五大連池火山礦泥重金屬污染調查分析

王希英，方振興，吳 婧，曾 穎

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

五大連池火山礦泥重金屬污染調查分析

王希英，方振興，吳 婧，曾 穎

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

通過對五大連池區域內火山礦泥30個樣點中重金屬元素含量調查分析表明，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，屬安全級別，但礦泥中重金屬含量又因人為輸入性活動增加而呈上升趨勢，因此，保護礦泥生存環境，減少耕地開墾，減少農田污染物排放，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注和重視，其明顯的累積效應，嚴重威脅和影響人類的生存和發展。分析重金屬污染物進入土壤的途徑和方式，除了大氣沉降，主要是人類活動將重金屬帶入到土壤中，如：污水灌溉、工業廢棄物、礦業活動、農藥和化肥等，導致土壤重金屬Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等含量的增加。

五大連池位于中國黑龍江省的中北部，地處小興安嶺山地向松嫩平原的轉換地帶，地理坐標為東經126°00′～126°26′北緯48°34′～48°48′[1]，屬于中溫帶大陸性季風氣候區，冬季嚴寒漫長，夏季涼爽短促。火山礦泥是火山噴發物飄落在低洼地帶，長期浸泡在當地獨特礦水中，密閉缺氧，發生氧化還原等化學反應、生物反應，通過遷移、離子交換、吸附、富集，形成的具有較高醫療價值的礦泥。趙惠敏等[2]從礦泥的巖相學特征、礦物學特征、化學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及其藥用價值。礦泥中有少量銹斑紋、鐵錳凝團、結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。礦泥在全世界的分布范圍較為稀少，其形成條件的特殊性，含有對人體有益的礦物質和微量元素等，因其可塑性、保溫性、保濕性及較強的清潔、吸附能力等特性，已經被廣泛應用于美容、醫療保健等領域[3-4]。王先證等[5]對五大連池火山礦泥醫療保健作用進行了闡述，并對礦泥的開發與保護提供了寶貴意見。從對五大連池火山礦泥資源的研究方面來看，未見對礦泥中重金屬污染進行調查報道，本文對五大連池14座火山周圍區域內，布設30個樣點，對礦泥中Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等7種重金屬元素含量進行調查分析，并為火山礦泥的安全應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域的選取

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，濕地長期淹水，火山噴發物在這里經過漫長的物理、化學、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、西部兩個火山群，并在東、西火山群內確定研究區域內濕地，布設采樣點30個。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，火山噴發年代為200多年～100多萬年；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，火山噴發年代為16萬年～90萬年[6]。30個采樣點分布見圖1，編號分別為：西部火山群1～14號；東部火山群15～30號。

圖1 五大連池區域礦泥樣點分布圖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個樣點，東部火山群選擇16個樣點，進行礦泥樣品的采集。首先，清除采樣點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，現場測定礦泥的含水量、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，標記后帶回實驗室。將樣品在凍干機內凍干處理后，過篩、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譜法(ICP-MS)測定Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb；采用冷原子熒光法測定Hg。

2 結果與分析

五大連池火山礦泥30個樣品中7種重金屬含量見表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個礦泥采樣點的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《土壤環境質量標準》(GBl5618-1995)中標準值的二級標準(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

五大連池區域內的火山礦泥資源是遠古留下的寶貴資源，目前已經廣泛應用在醫療療養、美容、制陶等行業。尤其是近年來泥土美容的興起[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、化學組成和養顏功用，五大連池地區利用火山礦泥研制的美容用品已經成為護膚品行業知名品牌。通過本文的調查分析表明，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，但是也發現礦泥中重金屬含量正隨人為因素的影響呈升高趨勢，并且濕地資源逐漸遭到人們開墾耕地的破壞，面積縮減，農藥污染日趨嚴重。礦泥資源是具有巨大利用價值的礦產資源，所以應減少濕地資源的破壞，減少污染物的排放以及對礦泥資源進行合理開采，進而實現礦泥資源的可持續利用和發展。

[1] 王金輝，賈利，董淑麗，等.五大連池礦泉水資源及其開發利用現狀[J].國土與自然資源研究，1996，4(1)：43-45.

[2] 趙惠敏，劉嘉麒，袁寶印．五大連池藥用礦泥的主要特點及其藥用價值[J].巖石學報，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用研究[J].日用化學品科學，2014，37(8)：26-29.

[4] 高鳳清，王紅，李俠，等.五大連池礦泉泥療法對關節炎治療的探討[J]．中醫藥學報，2011，39(2)：97-99.

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

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

[7] 廖開祥．現代化妝品的領頭羊——山玉蘭火山礦泥微量元素護膚品[J]．中國科學美容，2002，12(1)：88-89．

[8] 秦俊法，李增禧，樓蔓藤.中國的泥土療法：美容篇(Ⅰ)[J]．廣東微量元素科學，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用技術研究專項

王希英(1971-)，女，研究員級高級工程師。

R751

A

1674-8646(2016)22-0037-03