前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的稻田土壤硒與重金屬的安全性，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

硒(Se)是人體健康必需的微量元素［1］，大量研究表明Se缺乏或過量都會導致人產生多種病癥［2-4］。從世界范圍來看，土壤Se缺乏很普遍，我國低Se、缺Se面積約占72%［5］。2006年海南生態地球化學調查發現富Se土壤在海南島分布廣泛，約占其陸地面積的27%［6］，如何開發海南寶貴的富Se土壤資源，變資源優勢為經濟優勢已成為研究熱點。由于大米在我國多數人們飲食結構中具有不可或缺的地位，因此海南省富Se土壤資源開發的首選方向應是種植富Se水稻。但是迄今為止，系統研究海南省稻田土壤中的Se含量未見相關報道。另外已有研究發現大巴山高Se土壤中V、Ni和Ca等元素的含量異常高，并存在顯著正相關［7］。紫陽蒿坪地區雙安鄉土壤中Se含量高達16．9mg/kg，但其中Mo、V、F和As的平均值也分別達到99、1134、1041和111mg/kg，均達到毒害水平［8］。因此土壤硒可能伴生其它元素，尤其重金屬，這對食品安全不利。目前對海南香蕉［9］、胡椒［10］和菠蘿［11］主要種植區土壤的重金屬含量進行研究發現部分地區Cd、Cr、Pb和As等有毒重金屬元素中的一種或多種超過國家土壤環境質量的二級標準值(GB15618—1995)，針對海南稻田土壤中的重金屬含量只報道了文昌［12］和萬寧［13］兩個地區，但系統研究海南省稻田土壤重金屬含量未見報道，尤其與Se分布的相關關系不清楚，而這對清潔且富硒的稻田區劃非常重要。本文通過采集海南省18個市(縣)代表性的稻田土壤樣品，研究Se和5種有毒重金屬元素(Hg、Cd、Cr、Pb和As)的含量、分布及其相關關系，并對Se和重金屬的安全性進行評價，可為合理區劃清潔且富Se稻田提供理論依據，從而為開發海南寶貴的富Se土壤資源奠定基礎。   1材料與方法   1．1土樣采集   分別在海南省18個市(縣)種植水稻規模較大的主要鄉(鎮)，選擇面積較大、代表幾種主要母質類型發育的稻田土壤，采用GPS定位采集。每個樣點在同一母質類型發育的成片水稻田中隨機選擇5—10個點，用木鏟采集0—20cm耕層土樣，混合后按四分法取樣品約1kg。由于海南省中部以山區為主，稻田土壤相對較少，因而布點較少，樣點具體分布如圖1，共采集280個土壤樣品。所有樣品自然風干，通過0．25mm和0．15mm的尼龍篩，供分析所用。   1．2研究方法   1．2．1土壤Se含量的測定   參考周鑫斌等［14］的方法，并且做了一些改進。稱取通過0．15mm篩的土壤樣品約0．25g于100mL的三角瓶，加入10mL混合酸(HNO3∶HClO4=4∶1)，蓋上彎頸漏斗，靜置過夜后在電熱板低溫砂浴硝化1h，然后再逐步升溫，微沸條件下硝化至無色并冒白煙，取下，稍冷后加入5mLHCl(HCl∶H2O=1∶1)，繼續加熱至無色并冒白煙，取下，冷卻，再加5mLHCl(HCl∶H2O=1∶1)，全部轉入25mL容量瓶中。硝化后待測液中的Se含量用北京吉天AFS-830a原子熒光光譜儀測定，每批樣品測定都以土壤標準物質(GSS-4、GSS-6、GSS-7，國家物化探研究所提供)作內標，測定回收率為87%—115%。   1．2．2土壤重金屬含量的測定   土壤樣品經風干并過0．25mm篩，按照土壤環境監測技術規范(HJ/T166—2004)測定5種重金屬含量，其中As和Hg用王水(HCl∶HNO3=1∶3)水浴加熱熔融，然后用原子熒光光譜儀測定;Cr、Cd以及Pb用王水再加HClO4、HF熔融，然后Cd用等離子體質譜儀測定，Cr、Pb用等離子體光譜儀測定，所有樣品由海南省地質測試研究中心測定。   1．2．3土壤重金屬安全性評價方法   評價方法采用最常用的單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法。