王希英，方振興，吳 婧，曾 穎

(黑龍江省科學(xué)院火山與礦泉研究所，黑龍江 五大連池 164155； 黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱 150036)

五大連池火山礦泥重金屬污染調(diào)查分析

王希英，方振興，吳 婧，曾 穎

(黑龍江省科學(xué)院火山與礦泉研究所，黑龍江 五大連池 164155； 黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱 150036)

通過(guò)對(duì)五大連池區(qū)域內(nèi)火山礦泥30個(gè)樣點(diǎn)中重金屬元素含量調(diào)查分析表明，礦泥中重金屬Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb均明顯低于土壤重金屬背景值，屬安全級(jí)別，但礦泥中重金屬含量又因人為輸入性活動(dòng)增加而呈上升趨勢(shì)，因此，保護(hù)礦泥生存環(huán)境，減少耕地開(kāi)墾，減少農(nóng)田污染物排放，降低礦泥重金屬污染十分必要。

五大連池；火山礦泥；重金屬；污染；本底值

土壤重金屬作為一種持久性污染物已備受關(guān)注和重視，其明顯的累積效應(yīng)，嚴(yán)重威脅和影響人類的生存和發(fā)展。分析重金屬污染物進(jìn)入土壤的途徑和方式，除了大氣沉降，主要是人類活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，如：污水灌溉、工業(yè)廢棄物、礦業(yè)活動(dòng)、農(nóng)藥和化肥等，導(dǎo)致土壤重金屬Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等含量的增加。

五大連池位于中國(guó)黑龍江省的中北部，地處小興安嶺山地向松嫩平原的轉(zhuǎn)換地帶，地理坐標(biāo)為東經(jīng)126°00′～126°26′北緯48°34′～48°48′[1]，屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，夏季涼爽短促。火山礦泥是火山噴發(fā)物飄落在低洼地帶，長(zhǎng)期浸泡在當(dāng)?shù)鬲?dú)特礦水中，密閉缺氧，發(fā)生氧化還原等化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)，通過(guò)遷移、離子交換、吸附、富集，形成的具有較高醫(yī)療價(jià)值的礦泥。趙惠敏等[2]從礦泥的巖相學(xué)特征、礦物學(xué)特征、化學(xué)特征及礦泥的成因等方面闡述了五大連池礦泥的主要特點(diǎn)及其藥用價(jià)值。礦泥中有少量銹斑紋、鐵錳凝團(tuán)、結(jié)核或者鐵錳管狀物等，呈灰色或灰綠等顏色，它是包含一定量礦物元素和黏土類礦物的黏性土質(zhì)。礦泥在全世界的分布范圍較為稀少，其形成條件的特殊性，含有對(duì)人體有益的礦物質(zhì)和微量元素等，因其可塑性、保溫性、保濕性及較強(qiáng)的清潔、吸附能力等特性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于美容、醫(yī)療保健等領(lǐng)域[3-4]。王先證等[5]對(duì)五大連池火山礦泥醫(yī)療保健作用進(jìn)行了闡述，并對(duì)礦泥的開(kāi)發(fā)與保護(hù)提供了寶貴意見(jiàn)。從對(duì)五大連池火山礦泥資源的研究方面來(lái)看，未見(jiàn)對(duì)礦泥中重金屬污染進(jìn)行調(diào)查報(bào)道，本文對(duì)五大連池14座火山周圍區(qū)域內(nèi)，布設(shè)30個(gè)樣點(diǎn)，對(duì)礦泥中Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等7種重金屬元素含量進(jìn)行調(diào)查分析，并為火山礦泥的安全應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域的選取

