安康西部縣域硒鎘影響因素與土地安全研究開題報告

論文題目或 選題範圍	安康西部縣域硒鎘影響因素與土地安全研究
選題背景及 支撐項目	《安康西部土壤硒鎘共生區富硒土地安全利用研究》科研項目，來源於陝西省水工環地質調查中心
閱讀文獻 情況	閱讀國內文獻 20 篇，其中近10年出版的文獻 10篇； 閱讀國外文獻 10篇，其中近10年出版的文獻5篇。
文獻綜述及 開題報告 內容提要	陝西紫陽是全國出名的富硒區，地下有兩片異常大面積的寒武統魯家坪組碳硅板岩以及下志留統大貴坪組碳質板岩及含硅頁岩，被認爲是該地區高硒的主要原因。對該研究區開展調查研究，可以爲安康地區富硒農產品調整提供技術參考和第一手數據資料。 主要研究內容如下： 1.分析研究區相關元素的地球化學特徵，包括含量特徵及分佈特徵。 2.探討研究區硒、鎘等元素的影響因素。 3.以根系土以及農作物測試數據爲基礎，對農作物進行安全評價，並結合硒對鎘的拮抗作用，建立模型。 現在已經完成了硒元素、鎘元素以及其他重金屬元素的地球化學圖的製作。發現硒元素與鎘元素在研究區的高值區非常接近，推測與當地基岩有關。完成了土壤樣數據的相關分析和聚類分析。對根系土樣品的硒形態分析進行了初步的數據處理。完成了對農作物中硒元素和重金屬元素的富硒情況和超標情況的基礎分析工作。研究區主要農作物中不存在砷、鉻、銅、鎳和汞元素的超標現象；但樣品中除了茶葉和油菜外，均存在鎘元素的超標現象，不同類型的植物中鎘元素超標率存在差異，其中魔芋、土豆和大蒜的超標率分別高達65%、84%和100%，造成該現象的主要原因可能與地層分佈有關。此外，油菜樣品中出現個別的鉛元素超標現象，也應該引起足夠的重視。 下一步工作計劃如下： 1.對上述存在的問題進行技術攻關； 2.完成農作物硒元素預測模型的建立； 3.加強對文獻的收集整理； 最終完成畢業論文。
導師 對開 題報 告的 評語	導師（簽名）： 年月日
評議 小組 主要 成員	姓名	職稱		姓名	職稱
評議 小組 對開 題報 告的 意見	成績（優、良、中、及格、不及格）： 評議小組負責人（簽名）： 年月日
教 研 室 意 見	教研室主任（簽名）：年月日

1. 選題背景與研究意義

硒（Se）是人和動物必需的微量營養元素。它具有多種生物學功能，例如增強動植物的免疫力，抗氧化和影響癌症基因表達等（Fordyce, 2013；Khurana et al., 2019；Huang et al., 2013；Mao et al., 2016）。硒在植物生長，農業生產和生態學等其他幾個領域也受到了普遍關注（Fordyce et al., 2000；Helzlsouer et al., 2018；Johnson et al., 2010）。事實證明，人體攝入硒不足會導致“克山病”和“白肌病”（Fordyce, 2005；Shi et al., 2017；Wang and Gao, 2001）。然而，過量攝入硒會導致一系列健康問題，包括諸如脫髮和指甲，皮膚損傷，神經系統疾病甚至麻痹和死亡等症狀（Bajaj et al., 2011；Fordyce, 2005；Lemire et al., 2012）。

在世界上絕大多數的土壤中，硒的濃度範圍爲0.01-2.0 mg/kg，平均濃度爲0.4 mg/kg，且分佈極不均勻（Fordyce, 2007；Pezzarossa and Petruzzelli, 2001）。許多國家相繼報道了土壤中硒含量過多或不足的現象（Dhillon and Dhillon, 2003； Ermakov and Jovanovic, 2010；Gabos et al., 2014）。研究人員觀察到各國土壤中的硒缺乏問題，包括蘇格蘭爲0.11-0.88 mg kg-1（Fordyce et al., 2010）；日本爲0.05-2.80 mg kg-1（Yamada et al., 2009）；西班牙爲0.01-2.7 mg kg-1（PérezSirvent et al., 2010）。我國主要農用地耕作層中硒元素含量範圍爲0.06-0.32mg/kg，平均值爲0.16 mg/kg。我國東北地區黑土中硒元素含量的平均值爲0.11mg/kg，暗棕壤中硒元素含量的平均值爲0.12mg/kg。黃土高原地區主要土壤類型褐土以及黑壚土中硒元素含量的平均值爲0.08mg/kg。雲南、四川等地區主要分佈的土壤類型紫色土及棕壤中土壤硒元素的平均含量爲0.06mg/kg。我國西藏高原南部、東部的黑氈土以及亞高山草甸土，土壤中硒元素含量均處於較低水平，形成了以土壤-植物-受體低硒及硒缺乏爲主要特徵的中國低硒帶（Tan, 1989；Tan et al., 2002；Wang et al., 2017）。