為了進一步確定稻田土壤重金屬潛在的生態危害效應，還用Hakanson潛在生態指數法［15］，分別以海南省土壤背景值［16］和全國土壤背景值［17］作為參比值對海南稻田土壤重金屬潛在生態風險進行評價，所有計算方法與分級標準見參考文獻［15，18］。   1．3數據分析   測定結果用DPSv7．05統計軟件進行統計分析，采樣點分布圖用ArcMap9．3軟件繪制，重金屬含量分布圖用相同軟件，并用克里格插值方法進行繪制。   2結果與分析     2．1稻田土壤Se含量與分布   2．1．1稻田土壤Se含量   稻田土壤Se含量從痕量到1．532mg/kg之間，平均為0．211mg/kg，變異系數達到91%，說明不同地區稻田土壤Se含量差異較大。按照譚見安［19］的分級方法，采集的280個樣品中101個處于缺乏水平，占36%;高Se土壤(＞0．4mg/kg)僅占12%;未發現Se過剩(中毒)(＞3mg/kg)樣品(表1)。2．1．2稻田土壤Se分布海南各市(縣)的稻田土壤平均Se含量差異較大，最大值(瓊海0．364mg/kg)是最小值(樂東0．061mg/kg)的6倍。各市(縣)中稻田土壤Se含量的變異系數都超過50%，最高的為111%，說明即使在同一市(縣)的不同鄉(鎮)，稻田土壤的Se含量差異也較大，合理區劃富Se稻田非常必要。本研究采集的各市(縣)稻田土壤中Se含量達到高水平(＞0．4mg/kg，即富Se水平)都不是太多，但是占各自采集樣品百分比最高的是瓊海，即35%，其次是萬寧、澄邁、定安和文昌，略高于或等于20%，有四個市縣為零，即昌江、陵水、五指山和樂東。如果從中等及其以上水平(＞0．175mg/kg)來看，超過50%的有8個市(縣)，其中最高是瓊海和定安，分別達到85%和73%，即兩個地區采集的稻田土壤樣品多數處于中等Se含量水平以上，其次是澄邁、保亭、萬寧、文昌、昌江、海口，這些市(縣)多數集中在海南的東北部，最低的也是五指山(22%)和樂東(6%)(表2)。2．2稻田土壤重金屬含量與分布2．2．1稻田土壤重金屬含量由表3可知稻田土壤中Hg、Cd、Cr、Pb和As含量不高，平均值均低于國家土壤環境質量的一級標準值，也低于全國土壤背景值，表明海南稻田土壤相對比較清潔。但Hg、Cd和Cr3種重金屬元素含量的最大值均超過二級標準，Hg的最大值是二級標準的5倍多，Cd和Cr都是2倍多，只是超出二級標準的樣品個數不多，Hg、Cd和Cr的超標率分別為0．7%、1．4%和3．9%，而且Hg、Cd平均含量分別比海南省土壤背景值增加1．6和2．3倍。土壤中5種重金屬含量的變異系數都很大，尤其是Hg和Cr的分別達到179%和171%，表明不同地區重金屬含量差異較大，在土壤重金屬含量較高的地方種植水稻時要特別注意監測稻米中重金屬含量。#p#分頁標題#e#   2．2．2稻田重金屬分布   為了更形象直觀的了解重金屬在海南各市(縣)的分布，用ArcMap9．3軟件且克里格插值方法繪制了重金屬含量分布圖(圖2)。從圖2可知:Hg含量較高的主要集中在海口和三亞，還有海口周邊的澄邁、定安、瓊海和文昌部分地區;較低的是中部的白沙和西南部的樂東地區。Cd含量較高的主要集中在海口，還有昌江至白沙一帶;最低主要在文昌東部地區。Cr含量較高的主要集中在海口及其周邊的市縣，如臨高、澄邁、定安、文昌和瓊海的部分地區;最低主要在東方和樂東。Pb含量較高的主要集中在昌江、東方至樂東西部沿海一帶，還有儋州和白沙部分地區;較低的主要集中在臨高和文昌。As量較高的主要集中在海口、澄邁、白沙、東方和昌江一帶，還有瓊海、萬寧和三亞部分地區，較低的集中在文昌、五指山、保亭和陵水一帶。綜上所述，幾種重金屬含量較高的主要集中在海口及其周邊的澄邁、定安、瓊海和文昌部分地區，白沙、昌江和東方和三亞部分地區有些重金屬含量也較高，較低的有文昌的東部、樂東、五指山、瓊中、保亭、陵水一帶。   2．