以湖北恩施渔塘坝富硒碳质岩未风化-风化剖面及其发育形成的特高硒土壤为研究对象,研究富硒碳质岩风化过程中硒释放、迁移、形态转化的生物与非生物机制及释放速率;研究已风化岩石剖面及特高硒土壤中硒形态转化的生物与非生物因素及与有机质的关系,并调查微生物的区系组成及优势种群的鉴定与筛选,初步建立风化体系中硒生物地球化学的微循环模式,充实和丰富硒的生物地球化学理论,为恩施富硒资源的合理开发和利用、地方性硒中毒的早期预防及环境保护与污染治理提供科学的依据。
本项研究以恩施渔塘坝富硒土壤和富硒碳质风化体系为研究对象,利用硒的化学连续提取、XANES、扫描电镜和ICP-MS等微束与形态分析技术,研究了土壤中硒的高硒成因与来源,富硒碳质岩风化体系中硒的形态转化与释放,并应用分子生物学技术初步调查了富硒环境中微生物的优势种群。田地土壤中自然硒晶体的大量存在证明了硒的来源是人为所致,向田地施用石煤熏土改良土壤时引入了大量的硒,解决了困惑研究者有关恩施高硒区土壤硒在小尺度内急剧变化的原因。富硒碳质岩风化体系中新鲜岩石中以有机结合态和硫化物/硒化物硒为主;半风化岩石中以有机结合态为主,可交换态和硫化物/硒化物硒次之;风化岩石中主要以有机结合态和可交换态硒为主,水溶态次之。硒形态主要以4价硒氧离子为主,表明风化体系中硒以硫化物/硒化物硒的氧化释放、有机质和粘土的吸附为主,指出渔塘坝硒矿床的形成是硒的次生富集,且在类似的地质建造中应当存在未发现的硒富集矿段。初步构建了富硒泥岩中的微生物群落,主要以放线菌为主,并分离和培养了一株纺线菌,认为泥岩中元素硒的形成存在微生物的参与。提出了富硒碳质岩风化淋滤-有机质和粘土吸附-次生富集与硒矿物沉淀的生物地球化学模型。