林治家，王珍英，胡航，宋江濤

文章編號(hào)：1672-5603（2020）02-10-5

摘 要 微量元素與人體健康具有密切的聯(lián)系，其對人體的生長、發(fā)育、衰老、死亡起著至關(guān)重要的作用。在前人研究基礎(chǔ)上，從生態(tài)地球化學(xué)入手，研究了麻陽縣兩個(gè)長壽村和一個(gè)對照村的地表水和表層土壤中的生態(tài)地球化學(xué)特征。結(jié)果表明，水中溶解氧含量高、NO3-含量低、Cl-相對較低、F-相對較高有利于長壽;土壤堿性環(huán)境和高Se/Cd比值能顯著降低水稻對Cd的吸收，有利于人體健康。同時(shí)，復(fù)雜的地質(zhì)背景造成了不同研究點(diǎn)的生態(tài)地球化學(xué)背景差異顯著，使得微量元素含量與人體健康長壽關(guān)系的分析復(fù)雜化和不確定性。

關(guān)鍵詞 麻陽;長壽;微量元素;生態(tài)地球化學(xué)

中圖分類號(hào)：X142 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on Eco-geochemical Characteristics of Mayang County Chinese Longevity Area

Lin Zhijia ， ?Wang Zhenying ， Hu Hang ， Song Jiangtao

（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha Hunan 410116）

Abstract： Trace elements are closely related to human health， which play an important role in human growth， development， aging and death. On the basis of previous studies， the eco-geochemical characteristics in surface water and surface soil of two longevity villages and one control village in Mayang county were studied. The results showed that high dissolved oxygen content， low NO3- content， relatively low Cl- and relatively high F-in water were beneficial to longevity; It was beneficial to human health that alkaline soil and its high Se/Cd ratio could significantly reduce the absorption of Cd by rice. And， significant differences in the eco-geochemical background of different research sites were caused by the complex geological backgroundwhich made the analysis of the relationship between trace element content and human health and longevity complicated and uncertain.

Keywords： Mayang; longevity; trace element; eco-geochemistry

0 引言

環(huán)境中的微量元素是長壽的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。多個(gè)長壽區(qū)的研究表明，長壽地區(qū)居民的生活環(huán)境以及百歲老人體內(nèi)存在一個(gè)有利于健康長壽的優(yōu)越微量元素譜[1]。同時(shí)，由于長壽區(qū)生態(tài)地球化學(xué)背景的差異，導(dǎo)致不同長壽區(qū)人群中的有益和有害元素譜系存在較大的差異[2， 3]。

麻陽縣是我國首批官方認(rèn)定的“中國長壽之鄉(xiāng)”，前人曾經(jīng)從自然地理[4]、民俗[5]、文化[6]和生活習(xí)慣[7]等多個(gè)角度進(jìn)行過論述。本次是首次從生態(tài)地球化學(xué)背景角度出發(fā)，選取麻陽縣兩個(gè)長壽村、一個(gè)對照村，通過土壤和地表水中微量元素的分析，開展麻陽縣生態(tài)地球化學(xué)特征研究。

1 研究區(qū)概況

麻陽縣位于湖南省西部，懷化市西北部。境內(nèi)南北西三面群山屏列，地勢較高，中部較低，朝東傾斜開口，呈筲箕狀。

麻陽縣在地質(zhì)構(gòu)造上屬于雪峰構(gòu)造帶，地層出露不全，從新到老有：第四系、白堊系、侏羅系、寒武系、震旦系、南華系和青白口系（圖1）。

2研究選點(diǎn)與樣品采集測試

2.1 研究選點(diǎn)

本次調(diào)查選定麻陽縣兩個(gè)長壽村-郭公坪鎮(zhèn)長壽谷村和巖門鎮(zhèn)黃雙沖村以及對照組-江口墟鎮(zhèn)石眼潭村為研究區(qū)域（圖1）。3個(gè)研究地點(diǎn)長壽谷村、黃雙沖村和石眼潭村的長壽率分別為4.57%、3.88%和1.39%。

2.2 樣品采集

飲用水樣品：在每個(gè)村采集5-6個(gè)飲用水樣，其中現(xiàn)場完成pH值、DO值、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)的測試。

土壤樣品：樣品均在耕地采集，采集表層20cm厚土壤柱。

2.3 樣品測試

水樣在環(huán)境地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成分析，其中：陰離子采用陰離子色譜儀測定;陽離子采用等離子體發(fā)射光譜儀測定;微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定。

