福建省柘榮縣長(zhǎng)壽現(xiàn)象與土壤環(huán)境的關(guān)系

（福建省196 地質(zhì)大隊(duì) 福建沙縣 365500）

健康長(zhǎng)壽是人們長(zhǎng)久以來(lái)的期盼，環(huán)境是影響長(zhǎng)壽現(xiàn)象的重要因素之一［1-3］。人類(lèi)自身的產(chǎn)生與地球環(huán)境密切相關(guān)，人類(lèi)的生存、健康、發(fā)展依賴和受制于環(huán)境［4］。英國(guó)地球化學(xué)家Hamilton 等［5］發(fā)現(xiàn)人體血液中60 多種元素與地殼中的含量呈明顯的相關(guān)性，說(shuō)明人與環(huán)境的高度一致性。肖和平［6］分析并歸納了與人身健康有直接聯(lián)系的因素有地貌、巖石、土壤等。土壤作為環(huán)境的要素之一，處于環(huán)境的中心地位，它影響著水質(zhì)和作物品質(zhì)［7-8］，從多種途徑影響人體健康［9］。自20 世紀(jì)90年代以來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注長(zhǎng)壽與環(huán)境的關(guān)系，運(yùn)用地球化學(xué)的方法研究了長(zhǎng)壽與環(huán)境的關(guān)系［10-14］，認(rèn)為長(zhǎng)壽區(qū)環(huán)境中的生命元素含量與非長(zhǎng)壽區(qū)存在差異［12-14］。楊榮清等［15］研究發(fā)現(xiàn)有效態(tài)硼、硒和鋅這一特定組合元素與長(zhǎng)壽現(xiàn)象有著密切的聯(lián)系。

本文選取福建省首個(gè)“中國(guó)長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)”—柘榮縣為研究對(duì)象，通過(guò)野外采集地表土壤及配套農(nóng)作物樣品，分析研究其微量元素特征；本文選擇研究區(qū)90 歲以上長(zhǎng)壽人口，探討其空間分布與土壤環(huán)境中微量元素之間的相關(guān)性，為更深刻理解人類(lèi)健康長(zhǎng)壽現(xiàn)象和保護(hù)及開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)現(xiàn)有地質(zhì)生態(tài)環(huán)境提供一些依據(jù)。

1 概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

柘榮縣位于福建省東北部太姥山脈西北麓的閩浙交界處。地處閩東北內(nèi)陸山區(qū)，太姥山脈縱貫本區(qū)，地勢(shì)總體東南高西北低，全縣總面積552.78 km2。地形以低山為主，平均海撥約600 m，日照年平均1 734.5 h，年平均降水量2 035 mm，年平均氣溫為16.2 ℃，森林覆蓋率達(dá)64.4%。

根據(jù)柘榮縣老齡辦2012 年統(tǒng)計(jì)資料，全縣戶籍總?cè)丝?04 833 人，百歲及以上老人有8 人，百歲老人比例約7.63／10萬(wàn)，超過(guò)聯(lián)合國(guó)規(guī)定（7.5/10 萬(wàn)）和中國(guó)（7/10 萬(wàn)）的長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)標(biāo)準(zhǔn)。全縣人口平均預(yù)期壽命統(tǒng)計(jì)為74.69 歲，高于全國(guó)水平3.29 歲。全縣80 歲以上高齡老人有3 359 人，占全縣人口的3.2%，90 歲以上的長(zhǎng)壽老人也達(dá)到616 人，各項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)內(nèi)地處山區(qū)的長(zhǎng)壽鄉(xiāng)之一。

1.2 研究方法

1.2.1 資料收集

通過(guò)到柘榮縣老齡辦收集柘榮縣各年齡段人口數(shù)量，分析研究不同年齡段長(zhǎng)壽人口空間分布特征，確定典型長(zhǎng)壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行重點(diǎn)研究。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在長(zhǎng)壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，重點(diǎn)調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件和地理背景，環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)、農(nóng)業(yè)地質(zhì)、旅游地質(zhì)等山水林田湖草與生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)信息和土壤環(huán)境特征。

1.2.3 樣品采集與分析

采樣時(shí)間是2017 年至2018 年。在研究區(qū)共采集80 個(gè)表層土壤樣品，每個(gè)樣品為100 m 范圍內(nèi)同類(lèi)型土壤3～5 個(gè)子樣的混合樣，土壤采集深度一般為0～20 cm，對(duì)于果林地塊的土地則采集深度0～60 cm，樣品最終重量0.5 kg～1.0 kg。利用GPS 定位采樣，采樣空間分布見(jiàn)圖1。

