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典型地區地球內部系統與地球表生系統硒態特征的比較

我們在表6-1中列出了上述三個典型硒環境區的地球內部系統和地球表生系統的特征和硒狀況。從表中,我們可以比較並總結出以下結論。

1.硒在地球中的存在機制主要包括:①巖石和礦物中的硒;(2)地幔柱或地幔熱流體中的硒;(3)地殼深部巖石變質作用產生的變質熱流體中的硒;(4)地殼和巖石圈深部熔巖漿和巖漿熱液中的硒;⑤地下水-大氣水對流循環提取巖石中的硒;⑥海底熱流體沈積物(如海底黑煙囪和鹵水池)中的硒。目前,我們對巖石礦物和各種熱流體巖脈中硒的了解較多,而對地幔柱及其熱流體硒的了解較少。

對比上述三個地區的深部地球系統,可以看出三個地區存在三種不同的深部構造體系。張家口地區正好處於地幔柱的影響區,但地幔柱規模較小。恩施地區處於巨型峨眉地幔柱的邊緣影響區。而磁縣地區大部分處於華北地幔柱影響區之外。主要受太行山斷裂構造控制和影響。在張家口熱柱中,系統的硒背景由基底巖石和重熔巖漿的侵入和噴出決定。恩施地區的硒背景是由海底沈積巖系和熱柱的長距離熱流體運動決定的。磁縣西山地區硒背景由太行山斷裂控制的臺地沈積巖系決定。因此可以認為,在地球內部系統中,地幔柱運動導致固體巖石被高熱流、高化學勢、高機械能的地幔粘性流體熔融產生再生巖漿熔體,堿交代產生堿性巖體,機械破碎產生裂隙系統。這些都是地幔-巖石圈開放系統在非平衡非線性作用下演化的結果。硒隨著這壹演變過程在某壹區域達到穩定狀態。但磁縣地區是個例外。那裏硒的分布主要受海底沈積物控制。海底沈積體系雖然也是壹個開放體系,但其控制條件與地幔柱運動完全不同。

表6-1典型地區接地系統特征對比

2.地球表層系統中的硒主要包括:①土壤系統中的硒,②地下水和地表水系統中的硒,③植物和糧食系統中的硒,④大氣中的硒,⑤動物和人體中的硒。這本書沒有進壹步研究大氣、植物和動物中的硒。這是因為研究區域屬於相對封閉的原始狀態,當地居民的地表生態環境、生活方式和食物營養結構相對簡單,因此只建立了土壤-飲用水-食物-人類的生態環境和食物鏈系統。

比較病區與非病區、高發區與低發區三個地區地球表生系統各子系統中的硒,可以發現以下特點。

(1)土壤系統:從表6-2不難看出,病區(或高發區)土壤硒高於非病區(或低發區)。原因已在以上各章或本章第壹節中討論過了。其中最重要的因素可能與土壤腐殖化和有機質含量有關。但這種有機質的多少和腐殖化程度並不完全取決於原巖的性質,有時還與成土條件密切相關(如恩施與原巖的有機質和碳有關,而張家口則與地貌和氣候條件密切相關)。正是由於有機質或腐殖質的豐富,張家口病區土壤中總硒和有效硒高於非病區。但由於土壤中pH、鐵錳氧化物和有機質對有效硒的制約,病區土壤中真正釋放出來的有效硒比非病區少。對於恩施高硒地區,土壤全硒、植物有效硒和有機質含量成正比,因此其高硒狀態可以用任何硒狀態來表示。磁縣地區由於缺乏土壤形態分析,情況不太清楚,但推斷病區糧食含硒量高於非病區,病區植物有效硒肯定高於非病區。

表6-2三個地區土壤硒含量的比較

恩施州克山病區(包括非病區)土壤全硒含量很低,其植物有效態硒更低。低硒的原因與巖石中硒含量低,土壤成土程度低(粗骨土)有關。

(2)糧食系統:表6-3中,張家口克山病病區糧食硒低於非病區,恩施克山病病區(非病區)糧食硒低於張家口低硒區。總的來說都是低硒水平。磁縣和恩施硒中毒區食管癌高發區的糧食硒高於低發區或非發病村,與土壤的結論壹致。如果不考慮糧食品種吸收硒的差異,糧食中的硒主要取決於土壤中植物的有效硒。顯然,恩施和磁縣地區的糧食硒含量高於非病區,這是因為土壤中有效硒含量較高。張家口病區糧食硒含量低於非病區,原因是土壤釋放的有效硒含量較低。

表6-3三個地區谷物硒含量的比較

(3)人體系統:由表6-4可見,張家口克山病區人發硒低於非病區,低於或接近低硒水平;而恩施克山病區(含非病區)健康兒童發硒高於張家口非病區村。因此,這兩個地區缺乏可比性。但令人不解的是,恩施克山病區糧食硒含量遠低於張家口。為什麽它的發硒水平飆升到高於張家口非患病村?磁縣、恩施高發區(病區)發硒高於非發病村,但磁縣高發區與低發區無顯著差異。因此,無論是病區(高發區)還是非病區(低發區),都處於高硒狀態(相對於低硒克山病區)。磁縣高發區的高硒狀態表明人體硒對食管癌可能沒有明顯作用,恩施中毒區的高硒狀態表明人體硒對人體硒中毒有明顯作用。

表6-4三個地區人發硒含量的比較