江苏典型地区水稻与小麦字实中元素生物富集系数（BCF）初步研究

廖启林; 刘聪; 蔡玉曼; 朱伯万; 王成; 华明; 金洋

江苏典型地区水稻与小麦字实中元素生物富集系数（BCF）初步研究

廖启林^1,2,
刘聪³,
蔡玉曼^1,2,
朱伯万^1,2,
王成⁴,
华明^1,2,
金洋^1,2

1.
江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018
2.
国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室，江苏南京 210018
3.
江苏省国土资源厅，江苏南京 210029
4.
南京大学地球科学与工程学院，江苏南京 210093

基金项目: 国家自然科学基金（40873081）及国土资源公益性行业科研专项经费项目（201111021）联合资助。

计量
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出版历程
- 刊出日期: 2013-02-24

A preliminary study of element bioconcentration factors within milled rice and wheatmeal in some typical areas of Jiangsu Province

1.
Geological Survey of Jiangsu Province, Nanjing 210018, Jiangsu, China
2.
Key Laboratory for Earth Fissures Geological Disaster of MLR, Nanjing 210018, Jiangsu, China
3.
Jiangsu Provincial Department of Land Resources, Nanjing 210029, Jiangsu, China
4.
School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu, China

摘要

摘要: 提要：在分析研究了约500套水稻籽实-耕层土及约300套小麦籽实-耕层土样品相关元素含量等地球化学调查数据基础上，报道了江苏典型地区水稻与小麦籽实中Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、As、Se、Mo、Mn、Fe、K、Ca、Mg等14个元素的生物富集系数(BCF)分布状况，统计结果显示，各元素的BCF值差异较大，通常Pb、Cr、Fe等元素BCF多小于1%，Hg、As、Mn、Ca等元素BCF多为1%～10%，Mo的平均BCF最大、Fe的平均BCF最小。研究发现，水稻与小麦籽实中Pb与Cd超标率分别超过15%、6%，BCF值差异与稻谷、小麦的元素含量无直接关系，部分元素的BCF与土壤pH、TOC、CEC、B含量等具有统计上的相关性，其中土壤pH与Cd、Ca、Mg元素的BCF呈显著负相关，而土壤的有机碳含量、阳离子交换量及B含量等也对部分元素的BCF值有一定影响。
- 元素 /
- 生物富集系数 /
- 水稻籽实 /
- 小麦籽实 /
- 江苏
Abstract: Abstract：On the basis of studying related geochemical data of element distribution in 500 sets of rice seed samples and the cultivated soil and 300 sets of wheat seed samples and the root soil from some typical areas of Jiangsu Province, this paper has reported the bioconcentration factors (BCF) of Cd, Hg, Cu, Pb, Zn, Cr, As, Se, Mo, Mn, Fe, K, Ca and Mg which are distributed in milled rice and wheatmeal. Statistical results show that there exist obvious differences in BCF of different elements：usually BCF of Pb, Cr, Fe etc. is lower than 1%, BCF of Hg, As, Mn, Ca etc. is equal to 1% - 10%, the average BCF of Mo is the largest and the average BCF of Fe is the smallest. It is found that element content exceeds limited-standard in the studied milled rice or wheatmeal samples; for example , Pb content is 15% higher than the limited-standard proportion, and the Cd content is 6% higher than the limited-standard proportion. According to statistical data, there is not direct relationship between BCF distribution differences of related elements and element content exceeding the limited-standard within the above-stated milled rice or wheatmeal samples. Furthermore, it is pointed out that the controlling indicators of BCF distribution include probably soil pH, total organic carbon (TOC), cation exchange capacity (CEC), boron (B) concentration, and so on. There exists obvious negative correlation between the BCF of such elements as Ca and Mg and soil pH, and the correlated coefficient of the BCF of Cd versus soil pH is -0.94 related to the milled rice. The same environmental indicator in soil probably has different effects on BCF of different elements, their correlation can be positive or negative, but all correlations have to be set up with certain condition limits.
- element /
- bioconcentration factor /
- rice seed /
- wheat seed /
- Jiangsu

