土壤硒与环境

土壤硒与环境第1页，共35页，2023年，2月20日，星期四由于硒的抗氧化性，对体内过氧化物的形成和积累起支配作用，故其与人体和动物的抗病性以及植物的生长有密切的联系。在中国克山病流行地区．由于土壤中硒元素的贫乏，导致粮食和人体内硒量过低是主要病因之一。硒元素浓度过高也会对人、动物、植物及某些细菌产生毒害作用。例如：富硒的粮食和蔬菜可引起人体硒中毒，发生脱发、脱甲病症。土壤含硒适中，对于提高机体抑制癌症发病具有积极意义。硒元素毒害和缺乏两个边界浓度比较狭窄．这也是硒成为环境科学关注的重要元素之一的原因．前言第2页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤与植物系统中硒的循环硒的基本性质、土壤硒含量及影响因素土壤硒的转化及影响因素土壤硒的分类及分级土壤中硒的化学平衡缺硒及高硒地区硒的调节有关硒的一些研究方向主要内容第3页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤、水、气中硒的循环第4页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤与植物系统中硒的循环第5页，共35页，2023年，2月20日，星期四第6页，共35页，2023年，2月20日，星期四元素硒的物理化学性质第7页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤全硒含量变幅较大。从小于0.005mg/kg到20mg/kg以上。我国表层土壤硒含量范围在0.006mg/kg~9.13mg/kg。算术平均值为0.29mg/kg。从我国西北到东南，土壤全硒含量逐渐增加、赤红壤硒含量最高，达0.545mg/kg；灰棕漠土硒含量最低，只有0.078mg/kg。克山病区土壤硒含量一般都低于0.10～0.15mg/kg以0.127mg/kg作为土壤低硒的临界值，则我国有25％左右的土壤处于低硒水平。土壤中硒含量第8页，共35页，2023年，2月20日，星期四第9页，共35页，2023年，2月20日，星期四第10页，共35页，2023年，2月20日，星期四全球硒的分布和库容量第11页，共35页，2023年，2月20日，星期四

土壤全硒=矿物硒＋大气沉降硒＋肥料硒+废物硒（垃圾、污泥等）－作物收获移出硒－挥发硒－淋溶硒土壤全硒的组成第12页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤母质大气沉降施肥废水废物生物消耗硒的淋失挥发影响土壤全硒含量的因素第13页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤中硒的形态转化第14页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤酸碱性：SeO42-/SeO32-的氧化能力随pH减少而增强，因而增加土壤碱性，利于SeO42-/SeO32-的存在，这正好是利于植物吸收的形态土壤吸附能力：酸性土壤一般具有较高的吸附量其它营养成分的作用：一般认为、蛋白质、氨基酸及水溶性氮可促进植物对硒的吸收。硫与硒性质相似，通常拮抗硒的吸收，但低硒水平．硒与硫有相互协同吸收金属离子的作用其它：包括气候条件、土壤水分、电解质含量等影响土壤硒迁移转化的因素第15页，共35页，2023年，2月20日，星期四

