绿色新塘科学补硒(硒补新标准)
历史发展
发现人永斯·雅各布·贝采利乌斯,并把它命名为Selene,希腊语,月亮的意思。[2]
永斯·雅各布·贝采利乌斯
发现年份:1817年
发现过程:1817年,瑞典的贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的红色粉状物物质中制得硒。他还发现到硒的同素异形体。他还原硒的氧化物,得到橙色无定形硒;缓慢冷却熔融的硒,得到灰色晶体硒;在空气中让硒化物自然分解,得到黑色晶体硒。硒是一种多功能的生命营养素,常常用于克山病、大骨节病、心血管病、糖尿病、肝病、前列腺病、心脏病、癌症等40多种疾病,广泛运用于癌症、手术、放化疗等。
硒又分为植物活性硒和无机硒两种,无机硒一般指亚硒酸钠和硒酸钠,包括有大量无机硒残留的酵母硒、麦芽硒,从金属矿藏的副产品中获得,无机硒有较大的毒性,且不易被吸收,不适合人和动物使用。植物活性硒通过生物转化与氨基酸结合而成,一般以硒蛋氨酸的形式存在,植物活性硒是人类和动物允许使用的硒源。
植物活性硒的科技水平主要看人体的吸收利用率,从这点上看:中国自主研发的硒比国外的硒更适合人体吸收。[3]
硒产业
趋势
硒是稀散非金属之一,粗硒是铜冶炼过程中的副产品,硒产量增长一直较为缓慢,年供应量有限。而硒的用途非常广泛,可应用于冶金、玻璃、陶瓷、电子、太阳能、饲料等众多领域,且随着世界经济的发展和新的应用领域的出现,硒的下游需求不断增长,在一定程度上导致硒的价格不断上涨。但是,随着硒价格的不断升高,其下游消费结构将不断调整以适应价格的变化,预计传统硒产品利润率将维持在中等水平,而具有较高技术门槛的高端硒产品的利润率预计将维持在较高水平。
行业
在“世界硒都”——恩施,这种硒资源相对丰富和集中,属于高硒区。地质探明硒矿床处于恩施市新塘乡双河向斜北西翼的中段,主矿床呈板块状结构。核心矿区范围长6千米,宽1.5千米,面积0.88平方公里,含硒量均值3637.5mg/kg,含硒品位为230-6300mg/kg,硒矿储量达50多亿吨,探明具有工业开采价值的硒金属(工业纯硒)45.699吨,渔塘坝岩石中硒的含量最高达6300mg/kg,是国外已发现最高含硒岩石的11倍,改写了“硒不能形成独立工业矿床”的学术界论断,恩施市新塘乡双河渔塘坝的硒矿成为迄今为止”世界罕见和唯一独立工业硒矿床“所在地,填补了全球无独立硒矿床的空白。
研究
(1)进一步提升硒的纯度,降低其中杂质的含量;
(2)进一步降低高纯硒的生产成本;
(3)增加综合回收率和原料的利用率。
基本信息
中文名称:硒。英文名称:Selenium
硒
希腊语名称:Selene
化学式:Se
相对原子质量:78.96
原子序数:34
质子数:34
核电荷数:34
所属周期:4
电子层排布:2-8-18-6
原子半径:1.22
同位素:Se-74,Se-76,Se-77,Se-78,Se-80,Se-82
元素类型:非金属元素;ⅥA族元素。
原子体积:16.45立方厘米/摩尔
物理性质
硒单质是红色或灰色粉末,带灰色金属光泽的准金属。在已知的六种固体同素异形体中,三种晶体(α单斜体、β单斜体,和灰色三角晶)是最重要的。晶体中以灰色六方晶系最为稳定,密度4.81g/cm3。也以三种非晶态固体形式存在:红色、黑色的两种无定形玻璃状的硒。前者性脆,密度4.26g/cm3;后者密度4.28g/cm3,另外一种是胶状硒。
性脆,有毒。溶于二硫化碳、苯、喹啉。
