渭南市土壤微量元素铷、锶、锆含量的分布

胡明

摘要：通过在渭南市实地采集土壤样品，研究了渭南市土壤中铷、锶、锆的含量及空间分布特征。其分布特征如下：①渭南市土壤铷平均含量为７６．７６ ng/kg，中北部高，东西偏低，自南向北递增。②渭南市土壤锶平均含量为１７２．０２ ng/kg，分布规律是北部含量最高，浦城县的土壤中锶的平均含量高达２０４．３０ ng/kg；东西低，自中部向南北递减。③渭南市土壤锆平均含量为１７２．２０ ng/kg，各县差异不大。

关键词：土壤；微量元素；铷；锶；锆；含量；分布

中图分类号：Ｓ１５１．９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）15－3198-03

Content and Distribution of Microelements Rb，Sr and Zr in Soil of Weinan

ＨU Ｍｉｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｅｉｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｅｉｎａｎ ７１４０００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｗｅｉｎａｎ ａｒｅａ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｂｉｄｉｕｍ（Ｒｂ）， ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ（Ｓｒ） ａｎｄ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ（Ｚｒ）． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｒｂ ｉｎ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｗｅｉｎａｎ ｗａｓ ７６．７６ ng/kg， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ－ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ ｔｈａｎ ｉｎ ｅａｓｔ－ｗｅｓｔ ａｒｅａ， ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｆｒｏｍ ｓｏｕｔｈ ｔｏ ｎｏｒｔｈ． Ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｒ ｉｎ ｓｏｉｌ ｗａｓ １７2．０２ ng/kg， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ， ｌｏｗ ｉｎ ｅａｓｔ ａｎｄ ｗｅｓｔ ａｒｅａ， ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａ ｔｏ ｓｏｕｔｈ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ Ｓｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｐｕｃｈｅｎｇ cｏｕｎｔｙ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ ２０４．３０ ng/kg． Ａｖｅｒａｇｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｚｒ ｉｎ ｓｏｉｌ ｗａｓ １７２．２０ ng/kg； ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ａｒｅａｓ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｏｉｌ； ｍｉｃｒｏｅｌｅｍｅｎｔｓ； ｒｕｂｉｄｉｕｍ； ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ； ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ； ｃｏｎｔｅｎｔ； ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

锆是一种银白色的过渡金属，在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料，也可用在电真空工业中，制成高度真空的电子管和其他电真空仪表，从而提高它们的质量，延长使用时间。锆的耐蚀性比钛好，接近铌，其硬度和强度都很高，被广泛用在航天、军工、核反应、原子能领域。而铷和锶被确认是与人体健康和生命有关的微量元素。铷参与中枢神经系统结构和功能，人脑内铷含量随年龄增长而下降，衰老及大脑活动能力低下可能与铷含量有关。锶不仅对老年骨质疏松有保护作用，而且可以抑制老年人中风的发生；此外还可以减缓心血管疾病的发展，降低死亡率［１］。可见，土壤中的铷、锶、锆含量状况不仅与我们的健康息息相关，而且用途也相当广泛。此次研究通过测定所得的渭南市土壤中的铷、锶、锆含量数据将为该市土地利用以及土壤污染防治提供参考。

１材料与方法

１．１采样地点及原则

土壤样品分别采自位于渭南市东、西、南、北、中的潼关县、韩城市、大荔县、蒲城县和富平县。每个县均设２０个采样点，采样数目为１００，以满足统计的要求。采样深度为表层土壤到４０ ｃｍ深的壤质黄土，符合土壤学野外采样原则。采样时间为２０１０年６月。

１．２样品检测

样品处理：将土壤自然风干后取出杂质，正确称取足量的土壤样品放入样品袋中。

测量仪器：ＡＳ-４０００便携式土壤重金属测量仪。

仪器原理：采用Ｘ射线光源、多光束过滤技术，通过对光谱进行对比分析完成金属元素含量的比较分析，内置标准曲线，用户可以对测量结果自行修正，仪器连接ＨＰ掌上电脑以输出检测结果。

