表层土壤（0~20 cm）样品1627组,深层（150~200 cm）样品415组.对不同类型土壤微量元素Se的全量、有效态含量、农作物籽实Se含量,以及Se在剖面中的分布特征进行了分析研究.结果显示：1）表层土壤Se元素含量平均为0.239×10^-6,低于全国和世界土壤平均值,高于黑龙江省和东北平原平均值,表层土壤Se含量以足硒为主要特征,足硒土地面积达84.21%;2）不同类型土壤硒含量有一定差异,黑土、黑钙土、草甸土Se含量高于暗棕壤、沼泽土和新积土;3）不同土地利用类型Se含量表现为交通用地、建设用地和耕地Se含量高于林地、草地和水利用地,反映出与人类活动强度关系密切;4）在土壤剖面中Se含量随深度增加呈现降低的趋势,表层土壤Se含量最高;5）玉米、大豆、水稻主要农作物籽实Se元素平均含量0.035×10^-6,呈低Se特征,可依靠农业科技开发富硒产品,提高粮食质量.     

Assessing cadmium risk in wheat grain using soil threshold values

At present, the prior-established threshold values are widely used to classify contaminated agricultural soils with heavy metals under the cultivation of a variety of crops, without considering the different sensitivity of plants to heavy metals. Evaluation of the characteristics of cadmium transfer from a polluted calcareous soil to cultivated wheat crop and assessment of the efficiency of using the threshold values to reflect the soil pollution risk by cadmium in Zanjan Zinc Town area at the northwest of Iran were the goals of this study. Totally, 65 topsoil (0–20 cm) and corresponding wheat samples of an agricultural region in the proximity of a metallurgical factory were collected and analyzed for cadmium concentration. The results revealed that industrial activities strongly control cadmium distribution in the studied soils. Relatively high bioavailable cadmium contents (mean 0.77 mg kg^?1) were found in the soils, notwithstanding their alkalinity. It was observed that just 22.5% of the studied area around the Zinc Town is covered by polluted soils with the cadmium concentration exceeding the maximum permissible concentration of 5 mg kg^?1, whereas cadmium concentration in wheat grains of 19 sampled plants is higher than the threshold value of 0.2 mg kg^?1. Among these polluted plants, a total of eight samples were grown in areas classified as unpolluted soils with cadmium, based on the soil threshold value. It seems that this misclassification of polluted soils is mainly related to the crop sensitivity to heavy metals uptake from the soil which should be considered.     

山东淄博城市和近郊土壤元素地球化学特征及生态风险研究

以淄博城市土壤为研究对象,应用统计学方法对土壤地球化学特征进行研究,采用单因子指数和尼梅罗综合指数法对土壤环境质量进行评价,同时采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤重金属的潜在生态危害进行评价,并对其产生的生态环境效应进行研究。结果表明:Hg、Cd、S、Pb、Se、Org C等元素或指标在表层土壤中的含量明显大于深层,二者间相关性较差,且表层土壤存在明显碱化特征,受到不同程度人为活动影响;单因子评价Cd、Cu、Hg、Ni、Zn都出现污染,其中Cd污染面积最大,达到5.11%,综合污染评价土壤环境质量整体良好,污染土壤占9.84%,其形成可能与工业生产和人类活动有关;潜在生态危害程度最强的重金属是Hg、Cd,局部地段已经达到强、极强潜在生态危害水平,综合重金属潜在生态危害水平整体表现为中等,其轻微、中等、强、很强生态危害的比例分别为29.32%、55.02%、12.85%、2.81%,从空间分布上来看,强、很强潜在生态危害区分布与各类工业空间布局相吻合,种植的蔬菜中Cd、Pb、Zn、Hg等重金属有不同程度超标现象,需加强对土壤及农产品进行协同监测与评价,防止土壤重金属污染加重影响人体健康。     

富硒、高镉地质背景下水稻种植实验研究

富硒(Se)的土地常常富镉(Cd)，如何从该类土地中过滤掉Cd而安全地利用Se是农业生产的关键。本文以水稻种植为切入点，选取了7种水稻品种，以硅肥调节和农家常规种植方式作为对照进行了实验田与对照田实验。实验结果发现：(1)硅肥具有通过调节土壤理化性质、促进Se和Cd有效态的释放以及通过与Cd²⁺反应降低Cd有效态的双重效果，使水稻更有利于富集Se而不富集Cd；(2)“深两优5814”和“C两优华占”水稻品种，在富集Se和抑制Cd方面的效果上较好。