三江平原农业区水文与农业条件对地下水硒分布的影响机制研究

本研究揭示了水文梯度与农业活动共同调控地下水硒(Se)分布的耦合机制，通过多同位素(δD/δ18O)示踪和地球化学建模，发现硫化物风化贡献61%的硒酸盐(SeO42?)，包气带有机质还原释放是重要来源。研究成果为高硒区(high-Se)地下水安全利用提供科学依据。

　　

Highlight

这些发现强调了水文和农业条件对硒分布的影响：三江平原农田地下水系统呈现显著的水文地球化学分带特征，硒酸盐(SeO₄^2?)占总硒(T-Se)的86-95%，其浓度与总溶解固体(TDS)呈正相关，而与水力梯度呈负相关。硫化矿物风化贡献率达61%，硅酸盐/碳酸盐风化及包气带垂向淋滤贡献34%。在平均水位2.7米的兴隆岗农田，土壤有效硒比例随深度从21.7%（壤质包气带）增至43.8%（水饱和砂层），同时地下水中富集的硒酸盐、腐殖酸和亚铁含量共同指示了有利于包气带腐殖质结合态硒还原分解的厌氧环境。

The hydrogeological conditions and Se distribution characteristics

氢氧同位素(δD-δ¹⁸O)分析显示，上游地下水沿全球大气水线(GMWL)分布，证实降水补给主导；下游出现¹⁸O富集，反映强烈蒸发效应。值得注意的是，高硒地下水(>5 μg/L)集中分布于水力坡度<0.5‰的滞留区，且与电导率(EC>800 μS/cm)呈显著共变关系。X射线吸收近边结构(XANES)谱证实，氧化条件下硒主要以可迁移的SeO₄^2?存在，而还原区则出现Se(0)和有机结合态硒的累积。

Conclusion

研究揭示了水文-农业协同作用对硒循环的调控机制：低流速条件促进硒与矿质溶质的共富集，而稻田淹水形成的还原界面驱动有机质结合态硒的活化迁移。该成果为制定硒污染防控策略提供了关键科学依据——通过优化灌溉制度调控包气带氧化还原界面，可实现粮食硒生物强化与地下水质量保护的双赢。