曹巖德，邢 野，李海朝*

（1.青海民族大學(xué)青海資源化學(xué)研究所，青海 西寧 810007；2.天津大學(xué)—青海民族大學(xué)雙碳研究院，青海 西寧 810007；3.亞洲硅業(yè)（青海）股份有限公司，青海 西寧 810007）

鹽湖是指湖水含鹽度weq（NaCl）＞3.5%的湖泊，也包括表面鹵水干涸、由含鹽沉積與晶間鹵水組成的地下鹵水湖與干鹽湖。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)各類(lèi)鹽湖至少1 500 個(gè)［1-2］。我國(guó)鹽湖包括西部?jī)?nèi)陸鹽湖、東部濱海鹽水域及鹽堿地，其總面積約為1.06 億hm2，約占我國(guó)國(guó)土總面積的10%，是值得引起重視的土地資源［3］。同時(shí)，鹽湖作為重要鹽類(lèi)資源，以Mg、Li、K、Rb 等為代表的鹽湖資源，在高效農(nóng)業(yè)、新能源材料、電子通訊、航空航天、國(guó)防軍工、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用，均被全球發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)視為重要的戰(zhàn)略資源［4-8］。

當(dāng)前，中國(guó)正處在世界糧食危機(jī)、環(huán)境污染治理和“雙碳”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)是應(yīng)對(duì)能源資源緊缺與生態(tài)環(huán)境危機(jī)的必然選擇［9-10］。隨著“鹽湖農(nóng)業(yè)與鹽堿農(nóng)業(yè)”等觀念的提出，我國(guó)傳統(tǒng)種植和傳統(tǒng)養(yǎng)殖等已逐漸涉及鹽堿農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，鹽堿地已經(jīng)得到部分開(kāi)發(fā)，逐漸走向淡土農(nóng)業(yè)與鹽堿農(nóng)業(yè)共同發(fā)展的道路［11-12］。鹽堿農(nóng)業(yè)的發(fā)展，可改善鹽區(qū)環(huán)境、解決農(nóng)產(chǎn)品不足等問(wèn)題，為人類(lèi)的食物供應(yīng)提供更為廣闊的來(lái)源［13-14］。推進(jìn)國(guó)內(nèi)鹽湖資源的科學(xué)高效開(kāi)發(fā)與綜合利用，不僅可持續(xù)保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定，還可確保鹽業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)在自己手里［15-16］。

察爾汗鹽湖是具有代表性的氯化物鹽湖，自20 世紀(jì)以來(lái)，有關(guān)察爾汗鹽湖鹵水的水化學(xué)組成、變化規(guī)律、水動(dòng)態(tài)等問(wèn)題，許多部門(mén)均進(jìn)行過(guò)大量研究［17-19］。然而，鹽湖邊土壤中元素含量的報(bào)道較少。文章從察爾汗鹽湖周邊入手，對(duì)察爾汗鹽湖湖畔某100～500 m處的土壤取樣，分析Na、Mg、Al等13種重要元素含量。以此期望，為鹽湖周邊生態(tài)研究、植物生長(zhǎng)、鹽堿地綜合利用提供數(shù)據(jù)支持。

1 區(qū)域概況、材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

察爾汗鹽湖位于柴達(dá)木盆地中東部（見(jiàn)圖1），面積約5 856 km2，具有資源儲(chǔ)量最豐富的可溶性氯化物型鉀鎂鹽礦床，同時(shí)也是世界較大鹽湖之一［1］。察爾汗鹽湖是一個(gè)以鉀鹽為主，同時(shí)儲(chǔ)藏著極為豐富的Mg、Li、Na、Rb、I 等自然資源，總儲(chǔ)量超過(guò)600 億t［20-21］。其中，鉀鹽資源約為5.4 億（t固體礦約為2.96 億t、液體礦約為2.44億t），鎂鹽資源約為40.59 億t（固體礦約為2.03 億t、液體礦約為38.56 億t），鋰鹽資源約為1 204 萬(wàn)t，銣礦資源約為4.3 億t，溴鹽資源約為50.7 億t，碘鹽資源約為3.47 億t，均居全國(guó)前列。依地質(zhì)、礦產(chǎn)特征自東向西又被劃分為4 個(gè)區(qū)段，從西至東分別是別勒灘區(qū)段、達(dá)布遜區(qū)段、察爾汗區(qū)段和霍布遜區(qū)段［22］。

圖1 柴達(dá)木盆地鹽湖分布圖［3］Fig.1 Distribution map of salt lakes in Qaidam Basin

1.2 樣品采集

試驗(yàn)于2023 年6～9 月在察爾汗鹽湖東經(jīng)95.232 4°，北緯36.920 3°處共采集了50個(gè)表層土壤樣本。通過(guò)分析比較前期收集的資料，選取距離察爾汗鹽湖岸邊100～500 m 范圍內(nèi)的土壤，采樣點(diǎn)間距為100 m，各分樣點(diǎn)的采樣部位、深度和重量一致，并剔除植物根系、石塊等雜物，每份樣品由5～10 處子樣點(diǎn)組成，取地下0～25 cm 處土壤，力求避開(kāi)外源污染，采樣點(diǎn)距鐵路和公路大于300 m，每收集完一份土樣都要做好標(biāo)簽，以免造成樣品混亂。

