土壤中硒的分布特征及其与人类健康的关系

土壤中硒的分布特征及其 与人类健康的关系
主要内容
土壤中硒的分布特征 土壤-植物系统中硒的迁移 硒与人体健康的关系
硒在元素周期表中的位置
硒(Se) －“长寿元素” 早期：剧毒元素 后来：①生物必需微量元素
②谷胱甘肽过氧化物酶活性成分 ③预防治疗克山病 ④与一些硒蛋白功能的表达有关
植物特别是富硒植物中挥发的含硒化合物 （即二甲基二硒化物），是导致植物（例 如黄芪属植物）硒逸出和释放出难闻气味 的原因。
尚不能证实硒对植物生长的必需性。
不同地区 从植物硒浓度的变化趋势来看，干旱地带
的植物硒水平高于湿润地带。
近海岸植物中的硒的含量较高，这与海洋 浪花飞溅到地表带来硒有关。
②植物提取，即利用某些富集硒的植物， 如黄芪属植物的吸收和向地上部的运转而 将硒从土壤中移走。
硒缺乏的治理
含硒的药物治理。
对农作物施用含硒的肥料（茶叶、水稻 等）。
通过换粮把非缺硒地区的粮食供应给缺硒 地区居民食用可以有效地改善我国低硒地 区群众的健康问题。
物以“硒”为 贵
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4)钙型硒 用0.25mol/L 硫酸溶液提取。是与钙结 合的硒酸盐和亚硒酸盐。
3 按连续分级浸提Fra Baidu bibliotek分级
水溶态； 交换态； 有机结合态； 酸溶性铁锰氧化物结合态； 硫化物态； 硅酸盐结合态（残留态）。
硒 形 态 分 级 图
植物中的硒的含量
在土壤－植物系统中硒和硫有很大的相似 性。植物对硒酸根的吸收是通过硫酸根载 体来完成的。
世界上有大面积的低硒土壤地区，我国存 在着一条从东北到西南分布的低硒带。
中国硒元素生态景观类型图
2.影响土壤硒含量的因素
（1）成土母质
土壤硒含量的因素受很多因素的影响，很大程 度上取决于成土母质的组成和性质，发育程度 低的土壤尤为如此。
低硒母质有近代风沙沉积岩、黄土、花岗岩、 石英砂岩、砂岩、流纹岩等
及其水合物结合态硒，难以被植物吸收利用。
土壤－植物系统中硒的行为特征
硒的存在形态决定其土壤行为：
1) 酸性土壤和富含有机质的土壤中，硒化物和硒 －硫化物占优势，这些化合物迁移能力较弱，因 此较难被植物吸收利用。
2) 在排水良好的矿质土壤中，pH接近中性，硒主 要以亚硒酸盐形式存在，其碱性金属化合物是可 溶的，但亚硒酸铁是不溶的；此外，亚硒酸盐容 易被铁的氢氧化物和氧化物固定，因此仅有少量 硒被植物吸收利用。
谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的重要组分, 每1molGSH-Px含4g原子硒，在体内特异地 催化还原型谷胱甘肽,与过氧化物起氧化还 原反应,保护生物膜免受损害,维持细胞正常 功能。硒可与维生素E抗氧化作用相互补充。 2 增强免疫作用
硒几乎存在所有免疫细胞中,补硒可明 显提高机体免疫力。
3 保护心血管功能
不同的植物种类
一般说来，植物各种类之间硒的含量有一定的 规律性。从大到小的排列顺序为
乔木>灌木>草木； 针叶树>阔叶树>草本植物； 裸子植物>蕨类植物>双子叶植物>单子叶植物。
