南京市溧水区表层土壤锗地球化学特征及影响因素_周墨.pdf

第 37 卷第 1 期2023 年 2 月现代地质GEOSCIENCEVol.37No.1Feb.，2023DOI:10.19657/j.geoscience.1000 8527.2023.01.23南京市溧水区表层土壤锗地球化学特征及影响因素周墨1，梁晓红1，张明1，文帮勇2，唐志敏1，湛龙1(1.中国地质调查局 南京地质调查中心，江苏 南京210000;2.江西省地质调查勘查院 基础地质调查所，江西 南昌330000)收稿日期:2022-02-10;改回日期:2022-06-30;责任编辑:楼亚儿。基金项目:中国地质调查局项目(DD20190519，DD20211390)。作者简介:周墨，男，工程师，1989 年出生，地球化学专业，主要从事环境地球化学研究。Email:。通信作者:梁晓红，女，高级工程师，1979 年出生，资源环境区划与管理专业，主要从事环境地球化学研究。Email:L_。摘要:锗(Ge)是一种生命所必需的微量元素，对人体具有广泛的保健功效。富 Ge 土壤具有广阔的开发利用价值，但目前我国对土壤 Ge 的研究程度相对较低。选择南京市溧水区为研究区，在土地质量地球化学调查的基础上，对研究区表层土壤 Ge 的含量及空间分布特征进行研究，分析地质背景对土壤 Ge 分布的影响。结果表明，南京市溧水区表层土壤Ge 平均含量为 1.40 mg/kg，土壤 Ge 含量主要受控于地质背景，空间分布也与地质背景高度吻合。土壤 Ge 含量高值区主要为侏罗系大王山组出露区，岩性主要以粗安质、安山质火山岩为主，第四系沉积物分布区土壤 Ge 含量相对较低。土壤中 Ge 含量与 pH 值关系不显著，与土壤中有机质含量呈一定的负相关关系，与 Cr、Co、Ni、As 呈明显的正相关关系。土地质量地球化学评价结果表明研究区土壤 Ge 丰富的面积为 84.18 km2，占全区总面积的 10.84%，全区基本没有Ge 缺乏的地区。研究探讨了南京市溧水区表层土壤锗含量、空间分布特征及其影响因素等，可为我国土壤锗的生态地球化学研究提供基础资料，对于富锗土壤资源的科学开发利用具有指导意义。关键词:锗;土壤;分布特征;影响因素;南京市溧水区中图分类号:P595;X142文献标志码:A文章编号:1000 8527(2023)01 0217 10Geochemical Characteristics and Influencing Factors of Germaniumin Surface Soil of Lishui District，Nanjing CityZHOU Mo1，LIANG Xiaohong1，ZHANG Ming1，WEN Bangyong2，TANG Zhimin1，ZHAN Long1(1.Nanjing Center of China Geological Survey，Nanjing，Jiangsu210000，China;2.Basic Geological Survey Institue of Jiangxi Geological Survey Institue，Nanchang，Jiangxi330000，China)Abstract:Germanium(Ge)is an essential trace element for life and has extensive health care effects on thehuman body It is valuable to develop Ge-rich soil，whereas the research on soil Ge is still insufficient in ChinaBased on the results of land quality geochemical survey in Lishui district，Nanjing，the content and spatial dis-tribution characteristics of Ge in surface soil and the influence of geological background on soil Ge were studiedin this paperThe results revealed that the average Ge content in surface soil of Lishui district was 1.40mg/kg，which was mainly controlled by geological background and its spatial distribution was highly consistentwith geological background The high value area of Ge content is mainly the outlying area of J3d1 2，and thelithology is mainly trachyandensite and andesite，while the Quaternary sediment distribution area has relativelylow Ge content There was no significant relationship between Ge and pH value in the soil，there was a certainnegative correlation with organic matter content，and an obvious positive correlation with Cr，Co，Ni and AsThe Ge-rich soil area in the study area is 84.18 km2，accounting for 10.84%of the