能导电,且其导电性随光照强度急剧变化。可制半导体和光敏材料。
熔点:217℃。
沸点:684.9℃。
硒
化学性质
第一电离能为9.752电子伏特。硒在空气中燃烧发出蓝色火焰,生成二氧化硒(SeO2)。与氢、卤素直接作用,与金属能直接化合,生成硒化物。不能与非氧化性的酸作用,但它溶于浓硫酸、硝酸和强碱中。硒经氧化作用得到二氧化硒。溶于水的硒化氢能使许多重金属离子沉淀成为微粒的硒化物。硒与氧化态为+1的金属可生成两种硒化物,即正硒化物(M2Se)和酸式硒化物(MHSe)。正的碱金属和碱土金属硒化物的水溶液会使元素硒溶解,生成多硒化合物(M2(Se)n),和硫能形成多硫化物相似。
元素来源资源概况
硒在地壳中的含量为0.0X10-6,通常极难形成工业富集。硒的赋存状态大概可分为3类:一类以独立矿物形式存在,其次以类质同像形式存在,第三以黏土矿物吸附形式存在。其中以独立硒矿物产出的要相对少得多,这是因为硒在地壳中的丰度比硫低上千倍,硒与硫同属氧族元素,二者某些地球化学性质,如离子半径(S为0.184nm,Se为0.191nm)、离子电位(S为1.09eV,Se为1.05eV)、晶格能(S为1.15,Se为1.0)等十分相似,硒易取代硫化物中的硫而不易形成硒化物。硒在铜矿中的自然储量为17万吨,可开采储量约8.2万吨。2004年,世界硒的开采量为1330吨。日本、加拿大、比利时和德国是硒的生产大国。到目前为止,已发现硒矿物百余种,其中首次在中国发现的仅两种:即硒锑矿(antimonselite,Sb2Se3)和单斜蓝硒铜矿(CuSeO3·2H20)。由于硒形成独立矿物的条件非常有限,过去认为仅仅在岩浆期后的热液活动阶段并且硫逸度低的条件下,才可以形成大量硒的独立矿物。一些年以来发现硒在某些黑色岩系建造中有富集现象。例如在中国的兴山白果园银钒矿床(产于震旦系陡山沱组)中发现了硒银矿、辉硒银矿和富硒硫锗银矿;西秦岭拉尔玛一邛莫金一硒矿床中发现了硒硫锑矿、硒硫锑铜矿、灰硒铅矿和硒镍矿等及湖北恩施渔塘坝硒矿床中发现了硒铁铜矿硒铜蓝、蓝硒铜矿和方硒铜矿等。
硒矿床可以分为以下几种类型:
①岩浆岩型(铜一镍硫化物)矿床,为最主要的一种伴生硒矿床类型,其储量约占全国的1/2,硒矿物主要存在于硫化物中;
②斑岩型(铜)矿床、Pb-Zn矿床和锡石-硫化物矿床,这些都是含硒的热液矿床,除此以外,还有含Se和Te的金银矿床及含硒化物的沥青铀矿矿床;
③火山及火山沉积成因矿床,很多火山成因的硫矿床中常含有Se,有时可达百分之几,而黄铁矿型矿床也是提取硒的来源之一;
④沉积型独立硒矿床,如钒、钾、铀矿床,黑色页岩、碳质硅质、煤、磷块岩等矿床。
硒是煤中除S、N、F、CI、Br、Hg外,极易挥发的微量元素,是煤中潜在的有毒微量元素之一,也是燃煤的元素之一,煤中硒大部分分布于黄铁矿中。用同步辐射X射线荧光光谱分析发现,英国煤中黄铁矿中硒为0~1250ppm,平均为97ppm,白铁矿中为2~452ppm,平均为108ppm,同时发现硒在黄铁矿中分布具有随机性.对欧美部分煤中矿物分析后,发现黄铁矿中硒含量明显高于高岭石、伊利石和石英,原因在于有机岩作为还原剂易于将Se自循环水中析出,因此煤中可以存有大量的Se,与已知许多煤中的Ge和As含量相似。
工业生产
