硒的生物地球化学.

硒的生物地球化学-综述

摘要：硒的含量和在环境中分布的形态以及全球Se循环的动力学仍然是一个非常关注的课题，主要是因为Se是高水平的必需元素和毒物。虽然已知Se含有氨基酸和蛋白质对于许多生命形式的正常代谢功能至关重要，但由于慢性过量的硒摄入引起的硒毒中毒，已经与神经损伤关联起来。本文回顾了目前对自然环境中硒的生物地球化学的认识。影响自然环境中物种形态的因素是化学，物理和生物过程。在水生系统中已经报道了几种无机形态的Se（-2,0，+4和+6）和有机形态的硒（单甲基

化和二甲基化）。HSeO

3-和SeO

3

2-都将存在于天然水域。在温和的氧化条件下，HSeO

3

-

和SeO

3

2-是主要的形态，而HSe-是出现在pH大于4和强还原条件下的优势形态。根据pH和氧化还原条件的形态变化，在固体表面上的吸附，还原物质在有氧/缺氧条件下的作用以及与天然有机物质的相互作用来讨论硒的生物地球化学。

关键词：硒，形态，非生物减少，吸附，有机物

前言

硒（Se）作为一个元素，自1817年以来就已经被发现，并存在于所有的地球环境区，包括大气层，地圈，水圈和生物圈。硒在化学上类似于硫，在地质环境中与硫沉积物和煤炭有关(Dauphas2013;Wang and Becker2013)。在全球煤炭中硒含量约为1.0-1.6mg Se kg-1，但在世界某些地区，如美国，俄罗斯和中国，硒浓度高达43mg Se kg-1(Lenz and Lens2009)。在陆地系统中，矿物是硒的主要来源，但是由于在一些工业产品的使用，Se也能在诸如陶瓷，玻璃制造和制药等行业中找到。Se的全球循环如图1所示(Winkel et al.2012)。运输过程和自然来源通常决定着全球Se的动态分布。

在大气中，Se的来源包括天然和人为来源的排放(Buchs et al.2013;Chinn and Barrett1999;Wen and Carignan2007)。在全球范围内，天然资源贡献了总排放量的50-65％。大气硒的天然来源包括造成悬浮土壤和粉尘的地壳侵蚀，挥发性有机硒化合物的生物生产，火山和与海水相关的气溶胶颗粒(Nriagu and Pacyna1988; Nriagu1989)。海洋生物硒被认为是主要的天然排放大气源。金属精炼和煤燃烧被认为是人为大气排放的主要来源。在Se沉积在地面之前，大气层Se涉及许多物理

和化学转化（图1）。通常会排放三种主要的Se，其中包括颗粒Se，挥发性无机Se（S0，SeO2和H2Se）和有机硒（甲基化硒，例如二硒化硒，DMSe（（CH3）2Se）和二硒化二硒，DMDSe（（CH3）2Se2）。已经发现Se的不同形态与许多大气氧化剂/还原剂的浓度之间的相关性(Wen and Carignan2007)。

在水体系中，硒物质的光化学性质和转化几乎没有研究。然而，最近关于有机硒，亚硒酸盐和硒酸盐的光化学行为的研究表明，当用紫外辐射照射时，亚硒酸盐在蒸馏水中缓慢氧化成硒酸盐(Chen et al.2005)。当基质变化时，使用不同浓度的HNO3，NaNO3，H2SO4和HNO3/HCl，只有HNO3导致Se（IV）到Se（VI）的更快氧化。当用紫外线照射有机硒（-II）化合物时，形成Se（IV）。然而，Clion的存在可以抑制有机硒和亚硒酸盐的光氧化。硒的挥发性甲基化和乙基化形态可以通过在简单的羧酸如甲酸和乙酸的存在下通过无机Se的紫外线照射来产生(Guo et al. 2003)。