惠州市金山新城規劃區硒元素的地球化學特征

孔琳琳 劉夢翔

（廣東省有色金屬地質局九三五隊）

硒Se 元素是世界衛生組織確定的人體必需微量元素，在適量范圍內攝入硒對人體有保健作用，攝入量不足則導致克山病、大骨節病［1］。通常將硒含量在0.4～3.0 mg/kg 的土壤稱為富硒土壤［2］。隨著人類生活品質的提高，自身健康越來越成為社會關注的熱點，富硒土壤的開發和利用也得到了社會的廣泛關注，富硒農產品將會有更大的市場需求，并帶來巨大的經濟效益。

近年來，不少學者在廣東省珠江三角洲開展了富硒土地的調查和研究，劉子寧等［3-4］提出臺山地區巖漿活動為其提供硒源，區域淺變質活化富集及黏土礦物吸附保留造成土壤富含硒元素，同時地區40%農作物硒含量已滿足富硒農產品要求；另外建立了適合當地的富硒土壤劃分標準，低硒區＜0.2 mg/kg，硒正常含量區0.2～0.6 mg/kg，富硒區0.6～3.0 mg/kg，硒過剩區＞3.0 mg/kg。李婷婷［5］基于廣東省多目標區域地球化學調查，統計研究了珠三角地區的土壤硒富集區，指出珠三角地區表層土壤Se 含量為0.102～1.886 μg/g，平均值為0.789 μg/g，山丘、坡地硒含量高于地勢平坦地區。陳玉川［6］對珠江三角洲富硒土壤區調查研究發現，內生作用硫化物礦化、表生作用褐鐵礦化對巖石中硒顯著富集，為硒自然來源提供物質基礎。

前人對富硒土地的調查研究集中在珠江三角洲黑色巖系、巖石樣品，但在惠州市表層土壤開展富硒調查研究較少。惠州市作為廣東省城市地質試點城市，金山新城規劃區是惠州政府定位的惠城新副中心，本文在金山新城規劃區進行表層土壤樣品采集及測試分析，然后參照規范進行Se 元素的地球化學特征進行分析，最后根據Se 元素的含量特征分析其影響因素，為將來大灣區尋找富硒土地資源提供一定的理論參考。

1 規劃區概況

金山新城規劃區位于惠州市中心城區，交通便利，地理坐標為東經114°23'27.12″～114°32'02.97″，北緯22°57'12.30″～23°04'48.74″，所涉研究區面積為118.29 km2。規劃區地勢總體南西高、北東低，地貌類型主要為丘陵和沖積平原，屬南亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，陽光充足，年平均氣溫23.2 ℃，年平均降雨量1 862.4 mm，夏季多東風和東南風，冬季多北風和西北風。區內水網縱橫，發育東江第二大支流西枝江，與淡水河、金山湖流域河流在平原區匯流，由西向東注入東江。

金山新城規劃區在構造單元上屬華南褶皺系湘桂粵拗陷帶的永梅—惠陽拗陷，區內分布有泥盆系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第四系地層（圖1），區內巖漿巖中侵入巖發育，三棟鎮一帶發育較大面積的晚白堊世鉀長花崗巖巖體（樟頂巖體K2γπ）。地質構造以斷裂為主，北東向樟木頭斷裂和北西向惠州斷裂斜貫本區，局部還有東西向斷裂分布。

根據廣東省第二次土壤普查成果資料，規劃區內土壤類型主要為水稻土、赤紅壤和潮土，其中水稻土以潴育型水稻土為主。

根據惠城區2018 年土地變更調查數據庫提供數據，金山新城規劃區土地用地情況見表1。

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2 地球化學樣品與方法

2.1 地球化學樣品采集

規劃區野外工作遵循《土壤地球化學測量規程》（DZ/T 0145—2017）的要求，每1 km2土壤設置樣品基本采樣點4 個，共采集原始土壤樣品585 件，重采樣15 件。采樣位置根據土地利用類型、地形地貌、土壤類型等實際情況進行調整，利用手持GPS 進行定點，并進行航跡監控。