1.3 樣品前處理

將采集回來(lái)的土壤樣品自然風(fēng)干，風(fēng)干后用木棍和石頭將泥土磨成粉末狀，用0.150 mm 的篩子將粉末過(guò)濾出來(lái)，采用四分法將粉末分好。取其中的一份裝入袋中并貼好標(biāo)簽。稱(chēng)量出20 g 進(jìn)行檢測(cè)，在稱(chēng)量之前先用瑪瑙研缽研磨，每研磨一份樣品就要用酒精擦洗瑪瑙研缽一次，防止樣品污染。

1.4 樣品測(cè)試方法

采用硝酸、高氯酸、氫氟酸和鹽酸消解樣品后，使用稀鹽酸進(jìn)行定容，再利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜ICP-OES 測(cè)定Na、Mg、Al、Si 和P 元素在土壤中質(zhì)量分?jǐn)?shù)；電感耦合等離子質(zhì)譜法ICP-MS 測(cè)定S、K、Ca、Se、Rb、Cs 和Sr 元素在土壤中質(zhì)量分?jǐn)?shù)；容量法測(cè)定Cl元素在土壤中質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 11～20號(hào)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與察爾汗鹽湖距離的影響

由圖2 可知，在11～20 號(hào)元素中大部分元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)都受到與鹽湖之間距離的影響。在距鹽湖200 m 的范圍，Cl、Na、S 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到了最高值，Si、Ca、Al、K、Mg 元素達(dá)到最低值。在與鹽湖距離變化過(guò)程中，P 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)并未受到明顯影響。NaCl是察爾汗鹽湖含量最高的物質(zhì)，同時(shí)Cl元素作為所有陽(yáng)離子的配體，其含量最高，再一次證明了察爾汗鹽湖是氯化物型鹽湖。相較于察爾汗鹽湖鹵水中的化學(xué)組分（見(jiàn)表1），各元素含量之間出現(xiàn)明顯不同，其原因可能是各種鹽不同的溶解度，導(dǎo)致土壤中各種元素的含量不同。

表1 察爾汗鹽湖鹵水的主要化學(xué)組分［23］Tab.1 Main chemical composition of brine in Qarhan Salt Lake mg/L

圖2 11～20號(hào)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與察爾汗鹽湖距離的影響Fig.2 Influence of 11～20 element mass fraction and distance of Qarhan Salt Lake

2.2 堿金屬元素、堿土金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與察爾汗鹽湖距離的影響

由圖3 可知，在堿金屬元素中Na 元素的含量受鹽湖距離的影響最大，在200 m 處質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高值。同一主族中的K和Rb并沒(méi)受到較大影響，甚至Na 與K 還出現(xiàn)了反?，F(xiàn)象?？赡苁且?yàn)殁浵鄬?duì)于鈉而言核外電子數(shù)的增加程度比其半徑增加程度大，因而產(chǎn)生這種反?，F(xiàn)象。

圖3 堿金屬元素、堿土金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與察爾汗鹽湖距離的影響Fig.3 The alkali metal elements and alkaline earth metal elements are affected by the distance from Qarhan Salt Lake

在堿金屬元素與堿土金屬元素中Ca 和Na 元素的含量受其與鹽湖距離的影響最大。與青藏高原放牧草地表層土壤元素相差甚大［24］，在青藏高原放牧草地中，土壤中常量元素Ca和K 普遍高。而在察爾汗鹽湖附近草地中，Na 與Ca 成為土壤中主要的常量元素，其主要原因可能與鹽湖成因有關(guān)，原始海洋被逐漸抬高至青藏高原上，海洋中的主要鹽分為NaCl，隨著水分的蒸發(fā)導(dǎo)致鹽湖附近土壤中Na元素含量較高。而K元素含量低于放牧草地的原因可能是滲透作用，其在距離鹽湖200 m 處的含量普遍較低，可能是土壤中低濃度的K 向高濃度的鹽湖進(jìn)行了擴(kuò)散。Mg 含量變化機(jī)理與K 類(lèi)似。鹽湖距離對(duì)Rb、Sr、Ba等元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)并未有明顯影響。

2.3 非金屬元素與察爾汗鹽湖距離的影響

如圖4 所示，非金屬元素Si、S、Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)受其與鹽湖距離影響較大，P 和Se 元素并未受到明顯影響。相比于青藏高原放牧草地土壤成分，P和S并未受與鹽湖距離的影響。Si元素受到與鹽湖距離明顯的影響，表現(xiàn)出與大多數(shù)元素相同的變化特征。

圖4 非金屬元素與察爾汗鹽湖距離的影響Fig.4 Non-metallic elements are affected by the distance from Qarhan Salt Lake

3 結(jié)論

從研究結(jié)果上看，大部分元素含量都受到與鹽湖距離的影響。Cl、Na、S元素受到影響后，在200 m處含量最高；Si、Ca、Al、K、Mg 元素受到影響后，在200 m 處含量最低；P、Sr、Ba、Se、Pb 元素的含量未受到與鹽湖距離的明顯影響。