朱曉華，劉曉端，劉久臣，湯奇峰，孟拓

國(guó)土資源部生態(tài)地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037

川西高原天然剖面土壤硒的含量及分布特征

朱曉華，劉曉端*，劉久臣，湯奇峰，孟拓

國(guó)土資源部生態(tài)地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037

中國(guó)低硒帶分布范圍廣，低硒程度高，造成了廣泛的相關(guān)地方病的發(fā)生。對(duì)未經(jīng)人為破壞的天然土壤中硒的分布規(guī)律及其影響因素進(jìn)行分析研究，可為城鎮(zhèn)布局和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考，避免低硒現(xiàn)象對(duì)人群健康的影響。選取中國(guó)著名低硒帶上的川西阿壩地區(qū)的馬爾康、壤塘、阿壩和若爾蓋為研究區(qū)域，在人為活動(dòng)較少的區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)。采集6個(gè)天然土壤剖面樣品，分析其硒含量，并對(duì)土壤樣品中與硒含量相關(guān)的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究影響硒分布和富集的因子。結(jié)果表明：研究區(qū)天然土壤剖面樣品中硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.06～0.16 μg·g-1，明顯低于世界和中國(guó)土壤硒含量平均水平。此結(jié)果明顯對(duì)應(yīng)于該區(qū)域巖石中較低的硒含量，表明地質(zhì)背景和土壤母質(zhì)是影響土壤硒含量的主要因素。統(tǒng)計(jì)分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及S、P、Ca、Si、Al、Mn等元素及其化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是影響和控制硒在土壤剖面中的含量和分布規(guī)律的重要因素；硒在土壤中的固定和流失均與這些物質(zhì)有著密切的關(guān)系。

硒，天然土壤剖面，地質(zhì)背景

硒是人體必需的微量元素之一，在維持細(xì)胞正常的生理功能、保護(hù)心血管、維持心肌健康、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、保護(hù)視覺(jué)器官及抗腫瘤等方面起著積極的作用。1973年世界衛(wèi)生組織將硒確定為人和動(dòng)物生命活動(dòng)的必需微量元素；1988年中國(guó)營(yíng)養(yǎng)協(xié)會(huì)也將硒列為 15種每日膳食營(yíng)養(yǎng)素之一（杜瑩和劉曉丹，2007）。硒獲得了“天然減毒劑”和“抗誘變劑”的稱(chēng)譽(yù)（關(guān)玉群等，2003）。人體內(nèi)硒的含量水平的高低關(guān)系到很多種疾病的發(fā)生。許多研究（梁立軍，2008；Tan等，2002；Zhu等，2004；周大寨等，2007；馬秀杰和張躍安，2009；Reza等，2008；吳秀峰和陳平，2004；李會(huì)芳等，2006；Li等，2007）證實(shí)，低水平硒與心血管疾病、腫瘤、衰老等密切相關(guān)，嚴(yán)重影響著人類(lèi)的健康。中國(guó)多項(xiàng)調(diào)查研究表明，大骨節(jié)病的發(fā)生與環(huán)境、動(dòng)植物乃至人體內(nèi)硒的含量有較強(qiáng)的相關(guān)性（徐剛要等，2004；徐剛要等，2009）。朱航等（2007）研究表明，適宜濃度的硒可增加機(jī)體抗氧化性；低濃度或高濃度硒則降低抗氧化能力，使機(jī)體細(xì)胞中毒。

