典型高硒表生环境中硒与腐殖酸关系的地球化学研究

以湖北恩施地区风化、半风化富硒碳质岩和高硒土壤为研究对象，利用连续化学提取、三维荧光光谱、高效液相体积排阻色质联用谱仪(HPSEC-ICP-MS)和X射线吸收精细结构谱(XANES/EXAFS)以及扫描/透射电镜等分析技术，调查恩施典型高硒地区风化、半风化富硒碳质岩和高硒土壤中总硒及腐殖酸硒的结合态与形态分布规律；查明腐殖酸－硒体系中胡敏酸硒和富里酸硒的结合态与形态分布特征；研究胡敏酸硒、富里酸硒的分子量分布以及硒与其官能团间的分子结合机制；阐明富硒碳质岩风化及其成土过程中腐殖酸硒在岩石源硒释放、迁移、转化和生物有效性中的源汇转化关系。提高富硒碳质岩风化过程中腐殖酸对硒离子有效性调控的机理认识，深化理解硒的生物地球化学循环机制，为中国西南及恩施地区富硒资源的清洁开发、综合利用和硒污染区的生物修复技术等提供科学的依据。

本项目重点以湖北恩施地区不同风化程度的富硒碳质岩和高硒土壤为研究对象，利用改进的连续化学提取技术、高效液相体积排阻色质联用谱仪(HPSEC-ICP-MS)和X 射线吸收精细结构谱(XANES/EXAFS)等方法，调查了恩施典型高硒地区不同风化程度富硒碳质岩和高硒土壤中总硒、腐殖酸－硒体系中胡敏酸硒和富里酸硒的结合态与形态和分子量分布特征。研究表明，风化的富硒碳质岩与富硒土壤中有机结合态硒主要以FA-Se形式存在，平均约占总有机结合态硒的62%。胡敏酸(HA-Se)和富里酸(FA-Se)中硒以有机硒和四价硒的混合形式存在，HA-Se中四价硒的比例低于FA-Se，且硒主要与低分子量有机质结合，但不同属性样品中FA-Se/HA-Se的分子量分布特征存在差异，HA-Se结合相对比较复杂。结果显示了弱结合态FA-Se可能是生物可利用硒的潜在源；而强结合态HA-Se是有机结合态硒的库，有机结合态硒在高硒表生环境中硒生物地球化学循环过程中扮演着重要的源汇双重角色。在此基础上，计算出恩施部分高硒区居民日硒摄入量为2144 μg/day，血硒浓度为3248 μg/L，说明当地居民仍然有慢性硒中毒的健康风险，土壤有机结合态硒中的有效性硒和水硒对农作物富硒有不可忽视的贡献。上述结果加深了富硒碳质岩风化过程中腐殖酸对硒离子有效性调控的机理认识，为恩施地区富硒石煤资源的清洁开发、综合利用及人体慢性硒中毒的防治等提供了科学依据。