福建省柘荣县长寿现象与土壤环境的关系

（福建省196 地质大队 福建沙县 365500）

健康长寿是人们长久以来的期盼，环境是影响长寿现象的重要因素之一［1-3］。人类自身的产生与地球环境密切相关，人类的生存、健康、发展依赖和受制于环境［4］。英国地球化学家Hamilton 等［5］发现人体血液中60 多种元素与地壳中的含量呈明显的相关性，说明人与环境的高度一致性。肖和平［6］分析并归纳了与人身健康有直接联系的因素有地貌、岩石、土壤等。土壤作为环境的要素之一，处于环境的中心地位，它影响着水质和作物品质［7-8］，从多种途径影响人体健康［9］。自20 世纪90年代以来，人们开始关注长寿与环境的关系，运用地球化学的方法研究了长寿与环境的关系［10-14］，认为长寿区环境中的生命元素含量与非长寿区存在差异［12-14］。杨荣清等［15］研究发现有效态硼、硒和锌这一特定组合元素与长寿现象有着密切的联系。

本文选取福建省首个“中国长寿之乡”—柘荣县为研究对象，通过野外采集地表土壤及配套农作物样品，分析研究其微量元素特征；本文选择研究区90 岁以上长寿人口，探讨其空间分布与土壤环境中微量元素之间的相关性，为更深刻理解人类健康长寿现象和保护及开发长寿之乡现有地质生态环境提供一些依据。

1 概况与方法

1.1 研究区概况

柘荣县位于福建省东北部太姥山脉西北麓的闽浙交界处。地处闽东北内陆山区，太姥山脉纵贯本区，地势总体东南高西北低，全县总面积552.78 km2。地形以低山为主，平均海拨约600 m，日照年平均1 734.5 h，年平均降水量2 035 mm，年平均气温为16.2 ℃，森林覆盖率达64.4%。

根据柘荣县老龄办2012 年统计资料，全县户籍总人口104 833 人，百岁及以上老人有8 人，百岁老人比例约7.63／10万，超过联合国规定（7.5/10 万）和中国（7/10 万）的长寿之乡标准。全县人口平均预期寿命统计为74.69 岁，高于全国水平3.29 岁。全县80 岁以上高龄老人有3 359 人，占全县人口的3.2%，90 岁以上的长寿老人也达到616 人，各项指标均超过国家标准，是国内地处山区的长寿乡之一。

1.2 研究方法

1.2.1 资料收集

通过到柘荣县老龄办收集柘荣县各年龄段人口数量，分析研究不同年龄段长寿人口空间分布特征，确定典型长寿乡镇进行重点研究。

1.2.2 现场调查

在长寿乡镇进行现场调查，重点调查区内地质条件和地理背景，环境地质、水文地质、农业地质、旅游地质等山水林田湖草与生态环境基础信息和土壤环境特征。

1.2.3 样品采集与分析

采样时间是2017 年至2018 年。在研究区共采集80 个表层土壤样品，每个样品为100 m 范围内同类型土壤3～5 个子样的混合样，土壤采集深度一般为0～20 cm，对于果林地块的土地则采集深度0～60 cm，样品最终重量0.5 kg～1.0 kg。利用GPS 定位采样，采样空间分布见图1。

野外采集的土壤样品在低于40 ℃下烘干。元素全量分析将样品在无污染盘式粉碎机上研磨至小于200 目，土壤有效态指标分析样过20 目筛，以供分析用。Se、As 元素采用AFS-230E 双道原子荧光光度计测试，B 为AES7200 电弧直读发射光谱仪法，pH 为PHS-3C 酸度计；Hg 采用AFS-8900 原子荧光光度计法；Pb、Cd、Mo采用ICP-MS NexION350X电感耦合等离子质谱仪测试；P、K、CaO、MgO、Zn、Cu、Mn 等元素采用Optima8000 电感耦合等离子体发射光谱仪测定。

2 结果与讨论

2.1 长寿人口空间分布情况

从柘荣县长寿人口比率的空间分布图（见图2 和图3）可以看出，不同地区长寿人口的比例具有明显的差异性，存在明显的长寿人口空间集聚性，在部分乡镇形成长寿人口密集区，不同年龄段长寿人口的空间分布特征较相似。长寿人口呈北西向分布，形成长寿人口密集区，百岁老人比率宅中乡为28人/10 万，楮坪乡为23 人/10 万，比率均高于其它乡镇并达国际标准的3 倍，90 岁以上人口的比率也位于柘荣县前二位，综合百岁老人及90 岁以上长寿人口的比率特征，确定宅中乡和楮坪乡为研究区典型长寿区域。

图1 研究区土壤采样分布图

研究区长寿人群大部分固定居住在农村山区，一生较少迁徙，与周围环境进行着较为单一的物质交换，推测土壤环境与区域长寿现象之间存在一定的关系。因此，本文对柘荣县典型长寿乡镇的土壤环境中微量元素对健康长寿的影响进行了分析评价。

图2 柘荣县90 岁以上人口比率空间分布图

2.2 土壤环境质量

柘荣县土壤环境质量与国家二级标准［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，柘荣县土壤中Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cd 含量均达二类标准。与国家土壤环境质量一级标准［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 等元素达标率分别为92.5%、13.8%、57.5%、95%、100%、85%。柘荣县土壤环境质量基本维持在自然背景的限制值，环境元素含量详见表1。