世界上低硒的土壤面積比高硒的土壤面積大得多（Girling.,1984；Haudin et al.,2007）。只有陝西紫陽、湖北恩施等個別地區爲富硒地區。在湖北恩施地區的高硒區，發現了沉積型硒獨立礦牀，這可能是導致該地區高硒的主要原因；在陝西紫陽地區的高硒區，發現兩片異常大面積的寒武統魯家坪組碳硅板岩以及下志留統大貴坪組碳質板岩及含硅頁岩，是該地區高硒的主要原因。受到地層分佈的影響，土壤及農作物中鎘元素含量也存在一定程度的超標現象，鎘元素超標會對人體產生嚴重影響，例如骨骼、肝臟的損傷（謝浩等，2019；熊超等，2019），故選擇在典型高硒高鎘區陝西安康西部縣域開展土壤硒鎘的影響因素及土地安全區劃的研究。對該研究區開展調查研究，可以爲安康地區富硒農產品調整提供技術參考和第一手數據資料。

2. 研究現狀

地層單位

注：X-算術平均值，S-標準離差，V-變化係數，R-富集係數

根據《安康土壤及農副產品硒資源調查與評價》結果，2009-2010年安康學院在本地區完成了“九縣一區”硒資源普查工作，按照土壤採集樣品數（7176件）及控制土地面積（2506km2）計算，樣品控制密度爲2.8個/km2，同時採集了植物樣品，包括糧食作物、蔬菜、林果、茶葉、肉類、藥材等7類65種，共計607件。泉水、溪水樣品612件。測定硒元素含量樣品8552件。分析統計結果如下：

1.認爲安康地區富硒規律具有“南富北貧”的特徵。在寧陝、旬陽、漢濱三個北部縣區呈分散點狀分佈，在西南部到東南端分佈富硒土地面積最大，佔中硒以上土壤總面積的90%以上，富硒帶中的土壤表土含硒值均較高，硒含量0.006-15.395mg/kg，平均達到0.4671mg/kg。其中中硒(0.2-0.4mg/kg)佔30.1%，富硒(0.4-3.0 mg/kg)佔26.0%，高硒(>3.0 mg/kg)佔1.8%，中硒以上土壤佔到57.9%。對“九縣一區”可耕作土壤樣本檢測硒含量平均值統計分析，結果寧陝縣土壤屬於低硒土壤區，旬陽縣土壤屬於中硒土壤區，其餘六縣均屬於高硒土壤區。土壤硒含量順序爲：紫陽縣＞嵐皋縣＞鎮坪縣＞平利縣＞漢陰縣＞石泉縣＞漢濱區＞白河縣＞旬陽縣＞寧陝縣。

2.種植不同農作物的表層土壤硒含量有明顯差異。順序爲：油菜地＞茶園土＞桑地＞水稻土＞紅薯地＞菜地土＞蓮藕地，菜地土和蓮藕地屬於低硒土壤，其餘土壤均屬於中高硒土壤。

綜上所述，安康學院對安康地區的土壤調查分析結果表明，富硒土壤的分佈範圍與1:5萬調查富硒地層的分佈範圍基本一致。

3. 研究內容

本文的主要研究內容包括：

1、查閱相關的文獻及資料，瞭解研究區岩石、土壤等介質的分佈狀況。開展野外樣品採集及室內分析測試。

2、分析研究區相關元素的地球化學特徵，包括含量特徵及分佈特徵。

3、探討研究區硒、鎘等元素的影響因素。

4、以根系土以及農作物測試數據爲基礎，對農作物進行安全評價，並結合硒對鎘的拮抗作用，建立模型。