3稻田土壤Se與重金屬之間的相關性分析   研究土壤中重金屬含量的相關性可以推測重金屬的來源是否相同，如果重金屬含量之間有顯著的相關性，說明其同源的可能性較大［20］。由表4可知，土壤Se、重金屬之間的相關性普遍較強，土壤Se與Hg、Cd和As呈極顯著或顯著正相關，說明Se與Hg、Cd和As的來源可能相同，海南農業土壤重金屬主要來源于成土母質及基巖［21］，說明初步推測海南稻田土壤Se與Hg、Cd和As都主要來源于母質，即稻田土壤Se可能伴生Hg、Cd和As，另外Hg、Cd平均含量遠超海南省土壤背景值，說明這兩種重金屬可能還有其它污染源，今后應加強研究控制其污染源。   2．4稻田土壤重金屬的安全性評價   如前所述海南稻田土壤相對比較清潔，因而單項污染指數法和綜合污染指數法采用綠色食品產地環境技術條件(NY/T391—2000)中的限量標準(Hg臨界值為0．25mg/kg、Cd0．3mg/kg、Cr120mg/kg、Pb50mg/kg和As25mg/kg)為標準［10］。用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法評價海南稻田土壤重金屬的污染狀況，結果都是清潔的(表5)。但是采用不同的參比值，Hakanson潛在生態指數法評價結果卻完全不同，若以全國土壤背景值做參比值，潛在生態危害系數和指數都表明生態危害是輕微級;但是以海南省土壤背景值做參比值，潛在生態危害指數達到211．54，屬于強生態危害，從潛在生態危害系數來看Hg(102．61)和Cd(98．89)達到強生態危害，其余3種重金屬潛在生態危害系數都很小，幾乎都小于5，所以應注意Hg和Cd污染，這與前面所述Hg和Cd平均含量遠超海南背景值一致。   3討論   3．1海南稻田土壤重金屬的安全性評價   郝麗虹等［22］研究指出海南島農用地中的Hg、Cd、Cr、Pb和As平均含量均低于國家環境質量二級標準值，只有個別點超標。用單因子污染指數和多因子綜合指數評價文昌的稻田土壤Hg、Cd、Cr、Pb和As污染狀況，結果表明除個別點達到輕污染外，大多數是清潔的［12］，同樣類似的研究指出萬寧市稻田土壤都是清潔的［13］。本研究也得到類似的結果，稻田土壤中Hg、Cd、Cr、Pb和As平均含量均低于國家土壤環境質量一級標準值和全國土壤背景值，但Hg、Cd和Cr3種重金屬元素含量的最大值均超過二級標準，只是超出二級標準的樣品個數不多，Hg、Cd和Cr的超標率分別為0．7%、1．4%和3．9%，這些個別點可能受外來污染源影響。以綠色食品產地環境技術條件的限量標準為標準，用單項污染指數法和綜合污染指數法評價海南稻田土壤重金屬的污染狀況，結果都表明海南稻田土壤是清潔的，滿足發展綠色稻米的立地條件。盡管目前海南稻田土壤的重金屬平均含量絕對值較低，但是Hg、Cd平均含量分別比海南省土壤背景值增加1．6和2．3倍，可推測稻田土壤Hg和Cd含量相比過去有明顯增加的趨勢，有潛在的生態危害效應。以海南省土壤背景值做參比值，Hakanson潛在生態危害指數達到211．54，屬于強生態危害，從潛在生態危害系數來看Hg(102．61)和Cd(98．89)達到強生態危害，與前推測一致;而以全國土壤背景值做參比值，潛在生態危害系數和指數都表明生態危害是輕微級，因此綜合來看在海南評價土壤重金屬污染狀況用Hakanson潛在生態危害指數法評價，而且以海南土壤背景值做參比值得到的結果更可靠。貴陽花溪區石灰土林地土壤重金屬采用單因子污染指數、多因子綜合指數與Hakanson潛在生態危害指數所得出的結果是一致［15］，但是本研究結果表明Hakanson潛在生態指數法只有以全國土壤背景值做參比值得到的結果才與單因子污染指數和多因子綜合指數的評價結果一致，即是清潔的，以海南省土壤背景值做參比值得到的結果屬于強生態危害，主要原因是海南土壤背景值低于全國土壤背景值(表3)，這與李福燕的研究結果類似［16］。從Hg、Cd的分布圖來看其含量較高的主要集中在東北部的海口及其周邊市(縣)，可能受工業或其它人為活動(肥料、農藥)的影響，今后應研究弄清楚Hg、Cd除母質外的來源，特別需要關注其對農產品安全的影響。   