從全世界范圍看，低硒或缺硒的土壤面積遠(yuǎn)大于高硒或硒毒土壤面積。全球約有 40余個(gè)國(guó)家缺硒，中國(guó) 72%的市縣屬于低硒或缺硒區(qū)（王瑩，2008）。從硒分布上來(lái)看，中國(guó)存在著一條從東北地區(qū)的暗棕壤、黑土向西南方向經(jīng)過(guò)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)土壤硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值僅為0.1 mg·kg-1，顯著低于其他地區(qū)的土壤硒含量。環(huán)境介質(zhì)中的硒均是源于地質(zhì)體本身。在地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、氣象條件、人為活動(dòng)等因素的作用下，硒在環(huán)境介質(zhì)之間遷移、轉(zhuǎn)化、富集、釋放，進(jìn)而進(jìn)入食物鏈，影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人體健康。多年來(lái)，中國(guó)在云南（余志明等，1990）、青海（袁建生等，1996）、甘肅（王琳等，1988）、陜西榆林（丁德修等，1989；王文華等，1999）、四川阿壩州（王建平和謝洪毅，2005；何錦等，2012）、吉林（許舒野等，2013）等地的研究表明：該區(qū)域環(huán)境低硒含量和人群硒營(yíng)養(yǎng)水平低是區(qū)域內(nèi)大骨節(jié)病頻繁發(fā)生的主要原因。

四川省阿壩藏族羌族自治州（簡(jiǎn)稱(chēng)阿壩州），位于川藏高原，介于東經(jīng) 100°30′～104°27′，北緯30°35′～34°19′之間，處于中國(guó)著名的低硒帶上，是大骨節(jié)病比較集中發(fā)生的區(qū)域之一（黃慧等，2009）。該區(qū)域地貌類(lèi)型復(fù)雜多樣，高原包括平原、丘狀高原和高山原；山地峽谷主要有低中山、中山、高山、極高山和山原，其間分布著平壩或臺(tái)地；其主體地貌為山地，山地約占總土地面積的88.17%。州境北部，淺切的河流蜿蜒緩流，呈現(xiàn)出谷地寬展、丘陵和緩起伏的丘狀高原、高平原景觀。東南部切割強(qiáng)烈，形成高差懸殊的地勢(shì)，在水平距離極短的范圍內(nèi)海拔高度發(fā)生急劇變化。區(qū)內(nèi)發(fā)育著一系列平行展布的深大斷裂，且地層褶皺強(qiáng)烈、多倒轉(zhuǎn)褶曲，巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育破碎，谷坡陡峻，重力地貌十分發(fā)育，山崩、滑坡和泥石流廣布。

中山是研究區(qū)的主要地貌類(lèi)型，分布于起伏量大于 200 m，海拔 2500～4000 m的山地，面積45200.99 km2，占州境總面積的54.31%，是阿壩州面積最大的地貌類(lèi)型。中山區(qū)垂直地帶性明顯，氣候由溫帶過(guò)渡到寒溫帶、亞寒帶，海拔3000 m以下地段以流水侵蝕作用為主，切割強(qiáng)烈，谷窄坡陡；海拔3000 m以上地段已開(kāi)始出現(xiàn)融凍作用，冰緣地貌廣為發(fā)育；海拔在3300～3700 m的山坡，廣泛發(fā)育融凍小滑塌，呈新月形，由小滑塌體和后壁組成，在有一定厚度的松散土層的山坡上形成蠕動(dòng)階梯形態(tài)，沿等高線方向排列，階梯長(zhǎng)2～3 m、寬1.5～2 m、高0.3～0.5 m，使山坡呈現(xiàn)魚(yú)鱗狀；在海拔4000 m左右的緩坡和山頂上，融凍作用更為強(qiáng)烈，基巖不斷破碎、下滑，出現(xiàn)大量的石海、石河、石條分布。州境48%的耕地分布在中山區(qū)內(nèi)，農(nóng)作物種植上限為海拔3000～3200 m，且該區(qū)還是阿壩州的林業(yè)基地和優(yōu)質(zhì)中藥材產(chǎn)地。

