黄河下游滩区原阳段硒元素分布特征

伍艳　任海平　杨忠芳

摘 要：硒元素作为人体必需的微量营养元素之一，与人体健康密切相关。选取黄河下游滩区原阳段为研究区，通过采样分析获得该区表层及深层硒元素及镉、汞、铅、砷、铜、铬元素的含量，并对硒元素进行质量评价，结果表明：研究区表层土壤硒含量为0.022～1.232 mg/kg，平均值为0.448 mg/kg，深层土壤硒含量为0.081～2.570 mg/kg，平均值为0.945 mg/kg，总体上属于中等及高硒土壤;缺硒区域主要分布在研究区西部，硒含量较高区域则主要集中在研究区中部，且表层和深层硒元素分布范围一致;研究区硒含量主要受成土母质、土壤pH值和有机质含量的影响;研究区镉、汞、铅、砷、铜、铬元素含量较低，土壤环境质量整体良好。

关键词：土壤质量评价;滩区;硒元素;黄河下游

中图分类号：X833;TV882.1   文献标志码：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，随着社会的发展人们对自身的健康愈发关注，硒（Se）作为人体必需的微量营养元素之一，与人体健康密切相关，是部分重金属元素的天然解毒剂。人体通过富硒农产品适量补硒不仅可以有效提高机体免疫能力，而且能有效降低急慢性克山病、大骨节病、心血管疾病及高血压、心脏病的发病率[1-3]。目前，我国成人日均摄入硒含量远未达到世界卫生组织推荐的30 μg的水平，属于缺硒国家，但仍发现了少量富硒地区，并根据各地区特点开发了多种富硒农牧产品，如湖北恩施和陕西紫阳的富硒茶、浙江龙游富硒大米、辽宁富硒花生、湖南新田富硒大豆、安徽石台县富硒矿泉水。黄河下游滩地面积共3 154 km2，涉及河南、山东两省15个地（市）43个县（区）1 928个村庄，滩区内耕地22.67万hm2、林地3.2万hm2，居住人口189.5万人[4-5]，是粮食重要产地之一。笔者对黄河下游原阳滩区的硒元素进行分析评价及成因分析，以期为该地区土壤资源开发利用、农业发展和经济发展提供参考。

1 研究区概况

研究区地处豫北平原，南临黄河，北面是余河通道，地势西南偏高，东北偏低，地貌属黄河冲积平原。研究区东接封丘，西邻武陟、获嘉，北靠新乡、延津，南与中牟和郑州郊区隔河相望。该地区以农业、养殖业和旅游业为主，是重要的粮食产地之一，土壤中硒含量研究对当地农业生产及人体健康具有重要意义。

2 样品采集与分析

黄河下游原阳滩区总面积约200 km2，采样时以1 km×1 km为网格布设采样点，并用GPS记录采样点坐标，采集10～20 cm浅层土壤以及50 cm以下深层土壤，采样点布设见图1。采用四分法取土，并剔除水域用地、建设用地、规划用地等非农耕用地，浅层、深层土壤各取样146件。将采集的样品充分搅拌混合，置于晾晒室自然晾干后过100目筛装袋待测。采用电感耦合等离子体质谱法对样品硒、镉、汞、砷、铅、铬、铜元素含量进行分析，并采取相关质量保证和质量控制（QA/QC）措施，各标样回收率为92%～108%。并对其中20%的样品进行了平行试验，标准偏差在5%以内。

3 结果与讨论

3.1 硒元素含量

黄河下游滩区为冲积平原，洪积倾斜平原和红土丘陵也有少量分布，成土母质相对较为单一，主要有冲积物、洪积物和零星发育粗质残坡积物。研究区土壤pH值≥7.5，根据研究区表层（0～20 cm）土壤测试结果（见表1），Se含量为0.022～1.232 mg/kg，平均值为0.448 mg/kg。此外，对研究区52个土壤样品中的主要重金属元素进行了分析。由表1可以看出，除As含量略高于《绿色食品 产地环境质量》（NY/T 391—2013）[6]中的限量值外，其他各元素平均含量均低于该标准的限量值。