野外采集的土壤樣品在低于40 ℃下烘干。元素全量分析將樣品在無(wú)污染盤(pán)式粉碎機(jī)上研磨至小于200 目，土壤有效態(tài)指標(biāo)分析樣過(guò)20 目篩，以供分析用。Se、As 元素采用AFS-230E 雙道原子熒光光度計(jì)測(cè)試，B 為AES7200 電弧直讀發(fā)射光譜儀法，pH 為PHS-3C 酸度計(jì)；Hg 采用AFS-8900 原子熒光光度計(jì)法；Pb、Cd、Mo采用ICP-MS NexION350X電感耦合等離子質(zhì)譜儀測(cè)試；P、K、CaO、MgO、Zn、Cu、Mn 等元素采用Optima8000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 長(zhǎng)壽人口空間分布情況

從柘榮縣長(zhǎng)壽人口比率的空間分布圖（見(jiàn)圖2 和圖3）可以看出，不同地區(qū)長(zhǎng)壽人口的比例具有明顯的差異性，存在明顯的長(zhǎng)壽人口空間集聚性，在部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)形成長(zhǎng)壽人口密集區(qū)，不同年齡段長(zhǎng)壽人口的空間分布特征較相似。長(zhǎng)壽人口呈北西向分布，形成長(zhǎng)壽人口密集區(qū)，百歲老人比率宅中鄉(xiāng)為28人/10 萬(wàn)，楮坪鄉(xiāng)為23 人/10 萬(wàn)，比率均高于其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)并達(dá)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的3 倍，90 歲以上人口的比率也位于柘榮縣前二位，綜合百歲老人及90 歲以上長(zhǎng)壽人口的比率特征，確定宅中鄉(xiāng)和楮坪鄉(xiāng)為研究區(qū)典型長(zhǎng)壽區(qū)域。

圖1 研究區(qū)土壤采樣分布圖

研究區(qū)長(zhǎng)壽人群大部分固定居住在農(nóng)村山區(qū)，一生較少遷徙，與周?chē)h(huán)境進(jìn)行著較為單一的物質(zhì)交換，推測(cè)土壤環(huán)境與區(qū)域長(zhǎng)壽現(xiàn)象之間存在一定的關(guān)系。因此，本文對(duì)柘榮縣典型長(zhǎng)壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤環(huán)境中微量元素對(duì)健康長(zhǎng)壽的影響進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

圖2 柘榮縣90 歲以上人口比率空間分布圖

2.2 土壤環(huán)境質(zhì)量

柘榮縣土壤環(huán)境質(zhì)量與國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［16］（Hg：0.3 mg/kg、Pb：250 mg/kg、Zn：200 mg/kg、Cu：50 mg/kg、As：30 mg/kg、Cd：0.3 mg/kg）相比，柘榮縣土壤中Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cd 含量均達(dá)二類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。與國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［17］（Hg：0.15 mg/kg、Pb：35 mg/kg、Zn：100 mg/kg、Cu：35 mg/kg、As：15 mg/kg、Cd：0.2 mg/kg）相比，土壤中Hg、Pb 等元素達(dá)標(biāo)率分別為92.5%、13.8%、57.5%、95%、100%、85%。柘榮縣土壤環(huán)境質(zhì)量基本維持在自然背景的限制值，環(huán)境元素含量詳見(jiàn)表1。

圖3 柘榮縣100 歲以上人口比率空間分布圖

表1 柘榮縣土壤中Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cd 含量

2.3 土壤地球化學(xué)總體評(píng)價(jià)

與全國(guó)土壤元素背景值［17］比較，柘榮富集Mo、Zn、Se 等元素，B、Li、CaO、MgO、As 等元素較貧乏。本次所采80 件表層土壤樣中，硒元素的全量最小值為0.140 mg/kg，最大值達(dá)1.003 mg/kg，平均值為0.435 mg/kg，為全國(guó)土壤背景值的2 倍，達(dá)富硒級(jí)別，鋅元素全量平均值為全國(guó)土壤背景值的1.6 倍，土壤養(yǎng)分級(jí)別達(dá)一等。