土壤樣品在湖南省地質(zhì)調(diào)查院測試中心完成分析，其中：pH采用電極法測定;P、K、Ca、Mo、Mn、Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Ni、V采用ICP-MS和ICP-OES測定;As、Hg、Se采用原子熒光光譜法測定;B采用發(fā)射光譜法測定。

各項(xiàng)測試均以空白試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定、平行樣測定，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。

3 結(jié)果與分析

3.1 水樣

水樣測試結(jié)果簡單統(tǒng)計(jì)如表1所示。

3.2 土壤樣

土壤樣測試結(jié)果簡單統(tǒng)計(jì)如表2所示。

4 討論

4.1 水樣

所有水樣的pH值、Cl-、F-含量均符合《中國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）》的要求。

長壽谷村水樣中溶解氧含量高于石眼潭村和黃雙沖村，可能與水樣來源有關(guān)。長壽谷村水樣主要采自村旁小溪，石眼潭村水樣主要采自村旁錦江，黃雙沖村水樣主要采自井水。

石眼潭村水樣NO3-含量顯著高于長壽谷村和黃雙沖村， NO3-平均含量高達(dá)38.2 mg/L，并且02、03和04水樣NO3-含量分別為69.5、46.7和64.5 mg/L。如果以N計(jì)，已經(jīng)超過我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006）對于NO3-的規(guī)定為10 mg/L、地下水20 mg/L（以N計(jì)）。硝酸鹽在胃和腸道中可還原為亞硝酸鹽，攝取過量的硝酸鹽可導(dǎo)致人體活動(dòng)遲鈍、工作能力減退、頭暈、昏迷[11]。因此，石眼潭村水樣NO3-含量較高將對當(dāng)?shù)鼐用窠】诞a(chǎn)生不利影響。

所有水樣的陽離子含量均符合國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但是石眼潭村水樣的K、Na、Mg離子和SiO2含量均明顯高于長壽谷村和黃雙沖村，其來源可能與石眼潭村的砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖地質(zhì)背景有關(guān)。黃雙沖村的Sr、U、V、Zn和Li等指標(biāo)均明顯大于石眼潭村和長壽谷村，其來源可能與黃雙沖村所在區(qū)域的鈣質(zhì)泥巖夾灰綠色頁巖地質(zhì)背景有關(guān)。

總的來說，從麻陽三個(gè)村的情況看，水中溶解氧、NO3-對長壽的影響大過其它陰、陽離子和微量元素，而這些陽離子和微量元素的含量并沒有超過國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其含量的顯著差異與地質(zhì)背景或者說成土母質(zhì)相關(guān)。

4.2 土壤樣

長壽谷村和黃雙沖村的耕地表層土壤pH平均值分別是6.24和7.08，為弱酸性和中性;石眼潭村的耕地表層土壤pH平均值是5.6，明顯的酸性土壤。

長壽谷村耕作土壤的As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素含量顯著高于黃雙沖村和石眼潭村。從地質(zhì)背景分析，長壽谷村所在區(qū)域主要出露早寒武系的黑色巖系，極為富集As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素[12， 13]，導(dǎo)致其風(fēng)化物質(zhì)乃至最終形成的土壤中也相應(yīng)富集這些元素。因此，在這種地質(zhì)背景中形成的土壤里雖然富集Se元素，但是Cd、Hg等重金屬元素同樣富集，甚至在長壽谷村土壤中的Cd、Hg元素含量已經(jīng)高于國家農(nóng)用地土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的篩選值[14]。這種現(xiàn)象在國內(nèi)其他類似地質(zhì)背景區(qū)同樣出現(xiàn)[15， 16]，甚至浙江同一地質(zhì)背景區(qū)也是有名的長壽區(qū)（浙西龍游地區(qū)）[13]。

石眼潭村和黃雙沖村的地質(zhì)背景較為一致，均為早白堊世神皇山組，其耕地土壤中的地球化學(xué)元素含量相差不大。但是，黃雙沖村鈣質(zhì)巖石的存在，導(dǎo)致土壤中的CaO含量和pH值顯著高于石眼潭村。

土壤中的元素硒對鎘元素具有一定的拮抗作用，可以減少農(nóng)作物對鎘的吸收[17， 18]。長壽谷村和石眼潭村耕地表層土壤Cd平均含量分別是0.83mg/kg和0.34mg/kg，長壽谷村和石眼潭村耕地表層土壤Se/Cd比值的平均值分別是208.32%和90.83%，pH值分別是6.24和5.60，長壽谷村和石眼潭村所產(chǎn)大米的Cd含量分別是0.078mg/kg和0.084mg/kg（數(shù)據(jù)來源于湖南省麻陽縣耕地質(zhì)量調(diào)查報(bào)告），與前述兩個(gè)地區(qū)土壤中Se/Cd比值、Cd含量以及pH值相對應(yīng)。

