五大连池药泉山火山矿泥区土壤粒度纵向变化趋势研究

方振兴，吴 婧，曾 颖，潘 虹

(黑龙江省科学院火山与矿泉研究所，黑龙江 五大连池 164155)

五大连池火山矿泥是珍贵的护肤品原料[1,2]，有显著的美容护肤功效[3]。目前，五大连池火山矿泥的界定主要依靠感官描述[4]，如呈半固态，较为致密，细腻可塑等。或者通过岩性的描述来对矿泥进行界定[5]。而火山矿泥区土壤纵向粒度变化趋势尚无相关报道。以五大连池药泉山矿泥区土壤为研究对象，对其纵向粒度变化趋势进行研究，为火山矿泥的特征判定提供数据支持。

1 仪器和试剂

LT2200 激光粒度分析仪(珠海真理光学仪器有限公司生产)，DK-98-II数显电热恒温水浴锅(天津泰斯特设备有限公司生产)，CH-04BM超声波清洗机(苏州创惠电子有限公司生产)， EU-K1-T超纯水机(南京欧铠环境科技有限公司生产)，LGJ-12冷冻干燥机(河南兄弟设备有限公司生产)，盐酸(天津市申泰化学试剂有限公司生产)，过氧化氢(天津市津东天正精细化学试剂厂生产)，六偏磷酸钠(济南创世化工有限公司生产)。

2 样品采集及处理

五大连池药泉山矿泥保护区位于北纬48°39′19″，东经126°08′19″，在火山堰塞湖药泉湖湖畔，区域内部为典型的五大连池火山矿泥。采样地点为五大连池风景区药泉山矿泥保护区内，挖取长100 cm、宽100 cm、深110 cm的样方，从上至下每10 cm分层取样，共采集样品11个，采集后的样品-60℃冷冻干燥后备用。

3 样品粒度测量及结果

精确称取0.5 g冷冻干燥后的样品至于100 mL三角瓶中，加入10 mL 10%过氧化氢溶液，放置水浴锅中煮沸60 min，冷却后加入10 mL 10%盐酸溶液，放置水浴锅中煮沸60 min，静止24 h后，加入20 mL 10%六偏磷酸钠溶液，搅拌均匀超声5 min后用激光粒度分析仪测量粒度[6]。测量参数见表1，结果见表2，粒度趋势见图1，比表面积趋势见图2。

表1 药泉山矿泥粒度测量参数Tab.1 Particle size measurement parameters of Yaoquanshan volcanic mud

表2 药泉山矿泥粒度测量结果Tab.2 Particle size measurement results of Yaoquanshan mud

图1 药泉山矿泥不同深度粒度趋势图Fig.1 Particle size trend of Yaoquanshan mud in different depths

图2 药泉山矿泥不同深度比表面积趋势图Fig.2 Trend of specific surface area of different depths of Yaoquanshan mud

4 结论

第一，由以上结果分析可知，药泉山矿泥区纵向土壤粒度变化梯度整体呈逐层递减的趋势。4种不同累计粒度分布百分数D5(5%)、D10(10%)、D50(50%)、D90(90%)均有此趋势。

第二，矿泥区土壤在第3层即20～30 cm处颗粒粒度突然下降，之后又有所反弹，到第5层即40～50 cm之后，粒度逐渐趋于稳定下降，这些数据变化与实际采样时观察到的现象一致。药泉山矿泥区20 cm以上为植物根系层，故粒度较大，20～30 cm处有一层细腻的黏土层即为粒度突变层；30～40 cm处多有火山灰颗粒，故粒度有所反弹；50 cm以下为优质矿泥，故粒度趋于稳定并逐渐减少。

第三，比表面积指标显示矿泥区土壤在第3层即20～30 cm处突然上升，之后又有所下降，到第5层即40～50 cm之后，比表面积逐渐趋于稳定上升。这些数据变化与粒度变化趋势和实际采样中观察的现象一致。

第四，累计粒度分布50%(D50)常用作为粉体平均粒度指标[7]。由表2数据可知，火山矿泥的平均粒度为25 μm左右，这与火山矿泥细腻的感官、易涂抹的特性一致。

第五，本研究粒度分析结果与感官判定矿泥结果相一致，为量化判定火山矿泥提供科学依据和数据支持。