宅中、楮坪兩個(gè)典型長(zhǎng)壽區(qū)Se 元素全量均高于我國(guó)土壤環(huán)境背景值，其中宅中鄉(xiāng)約為2.5 倍，Zn 元素全量均高于我國(guó)土壤環(huán)境背景值，約為1.5 倍，Mo 元素全量均為我國(guó)土壤元素背景值的2 倍，As 元素均遠(yuǎn)低于我國(guó)土壤元素平均值。

通過(guò)分析典型長(zhǎng)壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤地球化學(xué)特征，對(duì)比我國(guó)土壤環(huán)境背景值，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)壽鄉(xiāng)土壤環(huán)境質(zhì)量較好，并富含微量元素Mo、Zn 和Se。

2.4 土壤中元素的空間分布情況

通過(guò)數(shù)據(jù)整理，并運(yùn)用GIS 軟件進(jìn)行研究區(qū)土壤元素的分析發(fā)現(xiàn)，土壤元素全量中，除有害元素汞和砷在空間上與長(zhǎng)壽人口比例的空間分布整體呈相反特性，具負(fù)相關(guān)性外，其它元素與長(zhǎng)壽人口比例呈不顯著性相關(guān)，因此本文將重點(diǎn)分析土壤中有效態(tài)微量元素與長(zhǎng)壽人口之間的關(guān)系。根據(jù)土壤有效態(tài)微量元素與長(zhǎng)壽人口比例的空間分布特征的相似程度，可將土壤中有效態(tài)的微量元素分為3 類(lèi)：第一類(lèi)是有效態(tài)鋅和鉬，分布特征是西部、南部較高，而北東部較低，與長(zhǎng)壽人口比例的空間分布特征有較大相似性，典型長(zhǎng)壽區(qū)宅中鄉(xiāng)和楮坪鄉(xiāng)較其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)均更富集；第二類(lèi)是有效態(tài)鋰，其有效態(tài)含量在空間分布特征是北東條帶較高，而位于西部和南部的典型長(zhǎng)壽區(qū)宅中鄉(xiāng)和楮坪鄉(xiāng)較低，與長(zhǎng)壽人口比例的空間分布相反；第三類(lèi)是介于以上兩者之間的硒、銅和鍶元素的有效量，其空間分布特征與長(zhǎng)壽人口比例的空間分布特征具有一定相似之處，但不明顯（詳見(jiàn)圖4、圖5 和圖6）。

圖4 有效態(tài)鉬空間分布圖

圖5 有效態(tài)鋰空間分布圖

通過(guò)統(tǒng)計(jì)典型長(zhǎng)壽區(qū)宅中鄉(xiāng)和楮坪鄉(xiāng)土壤中元素有效量含量可以得出，與柘榮縣土壤元素有效量背景值比較，有效量鉬和鋅元素均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸担囋赜行Я亢烤陀诋?dāng)?shù)赝寥辣尘爸担~、鐵、鉀和鍶元素有效量的分布在兩地則不均勻，詳見(jiàn)表2。

2.5 土壤元素有效量與長(zhǎng)壽人口比例的相關(guān)性分析

圖6 有效態(tài)硒空間分布圖

將各土壤元素有效態(tài)含量與90 歲及100 歲以上人口比例進(jìn)行相關(guān)性分析（表3），結(jié)果表明，有效量鉬和鋅與90 歲以上人口比例呈正相關(guān)性；硒、鉬、鉀和鋅與100 歲以上人口比例呈正相關(guān)性。

因此初步認(rèn)定研究區(qū)土壤元素中有效量鋅、鉬對(duì)90 歲以上人口有正向的影響；有效態(tài)鋅、鉬、鉀、鐵和硒對(duì)百歲老人有正向的影響，土壤環(huán)境是長(zhǎng)壽人口空間分布的重要影響因素，研究成果與楊榮清等［18］對(duì)江蘇如皋研究結(jié)論一致。

微量元素雖然在人體內(nèi)的含量不多，卻與人的健康息息相關(guān)［19］。硒是谷胱甘肽酶的重要組成元素，對(duì)人體具抗衰老和抗癌的作用。鋅則是提高機(jī)體免疫功能，提高細(xì)胞活性，使人體不易發(fā)生感染性疾病，增強(qiáng)人體抵抗力的重要微量元素。鉬是維持心肌能量代謝，維護(hù)人體免疫功能的重要微量元素。鉀是細(xì)胞合成糖原和蛋白質(zhì)時(shí)所必需的常量元素，在維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓過(guò)程中起主要作用［20］。鐵是肌紅蛋白、血紅蛋白和細(xì)胞色素的組成部分，直接參與氧的運(yùn)輸儲(chǔ)存，與人體新陳代謝有重要作用。