仪器技术指标：检测光源强度１０～４０ ｋＶ，１０～５０ μＡ。

探测器工作温度范围：－１０～５０ ℃。

２研究区域概况

渭南市位于东经１０８°５０′—１１０°３８′和北纬３４°１３′—３５°５２′之间，地处陕西关中渭河平原东部，东濒黄河与山西、河南毗邻，西与西安、咸阳相接，南倚秦岭与商洛为界，北靠桥山与延安、铜川接壤，南北长１８２．３ ｋｍ，东西宽１４９．７ ｋｍ，地处暖温带半湿润半干旱气候区，是我国典型的地理过渡区，自然条件的多类型和过渡性特点使区内各成土因素变得错综复杂，并强烈地影响着各类土壤的成土过程，形成了褐土、垆土、黄绵土、红粘土、新积土、潮土、沼泽土、水稻土、盐土、紫色土、风沙土、棕壤土等十二个土壤类型［２］。在十二个土壤类型中，属于耕作性土壤的主要有垆土、水稻土、新积土、红粘土、潮土、风沙土和黄绵土；属自然土壤的有盐土、沼泽土、棕壤土、褐土和紫色土。

３结果与分析

３．１渭南市土壤铷的含量与分布特征

１９８２年土壤普查中渭南市土壤中铷的平均含量为１１３ ng/kg，与中国土壤微量元素背景值１１１ ng/kg接近［３］。现今渭南市土壤中铷的含量平均为７６．７６ ng/kg；潼关县铷含量最小，平均为６６．５０ ng/kg；蒲城县土壤铷含量最大，平均为８７．７２ ng/kg；渭南市土壤铷含量大致是中北部接近８５ ng/kg，而东部和西部偏低，自南向北呈递增趋势（表１）。

３．２影响土壤铷含量的主要因素

３．２．１成土母质成土母质是土壤物质的主要来源。虽然成土母质中的化学元素在风化过程中进行了重新分化，但成土母质仍然决定着土壤中化学元素的最初含量。因此成土母质不同，土壤中铷的含量也不相同，加上土壤有机质对铷的络合作用，使土壤铷含量差异很大（表２）。土壤中铷含量以发育于石灰岩的红色石灰土为最高，达２０１．０ ng/kg；石灰性冲积物发育的水稻土也有较高的铷含量，可高达１３９．０ ng/kg；但石灰岩发育的两类砖红壤铷的含量并不高，分别为８５．１ ng/kg和６４．５ ng/kg。有研究表明，石灰岩海相碳酸盐铷的丰度不高，但也有可能与砖红壤的成土条件有关［４］。渭南市地处渭河冲积平原，黄土高原南缘，土壤多发育于黄土及黄土状母质，其土壤中铷元素含量偏低与成土母质有很大关系。

３．２．２气候条件由气候引起的水热状况差异直接影响母质的风化程度和铷元素的释放、迁移、累积。渭南市属于暖温带半干旱型气候，年平均气温１１．３～１３．６ ℃，年日照时数２ １４４～２ ５０５ ｈ，年平均降雨量为５２９～６３８ ｍｍ。整个区域内气候变化不大，只有东南边的潼关县处于秦岭北麓雨影和韩城市处于北山南麓迎风坡，降水量韩城市高于潼关县，使铷的风化能力稍有差异。

３．２．３土壤微生物土壤微生物能使Ｒｂ氧化成Ｒｂ２＋导致缺铷。那些将可溶性铷氧化为无效态铷的土壤微生物在ｐＨ值接近于７时最为活跃，此时土壤微生物总量减少，Ｒｂ２＋含量增加，微生物使ｐＨ升高后，可能会通过正常的化学途径生成氧化铷沉淀［５］。

３．２．４土壤理化性状在水热状况相似地区，相同母质上发育的土壤铷元素含量与土壤理化性状有关。土壤ｐＨ和土壤有效态铷含量之间呈负相关［６］，即ｐＨ值越高，有效态铷的含量越低。当ｐＨ值超过７时，铷处于非常稳定的状态，土壤除直接影响铷元素在土壤中的迁移、积聚等能力外，还会影响铷的存在形态，从而间接改变其迁移活性。土壤有机质对土壤铷的络合作用，使土壤铷的相对积累固定。土壤粘粒则由于其带有大量的负电荷而可以吸附、富集铷元素并阻止其淋失。我们所研究的地区是属于碱性土壤，是土壤中的有机质含量相对较低的地区，所以相对于我国很多地区来说，土壤中的铷含量较低，这和当地的土壤理化性质有着非常密切的关系。