全州有各類(lèi)植物資源1500余種，其中，藥用植物1200種，芳香油植物70種，淀粉植物37種，油脂植物80種，纖維植物79種，單寧植物68種。阿壩州是四川省重要的林、畜、藥、果生產(chǎn)基地之一。耕地8×104hm2，主要作物有玉米（Zea mays）、青稞（Hordeum vulgare var. nudum）、黃豆（Glycine max）、土豆（Solanum tuberosum）、小麥（Triticum aestivum）、葫豆（Vicia faba）、蕎麥（Fagopyrum esculentum）、油菜（Brassica campestris）、亞麻（Linum usitatissimum）。有野生動(dòng)物381種，國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物76種，其中，一級(jí)保護(hù)23種、二級(jí)保護(hù) 53種。珍稀動(dòng)物有大熊貓、金絲猴、黑頸鶴、梅花鹿、獼猴、牛羚等。阿壩州是四川省植物資源最豐富的地區(qū)之一，是成都平原及長(zhǎng)江、黃河上游的“綠色生態(tài)屏障”和著名的“珍貴生物基因?qū)殠?kù)”。

阿壩州地層出露，受龍門(mén)山古陸及古海灣的阻隔，形成2大地層分區(qū)。在龍門(mén)山斷褶帶中，是以中酸性為主的“彭灌雜巖”兼含少量基性巖漿巖；遠(yuǎn)及震旦寒武紀(jì)以前，東南缺失部分地層，上三迭須家河煤系地層直接與黃水河群晉寧—澄江期“彭灌雜巖”呈斷層接觸。在古陸及古海灣以西廣袤面積內(nèi)，奧陶系以前地層不發(fā)育或斷失不完整；志留系茂縣群地層厚達(dá) 4000 m，泥盆、石炭、二迭各系地層出露不完整；三迭系西康群分布面積約占州境土地面積的65%左右；白堊系地層缺失，僅在州境東南面汶川、漩口與都江堰接壤帶和北部阿壩、若爾蓋見(jiàn)少量侏羅系地層；第三系地層在局部山間斷陷盆地中出露；第四系各種堆積物普遍伏于三迭系西康群之上，在各大小河谷以2～5級(jí)階地出露，還見(jiàn)到厚度不等的黃土層，分布于河相山谷和低山高原。

本研究選取區(qū)域內(nèi)馬爾康、壤塘、阿壩和若爾蓋為研究區(qū)域，采集天然形成的剖面土壤樣品，對(duì)其硒含量進(jìn)行分析，研究其含量特點(diǎn)和分布特征，對(duì)當(dāng)?shù)氐臀F(xiàn)象的產(chǎn)生提出分析結(jié)果，對(duì)研究該區(qū)域大骨節(jié)病的產(chǎn)生原因提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

項(xiàng)目組于2009年赴阿壩研究區(qū)采集6個(gè)天然剖面。土壤剖面選擇山體側(cè)面垂向深度大于2 m的天然剖面，其中，0～100 cm以10 cm為單元分割采樣，100～200 cm以20 cm為單元分割采樣；取深度更深的樣品時(shí)，根據(jù)土壤類(lèi)型和目測(cè)土壤表觀形態(tài)的變化設(shè)計(jì)取樣間隔，每個(gè)樣品的厚度大小不一，十幾厘米到幾十厘米不等，去除表層風(fēng)化層后，按照取樣間隔取新鮮的土壤。具體剖面采樣點(diǎn)見(jiàn)圖1?，F(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖1 采樣點(diǎn)示意圖Fig. 1 Sketch map of sampling points

1.2 樣品處理與分析

樣品處理：將樣品自然風(fēng)干，再經(jīng)瑪瑙缽研磨，過(guò)2 mm的篩，用硝酸+高氯酸鉀全部或部分硝化，在整個(gè)硝化過(guò)程中應(yīng)避免樣品蒸干或灼熱，以防止硒揮發(fā)散失。將硝化樣在 40 ℃下用去離子水浸泡1 h，經(jīng)震蕩過(guò)濾后，采用原子熒光光譜（AFS）測(cè)定過(guò)濾液中硒的含量。

圖2 研究人員采集土壤天然剖面Fig. 2 Collecting natural profile soil

標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確移取硒的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（0.1 μg·mL-1）0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 mL于50 mL的容量瓶，用20%鹽酸稀釋至刻度，搖勻后即成 0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 μg·L-1硒的標(biāo)準(zhǔn)系列；測(cè)試并繪制熒光強(qiáng)度與硒標(biāo)液質(zhì)量濃度的工作曲線，用于進(jìn)行樣品的測(cè)定分析。