五大連池14座火山周圍星羅棋布，分布著眾多濕地。濕地是火山礦泥形成的主要因素，濕地長(zhǎng)期淹水，火山噴發(fā)物在這里經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的物理、化學(xué)、生物作用而形成了寶貴的礦泥資源。本次研究將五大連池14座火山分成東部、西部?jī)蓚€(gè)火山群，并在東、西火山群內(nèi)確定研究區(qū)域內(nèi)濕地，布設(shè)采樣點(diǎn)30個(gè)。東部火山群包括：尾山、莫拉布山、東龍門山、西龍門山、小孤山、東焦得布山、西焦得布山，火山噴發(fā)年代為200多年～100多萬(wàn)年；西部火山群包括：臥虎山、藥泉山、筆架山、老黑山、南格拉球山、北格拉球山、火燒山，火山噴發(fā)年代為16萬(wàn)年～90萬(wàn)年[6]。30個(gè)采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1，編號(hào)分別為：西部火山群1～14號(hào)；東部火山群15～30號(hào)。

圖1 五大連池區(qū)域礦泥樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Mud sampling point distribution diagram in Wudalianchi area

1.2 樣品采集和處理

選取秋季采樣，此時(shí)濕地含水量少，便于采集和樣品的處理。在西部火山群選擇14個(gè)樣點(diǎn)，東部火山群選擇16個(gè)樣點(diǎn)，進(jìn)行礦泥樣品的采集。首先，清除采樣點(diǎn)上部的植被和表層厚度約10～25cm腐殖土，露出礦泥層，鉆取深度為20～120cm泥層樣品，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定礦泥的含水量、pH。其次，從剖面層選取中段泥樣，去除少量植物根系和火山石礫，封裝于樣品袋內(nèi)，標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室。將樣品在凍干機(jī)內(nèi)凍干處理后，過(guò)篩、混勻、消解后，待檢。

1.3 分析方法

泥樣采用電感耦合等離子體光譜和質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb；采用冷原子熒光法測(cè)定Hg。

2 結(jié)果與分析

五大連池火山礦泥30個(gè)樣品中7種重金屬含量見(jiàn)表1。從表1中可以看出，五大連池火山礦泥中所含重金屬Cu、Zn、Cr、Ni、As、Pb、Hg濃度平均值分別為17.59mg/kg、44.12mg/kg、31.69mg/kg、18.54mg/kg、5.96mg/kg、10.55mg/kg、0.023mg/kg。30個(gè)礦泥采樣點(diǎn)的pH值在6.3～6.55，平均值為6.48，因此，土壤重金屬背景值采用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBl5618-1995)中標(biāo)準(zhǔn)值的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(6.5

表1 五大連池火山礦泥中重金屬含量 (mg / kg)
Tab.1 The content of heavy metals in Wudalianchi volcano mud (mg/kg)

樣點(diǎn)CuZnCrNiAsPbHg115.8340.4534.2717.114.8010.090.02217.0743.6945.3726.411.0111.100.01315.2639.7230.7917.606.187.930.01420.8348.5045.7120.465.7010.530.05519.2445.6638.9421.376.409.850.01619.0546.3633.2119.483.8810.360.01719.7643.6535.6525.277.0214.590.02816.0437.8332.4119.514.679.900.02914.5048.2430.8516.8911.5512.190.011024.1351.7226.5213.6014.0411.610.051110.5735.2418.1810.443.728.510.05128.0636.3213.337.586.617.020.011316.5044.4130.7719.328.7213.760.031419.4445.7038.4420.336.0911.610.021524.9553.9639.5925.044.4611.160.021622.6256.2732.0620.846.158.690.021715.8537.4128.7619.955.9410.360.011813.9551.5629.7617.543.549.060.011916.3560.6739.1239.041.0311.350.052016.7936.4332.5318.204.2511.160.012113.6641.2825.0712.749.3010.410.012215.4234.7128.8916.046.5510.710.022315.8743.1626.3615.375.347.280.012431.2936.6332.2516.344.008.690.012513.0543.5927.2113.078.7711.460.022615.2545.0731.5717.934.9911.610.052716.1543.1027.5612.982.5410.060.052817.3448.0527.7619.128.5613.220.052918.3241.4831.5717.005.039.240.013024.5442.7036.3319.627.8713.120.01平均值17.5944.1231.6918.545.9610.550.023背景值5020025040302500.30

