长寿之乡麻阳的生态地球化学特征研究

林治家，王珍英，胡航，宋江涛

文章编号：1672-5603（2020）02-10-5

摘 要 微量元素与人体健康具有密切的联系，其对人体的生长、发育、衰老、死亡起着至关重要的作用。在前人研究基础上，从生态地球化学入手，研究了麻阳县两个长寿村和一个对照村的地表水和表层土壤中的生态地球化学特征。结果表明，水中溶解氧含量高、NO3-含量低、Cl-相对较低、F-相对较高有利于长寿;土壤碱性环境和高Se/Cd比值能显著降低水稻对Cd的吸收，有利于人体健康。同时，复杂的地质背景造成了不同研究点的生态地球化学背景差异显著，使得微量元素含量与人体健康长寿关系的分析复杂化和不确定性。

关键词 麻阳;长寿;微量元素;生态地球化学

中图分类号：X142 文献标识码：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

环境中的微量元素是长寿的重要物质基础。多个长寿区的研究表明，长寿地区居民的生活环境以及百岁老人体内存在一个有利于健康长寿的优越微量元素谱[1]。同时，由于长寿区生态地球化学背景的差异，导致不同长寿区人群中的有益和有害元素谱系存在较大的差异[2， 3]。

麻阳县是我国首批官方认定的“中国长寿之乡”，前人曾经从自然地理[4]、民俗[5]、文化[6]和生活习惯[7]等多个角度进行过论述。本次是首次从生态地球化学背景角度出发，选取麻阳县两个长寿村、一个对照村，通过土壤和地表水中微量元素的分析，开展麻阳县生态地球化学特征研究。

1 研究区概况

麻阳县位于湖南省西部，怀化市西北部。境内南北西三面群山屏列，地势较高，中部较低，朝东倾斜开口，呈筲箕状。

麻阳县在地质构造上属于雪峰构造带，地层出露不全，从新到老有：第四系、白垩系、侏罗系、寒武系、震旦系、南华系和青白口系（图1）。

2研究选点与样品采集测试

2.1 研究选点

本次调查选定麻阳县两个长寿村-郭公坪镇长寿谷村和岩门镇黄双冲村以及对照组-江口墟镇石眼潭村为研究区域（图1）。3个研究地点长寿谷村、黄双冲村和石眼潭村的长寿率分别为4.57%、3.88%和1.39%。

2.2 样品采集

飲用水样品：在每个村采集5-6个饮用水样，其中现场完成pH值、DO值、电导率等水质参数的测试。

土壤样品：样品均在耕地采集，采集表层20cm厚土壤柱。

2.3 样品测试

水样在环境地球化学国家重点实验室完成分析，其中：阴离子采用阴离子色谱仪测定;阳离子采用等离子体发射光谱仪测定;微量元素采用电感耦合等离子体质谱仪测定。

土壤样品在湖南省地质调查院测试中心完成分析，其中：pH采用电极法测定;P、K、Ca、Mo、Mn、Zn、Cu、Cd、Pb、Cr、Ni、V采用ICP-MS和ICP-OES测定;As、Hg、Se采用原子荧光光谱法测定;B采用发射光谱法测定。

各项测试均以空白试验、标准物质的测定、平行样测定，对实验数据进行严格的质量控制。

3 结果与分析

3.1 水样

水样测试结果简单统计如表1所示。

3.2 土壤样

土壤样测试结果简单统计如表2所示。

4 讨论

4.1 水样

所有水样的pH值、Cl-、F-含量均符合《中国生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》的要求。

长寿谷村水样中溶解氧含量高于石眼潭村和黄双冲村，可能与水样来源有关。长寿谷村水样主要采自村旁小溪，石眼潭村水样主要采自村旁锦江，黄双冲村水样主要采自井水。

石眼潭村水样NO3-含量显著高于长寿谷村和黄双冲村， NO3-平均含量高达38.2 mg/L，并且02、03和04水样NO3-含量分别为69.5、46.7和64.5 mg/L。如果以N计，已经超过我国生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）对于NO3-的规定为10 mg/L、地下水20 mg/L（以N计）。硝酸盐在胃和肠道中可还原为亚硝酸盐，摄取过量的硝酸盐可导致人体活动迟钝、工作能力减退、头晕、昏迷[11]。因此，石眼潭村水样NO3-含量较高将对当地居民健康产生不利影响。