儀器條件：負(fù)高壓280 V，燈電流70 mA，原子化器高度7 mm，原子化溫度200 ℃，載氣（氬氣）流量650 mL·min-1。檢出限為0.02 μg·L-1。

數(shù)據(jù)處理：所有數(shù)據(jù)均在Excel和SPSS軟件中進(jìn)行處理，包括基本統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、主成分分析等。

2 結(jié)果討論

表1是阿壩研究區(qū)天然土壤剖面硒含量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。6個(gè)剖面中，硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小值0.06～0.09 μg·g-1，最大值0.13～0.16 μg·g-1，平均值0.10～0.12 μg·g-1。數(shù)據(jù)間的差異較小，且土壤硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于世界土壤硒平均值0.20 μg·g-1和中國(guó)土壤硒平均值0.29 μg·g-1（Swaine，1995）。從總體上看，土壤垂向剖面的硒含量水平很低，處于低硒狀態(tài)。6個(gè)剖面中，有3個(gè)剖面的變異系數(shù)（CV）>20%，說(shuō)明剖面的數(shù)據(jù)比較分散，其他 3個(gè)剖面的CV<20%，數(shù)據(jù)離散度較小。本研究團(tuán)隊(duì)也對(duì)該區(qū)域的巖石樣品作了分析，研究結(jié)果表明，研究區(qū)巖石中硒的含量普遍較低，且不呈現(xiàn)正態(tài)分布，巖石中硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 0.100 μg·g-1的樣品占樣品總數(shù)的70%，硒含量分布明顯偏移至低含量區(qū)間。這種低硒的地質(zhì)背景應(yīng)該是影響該區(qū)域環(huán)境介質(zhì)中硒整體含量水平的重要因素。這也印證了郭莉等（2012）、陳俊堅(jiān)等（2012）、李杰等（2012）、嚴(yán)明書(shū)等（2014）提出的不同地質(zhì)背景的巖石類(lèi)型影響土壤硒含量的觀點(diǎn)。巖石樣品具體分析結(jié)果將在其他文章中發(fā)表。

表1 天然土壤剖面硒含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistical data of soil selenium contents in the natural profiles

硒元素在天然垂向剖面的分布特點(diǎn)受土壤類(lèi)型、表層土壤植被厚度、土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[w(SOM)，用有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) w(Corg)來(lái)量化標(biāo)定]的控制。由于天然土壤剖面的表層大多數(shù)被灌木和草叢覆蓋，表層土壤有機(jī)質(zhì)豐富，有機(jī)質(zhì)對(duì)硒有固定作用，硒含量比較高。隨著土壤剖面垂向深度的變化，土壤有機(jī)質(zhì)的含量逐漸降低，硒的遷移能力隨之增加，因此，大部分土壤剖面在距地表50 cm以下，硒元素的含量呈現(xiàn)平穩(wěn)的低含量水平。

不同地區(qū)的土壤垂向剖面硒含量主要受地質(zhì)、地球化學(xué)環(huán)境的影響。圖3是幾個(gè)典型天然土壤垂向剖面硒與相關(guān)元素的分布圖，通過(guò)解析數(shù)據(jù)可以看出地質(zhì)、地球化學(xué)條件對(duì)硒元素運(yùn)移的影響。

2.1 ABPM-1剖面

該剖面位于馬爾康縣龍爾甲鄉(xiāng)尕渣村。剖面垂向深度250 cm，樣品數(shù)量16個(gè)。硒與該剖面中其他元素的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2和圖3。硒與磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)。剖面中硒與離子強(qiáng)度較大的鐵、鋁、錳的相關(guān)性較為顯著，導(dǎo)致富含鐵、鋁、錳的黏土礦物對(duì)硒有較強(qiáng)的吸附能力，控制著硒的運(yùn)移。在剖面中，堿土金屬鈣、鍶與硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈顯著負(fù)相關(guān)。野外記錄也提示，剖面80 cm處開(kāi)始有鈣鹽析出；到160 cm以下，鈣鹽的數(shù)量明顯增加。而此時(shí)硒的含量明顯減少，說(shuō)明土壤中的硒隨著鈣遷移至此層而淋失。