作物中硒的水平一般为100μg/kg左右（干 重），这对动物来说是足够的和安全的。。
土壤中的低硒含量与克山病。
硒可通过体内代谢产物，特别是甲基化 硒化合物抑制癌细胞生长，动物试验及流行 病学调查表明，硒有抗肿瘤作用，据研究， 胃癌发病与缺硒有关。
5 解毒作用
硒能拮抗重金属毒性，与金属有很强 的亲和力，在体内与重金属如汞、甲基汞、 镉及铅等结合形成金属硒蛋白复合物而解 毒，并使金属排出体外。动物试验还发现 硒可降低黄曲霉毒素B1急性损伤、减轻肝 中心小叶坏死的程度与死亡率。
其它来源的硒
大气沉降带来一定的硒，降水中的硒含量范 围为0.03-0.59μg/kg，一般为0.1-0.2μg/kg。降 水中的硒主要取决于当地下垫面的情况，海 洋输送的硒是微量的。
人类活动增加大气中硒的含量，在工业区甚 至出现硒污染的现象。
对于低硒地区可以土壤或叶面喷施亚硒酸钠 来补充硒。
许多调查发现，血硒高地区居民 心血管病发病率低；动物实验证实硒 对心肌纤维、小动脉及微血管结构及 功能有重要作用。在我国以心肌损害 为特征的克山病，缺硒是重要的发病 因素。
4 促进生长、保护视觉器官及抗肿瘤
已有实验表明，硒是生长与繁殖所必 需的营养素。缺硒可致生长迟缓。白内障者 及糖尿病性失明者补充硒后，视觉功能有明 显改善。流行病学调查发现，硒缺乏地区肿 瘤发病率明显较高。
1.按价态划分的硒的形态
1)元素态硒（Se0）：土壤中含量极低，很不活泼，不溶于水， 植物难以吸收。
2)硒化物（Se2-）：大多难溶于水。 3)硒酸盐（SeO42-）：可溶于水，能被植物吸收。 4)亚硒酸盐（SeO32-）：易溶于水，易为植物吸收利用。 5)有机态硒化物：占相当大比例，是土壤有效硒的主要来源。 6)挥发态硒：土壤微生物的作用，转化为气态烷基化合物。
有机质中硒含量显著高于其载体土壤的硒含量， 一般高出1－2个数量级。土壤有机质含量越高， 硒相应增加。
土壤中硒的含量:富有机质土>粗质土>细质土> 粗质土。
土壤中硒的形态
不同的分类方式
按价态的不同可分为元素态硒、硒化物、硒 酸盐、亚硒酸盐、有机态硒化物和挥发态硒 等;
若按操作定义，即按与土壤组分的结合方式 来划分，则包括吸附型、铝型、铁型、钙型;
全球分为低硒土壤和高硒土壤，这是一个 相对概念，目前尚无量化关系。
高硒土壤主要分布在美国的中西部、加拿 大、委内瑞拉、印度及中国的陕西紫阳和 湖北恩施等部分地区。
我国湖北恩施硒中毒区土壤含硒量为 9.68mg/kg，而非中毒区土壤含硒量仅为 0.05～0.8mg/kg。土壤中硒的局部高异常与 其地质因素有关。
（2）成土过程
成土过程往往改变成土母质中硒的最初含量、 结合形态及其在土壤剖面中的分布。随着成土 过程的加深，母质对土壤的影响渐趋减弱。
硒在土壤剖面中的分异，受到生物富积、淋溶 与黏化作用的强烈影响。
土壤酸碱性影响硒存在的形态。
酸性条件亚硒酸盐，碱性条件下以硒酸盐形态存在。
富铁铝化过程，常伴有硒的富积 ，富铝化程度 愈高，则硒含量愈多。
2.按与土壤组分的结合方式划分
1)吸附型硒 常用1mol/L氯化铵 溶液提取。这是 一种断键的、结合松弛的硒。
2)铝型硒 用0.5mol/L氟化铵溶液提取。是可提 取的与铝化合物结合的硒酸盐和亚硒酸盐。