為保證采樣物質具有代表性，1 個表層土壤樣品通常由1 個主樣和多個副樣混合而成。選擇具有代表性的地塊中央，在采樣點位利用不銹鋼鏟向下垂直挖深度大于20 cm 的采樣坑，將其中1 面垂直削平，利用采樣工具采集0～20 cm 的土柱，去除植物根系、石塊等雜物后裝入樣袋，并套上聚乙烯塑料袋。在采樣點中心30～50 m 的范圍內采集3～5 個副樣，將主樣和多個副樣均勻混合成1 個樣品，將大于1 500 g 的土壤樣品裝袋。當采樣小格中水域面積超過2/3時，需要采集原始重量大于2 000 g 的水底沉積物樣品。野外采回的樣品在日光下干燥，及時揉搓或用木棒敲打防止結塊，干燥后過10目篩，縮分稱重后裝入塑封袋。

2.2 地球化學樣品分析測試

由四川省冶金地質勘查局六〇五大隊分析測試中心進行土壤樣品分析測試，定量分析有機質、U、Th、N、P、K、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、pH、Se 共16項指標，包含本文研究所需的Se、pH 和有機質。Se的含量采用原子熒光光譜法（AFS）測定，pH 采用玻璃電極法，有機質采用重鉻酸鉀容量法。

3 結果與討論

3.1 規劃區表層土壤Se的地球化學背景值

據統計，規劃區表層土壤Se 含量范圍為0.1～1.48 mg/kg，平均值為0.37 mg/kg，變異系數（CV）＜0.5（表2），然后利用全區表層土壤元素數據進行正態分布檢驗，按照算術平均值加減3 倍標準離差進行剔除，最后用算術平均值代表該區域的土壤地球化學背景值，即規劃區表層土壤Se 背景值為0.35 mg/kg，標準離差S為0.15 mg/kg，變異系數CV＜0.5，為中等強度變異，分布較均勻。為評價規劃區元素的富集與貧化，分別以中國土壤A 層、廣東土壤A 層的元素背景值為評價標準，結果見表3。相對于廣東省土壤背景值，Se元素相對富集，pH值與廣東省土壤背景值相當；相對于全國土壤背景值，有機質和Se元素相對富集（圖2）。

注：X 為項目含量或者pH 值，有機質含量單位為g/kg，其余為mg/kg，pH的量綱為1。

3.2 規劃區土壤Se含量空間分布特征

根據表層土壤地球化學數據，利用一體化軟件基于網格數據采用15級累頻方法繪制了Se元素的地球化學圖，Se 元素在規劃區西部、南部丘陵山區及東部的連片魚塘區以背景—高背景分布為主（局部為異常分布），在中、東部大片第四系沖洪積區域以背景—低背景分布為主。

3.3 不同成土母質Se含量特征

地表巖石風化物質是形成表層土壤的來源，前人發現成土母質對土壤硒含量分布存在顯著影響［7-8］。在規劃區三大成土母質單元中，土壤Se 含量背景值呈現特征：侵入巖類＞沉積巖類＞第四系松散沉積物（表4），在侵入巖類和第四系松散沉積物中Se 元素為中等程度的變異，分布較為均勻，而在沉積巖類中表現為分布不均勻的特征。規劃區主要發育晚白堊世的花崗巖，說明Se 元素容易在花崗巖表土層聚集，且分布更均勻。

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3.4 有機質、pH影響下的Se含量特征

Se 元素是作為親生物元素，易在富含有機質的土壤中累積［9］。劉健等［10］研究發現土壤有機質通過離子交換吸附和絡合作用影響土壤中的Se元素含量及其形態，其含量與有機質呈正相關的關系。規劃區表內層土壤有機質平均值為15.9 g/kg，變異系數CV為0.52，分布較不均勻，根據相關性分析，表層土壤有機質和Se元素具有顯著的正相關關系（圖3），有機質含量越高，其土壤中硒含量越高。一般情況下，在土壤有機質含量的較低的階段，增加土壤有機質可有效提高Se 含量，但增加土壤有機質會抑制植物吸收Se元素［9］。

王月平等［11］提出土壤pH 是影響土壤Se 元素的存在形態的重要因素，在堿性土壤中Se易溶于水，生物活性強，易被植物吸收利用。規劃區土壤pH 變化范圍為3.6～8.4，平均值為5.9，整體土壤偏酸性。按《土地質量地球化學評價規范》（DZ/T 0295—2016）［12］土壤酸堿度分級標準進行評價統計，強酸性土壤（pH＜5.0）面積為15.18 km2，占總面積的13.36%，零星分布于全區；酸性土壤（pH=5.0～6.5）面積為68.13 km2，占比60.01%，在全區除城鎮建成區外廣泛分布；中性土壤（pH=6.5～7.5）面積為23.96 km2，占比21.11%，主要分布在規劃區北部和南部的城鎮建成區及東南部的坑塘區；堿性土壤（pH=7.5～8.5）面積為6.27 km2，僅占比5.52%，主要分布于東部城鎮建成區。