圖3 ABPM-1剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 3 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-1 soil

表2 ABPM-1剖面中硒與其他元素的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-1 soil

2.2 ABPM-2剖面

該剖面位于馬爾康縣沙爾宗鄉(xiāng)米亞足村。剖面深度500 cm，樣品數(shù)量21個(gè)。硒與該剖面元素的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3和圖4。與ABPM-1剖面不同的是，這個(gè)剖面的硒與鐵、鋁、錳相關(guān)性弱，硒的運(yùn)移不受鐵、鋁、錳黏土礦物的控制。硒與剖面中的一些抗風(fēng)化元素如Hf、Zr、U、Th和Ti等元素相關(guān)，而這些元素正是復(fù)雜的地質(zhì)事件過(guò)程在當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)背景中的展示，并且進(jìn)而制約著風(fēng)化后形成的土壤母質(zhì)。這個(gè)結(jié)果也正說(shuō)明區(qū)域環(huán)境硒的含量受到地質(zhì)背景和土壤母質(zhì)的顯著影響。

表3 ABPM-2剖面中硒的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-2 soil

2.3 ABPM-3剖面

該剖面位于壤塘縣中壤塘鄉(xiāng)正在建設(shè)的“神壇”工地。剖面深度500 cm，樣品數(shù)量24個(gè)。剖面表層為黑色草甸土。在20～100 cm之間，土壤中黏粒迅速減少，土壤中的硒快速向下層遷移；100cm以下土壤黏粒雖然有所增多，但土壤物理結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，在土壤垂向剖面硒的含量變化不大。硒與該剖面其他元素的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表4和圖5。表4和圖4顯示，剖面中的硒既受鐵、錳、鋁黏土礦物的吸附控制，也受鈣元素淋失的影響。硒與硫的結(jié)構(gòu)相似，它們形成廣泛的類(lèi)質(zhì)同象關(guān)系，硒易進(jìn)入硫化物的結(jié)晶格架，因此它們的含量呈顯著正相關(guān)。硒與磷含量的正相關(guān)主要受土壤中有機(jī)磷含量的影響，剖面中磷與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.8730，主要體現(xiàn)在表層30 cm土壤中的含磷有機(jī)化合物含量對(duì)硒的控制。隨著土壤剖面深度的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)、磷和硒的含量都趨于平穩(wěn)。硒和砷、汞雖然在化學(xué)性質(zhì)上有相似之處，在剖面中硒也與它們的含量存在一定的相關(guān)性，但控制它們含量的地球化學(xué)因素卻截然不同。砷受鐵、鋁、錳黏土礦物吸附和鈣淋失的雙重控制，與土壤磷、硫和有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)性較弱。而汞主要受土壤有機(jī)質(zhì)、硫和磷含量的影響，它主要以硫化物和有機(jī)態(tài)的形式存在。野外記錄提示，該剖面在80 cm以下可以觀察到白色的鈣鹽；分析數(shù)據(jù)也顯示，80 cm以下土壤中鈣的含量明顯增加，隨著鈣含量的增加，硒含量明顯下降，可以認(rèn)為是鈣的遷移和流失攜帶著硒，加速了硒的遷移。環(huán)境介質(zhì)中部分元素的位置遷移和形態(tài)轉(zhuǎn)化對(duì)硒的分布和富集也起著比較重要的作用。

圖4 ABPM-2剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 4 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-2 soil

表4 ABPM-3剖面中硒的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-3 soil

2.4 ABPM-4剖面

該剖面位于壤塘縣南木達(dá)鄉(xiāng)。剖面深度 300 cm，樣品數(shù)量17個(gè)。硒與該剖面其他元素的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表5和圖6。數(shù)據(jù)和圖顯示，剖面中的硒與磷、硫、有機(jī)質(zhì)和氧化亞鐵含量呈顯著的正相關(guān)，這主要受表層60 cm以上土壤組分的影響，在這個(gè)層位土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，磷的有機(jī)化合物和還原性環(huán)境共同控制著硒的存在狀態(tài)。硫與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性極高，相關(guān)系數(shù)0.9762，表明硫主要以含硫有機(jī)化合物存在。