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1.   研究目的（Objective）

勘探实践证明，志留系是我国目前最为有利、最有前景的页岩气勘探开发层系，已在四川盆地的涪陵、长宁—威远等地区取得了页岩气重大突破，进入商业开发阶段。基础地质调查表明，四川盆地周缘地区志留系黑色页岩发育，尤其是鄂西—渝东北地区，志留系底部龙马溪组富含笔石黑色页岩发育，厚度大，页岩有机质丰度高，生烃潜力大。20世纪80年代以来，中石化、中石油实施的常规油气钻井，在志留系龙马溪组均见到了不同程度的页岩气显示，展示了其良好的页岩气勘探前景，但目前尚未取得突破性的进展。

2.   研究方法（Methods）

通过野外地质调查、老井复查、分析测试及综合研究，结合区域构造特征、岩相古地理、目的层埋深等条件，对鄂西—渝东北地区志留系龙马溪组页岩气成藏地质条件进行了系统的研究，以保存条件为核心，优选鄂西建始—巴东志留系页岩气勘查有利区，在建始龙坪背斜南翼部署实施了1口地质调查井——建地1井，全井段进行了取心、气测录井，和测井工作。通过对建地1井志留系龙马溪组、新滩组、罗惹坪组岩心样品进行系统采样，测试了有机地化、岩石矿物学、储层物性和含气性等评价参数，建立了志留系页岩气综合地质剖面。

3.   研究结果（Results）

建地1井钻探资料揭示志留系自上而下发育纱帽组、罗惹坪组、新滩组和龙马溪组。其中龙马溪组和下伏上奥陶统五峰组为一套富含笔石的黑色页岩，厚度为43.7 m。实验测试分析表明，五峰—龙马溪组页岩有机质丰度高，介于0.2% ~11.24%，平均为4.39%，其中TOC>2%的页岩厚度至少25 m，主要位于龙马溪组底部和五峰组（图 1）。页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ₁型，热成熟度（Ro）介于2.5%~2.9%，处于过成熟早期阶段。新滩组为一套薄—中层状灰色—深灰色粉砂岩或泥质粉砂岩。岩心储层物性研究数据表明，粉砂岩孔隙度介于5.6%~11.24%，储层空气渗透率介于0.0455~1.6712 mD，平均为0.777 mD，为典型的致密砂岩储层。其上覆罗惹坪组为一套厚层状深灰绿色泥岩，渗透率普遍低于10^-6mD。综合以上，建始地区志留系发育一套五峰—龙马溪组（生）-新滩组（储）-罗惹坪组（盖）致密砂岩气的生储盖组合，具有龙马溪组页岩气、新滩组致密砂岩气同生共存的成藏组合。

图 1 建地1井志留系综合柱状图

Figure 1. Comprehensive columnar section of the Silurian strata in Jiandi 1 well

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建地1井随钻气测录井资料显示，该井钻至1345 m下志留统新滩组深灰色泥页岩地层时，气测全烃0.09%↑21.5%，甲烷0.087%↑19.89%，现场泥浆脱离气点火成功。其中1190~1738 m全烃异常值大于大于2%的地层累计厚93 m（图 1），综合解释为含气层。这是鄂西—渝东北复杂构造区志留系首次获得致密砂岩气发现，有望打开该地区油气勘探开发新局面。另外，该井钻至井深1738.55~1782.25 m五峰龙马溪组黑色页岩时，全烃异常值0.93%~ 11.07%，甲烷0.55%~9.70%。黑色页岩富含笔石化石，岩心浸水气泡明显，21个岩心样品现场解析含气量平均达0.92 m³（不含损失气、残余气）。建地1井钻探证实了建始地区志留系具有致密砂岩气和页岩气兼探合采的勘查开发前景。

4.   结论（Conclusions）

（1）建地1井钻探揭示湖北建始地区发育一套五峰—龙马溪组（生）-新滩组（储）-罗惹坪组（盖）的致密砂岩气生储盖组合。五峰—龙马溪组富有机质页岩厚度大、有机质丰度高，热成熟度适中，生烃能力好；新滩组为典型的致密砂岩储层。志留系具有龙马溪组页岩气、新滩组致密砂岩气共存的特点。

（2）随钻气测录井资料显示，建地1井新滩组致密砂岩储层、五峰—龙马溪组页岩储层均见到良好的油气显示，揭示建始地区志留系具有致密砂岩气和页岩气兼探合采的勘查开发前景。

5.   致谢（Acknowledgement）

本文为中国地质调查项目鄂西页岩气示范基地拓展区战略调查（DD20189812）资助的成果。感谢翟刚毅、石砥石教授级高工的指导和帮助。