土壤中硒的有效性与土壤质地、pH值、氧化还原电位及有机质含量等因素有关。土壤质地对土壤硒有效性的影响突出表现在粘粒对硒的吸持作用，土壤中硒的有效性随土壤粘粒含量的升高而降低。因此，植物吸收砂质土壤中的硒比较容易。土壤pH值在很大程度上决定了土壤硒的有效性。研究表明，碱性土壤中硒主要以硒酸盐形态存在，有效性很高。在中性和酸性土壤中硒与铁形成了溶解性极低的氧化物和水合氧化物，有效性大大降低。土壤pH值由于可以影响土壤粘土矿物对土壤硒的吸附，也间接影响土壤中硒的有效性。影响土壤中硒有效性的因素第16页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤氧化还原电位是通过土壤中硒的价态来影响土壤硒的有效性的。在高度氧化状态下，硒的主要存在形态是硒酸盐，不易被吸附，水溶性和有效性高。随着氧化还原电位的降低，硒的主要形态转变为亚硒酸盐、硒化物，水溶性和有效性也逐渐降低。土壤有机质对土壤硒的影响比较复杂。一方面，有机质通过降解作用释放出硒，于是硒进人土境的循环系统。在土壤表层既含有较多的有机质，又含有较多的硒。另一方面，由于有机物-金属复合体能够固定土壤中的硒，致使高有机质土壤中硒的有效性小于低有机质土壤。除上述因素外，微生物的活动、其它离子如硫酸根离子的竞争和一些耕作措施也会对土壤硒的有效性产生一定的影响。第17页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤酸碱性、土壤有机质与土壤硒含量之间的关系第18页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤中的硒按其价态区分：硒化物、元素硒、亚硒酸盐和硒酸盐、其中硒酸盐和亚硒酸盐具较高水溶性能够被动植物吸收利用。根据其结合形态土壤硒又可分为有机态硒和无机态硒。由于土壤硒的生物有效性与其形态密切相关。近年来提出了数种土壤硒的分级方法．以了解不同结合态硒的生物有效性。土壤硒的分类及分级第19页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤硒的分类第20页，共35页，2023年，2月20日，星期四不同形态硒的有效性不同。硒酸盐易溶于水,因而其植物有效性最高,但也最易淋溶;亚硒酸盐虽易溶于水,但亚硒酸盐的生物有效性相对较低,这主要是土壤中氧化铁或氢氧化铁对亚硒酸盐强烈的吸附导致的;硒化物难溶于水,植物难以吸收;有机硒如硒代半胱氨酸(selenocystein,SeCys)和硒代甲硫氨酸(selenomethinione,SeMet)的生物有效性比较高研究人员在水培条件下测定了小麦和油菜对硒酸盐、亚硒酸盐、SeCys、SeMet等四种形态硒的吸收速率,发现二者对有机硒的吸收速率明显高于无机硒的吸收速率。第21页，共35页，2023年，2月20日，星期四土壤硒的化合物及其存在状态第22页，共35页，2023年，2月20日，星期四

土壤中的硒具有较高的化学活性。作为变价元素．硒参与氧化还原反应；作为含氧酸和配位体，硒的形态转化受到酸．碱反应、吸附．解吸、络合．解离等反应过程的支配。不同形态的硒化合物在士壤溶液中的溶解度相差很大。因此，硒在土壤固／液相之间的分配是上述各化学反应过程的综合反映土壤中硒的化学平衡第23页，共35页，2023年，2月20日，星期四硒的酸-碱反应第24页，共35页，2023年，2月20日，星期四

不同条件下，不同硒的形态变化Speciationdiagramsofselenite(a),selenate(b),andselenide(c)asafunctionofpH.Conditions:zeroionicstrengthat25?C,and1barpressure第25页，共35页，2023年，2月20日，星期四

硒酸为强酸．接近于硫酸．一般土壤中主要以SeO42-的形式存在，只有在强酸性条件下HSeO4-有可能存在，SeO42-/HSeO4-是植物有效的形态，很少被土壤吸附，很容易淋失。亚硒酸为弱酸．故在酸性到微碱性土壤中H2SeO3

/HSeO3-/

SeO32-都有可能存在。其比例视土壤酸度而异。亚硒酸根也是植物可吸收利用的部分第26页，共35页，2023年，2月20日，星期四硒的沉淀溶解平衡第27页，共35页，2023年，2月20日，星期四第28页，共35页，2023年，2月20日，星期四硒的吸附解吸平衡第29页，共35页，2023年，2月20日，星期四硒的氧化还原平衡第30页，共35页，2023年，2月20日，星期四硒的络合解离平衡第31页，共35页，2023年，2月20日，星期四1、向土壤施用硒肥；2、叶面喷施；3、增施石灰或生理碱性肥料，调节土壤pH值以提高土壤中硒的溶解度；4、改良生态环境，增加天然性食品和肥料等的外源性硒的输入；5、调配农产品，将Se毒地区的农产品调入缺硒地区食用缺硒地区补硒具体途径第32页，共35页，2023年，2月20日