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硒(Selenium)是人体生命中必需的、不可缺少的营养元素之一,与人体健康息息相关。紫阳县我国公认的富硒区,国内外对本地区硒的含量和分布等方面的研究较多,但尚未见到应用逐级提取方法系统地探讨本地区岩石和石煤中硒的赋存状态。本文采用亚沸水、K2HPO4和KH2PO4混合液、NaOH溶液、Na2SO3溶液、醋酸等7步连续化学提取实验方法分析紫阳县岩石、黑色岩系中硒的赋存状态进行研究,同时选取同是我国高硒区的湖北恩施作为对比区,对其黑色岩系硒的赋存状态进行研究。探讨紫阳地区富硒岩石在表生风化环境中硒的赋存状态和迁移能力,为本地区硒资源的开发、利用提供科学的决策依据。主要结论有:
(1)对紫阳地区的岩石和石煤,我们采用的连续化学浸提实验分为7步,分别提取水溶态硒、可交换态硒、有机结合态硒、元素态硒、硫化物/硒化物结合态硒、碳酸盐结合态硒和残渣态硒。所有样品各结合态硒的加和与总硒是显著相关的,表明本论文中采用的连续化学浸提方案是切实可行的。
(2)紫阳岩石样品中,各结合态硒按平均比例从高到低依次为:残渣态硒(40.19%)、硫化物结合态硒(23.10%)、有机结合态硒(16.96%)、可交换态硒(11.30%)、水溶态硒(5.08%)、元素态硒(4.49%)、碳酸盐结合态硒(2.13%)。在紫阳黑色岩系中,硒结合态的分布同岩石样相同,从高到低:残渣态硒、硫化物结合态硒、水溶态硒、碳酸盐结合态硒、可交换态硒、元素态硒、有机结合态硒所占比例分别是39.34%、23.25%、17.85%、15.60%、5.19%、4.42%、2.05%;对比区恩施黑色岩系中,硒结合态的分布稍有差异,从高到低依次是残渣态硒(52.61%)、硫化物结合态硒(13.62%)、水溶态硒(10.39%)、碳酸盐结合态硒(7.46%)、可交换态硒(5.91%)、元素态硒(4.35%)、有机结合态硒(2.34%)。
(3)紫阳岩石样品中,水溶态硒与可交换态硒、有机结合态硒、硫化物/硒化物结合态硒等存在较显著的正相关关系,且与硫化物态硒的关系最密切;与元素态硒均存在不显著的正相关关系,这表明可交换态硒、有机结合态、硫化物/硒化物结合态硒都可以是水溶态硒的来源。可交换态硒与有机结合态硒和硫化物/硒化物结合态硒存在显著的正相关关系,但与有机结合态硒的关系最为密切;与元素态硒均存在不显著的正相关关系,这表明有机结合态、和硫化物/硒化物结合态硒可以是可交换态硒的来源,且有机结合态硒是可交换态硒的直接提供者。有机结合态硒与硫化物/硒化物结合态硒的关系为显著正相关关系,与元素态硒为负相关,这表明硫化物/硒化物结合态硒可以被氧化,释放其结合的硒并被有机质吸附。元素态硒与可交换态硒、硫化物/硒化物结合态硒具有非显著正相关关系,与有机结合态具有负相关关系。
(4)紫阳黑色岩系中,水溶态硒和可交换态硒分别占原岩硒含量比例的4.97%和16.45%,即可利用态硒(水溶态硒+可交换态硒)占原岩硒含量比例为21.42%;对比区恩施黑色岩系中,水溶态硒和可交换态硒分别占原岩硒含量比例的10.39%和5.91%,即可利用态硒(水溶态硒+可交换态硒)占原岩硒含量比例为16.30%。紫阳黑色岩系的水溶态硒所占比例较对比区低,但可利用态硒(水溶态硒+可交换态硒)较恩施地区高。
(5)紫阳地区黑色岩系中水溶态硒与元素Zn呈极显著相关,与As呈显著相关;可交换态硒与Mo元素呈极显著相关,与有机炭呈显著相关;有机结合态硒与元素Zn、Mo呈显著相关;元素态硒与其它元素的相关性均不显著;碳酸盐结合态硒与元素Ba呈极显著相关;硫化物/硒化物结合态硒与元素As、Cu、Zn、V呈极显著相关,与Ni呈显著相关;残渣态硒与Fe2O3和Cr呈极显著相关,与元素Al2O3和Co呈显著相关。恩施地区黑色岩系样品中水溶态硒、可交换态硒、有机结合态硒、元素态硒、碳酸盐结合态硒、硫化物/硒化物结合态硒与其它元素相关性均不显著,残渣态硒与元素Cr的相关性显著。
(6)采用土壤顺序提取微量元素法和7步连续化学提取方法对紫阳和恩施样品中硒的结合态进行对比研究,从试验原理和结果来看,土壤顺序法适合沉积物和土壤中硒元素的提取,不适合岩石中结合态硒的提取。
(7)通过岩石的浸泡试验来模拟紫阳和恩施地区样品在遭受到大气降水或地表水浸泡能进入表生环境中的硒含量。结果表明:两地区通过亚沸水溶解出的水溶态硒的含量都非常低,这与其颗粒大小有关,颗粒越大其中的硒就越不容易释放至表生环境中,对本地区富硒岩石和石煤开发利用时,尤其是将其作为天然硒肥开发时,对其粉碎的程度将会影响到利用的效率。