3．2海南富Se水稻田區劃   1998年廖金鳳［23］研究指出海南省土壤全Se含量為0．043—0．785mg/kg，水稻土Se量較低，在0．043—0．145mg/kg之間，平均為0．110mg/kg。而2006年海南省地質大調查發現富Se土壤分布廣泛，而且分布集中、含量適宜(0．4—2．8mg/kg)［6］，這可能與采樣布點方式及樣點數量有關。本研究采集的280個稻田土壤耕作層樣品的Se含量從痕量到1．532mg/kg之間，平均值(0．211mg/kg)略低于全國土壤平均值(0.29mg/kg)［17］、貴州稻田土壤平均值((0．360±0．230)mg/kg)［24］和浙江稻田土壤平均值(0.29mg/kg)［25］，但占47.5%的土壤Se含量處于中等及以上水平(＞0．175mg/kg)，而且這些處于中等及以上水平的稻田土壤Se含量平均值為0．342mg/kg，接近富Se(0．4mg/kg)水平，而且均沒有達到Se毒水平(＞3mg/kg)，因此可在海南一定區域種植富Se水稻。廖金鳳［23］研究指出土壤Se含量在海南省東北部地區最高，其次是中部和東部地區，西部和西南部地區較低。海南地質大調查也發現富Se土壤在海南東北部發育較全，海口、澄邁、儋州、屯昌、瓊中以及文昌至萬寧一帶均有成片集中分布，Se缺乏區主要分布在濱海平原區以及樂東周邊［6］。本研究得到相似的結果，Se含量高的稻田土壤主要集中在海南東北部的海口及其周邊的澄邁、定安、文昌和瓊海，還有東南部的萬寧和保亭，最高的是瓊海和定安;Se含量較低的集中在五指山和樂東。如前所述稻田土壤重金屬平均含量較低，達到綠色食品立地土壤環境條件要求，只有個別點超過國家二級標準，因此可暫時不考慮重金屬污染，故可在上述Se含量高的稻田土壤上種植富Se水稻，尤其是土壤富Se百分比較高的瓊海和定安。但是即使同一市(縣)不同鄉(鎮)的稻田土壤Se含量差異較大，如最大值(1．532mg/kg)與最小值都出現在瓊海市，因此要準確規劃富Se稻田土壤，還需在Se含量較高的幾個市(縣)增加采樣密度，進一步確定具體的富Se水稻田。另外本研究發現盡管海南省稻田土壤總體是清潔的，即5種有毒重金屬平均含量的絕對值均不高，但是海口及周邊市(縣)Se含量較高，5種重金屬含量也較高，稻田土壤Se含量與Hg、Cd和As含量呈極顯著或顯著正相關，稻田土壤Se可能伴生Hg、Cd和As。而且本研究測定的是土壤Se和重金屬的全量，并不代表都可以被作物吸收利用，土壤Se在酸性條件下有效性較低，堿性條件下較高［26-27］，相反很多重金屬在酸性條件下生物有效性較高［28］，而海南省稻田土壤酸性較強(平均pH值為5．2)，因此有待進一步研究稻田土壤Se與重金屬的有效性及其相互作用，以便生產出綠色的富Se優質大米，促進海南熱帶高效農業的發展。#p#分頁標題#e#   4結論   海南省稻田土壤中Hg、Cd、Cr、Pb和As平均含量均低于國家土壤環境質量一級標準值和全國土壤背景值，用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法的評價結果都是清潔的，但以海南省土壤背景值做參比值，Hakanson潛在生態危害指數達到211．54，屬于強生態危害，從潛在生態危害系數來看，Hg(102．61)和Cd(98.89)達到強生態危害，應注意控制Hg和Cd污染源。稻田土壤的Se含量從痕量到1．532mg/kg之間，平均值為0．211mg/kg，但占47．5%的土壤Se含量處于中等及以上水平(＞0．175mg/kg)。Se含量高的稻田土壤主要集中在海南東北部的海口及其周邊的澄邁、定安、文昌和瓊海，還有東南部的萬寧和保亭，由于重金屬平均含量還比較低，可暫時忽略污染，因此可在這些區域種植富Se水稻，尤其瓊海和定安。稻田土壤Se與Hg、Cd和As呈極顯著或顯著正相關，應加強研究稻田土壤Se與Hg、Cd和As的有效性及其相互作用，以便生產出綠色的富Se優質大米。