3 小結(jié)

五大連池區(qū)域內(nèi)的火山礦泥資源是遠(yuǎn)古留下的寶貴資源，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)療療養(yǎng)、美容、制陶等行業(yè)。尤其是近年來(lái)泥土美容的興起[7]，秦俊法等[8]從礦泥的歷史、地位和意義等方面闡述了礦泥美容的物理特征、化學(xué)組成和養(yǎng)顏功用，五大連池地區(qū)利用火山礦泥研制的美容用品已經(jīng)成為護(hù)膚品行業(yè)知名品牌。通過(guò)本文的調(diào)查分析表明，五大連池火山礦泥中的7種重金屬明顯低于土壤重金屬背景值，使用是安全可靠的，但是也發(fā)現(xiàn)礦泥中重金屬含量正隨人為因素的影響呈升高趨勢(shì)，并且濕地資源逐漸遭到人們開(kāi)墾耕地的破壞，面積縮減，農(nóng)藥污染日趨嚴(yán)重。礦泥資源是具有巨大利用價(jià)值的礦產(chǎn)資源，所以應(yīng)減少濕地資源的破壞，減少污染物的排放以及對(duì)礦泥資源進(jìn)行合理開(kāi)采，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦泥資源的可持續(xù)利用和發(fā)展。

[1] 王金輝，賈利，董淑麗，等.五大連池礦泉水資源及其開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀[J].國(guó)土與自然資源研究，1996，4(1)：43-45.

[2] 趙惠敏，劉嘉麒，袁寶?。宕筮B池藥用礦泥的主要特點(diǎn)及其藥用價(jià)值[J].巖石學(xué)報(bào)，1997，13(2)：141-147.

[3] 王希英，謝振華，方振興.五大連池火山礦泥在化妝品中的應(yīng)用研究[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2014，37(8)：26-29.

[4] 高鳳清，王紅，李俠，等.五大連池礦泉泥療法對(duì)關(guān)節(jié)炎治療的探討[J]．中醫(yī)藥學(xué)報(bào)，2011，39(2)：97-99.

[5] 王先證，王秀英.五大連池火山區(qū)礦泥的特征形成開(kāi)發(fā)與保護(hù)[J]．黑龍江地質(zhì)，2001，l2(2)：9-18.

[6] 李齊，陳文寄，李大麗，等.五大連池地區(qū)火山巖年代學(xué)探究[J]．地質(zhì)論評(píng)，1998，45(01)：393-399.

[7] 廖開(kāi)祥．現(xiàn)代化妝品的領(lǐng)頭羊——山玉蘭火山礦泥微量元素護(hù)膚品[J]．中國(guó)科學(xué)美容，2002，12(1)：88-89．

[8] 秦俊法，李增禧，樓蔓藤.中國(guó)的泥土療法：美容篇(Ⅰ)[J]．廣東微量元素科學(xué)，2012，19(4)：1-46.

The analysis of heavy metal pollution investigation of Wudalianchi volcano mud

WANG Xi-ying, FANG Zhen-xing, WU Jing, ZENG Ying

(Institute of Volcano and Spring, Heilongjiang Academy of Sciences, Wudalianchi 164155, China;Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150036, China)

Through the investigation of the content of heavy metals in the region of Wudalianchi volcano mud in 30 samples, the analysis showed that the heavy metals like Hg, Cr, As, Cu, Zn, Ni and Pb in mud were significantly lower than the background value of heavy metals in soil, which belongs to the security level. However, we found that the content of heavy metals increases in sludge due to the input activity. Therefore, it is necessary to protect living environment of slime, reduce farmland reclamation, reduce pollutant emissions and reduce the pollution of heavy metals in sludge.

Wudalianchi volcano; Slime; Heavy metals; Pollution; Background value

2016-10-09

黑龍江省院所基本應(yīng)用技術(shù)研究專項(xiàng)

王希英(1971-)，女，研究員級(jí)高級(jí)工程師。

R751

A

1674-8646(2016)22-0037-03