为分析表层土硒含量分布规律及形成原因，对深层（50 cm）土壤中硒及主要重金属元素含量进行了测试分析，结果见表2。Se含量为0.081～2.570 mg/kg，平均值为0.945 mg/kg，高于表层Se的平均含量。

在全球范围内，低硒或缺硒土壤的面积远多于富硒土壤的面积[7-15]。我国处于地球低硒带，约72%的土壤面积缺硒[16]，缺硒带呈东北—西南走向，硒含量整体呈南方高北方低的趋势[17]，富硒耕地主要分布在闽粤琼区、苏浙沪区、湘鄂皖赣区、晋豫区等[18]。研究区与全国各地表层土壤硒含量对比见表3，从表3可以看出，研究区硒含量平均值略高于全国的平均值，明显高于青藏高原克山病区，且低于湖北恩施富硒地区。

3.2 富硒土壤评价

硒过量或缺乏都会产生一定生态效应。目前我国尚未出台有关全国性和地方性的富硒土壤地球化学评价标准，但谭见安[35]给出了“硒（Se）生态景观界限值表”[35]，见表4。从表4可以看出，研究区局部地段富硒特点明显，大部分土壤属于富硒范畴，表层和深层富硒地区相对面积分别为51.90%和71.60%，其次为足硒范畴，相对面积分别为24.70%和23.50%，不存在硒毒土壤。

为了直观反映整个区域硒元素的空间分布情况，利用ArcGIS软件制图得到浅层、深层土壤硒元素分区图，见图2、图3，可以看出，浅层土壤的硒含量普遍比深层土壤的硒含量低，但分布范围基本一致;缺硒地区呈斑块状分布，且主要分布在研究区西部;富硒地区主要集中在研究区中部。

3.3 影响因素

影响土壤硒含量的因素众多，其中成土母质是硒最重要的来源。在原生地质环境中，硒的主要来源为富硒沉积层，如中生代黑色页岩和煤[36]。有关研究表明，冲积平原上游的含煤地层引起下游土壤富硒，如广州石鼓地区[37]和陕西紫阳地区[38-40]。研究区为黄河流域下游滩区，其表层及深层土壤中的硒含量均较高，这与其上游鄂尔多斯存在含煤地层[41]有密切关系。虽然该区域富硒土壤分布表现为对成土母质具有较高的继承性，但由于表层土壤硒元素不断淋溶流失，水溶态硒被带走，因此表层土壤的硒含量低于深层土壤。

此外，土壤硒含量与土壤理化性质关系密切，影响最为显著的是土壤pH值和有机质含量。硒在土壤中存在的形态较多，其中能被植物直接利用的硒称为生物有效硒。研究区pH值普遍不小于7.5，属弱碱性，而碱性条件下，硒元素生物有效性更高，水溶性硒含量较多[42]，该形态的硒更加稳定，易被植物吸收，这是对该区域富硒及保持其生物有效性有利的因素。

硒含量与有机质含量呈正相关关系，土壤有机质对土壤中硒元素的吸附与固定起重要作用，土壤有机质含量越高，对土壤中硒的吸附能力越强，土壤中硒的总含量相对越高[28，43]，但会导致土壤中水溶性硒含量及生物有效性降低。黄河下游滩区有机质含量为3.23～17.08 g/kg，為中等水平，对土壤中硒含量影响不明显。

4 结 论

（1）研究区表层土壤总硒含量为0.022～1.232 mg/kg，平均值为0.448 mg/kg，深层土壤总硒含量为0.081～2.570 mg/kg，平均值为0.945 mg/kg。表层土壤硒含量略高于全国土壤平均水平，总体上属于中等及高硒土壤。该区域镉、汞、铅、砷、铜、铬含量较低，土壤环境质量整体良好，可以考虑富硒农产品的开发。

（2）缺硒区域主要分布在研究区西部，硒含量较高区域则主要集中在研究区中部，且表层和深层硒元素分布范围一致。该区域硒含量主要受成土母质、土壤pH值和有机质含量的影响。

参考文献：

[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.