圖5 ABPM-3剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 5 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-3 soil

表5 ABPM-4剖面中硒的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-4 soil

表6 ABPM-5剖面中硒的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-5 soil

2.5 ABPM-5剖面

該剖面位于阿壩縣柯河鄉(xiāng)柯河三村。剖面深度220 cm，樣品數(shù)量16個(gè)。硒與該剖面其他元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表6和圖7。表6的數(shù)據(jù)說(shuō)明，用簡(jiǎn)單的相關(guān)分析不能判斷影響硒存在和遷移的主導(dǎo)因素，因此用SPSS對(duì)該剖面的43項(xiàng)指標(biāo)再次進(jìn)行主因子、相關(guān)分析和聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)表7和表8。

圖6 ABPM-4剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 6 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-4 soil

表7 ABPM-5剖面主因子分析結(jié)果Table 7 Principal component analysis of profile ABPM-5 soil

表8 ABPM-5剖面聚類(lèi)分析結(jié)果Table 8 Cluster analysis of profile ABPM-5 soil

表 7中的第一主因子的因子載荷百分比為36.35%，第二主因子的因子載荷百分比為23.61%，合計(jì) 59.96%。主要包括造巖元素和化合物 SiO2、CaO、Mn，SOM及與SOM密切相關(guān)的S和P；還有一些微量元素。這些元素是控制剖面地球化學(xué)環(huán)境的主體元素。硒在第二主因子內(nèi)。

表9 ABPM-5剖面中硒的相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 9 Correlation analysis statistics of profile ABPM-5 soil

聚類(lèi)分析的結(jié)果顯示，硒與大部分造巖元素和微量元素位于第1類(lèi)，說(shuō)明硒主要受地質(zhì)-地球化學(xué)背景的控制。表9是用SPSS對(duì)ABPM-5剖面分析出的與硒相關(guān)性最強(qiáng)元素的結(jié)果，顯著性檢驗(yàn)P<0.001，其中CaO和Sr與硒含量呈顯著負(fù)相關(guān)，其他元素與硒含量呈顯著正相關(guān)。綜合表6至表9的分析結(jié)果，ABPM-5剖面中的硒主要受控于：（1）地質(zhì)-地球化學(xué)背景；（2）Al2O3、TFe2O3、MnO2等氧化物的吸附；（3）CaO和Sr的流失；（4）SOM和含S、P的有機(jī)化合物的含量。

2.6 ABPM-6剖面

該剖面位于若爾蓋縣阿西茸鄉(xiāng)奪巴村。剖面深度250 cm，樣品數(shù)量16個(gè)。硒與該剖面其他元素和化合物含量的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表10和圖8。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，43項(xiàng)指標(biāo)中有27項(xiàng)與硒的含量相關(guān)性呈顯著或較顯著水平。進(jìn)一步用SPSS統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果見(jiàn)表10至表13。

圖7 ABPM-5剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 7 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-5 soil

表10 ABPM-6剖面中硒的相關(guān)性分析Table 10 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-6 soil

表11 ABPM-6剖面主因子分析結(jié)果Table 11 Principal component analysis of profile ABPM-6 soil

表 11中的第一主因子的因子載荷百分比為39.08%，第二主因子的因子載荷百分比為16.30%，第三主因子的因子載荷百分比為 14.62%，合計(jì)70.00%。主要包括造巖元素和化合物SiO2、Na2O、 TFe2O3、Al2O3、Mn、Ti；SOM及與SOM密切相關(guān)的P；還有一些微量元素。這些元素是控制剖面地球化學(xué)環(huán)境的主體元素。

圖8 ABPM-6剖面中硒的相關(guān)性分析Fig. 8 Correlation analysis of selenium in profile ABPM-6 soil

