安徽石台大山村富硒土壤中硒...粉粒和砂粒中的分配特征分析_范慧.pdf

第 32 卷第 4 期2022 年 12 月安徽地质Geology of AnhuiDec.2022Vol.32 No.4文章编号：1005-6157（2022）04-0引言安徽省石台县位于皖南山区西部，在大地构造上隶属扬子陆块下扬子前陆带和江南隆起带，境内南部仙寓镇地区地层以寒武系荷塘组为主，其中大山村富硒区因产富硒茶而著名1-2。该区茶树种植土壤类型主要为黄壤土和红壤土，分布较广，土壤中Se的含量较高，土壤层较薄，Se在土壤表层中较富集3。表层土壤Se含量平均值为1.24 mg/kg，最高含量达18.37 mg/kg，是本次采样的主要靶区。关于土壤中Se的形态分析，目前已经有了较多研究4-6，但是富硒土壤中的Se含量与哪些土壤组成的关系较为密切，一直没有得到针对性的研究。本文以石台县大山村富硒土壤样品为例，对Se在黏粒、粉粒和砂粒中分布特征情况进行研究。研究结果表明：Se的迁移、转化、生物可利用性及毒性均与其在土壤中的存在状态密切相关7-8。了解Se在土壤组成中的分布情况，可以为Se的综合利用提供理论依据9-11。1实验部分XRD测试：XRD测试利用德国布鲁克公司生产的Bruker-D8X射线粉晶衍射仪；测量条件为：室温21，湿度61%，X射线管选用铜靶（K=0.154 06 nm），电压为40 kV，电流为40 mA，扫描范围为2角为4 60，有效覆盖黏土矿物峰值，入射侧与衍射侧索拉狭缝1，接收狭缝为 0.6 mm，步长为 0.02。原子荧光测试：原子荧光光谱仪；测试条件为：副高压：250 V，灯电流：100 mA，炉温：200，载气流量：800 mL/min，积分时间：15 s，进样方式：间断进样。2样品采集样品的选取是在综合分析了安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）2020年科研项目“石台县大山村一带富硒土壤中硒在黏土矿物、轻矿物、重矿物中分布的研究”任务目标，在研究区内的不同点位采集土壤样品进行分析研究。本次共采集5个土壤样品。采样方法是：先用铁锹去除表层浮土和有机腐殖质，然后用取样铲铲出，再用竹片收集土层。其中 D01、D02、D03 均为壤土，D04和D05为从农田内采集的壤土。采集的样品信息表见表1。收稿日期：2022-8-15项目来源：安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）科研项目“石台县大山村一带富硒土壤中硒在黏土矿物、轻矿物、重矿物中分布的研究”（编号：AHDS-2020K12）资助作者简介：范慧（1990），女，安徽安庆人，博士研究生，工程师，研究方向为地质实验测试。E-mail：摘要：本文以石台县大山村富硒土壤为例，通过X射线衍射仪（XRD）等技术手段，分析了硒（Se）在黏粒、粉粒和砂粒中的分配特征。采集样品中Se含量均在0.6 mg/kg以上，为典型富硒土壤。样品中黏土矿物占比较大，最高达到50.49%。样品中轻重矿物相比，轻矿物有较强的富集能力，其中又以黏土矿物的富集作用为主。在同一样品中，含85.72%黏土矿物的黏粒部分Se含量高达1.62 mg/kg，是（粉粒砂粒）部分含硒量的1.64倍。研究了解大山村富硒土壤中Se在土壤各组分中的分配特征，可以为后续Se的开发利用、富硒农业发展提供依据。关键词：富硒土壤；黏土矿物；XRD分析；不同粒级中图分类号：P595文献标志码：A安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒安徽石台大山村富硒土壤中硒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒在黏粒、粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析粉粒和砂粒中的分配特征分析范慧，李凡安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心），安徽合肥230041309-5安徽地质2022年表1土壤地球化学测量样品特征Table 1.Features of soil samples for geochemicalmeasurement样号D01D02D03D04D05纵坐标20532784.9120532608.6120532470.7020533639.2820533612.57横坐标3322657.743322233.313323184.753325479.803326097.47取样部位坡积物坡积物残坡积物冲积物冲积物原岩类型硅质板岩硅质板岩硅质板岩硅质板岩硅质板岩样品组分壤土壤土壤土壤土壤土样色灰绿灰黑灰绿灰黑灰绿土壤根据其中黏土类矿物的含量进行分类：若黏土类矿物含量30%，按土壤类型划为壤土。3分析与测试结果3.1 土壤矿物成分要研究不同矿物对Se赋存能力的差异，首先要明确样品中不同矿物组分。我们对5组样品进行XRD扫描分析，其中 D01和 D04结果如图 1所示；并利用XRD全谱拟合对5组土壤样品进行矿物定量分析，其结果见表2。