長壽之鄉麻陽的生態地球化學特征研究

林治家，王珍英，胡航，宋江濤

文章編號：1672-5603（2020）02-10-5

摘 要 微量元素與人體健康具有密切的聯系，其對人體的生長、發育、衰老、死亡起著至關重要的作用。在前人研究基礎上，從生態地球化學入手，研究了麻陽縣兩個長壽村和一個對照村的地表水和表層土壤中的生態地球化學特征。結果表明，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，復雜的地質背景造成了不同研究點的生態地球化學背景差異顯著，使得微量元素含量與人體健康長壽關系的分析復雜化和不確定性。

關鍵詞 麻陽;長壽;微量元素;生態地球化學

中圖分類號：X142 文獻標識碼：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

環境中的微量元素是長壽的重要物質基礎。多個長壽區的研究表明，長壽地區居民的生活環境以及百歲老人體內存在一個有利于健康長壽的優越微量元素譜[1]。同時，由于長壽區生態地球化學背景的差異，導致不同長壽區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定的“中國長壽之鄉”，前人曾經從自然地理[4]、民俗[5]、文化[6]和生活習慣[7]等多個角度進行過論述。本次是首次從生態地球化學背景角度出發，選取麻陽縣兩個長壽村、一個對照村，通過土壤和地表水中微量元素的分析，開展麻陽縣生態地球化學特征研究。

1 研究區概況

麻陽縣位于湖南省西部，懷化市西北部。境內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。

麻陽縣在地質構造上屬于雪峰構造帶，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研究選點與樣品采集測試

2.1 研究選點

本次調查選定麻陽縣兩個長壽村-郭公坪鎮長壽谷村和巖門鎮黃雙沖村以及對照組-江口墟鎮石眼潭村為研究區域（圖1）。3個研究地點長壽谷村、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：在每個村采集5-6個飲用水樣，其中現場完成pH值、DO值、電導率等水質參數的測試。

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

水樣在環境地球化學國家重點實驗室完成分析，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射光譜儀測定;微量元素采用電感耦合等離子體質譜儀測定。

土壤樣品在湖南省地質調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采用發射光譜法測定。

各項測試均以空白試驗、標準物質的測定、平行樣測定，對實驗數據進行嚴格的質量控制。

3 結果與分析

3.1 水樣

水樣測試結果簡單統計如表1所示。

3.2 土壤樣

土壤樣測試結果簡單統計如表2所示。

4 討論

4.1 水樣

所有水樣的pH值、Cl-、F-含量均符合《中國生活飲用水衛生標準（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。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，已經超過我國生活飲用水衛生標準（GB 5749-2006）對于NO3-的規定為10 mg/L、地下水20 mg/L（以N計）。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致人體活動遲鈍、工作能力減退、頭暈、昏迷[11]。因此，石眼潭村水樣NO3-含量較高將對當地居民健康產生不利影響。

所有水樣的陽離子含量均符合國家水質標準。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、泥質粉砂巖地質背景有關。黃雙沖村的Sr、U、V、Zn和Li等指標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域的鈣質泥巖夾灰綠色頁巖地質背景有關。

總的來說，從麻陽三個村的情況看，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標準，其含量的顯著差異與地質背景或者說成土母質相關。

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。從地質背景分析，長壽谷村所在區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]，導致其風化物質乃至最終形成的土壤中也相應富集這些元素。因此，在這種地質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元素含量已經高于國家農用地土壤質量標準的篩選值[14]。這種現象在國內其他類似地質背景區同樣出現[15， 16]，甚至浙江同一地質背景區也是有名的長壽區（浙西龍游地區）[13]。

石眼潭村和黃雙沖村的地質背景較為一致，均為早白堊世神皇山組，其耕地土壤中的地球化學元素含量相差不大。但是，黃雙沖村鈣質巖石的存在，導致土壤中的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大米的Cd含量分別是0.078mg/kg和0.084mg/kg（數據來源于湖南省麻陽縣耕地質量調查報告），與前述兩個地區土壤中Se/Cd比值、Cd含量以及pH值相對應。

5 結論

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標準，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標準，其含量的顯著差異與地質背景相關。

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。這些土壤地球化學特征的差異與黑色巖系、鈣質巖石等地質背景密切相關。

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

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