根據相關性分析，表層土壤Se 含量與pH 呈負相關關系，相關系數為-0.032 6，這與羅海怡等［7］、李曉慧等［13］的研究相一致，隨著土壤酸性減弱堿性增強，土壤中Se 含量逐漸減少（圖4）。推斷其可能原因是在堿性條件下，Se 以硒酸鹽形式存在，且易溶于水，使其在土壤中含量變低，而在中酸性條件下，Se 以亞硒酸鹽形式存在，遷移和淋溶作用較弱，易被土壤中的金屬氧化物和有機質吸附和絡合［8］，故表現在中酸性土壤中含量較高。

3.5 表層土壤Se元素的含量分級

依據我國Se 的分布特點，《中華人民共和國地方病與環境圖集》中提到了土壤中硒的等級劃分標準［14］，共劃分為5 個等級。參照該等級標準，發現規劃區總體處于富硒區和硒適量區，不存在硒過剩的土壤。其中土壤硒適量（Se 含量0.175～0.400 mg/kg）占規劃區總面積比達到60.02%，在全區廣泛分布；富硒土壤（Se含量0.4～3.0 mg/kg）面積為43.38 km2，占比為38.21%，主要分布于規劃區西、南部的丘陵山區和淡水河兩側的水產養殖區，在城鎮建成區由于人工填土的帶入也存在部分富硒土壤，基巖主要為侏羅系、三疊系的砂、頁巖和晚白堊世的花崗巖；邊緣及缺乏等級的土壤（Se 含量＜0.175 mg/kg）合計僅占比1.77%，呈零星分布（圖5）。

4 結論及建議

4.1 結 論

（1）規劃區表層土壤Se 含量范圍為0.1～1.48 mg/kg，Se 背景值為0.35 mg/kg。相對于廣東省土壤背景值，Se元素相對富集，pH與廣東省土壤背景值相當；相對于全國土壤背景值，有機質和Se元素相對富集，Se元素是全國土壤的背景值的1.74倍。

（2）數據分析表明，表層土壤Se 含量易受成土母質、有機質和土壤酸堿度（pH）影響。花崗巖成土母質單元均位于丘陵山區，為淺覆蓋區，Se 元素容易在花崗巖表土層聚集，且分布更均勻，且侵入巖類的土壤Se 含量背景值高于沉積巖類和第四系松散沉積物；表層土壤有機質和Se 元素具有顯著的正相關關系，更好地解釋了坑塘或水產養殖區土壤更易富硒，推斷可能是表層土壤中有機質對Se 元素的吸附作用；表層土壤pH 和Se 元素具有顯著的負相關關系，隨著土壤酸性減弱，土壤中Se含量逐漸減少，推斷Se元素在中酸性土壤中更易富集，而在堿性土壤中易被植物吸收利用，可在堿性富硒土壤區域中尋找富硒農產品。

（3）規劃區富硒土壤資源較為豐富，富硒土壤主要分布在丘陵山區和坑塘區，土地利用多為耕地、果園和坑塘水面。富硒土壤面積為43.38 km2，占規劃區總面積的38.21%，土壤硒適量面積為68.15 km2，占規劃區總面積比達到60.02%。

4.2 建 議

規劃區內富硒土壤主要分布在丘陵山區和坑塘區，綜合考慮當地生產條件、經濟條件和土地利用現狀，就規劃區富硒土地利用方向提出3點建議：

（1）針對低緩丘陵區種植果樹、茶葉等適合坡地種植相對容易富硒的農產品。

（2）針對有富硒底泥分布的坑塘進行富硒水產養殖。

（3）針對只有部分地塊土壤達到富硒等級，其他地塊土壤硒含量為適量，可以在適合開展規模化蔬菜或者糧食種植的平原區進行土壤改良，主要是通過調節土壤酸堿性，提高土壤中有機質含量，從而使農產品中硒含量也可以達到富硒農產品要求。