工业提取硒的主要原料(90%)是铜电解精炼所产生的阳极泥,其余来自铅、钴、镍精炼产出的焙砂以及硫酸生产的残泥等。由于铜电解阳极泥中硒是以硒化合物形式与贵金属共生,硒含量约5%~25%(质量分数)所以工艺上一般是先回收贵金属金、银,然后再回收硒,也可以采用先从阳极泥中回收硒,再产出金银合金的方法。
国内外处理阳极泥的工艺主要有三大类:一是全湿法工艺流程.主要过程为:铜阳极泥一加压浸出铜、碲一氯化浸出硒、金一碱浸分铅一氨浸分银一金银电解;二是以湿法为主,火法、湿法相结合的半湿法工艺流程,为国内大多数厂家所采用。主干流程为:铜阳极泥一硫酸化焙烧蒸硒一稀酸分铜一氯化分金一亚硫酸钠分银一金银电解;三是以火法为主,湿法、火法相结合的火法流程,主干流程为:铜阳极泥一加压浸出铜、碲一火法熔炼、吹炼一银电解一银阳极泥处理金。
工业生产硒的方法主要有两种:一种是将阳极泥氧化焙烧和SeO2蒸馏,过程是将气态SeO2焙烧气体在洗涤塔用溶液捕获,然后在SO2作用下在酸性介质中或用碱液沉淀硒;另一种是在氧化气氛中加纯碱烧结阳极泥,使硒转化为硒化钠或硒酸钠水溶性溶液,过程是在烧结条件下使硒与硒化物氧化为易溶于水的亚硒酸钠或硒酸钠,再通过吹洗从溶液中分离出硒。
摄取状况
全世界有四十多个国家和地区属于缺硒地区。中国是一个缺硒大国,据《中华人民共和国地方疾病与环境因素图集》揭示,从东北三省起斜穿至云贵高原,占中国国土面积的72%地区存在一条低硒地带,其中30%为严重缺硒地区,粮食等天然食物硒含量较低。华北、东北、西北等大中城市都属于缺硒地区。
中国二十二个省市的部分地区,约七亿人生活在低硒地区。大部分地区食物中硒含量在0.02mg/kg以下,东南沿海是中国富硒地区,也只有0.10mg/kg,是联合国卫生组织规定的最低限。中国人群食物中尚达不到每天每人40微克以上的标准补硒水平,尤其是缺硒地区人群,更难从食物中达到补硒的目的。
中国科学家接连对中国1094个县市(约占全国一半)的土壤样品的硒含量进行了测定,测定结果显示:中国是个缺硒的国家。达到国际公布的正常临界值0.1mg/kg的县只有1/3,即中国2/3地区属缺硒地区。其中含量≤0.02mg/kg的占29%,为严重缺硒地区。
营养学专家经过反复实验得出,人体中血硒的含量标准值为0.10mg/kg,低于此值就会发生缺硒症。而中国有29%地区人均含硒量在0.02mg/kg以下,定为极度缺硒地区,有43%的地区人体含硒值在0.03-0.04mg/kg之间,为缺硒地区,换而言之,中国有72%的地区共15个省区受到缺硒的威胁。联合国组织(FAO/WHO/IEA)制定了人体日常膳食供给量中应有400微克硒,而北京市民人均每日硒摄入量仅为60微克。东北大部分地区人均每日硒摄入量仅有10微克,是心脏病、克山病、大骨节病的高发区。
中国大部分地区人均每日硒摄入量仅在50-250微克之间。中国2/3的人口严重缺硒,表现在硒摄入量严重不足。
中国居民普遍习惯以食用植物性食物为主。中国粮食主要种植地东北平原、长江三角洲、珠江三角洲均为低硒地区,其粮食产量占全国的70%,从而造成全国性缺硒。
硒
补充
中国营养学会1998年10月修订的“每日膳食营养素供给量”已将硒列为15种每日膳食营养素之一,提出一个成年人每天对硒的适宜摄入量是50-250微克。“药补不如食补”是中国老百姓的传统认识。普通面粉、大麦、鱼、虾、海藻、动物肝、动物肾、大蒜、葱头、芦笋、胡萝卜等都含有硒。需要指出的是,食物中含硒量高,并不等于人对其吸收就高,一般而言,人类对有机硒的利用率较高,可以达到70%以上,因此正确的补硒方式是,多吃强化补充有机硒的食品,多吃水果蔬菜等富含维生素A、C、E的食品促进硒的吸收。
