論文題目或

選題范圍

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(qū)富硒土地安全利用研究》科研項目，來源于陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心

閱讀文獻

情況

閱讀國內(nèi)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(nèi)容提要

陜西紫陽是全國出名的富硒區(qū)，地下有兩片異常大面積的寒武統(tǒng)魯家坪組碳硅板巖以及下志留統(tǒng)大貴坪組碳質(zhì)板巖及含硅頁巖，被認為是該地區(qū)高硒的主要原因。對該研究區(qū)開展調(diào)查研究，可以為安康地區(qū)富硒農(nóng)產(chǎn)品調(diào)整提供技術(shù)參考和第一手數(shù)據(jù)資料。

主要研究內(nèi)容如下：

1.分析研究區(qū)相關元素的地球化學特征，包括含量特征及分布特征。

2.探討研究區(qū)硒、鎘等元素的影響因素。

3.以根系土以及農(nóng)作物測試數(shù)據(jù)為基礎，對農(nóng)作物進行安全評價，并結(jié)合硒對鎘的拮抗作用，建立模型。

現(xiàn)在已經(jīng)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制作。發(fā)現(xiàn)硒元素與鎘元素在研究區(qū)的高值區(qū)非常接近，推測與當?shù)鼗鶐r有關。完成了土壤樣數(shù)據(jù)的相關分析和聚類分析。對根系土樣品的硒形態(tài)分析進行了初步的數(shù)據(jù)處理。完成了對農(nóng)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(qū)主要農(nóng)作物中不存在砷、鉻、銅、鎳和汞元素的超標現(xiàn)象；但樣品中除了茶葉和油菜外，均存在鎘元素的超標現(xiàn)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(xiàn)象的主要原因可能與地層分布有關。此外，油菜樣品中出現(xiàn)個別的鉛元素超標現(xiàn)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(shù)攻關；

2.完成農(nóng)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(yè)論文。

導師

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告的

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成績（優(yōu)、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(yǎng)元素。它具有多種生物學功能，例如增強動植物的免疫力，抗氧化和影響癌癥基因表達等（Fordyce, 2013；Khurana et al., 2019；Huang et al., 2013；Mao et al., 2016）。硒在植物生長，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)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，包括諸如脫發(fā)和指甲，皮膚損傷，神經(jīng)系統(tǒng)疾病甚至麻痹和死亡等癥狀（Bajaj et al., 2011；Fordyce, 2005；Lemire et al., 2012）。

在世界上絕大多數(shù)的土壤中，硒的濃度范圍為0.01-2.0 mg/kg，平均濃度為0.4 mg/kg，且分布極不均勻（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(xiàn)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，包括蘇格蘭為0.11-0.88 mg kg-1（Fordyce et al., 2010）；日本為0.05-2.80 mg kg-1（Yamada et al., 2009）；西班牙為0.01-2.7 mg kg-1（PérezSirvent et al., 2010）。我國主要農(nóng)用地耕作層中硒元素含量范圍為0.06-0.32mg/kg，平均值為0.16 mg/kg。我國東北地區(qū)黑土中硒元素含量的平均值為0.11mg/kg，暗棕壤中硒元素含量的平均值為0.12mg/kg。黃土高原地區(qū)主要土壤類型褐土以及黑壚土中硒元素含量的平均值為0.08mg/kg。云南、四川等地區(qū)主要分布的土壤類型紫色土及棕壤中土壤硒元素的平均含量為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于較低水平，形成了以土壤-植物-受體低硒及硒缺乏為主要特征的中國低硒帶（Tan, **；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）。只有陜西紫陽、湖北恩施等個別地區(qū)為富硒地區(qū)。在湖北恩施地區(qū)的高硒區(qū)，發(fā)現(xiàn)了沉積型硒獨立礦床，這可能是導致該地區(qū)高硒的主要原因；在陜西紫陽地區(qū)的高硒區(qū)，發(fā)現(xiàn)兩片異常大面積的寒武統(tǒng)魯家坪組碳硅板巖以及下志留統(tǒng)大貴坪組碳質(zhì)板巖及含硅頁巖，是該地區(qū)高硒的主要原因。受到地層分布的影響，土壤及農(nóng)作物中鎘元素含量也存在一定程度的超標現(xiàn)象，鎘元素超標會對人體產(chǎn)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(qū)陜西安康西部縣域開展土壤硒鎘的影響因素及土地安全區(qū)劃的研究。對該研究區(qū)開展調(diào)查研究，可以為安康地區(qū)富硒農(nóng)產(chǎn)品調(diào)整提供技術(shù)參考和第一手數(shù)據(jù)資料。

2. 研究現(xiàn)狀

地層單位

注：X-算術(shù)平均值，S-標準離差，V-變化系數(shù)，R-富集系數(shù)

根據(jù)《安康土壤及農(nóng)副產(chǎn)品硒資源調(diào)查與評價》結(jié)果，2009-2010年安康學院在本地區(qū)完成了“九縣一區(qū)”硒資源普查工作，按照土壤采集樣品數(shù)（7176件）及控制土地面積（2506km2）計算，樣品控制密度為2.8個/km2，同時采集了植物樣品，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(tǒng)計結(jié)果如下：

1.認為安康地區(qū)富硒規(guī)律具有“南富北貧”的特征。在寧陜、旬陽、漢濱三個北部縣區(qū)呈分散點狀分布，在西南部到東南端分布富硒土地面積最大，占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)占30.1%，富硒(0.4-3.0 mg/kg)占26.0%，高硒(>3.0 mg/kg)占1.8%，中硒以上土壤占到57.9%。對“九縣一區(qū)”可耕作土壤樣本檢測硒含量平均值統(tǒng)計分析，結(jié)果寧陜縣土壤屬于低硒土壤區(qū)，旬陽縣土壤屬于中硒土壤區(qū)，其余六縣均屬于高硒土壤區(qū)。土壤硒含量順序為：紫陽縣＞嵐皋縣＞鎮(zhèn)坪縣＞平利縣＞漢陰縣＞石泉縣＞漢濱區(qū)＞白河縣＞旬陽縣＞寧陜縣。

2.種植不同農(nóng)作物的表層土壤硒含量有明顯差異。順序為：油菜地＞茶園土＞桑地＞水稻土＞紅薯地＞菜地土＞蓮藕地，菜地土和蓮藕地屬于低硒土壤，其余土壤均屬于中高硒土壤。

綜上所述，安康學院對安康地區(qū)的土壤調(diào)查分析結(jié)果表明，富硒土壤的分布范圍與1:5萬調(diào)查富硒地層的分布范圍基本一致。

3. 研究內(nèi)容

本文的主要研究內(nèi)容包括：

1、查閱相關的文獻及資料，了解研究區(qū)巖石、土壤等介質(zhì)的分布狀況。開展野外樣品采集及室內(nèi)分析測試。

2、分析研究區(qū)相關元素的地球化學特征，包括含量特征及分布特征。

3、探討研究區(qū)硒、鎘等元素的影響因素。

4、以根系土以及農(nóng)作物測試數(shù)據(jù)為基礎，對農(nóng)作物進行安全評價，并結(jié)合硒對鎘的拮抗作用，建立模型。