五大连池火山矿泥重金属污染调查分析

王希英，方振兴，吴 婧，曾 颖

(黑龙江省科学院火山与矿泉研究所，黑龙江 五大连池 164155； 黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150036)

五大连池火山矿泥重金属污染调查分析

王希英，方振兴，吴 婧，曾 颖

(黑龙江省科学院火山与矿泉研究所，黑龙江 五大连池 164155； 黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150036)

通过对五大连池区域内火山矿泥30个样点中重金属元素含量调查分析表明，矿泥中重金属Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb均明显低于土壤重金属背景值，属安全级别，但矿泥中重金属含量又因人为输入性活动增加而呈上升趋势，因此，保护矿泥生存环境，减少耕地开垦，减少农田污染物排放，降低矿泥重金属污染十分必要。

五大连池；火山矿泥；重金属；污染；本底值

土壤重金属作为一种持久性污染物已备受关注和重视，其明显的累积效应，严重威胁和影响人类的生存和发展。分析重金属污染物进入土壤的途径和方式，除了大气沉降，主要是人类活动将重金属带入到土壤中，如：污水灌溉、工业废弃物、矿业活动、农药和化肥等，导致土壤重金属Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等含量的增加。

五大连池位于中国黑龙江省的中北部，地处小兴安岭山地向松嫩平原的转换地带，地理坐标为东经126°00′～126°26′北纬48°34′～48°48′[1]，属于中温带大陆性季风气候区，冬季严寒漫长，夏季凉爽短促。火山矿泥是火山喷发物飘落在低洼地带，长期浸泡在当地独特矿水中，密闭缺氧，发生氧化还原等化学反应、生物反应，通过迁移、离子交换、吸附、富集，形成的具有较高医疗价值的矿泥。赵惠敏等[2]从矿泥的岩相学特征、矿物学特征、化学特征及矿泥的成因等方面阐述了五大连池矿泥的主要特点及其药用价值。矿泥中有少量锈斑纹、铁锰凝团、结核或者铁锰管状物等，呈灰色或灰绿等颜色，它是包含一定量矿物元素和黏土类矿物的黏性土质。矿泥在全世界的分布范围较为稀少，其形成条件的特殊性，含有对人体有益的矿物质和微量元素等，因其可塑性、保温性、保湿性及较强的清洁、吸附能力等特性，已经被广泛应用于美容、医疗保健等领域[3-4]。王先证等[5]对五大连池火山矿泥医疗保健作用进行了阐述，并对矿泥的开发与保护提供了宝贵意见。从对五大连池火山矿泥资源的研究方面来看，未见对矿泥中重金属污染进行调查报道，本文对五大连池14座火山周围区域内，布设30个样点，对矿泥中Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb等7种重金属元素含量进行调查分析，并为火山矿泥的安全应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域的选取

五大连池14座火山周围星罗棋布，分布着众多湿地。湿地是火山矿泥形成的主要因素，湿地长期淹水，火山喷发物在这里经过漫长的物理、化学、生物作用而形成了宝贵的矿泥资源。本次研究将五大连池14座火山分成东部、西部两个火山群，并在东、西火山群内确定研究区域内湿地，布设采样点30个。东部火山群包括：尾山、莫拉布山、东龙门山、西龙门山、小孤山、东焦得布山、西焦得布山，火山喷发年代为200多年～100多万年；西部火山群包括：卧虎山、药泉山、笔架山、老黑山、南格拉球山、北格拉球山、火烧山，火山喷发年代为16万年～90万年[6]。30个采样点分布见图1，编号分别为：西部火山群1～14号；东部火山群15～30号。

图1 五大连池区域矿泥样点分布图Fig.1 Mud sampling point distribution diagram in Wudalianchi area

1.2 样品采集和处理

选取秋季采样，此时湿地含水量少，便于采集和样品的处理。在西部火山群选择14个样点，东部火山群选择16个样点，进行矿泥样品的采集。首先，清除采样点上部的植被和表层厚度约10～25cm腐殖土，露出矿泥层，钻取深度为20～120cm泥层样品，现场测定矿泥的含水量、pH。其次，从剖面层选取中段泥样，去除少量植物根系和火山石砾，封装于样品袋内，标记后带回实验室。将样品在冻干机内冻干处理后，过筛、混匀、消解后，待检。

1.3 分析方法

泥样采用电感耦合等离子体光谱和质谱法(ICP-MS)测定Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb；采用冷原子荧光法测定Hg。

2 结果与分析

五大连池火山矿泥30个样品中7种重金属含量见表1。从表1中可以看出，五大连池火山矿泥中所含重金属Cu、Zn、Cr、Ni、As、Pb、Hg浓度平均值分别为17.59mg/kg、44.12mg/kg、31.69mg/kg、18.54mg/kg、5.96mg/kg、10.55mg/kg、0.023mg/kg。30个矿泥采样点的pH值在6.3～6.55，平均值为6.48，因此，土壤重金属背景值采用《土壤环境质量标准》(GBl5618-1995)中标准值的二级标准(6.5

表1 五大连池火山矿泥中重金属含量 (mg / kg)
Tab.1 The content of heavy metals in Wudalianchi volcano mud (mg/kg)

样点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 小结

五大连池区域内的火山矿泥资源是远古留下的宝贵资源，目前已经广泛应用在医疗疗养、美容、制陶等行业。尤其是近年来泥土美容的兴起[7]，秦俊法等[8]从矿泥的历史、地位和意义等方面阐述了矿泥美容的物理特征、化学组成和养颜功用，五大连池地区利用火山矿泥研制的美容用品已经成为护肤品行业知名品牌。通过本文的调查分析表明，五大连池火山矿泥中的7种重金属明显低于土壤重金属背景值，使用是安全可靠的，但是也发现矿泥中重金属含量正随人为因素的影响呈升高趋势，并且湿地资源逐渐遭到人们开垦耕地的破坏，面积缩减，农药污染日趋严重。矿泥资源是具有巨大利用价值的矿产资源，所以应减少湿地资源的破坏，减少污染物的排放以及对矿泥资源进行合理开采，进而实现矿泥资源的可持续利用和发展。

[1] 王金辉，贾利，董淑丽，等.五大连池矿泉水资源及其开发利用现状[J].国土与自然资源研究，1996，4(1)：43-45.

[2] 赵惠敏，刘嘉麒，袁宝印．五大连池药用矿泥的主要特点及其药用价值[J].岩石学报，1997，13(2)：141-147.

[3] 王希英，谢振华，方振兴.五大连池火山矿泥在化妆品中的应用研究[J].日用化学品科学，2014，37(8)：26-29.

[4] 高凤清，王红，李侠，等.五大连池矿泉泥疗法对关节炎治疗的探讨[J]．中医药学报，2011，39(2)：97-99.

[5] 王先证，王秀英.五大连池火山区矿泥的特征形成开发与保护[J]．黑龙江地质，2001，l2(2)：9-18.

[6] 李齐，陈文寄，李大丽，等.五大连池地区火山岩年代学探究[J]．地质论评，1998，45(01)：393-399.

[7] 廖开祥．现代化妆品的领头羊——山玉兰火山矿泥微量元素护肤品[J]．中国科学美容，2002，12(1)：88-89．

[8] 秦俊法，李增禧，楼蔓藤.中国的泥土疗法：美容篇(Ⅰ)[J]．广东微量元素科学，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

黑龙江省院所基本应用技术研究专项

王希英(1971-)，女，研究员级高级工程师。

R751

A

1674-8646(2016)22-0037-03