硒
硒在人体内无法合成,所以要满足人体对硒的需求,就需要每天补充硒。按世界卫生组织要求:人体膳食中每日最低需求量为40微克硒,而营养补充在50–250微克硒为宜。
2014年6月12日,中国营养学会在上海正式发布了2013版《中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)》,时隔10年后,根据中国居民饮食结构的改变及国内外营养学界最新科研成果,作了膳食营养结构的调整;其中把硒的日营养摄入最低量从50微克上调到60微克。
科学考察表明,硒还可以与其他的一些重金属元素有拮抗作用,所以食用富硒食品既可以增强体质,达到预防疾病的目的,还可以预防人体重金属元素中毒。
硒与其他矿物元素一样具有两重性,即适量有益,超量有害。补硒虽然很有必要,但是不能盲目进补,如果盲目补硒可能会造成副作用。
健康
硒是人体必需的微量元素。中国营养学会也将硒列为人体必需的15种营养素之一,国内外大量临床实验明,人体缺硒可引起某些重要器官的功能失调,导致许多严重疾病发生,全世界40多个国家处于缺硒地区,中国22个省份的几亿人口都处于缺硒或低硒地带,这些地区的人口肿瘤、肝病、心血管疾病等发病率很高。
研究表明,低硒或缺硒人群通过适量补硒不但能够预防肿瘤、肝病等的发生,而且可以提高机体免疫能力,维护心、肝、肺、胃等重要器官正常功能,预防老年性心、脑血管疾病的发生。
辅助资料
硒与它的同族元素硫相比,在地壳中的含量少得多。硒成单质存在的矿是极难找到的,已知全球唯一硒独立成矿的地区位于中国湖北恩施市新塘乡鱼塘坝。
硒是从燃烧黄铁矿以制取硫酸的铅室中发现的,是贝齐里乌斯发现铈、钍后1817年发现的又一个化学元素。他命名这种新元素为selenium。
作用与应用:在体内硒和维生素E协同,能够保护细胞膜,防止不饱和脂肪酸的氧化。微量硒具有防癌作用及保护肝脏的作用。
主要用于缺硒患者以及地方性疾病-克山病的防治,以及长时间依靠静脉高营养维持的缺硒患者。由于无机硒盐毒性较大,在日本1993年已禁止在食品和饲料中添加,支持采用安全性更高的含硒蛋白、氨基酸等有机形态硒,或富含硒的农副产品。
用法用量:口服,成人每月需用量50~500mg。
儿童10~50mg。
亚硒酸钠片每片含亚硒酸钠1mg,(相当于含硒457μg)11岁以上及成人每次2片。
儿童2-4岁,每日一次每次副作用:服用过量硒可引起中毒,每日最大安全量为400μg。
作用
硒的作用比较宽泛,如下文详述的多个方面,但其原理主要是两个:
第一、组成体内抗氧化酶,能提到保护细胞膜免受氧化损伤,保持其通透性;
第二、硒-P蛋白具有螯合重金属等毒物,降低毒物毒性作用。
硒被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”(原称“抗癌之王”)
科学界研究发现,血硒水平的高低与癌的发生息息相关。大量的调查资料说明,一个地区食物和土壤中硒含量的高低与癌症的发病率有直接关系,例如:此地区的食物和土壤中的硒含量高,癌症的发病率和死亡率就低,反之,这个地区的癌症发病率和死亡率就高,事实说明硒与癌症的发生有着密切关系。同时科学界也认识到硒具有预防癌症作用,是人体微量元素的“防癌之王”。
美国亚利圣那大学癌症中心Clark教授对1312例癌症患者进行13年对照试验。结果表明每日补硒200μg,癌症死亡率下降50%,癌症总发病率下降37%,其中肺癌下降46%,肠癌下降58%,前列腺癌下降63%。