3)铁型硒 可用0.10mol/L NaOH溶液提取。指可 提取的与铁结合的硒酸盐和亚硒酸盐。
硒的毒害
动物和人对硒的反应比较敏感，可分为高硒性 反应和低硒性反应，以及因硒过剩或不足引起 的各种地方性疾病。
人和动物硒中毒有多种影响。高硒有致突变作 用，导致癌症发生。儿童硒中毒可使中枢神经 和消化系统功能紊乱，引起贫血等疾病。对于 低硒反应，动物较人更为敏感，在动物的低硒 反应中，以白肌病的分布最广，危害最大。
硒中毒的主要症状是脱发、脱指甲、皮肤坏死、 肝肿大、肠胃不适等。
缺硒的危害
人类与低硒有关的疾病包括循环系统的心 血管疾病、克山病；骨骼形成大骨节病； 消化系统的胃癌、肝癌、胰腺癌等；造血 系统的溶血性贫血、白血病等。
阿坝州大骨节病
硒污染的治理
硒污染土壤的植物改良主要有两种方式， ①植物挥发，即通过植物吸收和代谢及植 物－微生物联合作用将硒从土壤中挥发出 来；
P、S和N的施用将有助于减少硒毒。
土壤可溶性有机酸可以改变植物对硒的响 应，如富啡酸对硒的植物毒害有一定的抑 制作用。
硒的健康效应及其调节
硒(Se) －人体微量元素中的“抗癌之 王”
硒的健康效应
硒的毒害
硒污染的治理
硒的生理作用
1 构成谷胱甘肽过氧化物酶 硒是许多抗氧化酶的必需组分,特别是
土壤中硒的分布
1.土壤中的硒的含量
自然界中没有单独的硒矿，通常以硒化物的形式作为杂质 存在于金属硫化矿中。
地壳中硒的平均含量在0.05～0.09mg/kg之间，世界土壤含 硒量为0.01～12mg/kg，中值为0.4mg/kg。
我国土壤（A）层硒范围在0.006～9.13mg/kg
不同土壤中的硒的含量不同
淋溶作用则导致土壤贫硒。土壤在淹水后渐渐 转化为还原条件，促使氧化铁等的还原并同时 释放出所含有的硒，从而导致无机硒溶解量增 加并随水下移至土壤底层。
（3）土壤质地
土壤中硒的多寡亦与黏粒含量密切相关，土壤 质地越黏重，硒含量就越高，即细质地土壤含 硒多于粗质地土壤。
4-2
（4）土壤有机质
3) 在碱性和氧化条件下的土壤，硒酸盐含量高， 易于溶解且不易被含铁氧化物固定，因此易于被 植物吸收利用。
（二）土壤及根际条件对硒行为的影响
不同的土壤中存在一定形态的硒； 条件的改变导致硒的有效性降低； 水稻等植物可以通过根和叶片挥发硒。 植物对硒的吸收与土壤温度和湿度有关。
植物对硒的吸收与土壤中其他元素的存在 互有影响。
含硒量最低的作物是水稻，含量最高的作物 是大豆。
• 硒的来源 按等级分类如下
丰富来源 良好来源 一般来源
芝麻．动物内脏．大蒜．蘑菇．海米、鲜 贝．淡菜．金针姑．海参．鱿鱼．苋 菜．鱼粉、黄油，啤酒酵母．
癣蟹．干贝、带鱼、松花蛋．黄鱼．龙 虾．豆油，猪肾脏．全小麦粒(粉)．螃 蟹．猪肉和羊肉。
小茴香．冬菇．桃酥．红萝卜．全燕麦 粉．大米．桔汁和全脂牛奶。
土壤－植物系统中硒的迁移
（一）土壤－植物系统中硒行为的一般特征
水溶态硒是最容易被植物吸收的有效性硒； 硫化物和硅酸盐态硒最不容易被植物吸收； 交换态硒分布在土壤固相最外层，虽然能被植物
吸收，但受土壤条件限制； 有机态硒主要赋存在土壤腐殖质、胡敏酸和富啡
酸中； 酸溶性铁锰氧化物态硒主要为铁、铝、锰氧化物