惠州市金山新城规划区硒元素的地球化学特征

孔琳琳 刘梦翔

（广东省有色金属地质局九三五队）

硒Se 元素是世界卫生组织确定的人体必需微量元素，在适量范围内摄入硒对人体有保健作用，摄入量不足则导致克山病、大骨节病［1］。通常将硒含量在0.4～3.0 mg/kg 的土壤称为富硒土壤［2］。随着人类生活品质的提高，自身健康越来越成为社会关注的热点，富硒土壤的开发和利用也得到了社会的广泛关注，富硒农产品将会有更大的市场需求，并带来巨大的经济效益。

近年来，不少学者在广东省珠江三角洲开展了富硒土地的调查和研究，刘子宁等［3-4］提出台山地区岩浆活动为其提供硒源，区域浅变质活化富集及黏土矿物吸附保留造成土壤富含硒元素，同时地区40%农作物硒含量已满足富硒农产品要求；另外建立了适合当地的富硒土壤划分标准，低硒区＜0.2 mg/kg，硒正常含量区0.2～0.6 mg/kg，富硒区0.6～3.0 mg/kg，硒过剩区＞3.0 mg/kg。李婷婷［5］基于广东省多目标区域地球化学调查，统计研究了珠三角地区的土壤硒富集区，指出珠三角地区表层土壤Se 含量为0.102～1.886 μg/g，平均值为0.789 μg/g，山丘、坡地硒含量高于地势平坦地区。陈玉川［6］对珠江三角洲富硒土壤区调查研究发现，内生作用硫化物矿化、表生作用褐铁矿化对岩石中硒显著富集，为硒自然来源提供物质基础。

前人对富硒土地的调查研究集中在珠江三角洲黑色岩系、岩石样品，但在惠州市表层土壤开展富硒调查研究较少。惠州市作为广东省城市地质试点城市，金山新城规划区是惠州政府定位的惠城新副中心，本文在金山新城规划区进行表层土壤样品采集及测试分析，然后参照规范进行Se 元素的地球化学特征进行分析，最后根据Se 元素的含量特征分析其影响因素，为将来大湾区寻找富硒土地资源提供一定的理论参考。

1 规划区概况

金山新城规划区位于惠州市中心城区，交通便利，地理坐标为东经114°23'27.12″～114°32'02.97″，北纬22°57'12.30″～23°04'48.74″，所涉研究区面积为118.29 km2。规划区地势总体南西高、北东低，地貌类型主要为丘陵和冲积平原，属南亚热带季风气候区，气候温和，阳光充足，年平均气温23.2 ℃，年平均降雨量1 862.4 mm，夏季多东风和东南风，冬季多北风和西北风。区内水网纵横，发育东江第二大支流西枝江，与淡水河、金山湖流域河流在平原区汇流，由西向东注入东江。

金山新城规划区在构造单元上属华南褶皱系湘桂粤拗陷带的永梅—惠阳拗陷，区内分布有泥盆系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第四系地层（图1），区内岩浆岩中侵入岩发育，三栋镇一带发育较大面积的晚白垩世钾长花岗岩岩体（樟顶岩体K2γπ）。地质构造以断裂为主，北东向樟木头断裂和北西向惠州断裂斜贯本区，局部还有东西向断裂分布。

根据广东省第二次土壤普查成果资料，规划区内土壤类型主要为水稻土、赤红壤和潮土，其中水稻土以潴育型水稻土为主。

根据惠城区2018 年土地变更调查数据库提供数据，金山新城规划区土地用地情况见表1。

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2 地球化学样品与方法

2.1 地球化学样品采集

规划区野外工作遵循《土壤地球化学测量规程》（DZ/T 0145—2017）的要求，每1 km2土壤设置样品基本采样点4 个，共采集原始土壤样品585 件，重采样15 件。采样位置根据土地利用类型、地形地貌、土壤类型等实际情况进行调整，利用手持GPS 进行定点，并进行航迹监控。

