不同Eh条件下土壤硒的迁移转化机制研究

Selenium (Se) is both essential nutrient, but potentially threat to plants, animals and human when present in excess or deficiency. In soils, the chemical transformation of selenium, bioavailability and toxicity of selenium to biota are governed by its oxidation state and chemical speciation. Many soil physicochemical properties including the soil redox potential (Eh), together determine the oxidation state of Se, and its migration and transformation, however the mechanisms of the chemical behaviors in the complex soil matrix at molecular level are still unclear. Here we propose to conduct a series of adsorption experiments at different soil Eh combined with state-of-art molecular spectroscopic studies to improve the understanding of Se migration and transformation process in soil matrix. Firstly, the bulk sorption and transformation of exogenous Se soils under different Eh will be conducted. Then the dynamic transformation of Se in soils collected from highly Se contaminated sites will be investigated under varying Eh condition using EXAFS, XPS, and Mössbauer spectroscopies to elucidate the impacts of environmental factors (such as pH, organic matters and cation ions) on the Se chemical speciation. Specially, combining both macroscopic (continuous extraction experiments) and microscopic (EXAFS、XPS、Mössbauer spectroscopy) , the effects of Fe oxides forms on the sorption transformation of Se will be quantified. This research could improve the current understanding of soil Se chemistry, and provide a scientific basis for soil nutrient management in Se-depleted areas and pollution remediation strategies in Se-polluted areas.

硒（Se）是动植物生命必需元素之一，但Se营养缺乏和过量对人及动植物健康具有潜在威胁。Se在土壤环境中的价态和化学形态直接决定其移动性、生物有效性和毒性。Eh是体现土壤氧化还原性能的重要指标，直接影响Se的存在形态，对其在土壤中迁移转化、生物有效性以及毒性均有着极其重要的作用。为深入研究不同Eh条件下Se在土壤中迁移与转化机理，本项目拟以Se为研究对象，分别研究不同Eh前处理土壤对外源Se的固定机制，以及不同Eh条件下土壤中Se的迁移转化规律。结合传统连续浸提形态分析实验，采用EXAFS、XPS、Mössbauer谱等原位技术分析Fe、Se存在形态；同时考虑不同环境因子，如pH、有机质、阴阳离子等，考察其存在时对土壤中Se迁移规律的影响。系统揭示不同Eh条件下土壤氧化铁形态转化对Se形态、生物有效性和移动性的影响机制，以期为缺硒土壤补硒和高硒地区污染的防治工作提供科学依据和数据支撑。

硒是动植物生命必需元素之一，但硒营养缺乏和过量对人及动植物健康具有潜在威胁。硒在土壤环境中的价态和化学形态直接决定其移动性、生物有效性和毒性。Eh是体现土壤氧化还原性能的重要指标，直接影响硒的存在形态，对其在土壤中迁移转化、生物有效性以及毒性均有着极其重要的作用。为深入研究不同Eh条件下硒在土壤中迁移与转化机理，本项目以硒为研究对象，分别研究不同理化性质土壤对硒的吸附特征，不同Eh前处理土壤对外源硒的固定机制，以及不同Eh条件下土壤中硒的释放和形态转化规律。采用传统连续浸提形态分析实验和XPS等原位技术分析铁、硒存在形态；同时，研究了锑含氧酸盐在土壤中的迁移和转化，以及淹水厌氧条件下铁氧化物还原溶解对其的影响作用。.首先，批平衡吸附实验表明，不同土壤的吸附能力差异较大，其中以湖南水稻土的吸附能力最强，河北潮土的吸附能力最弱，吸附曲线可以用Langmuir等温线描述，且游离态铁含量和有机质含量是影响硒固定的关键调控因子。.其次，不同Eh处理的土壤对硒和锑的吸附能力实验表明，低Eh土壤对硒和锑的吸附能力都远大于对照，这种现象产生的主要原因是淹水厌氧培养的土壤中铁锰等氧化物发生活化，原生的土壤矿物经过溶解、螯合溶解以及还原溶解等过程以金属离子的形式释放到土壤溶液中，然后经过水解、氧化和聚合而形成无定形态氧化物，导致土壤的比表面积增大、吸附位点增多是影响土壤固定硒、锑能力增大的主要因素。.最后，不同Eh条件下土壤硒的释放规律不同，低Eh条件有利于固定于土壤铁氧化物的硒释放，因此淹水初期土壤溶液中硒含量迅速升高，但是随着淹水时间的延长，溶解态硒出现下降的趋势。连续提取、XPS和TEM-EDS实验表明，淹水15天后土壤中溶解态硒含量低于对照组，负二价硒含量和残渣态硒含量高于对照组。.通过本项目的研究，系统揭示不同Eh条件下土壤氧化铁形态转化对硒形态、生物有效性和移动性的影响机制，以期为缺硒土壤补硒和高硒地区污染的防治工作提供科学依据和数据支撑。