5 結(jié)論

1）麻陽縣飲用水總體呈天然弱堿性，有利于人體健康。對照點(diǎn)石眼潭村的NO3-含量顯著高于長壽村，并且60%的樣品超過了國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可能對人體健康造成了一定影響。

2）石眼潭村飲用水中K、Na、Mg離子和SiO2含量均明顯高于長壽谷村和黃雙沖村，黃雙沖村的Sr、U、V、Zn和Li等指標(biāo)均明顯大于石眼潭村和長壽谷村。這些陽離子和微量元素的含量并沒有超過國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其含量的顯著差異與地質(zhì)背景相關(guān)。

3）長壽谷村耕作土壤的As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素含量顯著高于黃雙沖村和石眼潭村。黃雙沖村耕作土壤的CaO含量和pH值顯著高于石眼潭村。這些土壤地球化學(xué)特征的差異與黑色巖系、鈣質(zhì)巖石等地質(zhì)背景密切相關(guān)。

4）堿性環(huán)境和土壤中高Se/Cd比對水稻吸收Cd具有明顯的拮抗作用，為黑色巖系等地質(zhì)高背景區(qū)富硒土壤的開發(fā)指明了一條道路。

參考文獻(xiàn)/References

[1] 秦俊法. 中國的百歲老人研究Ⅴ.微量元素——長壽的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[J]. 廣東微量元素科學(xué)， 2008， （02）： 15-32.

[2] 秦俊法，李增禧，樓蔓藤. 人體頭發(fā)和血液微量元素正常參考值的確定原則及方法[J]. 廣東微量元素科學(xué)， 2005， （10）： 2-11.

[3] 于洋，王雅娟，肖鈺杰，等. 澄邁長壽村居民頭發(fā)中微量元素譜特征[J]. 中國老年學(xué)雜志， 2015， （10）： 2789-2791.

[4] 張干太. 麻陽長壽現(xiàn)象的自然生態(tài)環(huán)境因素[J]. 中國民族， 2006， （12）： 58-59.

[5] 張中偉. 民俗視野中的麻陽長壽現(xiàn)象[J]. 中國民族， 2006， （12）： 61.

[6] 孫敘雄. 談麻陽長壽文化[J]. 中國民族， 2006， （12）： 62-63.

[7] 彭彥，屈杰. 麻陽長壽鄉(xiāng)80歲以上老年人有益健康因素研究[J]. 懷化學(xué)院學(xué)報(bào)， 2012， 31（11）： 66-68.

[8] 湖南省地質(zhì)調(diào)查院. 中國區(qū)域地質(zhì)志 湖南志[M]. 北京： 地質(zhì)出版社， 2017.

[9] GB 5749-2006， 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10] 世界衛(wèi)生組織. 飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則[Z]. 上海： 上海交通大學(xué)出版社， 2011.

[11] Li X， Liu Z， Yao Y， et al. Comparison of the mineral elements in drinking water between Mengshan longevity district and Jinan city[J]. Trace Elements and Electrolytes， 2016， 33.

[12] 林治家，王珍英，胡航，等. 漣源富硒土壤研究與湖南省富硒土壤分布初探[J]. 國土資源導(dǎo)刊， 2016， 13（4）： 50-55， 61.

[13] 宋明義. 浙西地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖系中硒與重金屬的表生地球化學(xué)及環(huán)境效應(yīng)[D]. 合肥工業(yè)大學(xué)， 2009. 165.

[14] GB 15618-2018， 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）[S].

[15] 程軍，程禮軍. 重慶城口地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖系重金屬富集特征及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]. 地球與環(huán)境， 2012， 40（1）： 93-99.

[16] 趙萬伏，宋垠先，管冬興，等. 典型黑色巖系分布區(qū)土壤重金屬污染與生物有效性研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2018， 37（7）： 1332-1341.

[17] 宋明義，岑靜，胡艷華，等. 高鎘地質(zhì)環(huán)境富硒土壤特征及其生態(tài)效應(yīng)[J]. 地球與環(huán)境， 2012， 40（3）： 354-360.

[18] 王昊，張悅，王欣，等. 硅酸鹽調(diào)控抑制水稻對富硒水稻土中Cd吸收[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2019， 35（22）： 225-233.