锗是典型的分散性稀有元素,具有亲氧、亲铁、亲硫、亲有机等多种特性,世界土壤锗含量为0.5~34.0×10-6mg/kg,中国土壤锗平均含量为1.7×10-6mg/kg。锗及其有机化合物具有重要的生物活性和杀菌、消炎、抑制肿瘤、延缓衰老等医疗保健功能,对癌细胞的生长和转移有明显的抑制作用,其医疗保健作用引起了越来越多的关注,被誉为“生命的奇效元素”和“人类健康的保护神”。水稻是人体摄取营养物质的重要来源,水稻吸收土壤环境中的锗转化成生物有机锗,再被人体吸收是一种安全有效的利用锗的途径。作为国家粮食安全压舱石的东北黑土地,其土壤锗的自然禀赋、成因来源、生态环境效应及人体健康评估为黑土地生态地质研究的重要方向,开展土壤—水稻—人体系统中锗的分布特征、迁移转化及影响因素的定量研究,对黑土区富锗农产品开发和人体健康具有重要意义。
基于1:5万生态地质调查数据,重点实验室梁帅正高级工程师运用GIS、SPSS等软件,对成土母质、表层土壤、水稻籽实、根系土和人发等介质的锗含量数据,开展锗元素在土壤-作物-人体中含量特征及迁移转化影响因素的研究。结果显示:研究区表层土壤锗含量为0.996~1.626×10-6mg/kg,平均值为1.326×10-6mg/kg,高值区主要分布在双阳河北侧西北部和南侧中部;划定富锗、足锗耕地面积分别为70.55km2、166.9km2,具有开发绿色富锗、富硒农产品的较大潜力。成土母质是影响表层土壤锗含量的最主要因素,土壤类型和土地利用类型影响较小;偏酸性、有机质缺乏的土壤环境可能更有利于锗的富集。水稻籽实锗含量为0.24~3.40×10-9mg/kg,平均值为1.59×10-9mg/kg,达到中等和强烈摄取标准的样品分别占40%、60%,处于显著富锗水平。锗的生物吸收系数(Ax)与根系土锗含量呈显著负相关,表明土壤低浓度的锗对水稻生长发育具有促进作用,高浓度的锗对水稻生长具有抑制或毒害作用;与根系土壤pH呈正相关,表明随土壤pH值的增大,水稻对锗元素的迁移转化能力逐步增强。研究区成年人发锗含量处于正常健康水平,但未成年女性头发锗含量显著超过参考值范围,需要开展更为详细的研究进行人体健康评估。
相关研究成果发表在《物探与化探》2022年第6期。