total area of the wholeregion，and there is basically no Ge deficient area in the whole region In this paper，the content，spatial dis-tribution and influencing factors of Ge in surface soil of Lishui district，Nanjing were discussed，which can pro-vide basic data for the ecological geochemical study of Ge in soil in China，and have guiding significance for thescientific development and utilization of Ge-rich soil resourcesKey words:germanium;soil;distribution characteristics;influencing factor;Lishui district，Nanjing0引言锗(Ge)是一种生命所必需的微量元素，对人体具有广泛的保健功效1 2。锗元素属于典型的分散元素，在地壳中广泛分布但含量甚微，丰度约为 1.35 mg/kg3，极少以独立矿物出现，多与硫化物伴生，很少形成独立矿床4 6。自然界中锗元素主要以有机锗和无机锗两类形式存在，其中无机锗具有毒性，对人体有害，而有机锗对人体健康有益，具有清除自由基、抗衰老、抗肿瘤、抗突变、增强免疫机能、促进脂类代谢、抑菌等功效，但要严格掌握其使用剂量7 8。已有研究表明，从植物获取锗是对人体较为安全和有效的来源，而植物中锗含量高低又主要取决于土壤锗含量，土壤中无机锗易形成络合物被植物吸收利用转化为具有高生物活性的有机锗9 11。与土壤硒元素研究相比，土壤锗的研究目前较少，研究程度也相对较低。借鉴我国对富硒土地开发与利用12 14，为了充分利用我国宝贵的富锗土地资源，有必要进一步对土壤锗的地球化学特征及分布规律等进行研究。南京市溧水区地处我国长三角地区，地势平坦，耕地资源丰富，该地区尚未报道土壤锗的相关研究成果。本文研究探讨了南京市溧水区表层土壤锗含量、空间分布特征及其影响因素等，可为我国土壤锗的生态地球化学研究提供基础资料，对于富锗土壤资源的科学开发利用具有指导意义。1材料和方法1.1研究区概况南京市溧水区位于江苏省西南部，秦淮河上游，介于北纬 3123 3148，东经 11851 11914之间，地处长三角地区，东邻常州市溧阳市，南连南京市高淳区，西与安徽省当涂县毗邻，北与南京市江宁区交界，东北和镇江市句容市接壤，面积 1 067 km2(含石臼湖)。下辖柘塘街道(开发区)、永阳街道、石湫街道、东屏街道、洪蓝街道、白马镇、晶桥镇、和凤镇。气候属典型亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，光照充足。年平均气温 15.5，年平均降雨量 1 077mm，日照 2 106.6 h，无霜期 232 d。冬季受寒冷的极地大陆气团影响，盛行偏北风，降雨较少;夏季受热带或亚热带海洋气候影响，盛行偏南风，降雨丰富。南京市溧水区地跨石臼湖、秦淮河流域，水资源丰富。土地利用类型主要以水田、旱地为主。该地区地层主要发育第四系下蜀组，白垩系姚家边组、葛村组，侏罗系龙王山组、大王山组、西横山组等，出露燕山期粗安斑岩。1.2样品采集本次研究工作在南京市溧水区采集表层土壤样品 8 280 件(图 1)，主要布设在水田、旱地、园地等耕地中，其次为林地，对于山地坡度较大、不利于开发利用的地区适当放稀，对于地形地貌复杂、土壤来源成分较多的区域进行适当加密。采样密度为 8 16 件/km2，采样深度为 0 20 cm，使用不锈钢铁铲采集土壤样品，同时用竹片去除与不锈钢铲体接触的部分。以 GPS 定位为中心，直径 30 50 m 范围内向四周辐射，采集 4 6 个子样品混合成 1 个土壤样品，挑出植物、石块等杂物，充分混合后，四分法留取 1.0 1.5 kg 装入样品袋。土壤剖面样品采集时，按照不同地质背景进行部署样点位置，按照土壤发育特征，从浅至深采集至母质层。采样时避免明显污染点，避开人工堆积，最大程度保证样品的代表性。土壤样品自然阴干，其间定期对样品进行揉搓，避免样品结块，对土壤样品中的植物、石块等进行二次剔除。样品晾干后，用木锤进行碾压，过 2 mm尼龙筛，样品全部过筛后采用四分法混匀，分300 g送实验室分析。1.3分析测试本次所有样品分析测试由国土资源部合肥矿产资源监督检测中心(安徽省地质实验研究所)完成。分析方法、仪器及检出限见表 1。本次土壤样品等分析测试方法水平、重复样分析质量水平、812现代地质2023 年图 1研究区采样点位图(a)点位分布图;(b)研究区地质简图)Fig.1Sampling location of the study area(a)distribution diagram of sampling points;(b)regional geological sketch map)样品分析准确度水平均符合 生态地球化学评价样品分析方法和技术要求(试行)(DD200503)15 的质量要求。样品分析测试中插入 532 件土壤国家一级标准物质进行内部质量监控，每组样品分析测试元素含量和(GBW)的波动均远远小于 多目标区域地球化学调查规范(DZ/T02582014)16 规定的允许监控限，一次合格率均为 100%。插入 528 件外部标准控制样进行外部质量监控，统计合格率90%，相关系数要求 r0.90，F 检验要求小于临界值;图形相似性符合规定要求，数据真实可靠。表 1指标的分析方法及检出限Table 1The analysis method and detection limit序号 指标分析方法检出限序号指标分析方法