为保证采样物质具有代表性，1 个表层土壤样品通常由1 个主样和多个副样混合而成。选择具有代表性的地块中央，在采样点位利用不锈钢铲向下垂直挖深度大于20 cm 的采样坑，将其中1 面垂直削平，利用采样工具采集0～20 cm 的土柱，去除植物根系、石块等杂物后装入样袋，并套上聚乙烯塑料袋。在采样点中心30～50 m 的范围内采集3～5 个副样，将主样和多个副样均匀混合成1 个样品，将大于1 500 g 的土壤样品装袋。当采样小格中水域面积超过2/3时，需要采集原始重量大于2 000 g 的水底沉积物样品。野外采回的样品在日光下干燥，及时揉搓或用木棒敲打防止结块，干燥后过10目筛，缩分称重后装入塑封袋。

2.2 地球化学样品分析测试

由四川省冶金地质勘查局六〇五大队分析测试中心进行土壤样品分析测试，定量分析有机质、U、Th、N、P、K、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、pH、Se 共16项指标，包含本文研究所需的Se、pH 和有机质。Se的含量采用原子荧光光谱法（AFS）测定，pH 采用玻璃电极法，有机质采用重铬酸钾容量法。

3 结果与讨论

3.1 规划区表层土壤Se的地球化学背景值

据统计，规划区表层土壤Se 含量范围为0.1～1.48 mg/kg，平均值为0.37 mg/kg，变异系数（CV）＜0.5（表2），然后利用全区表层土壤元素数据进行正态分布检验，按照算术平均值加减3 倍标准离差进行剔除，最后用算术平均值代表该区域的土壤地球化学背景值，即规划区表层土壤Se 背景值为0.35 mg/kg，标准离差S为0.15 mg/kg，变异系数CV＜0.5，为中等强度变异，分布较均匀。为评价规划区元素的富集与贫化，分别以中国土壤A 层、广东土壤A 层的元素背景值为评价标准，结果见表3。相对于广东省土壤背景值，Se元素相对富集，pH值与广东省土壤背景值相当；相对于全国土壤背景值，有机质和Se元素相对富集（图2）。

注：X 为项目含量或者pH 值，有机质含量单位为g/kg，其余为mg/kg，pH的量纲为1。

3.2 规划区土壤Se含量空间分布特征

根据表层土壤地球化学数据，利用一体化软件基于网格数据采用15级累频方法绘制了Se元素的地球化学图，Se 元素在规划区西部、南部丘陵山区及东部的连片鱼塘区以背景—高背景分布为主（局部为异常分布），在中、东部大片第四系冲洪积区域以背景—低背景分布为主。

3.3 不同成土母质Se含量特征

地表岩石风化物质是形成表层土壤的来源，前人发现成土母质对土壤硒含量分布存在显著影响［7-8］。在规划区三大成土母质单元中，土壤Se 含量背景值呈现特征：侵入岩类＞沉积岩类＞第四系松散沉积物（表4），在侵入岩类和第四系松散沉积物中Se 元素为中等程度的变异，分布较为均匀，而在沉积岩类中表现为分布不均匀的特征。规划区主要发育晚白垩世的花岗岩，说明Se 元素容易在花岗岩表土层聚集，且分布更均匀。

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3.4 有机质、pH影响下的Se含量特征

Se 元素是作为亲生物元素，易在富含有机质的土壤中累积［9］。刘健等［10］研究发现土壤有机质通过离子交换吸附和络合作用影响土壤中的Se元素含量及其形态，其含量与有机质呈正相关的关系。规划区表内层土壤有机质平均值为15.9 g/kg，变异系数CV为0.52，分布较不均匀，根据相关性分析，表层土壤有机质和Se元素具有显著的正相关关系（图3），有机质含量越高，其土壤中硒含量越高。一般情况下，在土壤有机质含量的较低的阶段，增加土壤有机质可有效提高Se 含量，但增加土壤有机质会抑制植物吸收Se元素［9］。

王月平等［11］提出土壤pH 是影响土壤Se 元素的存在形态的重要因素，在碱性土壤中Se易溶于水，生物活性强，易被植物吸收利用。规划区土壤pH 变化范围为3.6～8.4，平均值为5.9，整体土壤偏酸性。按《土地质量地球化学评价规范》（DZ/T 0295—2016）［12］土壤酸碱度分级标准进行评价统计，强酸性土壤（pH＜5.0）面积为15.18 km2，占总面积的13.36%，零星分布于全区；酸性土壤（pH=5.0～6.5）面积为68.13 km2，占比60.01%，在全区除城镇建成区外广泛分布；中性土壤（pH=6.5～7.5）面积为23.96 km2，占比21.11%，主要分布在规划区北部和南部的城镇建成区及东南部的坑塘区；碱性土壤（pH=7.5～8.5）面积为6.27 km2，仅占比5.52%，主要分布于东部城镇建成区。