所有水样的阳离子含量均符合国家水质标准。但是石眼潭村水样的K、Na、Mg离子和SiO2含量均明显高于长寿谷村和黄双冲村，其来源可能与石眼潭村的砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩地质背景有关。黄双冲村的Sr、U、V、Zn和Li等指标均明显大于石眼潭村和长寿谷村，其来源可能与黄双冲村所在区域的钙质泥岩夹灰绿色页岩地质背景有关。

总的来说，从麻阳三个村的情况看，水中溶解氧、NO3-对长寿的影响大过其它阴、阳离子和微量元素，而这些阳离子和微量元素的含量并没有超过国家水质标准，其含量的显著差异与地质背景或者说成土母质相关。

4.2 土壤样

长寿谷村和黄双冲村的耕地表层土壤pH平均值分别是6.24和7.08，为弱酸性和中性;石眼潭村的耕地表层土壤pH平均值是5.6，明显的酸性土壤。

长寿谷村耕作土壤的As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素含量显著高于黄双冲村和石眼潭村。从地质背景分析，长寿谷村所在区域主要出露早寒武系的黑色岩系，极为富集As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素[12， 13]，导致其风化物质乃至最终形成的土壤中也相应富集这些元素。因此，在这种地质背景中形成的土壤里虽然富集Se元素，但是Cd、Hg等重金属元素同样富集，甚至在长寿谷村土壤中的Cd、Hg元素含量已经高于国家农用地土壤质量标准的筛选值[14]。这种现象在国内其他类似地质背景区同样出现[15， 16]，甚至浙江同一地质背景区也是有名的长寿区（浙西龙游地区）[13]。

石眼潭村和黄双冲村的地质背景较为一致，均为早白垩世神皇山组，其耕地土壤中的地球化学元素含量相差不大。但是，黄双冲村钙质岩石的存在，导致土壤中的CaO含量和pH值显著高于石眼潭村。

土壤中的元素硒对镉元素具有一定的拮抗作用，可以减少农作物对镉的吸收[17， 18]。长寿谷村和石眼潭村耕地表层土壤Cd平均含量分別是0.83mg/kg和0.34mg/kg，长寿谷村和石眼潭村耕地表层土壤Se/Cd比值的平均值分别是208.32%和90.83%，pH值分别是6.24和5.60，长寿谷村和石眼潭村所产大米的Cd含量分别是0.078mg/kg和0.084mg/kg（数据来源于湖南省麻阳县耕地质量调查报告），与前述两个地区土壤中Se/Cd比值、Cd含量以及pH值相对应。

5 结论

1）麻阳县饮用水总体呈天然弱碱性，有利于人体健康。对照点石眼潭村的NO3-含量显著高于长寿村，并且60%的样品超过了国家水质标准，可能对人体健康造成了一定影响。

2）石眼潭村饮用水中K、Na、Mg离子和SiO2含量均明显高于长寿谷村和黄双冲村，黄双冲村的Sr、U、V、Zn和Li等指标均明显大于石眼潭村和长寿谷村。这些阳离子和微量元素的含量并没有超过国家水质标准，其含量的显著差异与地质背景相关。

3）长寿谷村耕作土壤的As、Cd、Cu、Hg、Mo、Se和V等微量元素含量显著高于黄双冲村和石眼潭村。黄双冲村耕作土壤的CaO含量和pH值显著高于石眼潭村。这些土壤地球化学特征的差异与黑色岩系、钙质岩石等地质背景密切相关。

4）碱性环境和土壤中高Se/Cd比对水稻吸收Cd具有明显的拮抗作用，为黑色岩系等地质高背景区富硒土壤的开发指明了一条道路。

参考文献/References

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