图1土壤样品D01和D04的衍射结果图Figure 1.Diffraction diagram of soil samples D01 and D04表2土壤样品衍射结果Table 2.X-Ray diffraction results of soil samples5组样品的XRD图谱特征大致相同，主要为3.34石英峰、10.00 绢云母/伊利石峰，次为7.15 高岭石峰、14.2 绿泥石峰等。D01见2.69 赤铁矿峰位；D04和D05均见3.18 和3.24 长石峰。其中D01，由于样品中石英含量较高，且石英对衍射的敏感性较强，衍射图谱中石英峰强度偏高，部分黏土矿物峰位相对较弱，难以观察，故未对其中微量的黏土矿物进行解析，黏土部分具体分析见下文3.3小节。5个样品中的黏土矿物主要为绢云母、伊利石、高岭石、地开石和绿泥石，其总体占比为35%50%。3.2 不同粒级土壤矿物含量如XRD全谱拟合分析结果（表2）所示，D01样品中含有少量赤铁矿，表明土壤中存在赤铁矿等重矿物，但因颗粒细小，赤铁矿粒径0.2 mm，与其他矿物呈贴合体存在，矿物解离度不好，无法手工分选。D04、D05 号样品 XRD 测试结果未检测出其他重矿物，但在镜下观察发现有少量赤铁矿。为了探究哪些矿物对Se有优先富集的作用，笔者将样品按照粒径大小进行筛分13，拟分选出轻、重矿物。以D04、D05号样为代表进行筛分实验。将烘干后总重约 180 g 的 D04、D05 样品进行筛分，选择筛孔尺寸为40目、100目、200目、325目和400目的标准筛，筛分后对各粒级称重，结果见表3。筛下粒度累计产率曲线如图2所示。表3土壤样品D04、D05筛分占比Table 3.Screening test results of samples D04 and D053品进行 XRD 扫描分析，其中 D01 和 D04 结果如图 1 所示；并利用 XRD 全谱拟合对五组土壤样品进行矿物定量分析，其结果如表 2 所示。图 1土壤样品 D01 和 D04 的衍射结果图Figure 1.Diffraction diagram of soil samples D01 and D04表 2土壤样品衍射结果Table 2.X-Ray diffraction results of soil samples矿物组分/%样品编号D01D02D03D04D05石英47.8560.8051.9752.1049.80伊利石/绢云母50.4924.0232.3820.0220.79高岭石-10.9511.4014.0415.98绿泥石-4.234.251.051.12黄铁矿-石墨-3品进行 XRD 扫描分析，其中 D01 和 D04 结果如图 1 所示；并利用 XRD 全谱拟合对五组土壤样品进行矿物定量分析，其结果如表 2 所示。图 1土壤样品 D01 和 D04 的衍射结果图Figure 1.Diffraction diagram of soil samples D01 and D04表 2土壤样品衍射结果Table 2.X-Ray diffraction results of soil samples矿物组分/%样品编号D01D02D03D04D05石英47.8560.8051.9752.1049.80伊利石/绢云母50.4924.0232.3820.0220.79高岭石-10.9511.4014.0415.98绿泥石-4.234.251.051.12黄铁矿-石墨-样品D01D02D03D04D05矿物组分/%石英47.8560.8051.9752.1049.80伊利石/绢云母50.4924.0232.3820.0220.79高岭石/10.9511.4014.0415.98绿泥石/4.234.251.051.12斜长石1.40/5.356.52赤铁矿0.26/钾长石/7.445.79黏土矿物占比50.4939.2048.0235.1137.89样品D04D05粒级范围/目+40-40+100-100+200-200+325-325+400-400总质量+40-40+100-100+200-200+325-325+400-400总质量质量/g4.7610.958.888.926.98144.27184.763.4411.499.309.516.71141.43181.88产率/%2.585.934.814.833.7878.091.896.325.115.233.6977.76标准筛孔大小/mm0.450.150.0740.0450.3850.450.150.0740.0450.385筛下累计/%97.4291.5086.6981.8678.0998.1191.7986.6881.4577.76筛上累计/%2.588.5013.3118.1421.911.898.2113.3218.5522.24310第32卷第4期图2土壤样品D04、D05筛下累计产率曲线Figure 2.Cumulative percentage of undersize particles ofsamples D04 and D05对筛分下的不同粒级部分进行XRD测试，并对其中均存在的高岭石、伊利石和绿泥石三种黏土矿物总量占比进行统计，获得矿