根据相关性分析，表层土壤Se 含量与pH 呈负相关关系，相关系数为-0.032 6，这与罗海怡等［7］、李晓慧等［13］的研究相一致，随着土壤酸性减弱碱性增强，土壤中Se 含量逐渐减少（图4）。推断其可能原因是在碱性条件下，Se 以硒酸盐形式存在，且易溶于水，使其在土壤中含量变低，而在中酸性条件下，Se 以亚硒酸盐形式存在，迁移和淋溶作用较弱，易被土壤中的金属氧化物和有机质吸附和络合［8］，故表现在中酸性土壤中含量较高。

3.5 表层土壤Se元素的含量分级

依据我国Se 的分布特点，《中华人民共和国地方病与环境图集》中提到了土壤中硒的等级划分标准［14］，共划分为5 个等级。参照该等级标准，发现规划区总体处于富硒区和硒适量区，不存在硒过剩的土壤。其中土壤硒适量（Se 含量0.175～0.400 mg/kg）占规划区总面积比达到60.02%，在全区广泛分布；富硒土壤（Se含量0.4～3.0 mg/kg）面积为43.38 km2，占比为38.21%，主要分布于规划区西、南部的丘陵山区和淡水河两侧的水产养殖区，在城镇建成区由于人工填土的带入也存在部分富硒土壤，基岩主要为侏罗系、三叠系的砂、页岩和晚白垩世的花岗岩；边缘及缺乏等级的土壤（Se 含量＜0.175 mg/kg）合计仅占比1.77%，呈零星分布（图5）。

4 结论及建议

4.1 结 论

（1）规划区表层土壤Se 含量范围为0.1～1.48 mg/kg，Se 背景值为0.35 mg/kg。相对于广东省土壤背景值，Se元素相对富集，pH与广东省土壤背景值相当；相对于全国土壤背景值，有机质和Se元素相对富集，Se元素是全国土壤的背景值的1.74倍。

（2）数据分析表明，表层土壤Se 含量易受成土母质、有机质和土壤酸碱度（pH）影响。花岗岩成土母质单元均位于丘陵山区，为浅覆盖区，Se 元素容易在花岗岩表土层聚集，且分布更均匀，且侵入岩类的土壤Se 含量背景值高于沉积岩类和第四系松散沉积物；表层土壤有机质和Se 元素具有显著的正相关关系，更好地解释了坑塘或水产养殖区土壤更易富硒，推断可能是表层土壤中有机质对Se 元素的吸附作用；表层土壤pH 和Se 元素具有显著的负相关关系，随着土壤酸性减弱，土壤中Se含量逐渐减少，推断Se元素在中酸性土壤中更易富集，而在碱性土壤中易被植物吸收利用，可在碱性富硒土壤区域中寻找富硒农产品。

（3）规划区富硒土壤资源较为丰富，富硒土壤主要分布在丘陵山区和坑塘区，土地利用多为耕地、果园和坑塘水面。富硒土壤面积为43.38 km2，占规划区总面积的38.21%，土壤硒适量面积为68.15 km2，占规划区总面积比达到60.02%。

4.2 建 议

规划区内富硒土壤主要分布在丘陵山区和坑塘区，综合考虑当地生产条件、经济条件和土地利用现状，就规划区富硒土地利用方向提出3点建议：

（1）针对低缓丘陵区种植果树、茶叶等适合坡地种植相对容易富硒的农产品。

（2）针对有富硒底泥分布的坑塘进行富硒水产养殖。

（3）针对只有部分地块土壤达到富硒等级，其他地块土壤硒含量为适量，可以在适合开展规模化蔬菜或者粮食种植的平原区进行土壤改良，主要是通过调节土壤酸碱性，提高土壤中有机质含量，从而使农产品中硒含量也可以达到富硒农产品要求。