３．２．５人类活动人类活动对土壤铷含量的影响也十分明显，一些含铷量高的土壤集中分布在工业发达的大中城市近郊。而我们所研究的地区是属于以第一产业为主的渭南市的下设区县，工业化程度非常低，那么也造成了铷含量不高的现实。

３．３渭南市土壤中锶的含量与分布特征

由表３可知，渭南市锶的平均含量是１７２．０２ ng/kg。韩城市土壤锶的含量最低，平均为１３３．３６ ng/kg；浦城县土壤锶的含量最高，平均为２０４．３０ ng/kg。渭南地区土壤锶的分布规律是北部含量最高，东西含量低，自中部向南、北递减。中国各类土壤中锶的含量因成土母质的不同而差别明显，平均含量为１５１．００ ng/kg，相比较而言，渭南市大部分县区土壤中的锶都高于中国平均值。其中蒲城县各点的土壤中锶的含量均过高，为１６５．００～２５７．００ ng/kg（表４）。

３．４渭南市土壤中锆的含量与分布特征

渭南市平均锆含量为１７２．２０ ng/kg；潼关县土壤锆的含量最高，平均为１９２．４６ ng/kg；韩城市土壤锆的含量最低，平均为１５２．２４ ng/kg（表５）。我国土壤的锆含量平均值为２５５．００ ng/kg，渭南市土壤锆含量低于我国平均水平。土壤的全锆量与风化和成土过程中相对富集有关，我国土壤以热带地区的砖红壤含量为最高，达３９６．００ ng/kg；半干旱地区的黑垆土和森林向草原过渡的灰色森林土的含量低于全国平均水平，分别为１８９．００ ng/kg和２１１．００ ng/kg。

４小结

１）中国土壤铷的含量低于世界平均值。渭南市土壤铷含量平均值为７６．７６ ng/kg，与１９８２年普查渭南市土壤数据相比较有所降低，其分布大致是渭南市中北部地区接近８５ ng/kg，而东部和西部偏低。渭南市土壤铷含量自南向北呈递增趋势，自中部向西、东呈现递减趋势。土壤铷的含量主要受成土母质、气候条件、土壤微生物、土壤理化性质和人类活动的影响。

２）渭南市土壤锶的平均含量为１７２．０２ ng/kg，分布规律是北部县区含量最高，东西含量低，自中部向南、北递减。此外，渭南市大部分县区土壤中的锶都高于中国平均值。在温带和寒带地区土壤中锶的含量常常高于平均值，而渭南市正处于暖温带，于是大部分地区土壤中的锶含量高于中国平均值是合理的。但蒲城县的土壤中锶的含量过高，为１６５．００～２５７．００ ng/kg，应该值得注意——植物对有害物质富集放大作用进而危及到人、畜安全或粮食减产问题，过量摄入锶会出现大骨节病、关节痛、贫血或肌肉萎缩等症状。

３）渭南市土壤锆的含量各县差异不大，平均值为１７２．２０ ng/kg。我国土壤全锆量为１８９～３９６ ng/kg，平均为２５５ ng/kg。渭南市土壤锆的含量低于我国土壤平均含锆量。淋溶强烈的盐土、黄壤土、黄棕壤土和冲积土一般锆含量低。

参考文献：

［１］ 茅向军，江维克． 矿物质微量元素生理作用［Ｊ］．微量元素与健康研究，２００９，１２（３）：３－６．

［２］ 张澄，杨立鹏． 关于转变经济发展方式问题的思考——以渭南市产业结构优化升级为例［Ｊ］．陕西农业科学，２０１１（３）：２１０－２１２．

［３］ 邢光熹，朱建国．土壤微量元素和稀土元素化学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００３．１２３－１４０．

［４］ 陈玉娟，温琰茂，柴世伟．珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究［Ｊ］．环境科学研究，２００５，１８（３）：７５－７７．

［５］ 邹春琴，张福锁． 中国土壤—作物： 中微量元素研究现状和展望［Ｍ］．北京：中国农业大学出版社，２００９．１０，２４－５６．

［６］ 刘铮．土壤中的微量元素［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８２．１７８－２１０．