2.6 農(nóng)作物中元素地球化學(xué)特征

典型長(zhǎng)壽區(qū)宅中鄉(xiāng)大米、太子參、黃豆和赤小豆為富硒、鋅類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品，宅中、楮坪兩地區(qū)茶葉微量元素中，鋅元素總體含量較高，各農(nóng)作物毒理性元素鉻、鎘和砷測(cè)定值均低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量。各農(nóng)作物硒鋅檢測(cè)表見(jiàn)表4。

太子參含16 種氨基酸，入肺健脾，可治體虛乏力，黃豆不僅是人體蛋白質(zhì)重要補(bǔ)充來(lái)源，也在微量元素方面有特殊地位。太子參與黃豆是柘榮地區(qū)豐盛的微量元素庫(kù)，是人體微量元素的重要來(lái)源。

表2 典型長(zhǎng)壽鄉(xiāng)土壤元素有效量含量與當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境背景值的比值表 單位：mg／Kg

表3 土壤元素有效量與長(zhǎng)壽人口比例的Pearson 相關(guān)系數(shù)（n=8）

表4 各農(nóng)作物硒鋅檢測(cè)表 單位：mg／kg

人體所需的微量元素，主要是通過(guò)食物鏈攝入體內(nèi)。而農(nóng)作物中微量元素在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中，主要通過(guò)土壤及土壤中的水補(bǔ)給。長(zhǎng)壽區(qū)人們則長(zhǎng)期從農(nóng)作物大米、茶葉和太子參等食物中獲取這些微量元素，從而影響人體的健康長(zhǎng)壽。

3 初步結(jié)論

（1）柘榮縣長(zhǎng)壽人口比率的分布具有顯著的空間差異性。從長(zhǎng)壽人口的空間分布特征可以看出，長(zhǎng)壽人口在研究區(qū)呈北西向條帶狀分布，在西北、南部形成長(zhǎng)壽人口密集區(qū)，往兩側(cè)逐漸遞減。

（2）柘榮縣土壤環(huán)境質(zhì)量達(dá)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤環(huán)境質(zhì)量基本維持在自然背景的限制值。

（3）宅中、楮坪兩個(gè)典型長(zhǎng)壽區(qū)硒元素全量均高于我國(guó)土壤環(huán)境背景值，其中宅中鄉(xiāng)約為2.5 倍；鋅元素全量均高于我國(guó)土壤環(huán)境背景值，約為1.5 倍，鉬元素全量均為我國(guó)土壤元素背景值的2 倍；典型長(zhǎng)壽區(qū)（宅中、楮坪）土壤中有效量鋅、鉬或硒等元素普遍高于其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

（4）典型長(zhǎng)壽區(qū)宅中鄉(xiāng)大米、太子參、黃豆和赤小豆為富硒、鋅類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品，楮坪兩地區(qū)茶葉微量元素中，鋅元素總體含量較高。長(zhǎng)壽區(qū)人們則長(zhǎng)期從農(nóng)作物大米、茶葉和太子參等食物中獲取這些微量元素，從而影響人體的健康長(zhǎng)壽。

（5）根據(jù)相關(guān)性分析，初步認(rèn)定研究區(qū)土壤元素中有效量鋅、鉬對(duì)90 歲以上人口有正向的影響，而有效量鋅、鉬、鉀、鐵和硒是影響柘榮縣百歲老人分布的關(guān)鍵土壤元素。

盡管本研究得出上述初步結(jié)論，但柘榮縣區(qū)域長(zhǎng)壽現(xiàn)象除了與土壤環(huán)境影響之外，還包括人文社會(huì)、自然地理環(huán)境要素，還有遺傳基因、生活規(guī)律、飲食習(xí)慣等共同作用下，人們才得以長(zhǎng)壽，今后筆者將從生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的角度進(jìn)一步分析影響研究區(qū)健康長(zhǎng)壽的影響因素，以期為找到適合柘榮本地的養(yǎng)生方式提供參考。