2003年美国食品药品管理局(FDA)明示:”硒能降低患癌风险”和”硒可在人体内产生抗癌变作用”。
在中国硒有防癌抗癌作用已被写入化学教课书(九年级下册96页)以及高等院校医药教材(微量元素与健康262页),”硒能抑制癌细胞生长及其DNA、RNA和蛋白质合成,抑制癌基因的转录,干扰致癌物质的代谢”。
食物来源
根据2000年制订的《中国居民膳食营养素参考摄入量》,明确提出:18岁以上者硒元素推荐摄入量为50微克/天,适宜摄入量为100微克/天,可耐受最高摄入量为400微克/天。
含硒的食物有:内脏和海产品0.4-1.5mg/kg;瘦肉0.1-0.4mg/kg;谷物0.01-0.04mg/kg;奶制品0.1-0.3mg/kg;水果蔬菜0.1mg/kg。
此外还有无机硒即亚硒酸钠,从2000年开始国际上已禁用。酵母硒、麦芽硒、纳米硒(啤酒酵母+亚硒酸钠)人体吸收和代谢率低。人体吸收率仅40%-60%,且剩余为无机硒残留。
备受青睐的为天然有机植物活性硒,如100微克植物活性硒(富硒玉米粉),从富硒技术改良的土壤中吸收硒元素的纯粮食品,经过生长过程中的光合作用和体内生物转化作用,在体内以硒代氨基酸形态存在,人体吸收率达99%以上,既满足了人体硒元素需要,又解决了硒的吸收和代谢率偏低难题。
富硒玉米粉
国际学术
第一届国际硒与环境和人体健康会议(SELENIUM2009)于2009年10月18-21日在中国苏州召开,由中国科技大学主办,主要参加者包括中国知名研究机构的研究人员、国际上硒环境、农学和人体健康研究方面的学者。2011年10月23-28日第二届国际硒与环境和人体健康会议(SELENIUM2011)继续在中国苏州召开,由中国科技大学主办,硒生物营养强化技术研究者GaryBanuelos博士担任会议主席,中国科技大学苏州研究院尹雪斌博士任组委会主席。第三届国际硒与环境和人体健康会议(SELENIUM2013)与2013年11月11-14日在中国合肥召开,本次会议由国际硒研究学会、中国科学技术大学和中国环境科学研究院联合主办,美国农业部农业研究服务局、美国南伊利诺伊大学、巴西马托格罗索州联邦大学协办,中国科大苏州研究院、先进技术学院和中国环境科学研究院承办,首届中国功能农业发展高峰论坛也同时召开。中国科学院赵其国院士在大会中透露,到2020年,中国将研发80-100种具备标准化生产规范、经过验证有明确健康功能的富硒农产品,以满足中国消费者的健康消费需求。此前,生命科学和卫生系统人员参加较多的生物医药硒会议已召开过多次,2010年硒生物医药会议在着名的日本京都立命馆大学召开。
第十四届国际人与动物微量元素大会于2011年9月19日至9月24日在湖北省恩施市举行,大会主题是“相聚中国硒都,探讨微量元素”。这是TEMA国际学术委员会首次在欧美以外的国家召开,也是中国县级城市首次代表亚洲国家承办大型国际学术会议。在第十四届国际人与动物微量元素大会(简称TEMA14大会)·仙居恩施国际硒资源开发利用研讨会上,当恩施市委常委、常务副市长胡平江从TEMA学术委员会主席、加拿大多伦多大学教授maryL'abbe女士手中接过“世界硒都”匾牌。由TEMA国际学术委员会主席、加拿大多伦多大学教授maryL'abbe女士以及TEMA14大会执行主席、美国康奈尔大学教授雷新根先生亲笔签名授发了“世界硒都”荣誉证书。