表12 ABPM-6剖面聚類(lèi)分析結(jié)果Table 12 Cluster analysis of profile ABPM-6 soil

表13 ABPM-6剖面中硒的相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 13 Correlation analysis statistics of profile ABPM-6 soil

聚類(lèi)分析的結(jié)果顯示，硒與大部分造巖元素和微量元素位于第 2類(lèi)，說(shuō)明硒主要受地質(zhì)-地球化學(xué)背景的控制。表13是用SPSS對(duì)ABPM-6剖面分析得出的與硒含量相關(guān)性最強(qiáng)元素的結(jié)果，顯著性檢驗(yàn)P<0.005，其中CaO和Sr與硒含量呈顯著負(fù)相關(guān)，其他元素與硒含量呈顯著正相關(guān)。綜合表10至表13的分析結(jié)果，ABPM-6剖面中主要控制硒含量的因子為：（1）地質(zhì)-地球化學(xué)背景控制；（2）Al2O3、TFe2O3等氧化物的吸附；（3）CaO的流失；（4）土壤中SOM和含P的有機(jī)化合物對(duì)硒的控制。

3 結(jié)論

阿壩自治州處于中國(guó)著名的低硒帶上，其土壤剖面中硒的含量較低。研究區(qū)天然土壤剖面樣品中硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.06～0.16 μg·g-1，明顯低于世界和中國(guó)土壤硒含量平均水平，地帶性缺硒非常明顯。硒的含量和分布受到多種因素的制約。

（1）地質(zhì)背景和土壤母質(zhì)是影響硒含量的主要因素。幾個(gè)剖面樣品中硒都表現(xiàn)出與有機(jī)質(zhì)以及部分造巖元素如Si、Al、Mn等的含量，有顯著正相關(guān)性。

（2）硒在土壤中的固定受黏土礦物的吸附作用、土壤有機(jī)質(zhì)和S、P等有機(jī)化合物的控制。

（3）土壤剖面中硒的流失主要受Ca和Sr等流失的影響。

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Contents and Distributions Characteristic of Selenium in Natural Soil Profile Samples from the Western Sichuan Plateau Area

ZHU Xiaohua, LIU Xiaoduan*, LIU Jiuchen, TANG Qifeng, MENG Tuo
The Key Laboratory of Eco-geochemistry, Minsistry of Land and Resources of China//National Reseach Center of Geoanalysis, Beijing 100037, China

There is a wide distribution of low selenium belts in China, resulting in a large area of relevant endemic disease. It is necessary to study on the regularity of selenium distribution in undisturbed soils and analyze the influence factors, so as to provide

for urban layout and agricultural production, to avoid the effect of low selenium on the population health. Barkam county, Zamtang county, Aba county, and Ruoergai county in the western Sichuan Province have been selected as the study area, which are in the famous low selenium belt in China in order to avoid the interference of human activities to selenium distribution and enrichment regularity. Six groups of natural soil profile samples have been collected in the areas with less human activities. Selenium concentrations in the samples have been analyzed and the basic statistics, correlation analysis of selenium with major elements, and principal component analysis have been made to study the influence factors. The results show that the soil selenium concentrations ranged from 0.06 to 0.16 μg·g-1, obviously lower than the global and China’s average soil selenium contents, in consistence with the rock research results, which showed that the geological background and the soil parent material are the main factors affecting the soil selenium contents. Principal component analysis and correlation analysis by SPSS revealed that organic matter, the element S, P, Ca, Si, Al, Mn and their compounds in soil are the important factors for controlling the selenium contents in soil profile. The enrichment and erosion of soil selenium have close relationships with these substances.

selenium; natural soil profile; geological background

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.04.019

X14

A

1674-5906（2015）04-0673-10

朱曉華，劉曉端，劉久臣，湯奇峰，孟拓. 川西高原天然剖面土壤硒的含量及分布特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(4): 673-682.

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中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（12120113002500；12120113102100）

朱曉華（1979年生），男，助理研究員，博士，從事環(huán)境污染與修復(fù)研究。E-mail: zglzby@163.com

2014-09-09