图3 柘荣县100 岁以上人口比率空间分布图

表1 柘荣县土壤中Hg、Pb、Zn、Cu、As、Cd 含量

2.3 土壤地球化学总体评价

与全国土壤元素背景值［17］比较，柘荣富集Mo、Zn、Se 等元素，B、Li、CaO、MgO、As 等元素较贫乏。本次所采80 件表层土壤样中，硒元素的全量最小值为0.140 mg/kg，最大值达1.003 mg/kg，平均值为0.435 mg/kg，为全国土壤背景值的2 倍，达富硒级别，锌元素全量平均值为全国土壤背景值的1.6 倍，土壤养分级别达一等。

宅中、楮坪两个典型长寿区Se 元素全量均高于我国土壤环境背景值，其中宅中乡约为2.5 倍，Zn 元素全量均高于我国土壤环境背景值，约为1.5 倍，Mo 元素全量均为我国土壤元素背景值的2 倍，As 元素均远低于我国土壤元素平均值。

通过分析典型长寿乡镇土壤地球化学特征，对比我国土壤环境背景值，发现长寿乡土壤环境质量较好，并富含微量元素Mo、Zn 和Se。

2.4 土壤中元素的空间分布情况

通过数据整理，并运用GIS 软件进行研究区土壤元素的分析发现，土壤元素全量中，除有害元素汞和砷在空间上与长寿人口比例的空间分布整体呈相反特性，具负相关性外，其它元素与长寿人口比例呈不显著性相关，因此本文将重点分析土壤中有效态微量元素与长寿人口之间的关系。根据土壤有效态微量元素与长寿人口比例的空间分布特征的相似程度，可将土壤中有效态的微量元素分为3 类：第一类是有效态锌和钼，分布特征是西部、南部较高，而北东部较低，与长寿人口比例的空间分布特征有较大相似性，典型长寿区宅中乡和楮坪乡较其它乡镇均更富集；第二类是有效态锂，其有效态含量在空间分布特征是北东条带较高，而位于西部和南部的典型长寿区宅中乡和楮坪乡较低，与长寿人口比例的空间分布相反；第三类是介于以上两者之间的硒、铜和锶元素的有效量，其空间分布特征与长寿人口比例的空间分布特征具有一定相似之处，但不明显（详见图4、图5 和图6）。

图4 有效态钼空间分布图

图5 有效态锂空间分布图

通过统计典型长寿区宅中乡和楮坪乡土壤中元素有效量含量可以得出，与柘荣县土壤元素有效量背景值比较，有效量钼和锌元素均高于当地土壤背景值，锂元素有效量含量均低于当地土壤背景值，而硒、铜、铁、钾和锶元素有效量的分布在两地则不均匀，详见表2。

2.5 土壤元素有效量与长寿人口比例的相关性分析

图6 有效态硒空间分布图

将各土壤元素有效态含量与90 岁及100 岁以上人口比例进行相关性分析（表3），结果表明，有效量钼和锌与90 岁以上人口比例呈正相关性；硒、钼、钾和锌与100 岁以上人口比例呈正相关性。

因此初步认定研究区土壤元素中有效量锌、钼对90 岁以上人口有正向的影响；有效态锌、钼、钾、铁和硒对百岁老人有正向的影响，土壤环境是长寿人口空间分布的重要影响因素，研究成果与杨荣清等［18］对江苏如皋研究结论一致。

微量元素虽然在人体内的含量不多，却与人的健康息息相关［19］。硒是谷胱甘肽酶的重要组成元素，对人体具抗衰老和抗癌的作用。锌则是提高机体免疫功能，提高细胞活性，使人体不易发生感染性疾病，增强人体抵抗力的重要微量元素。钼是维持心肌能量代谢，维护人体免疫功能的重要微量元素。钾是细胞合成糖原和蛋白质时所必需的常量元素，在维持细胞内渗透压过程中起主要作用［20］。铁是肌红蛋白、血红蛋白和细胞色素的组成部分，直接参与氧的运输储存，与人体新陈代谢有重要作用。

2.6 农作物中元素地球化学特征

典型长寿区宅中乡大米、太子参、黄豆和赤小豆为富硒、锌类农产品，宅中、楮坪两地区茶叶微量元素中，锌元素总体含量较高，各农作物毒理性元素铬、镉和砷测定值均低于食品安全国家标准的限量。各农作物硒锌检测表见表4。

太子参含16 种氨基酸，入肺健脾，可治体虚乏力，黄豆不仅是人体蛋白质重要补充来源，也在微量元素方面有特殊地位。太子参与黄豆是柘荣地区丰盛的微量元素库，是人体微量元素的重要来源。

表2 典型长寿乡土壤元素有效量含量与当地土壤环境背景值的比值表 单位：mg／Kg

表3 土壤元素有效量与长寿人口比例的Pearson 相关系数（n=8）

表4 各农作物硒锌检测表 单位：mg／kg

人体所需的微量元素，主要是通过食物链摄入体内。而农作物中微量元素在农业生态环境中，主要通过土壤及土壤中的水补给。长寿区人们则长期从农作物大米、茶叶和太子参等食物中获取这些微量元素，从而影响人体的健康长寿。

3 初步结论

（1）柘荣县长寿人口比率的分布具有显著的空间差异性。从长寿人口的空间分布特征可以看出，长寿人口在研究区呈北西向条带状分布，在西北、南部形成长寿人口密集区，往两侧逐渐递减。

（2）柘荣县土壤环境质量达国家二级标准，土壤环境质量基本维持在自然背景的限制值。

（3）宅中、楮坪两个典型长寿区硒元素全量均高于我国土壤环境背景值，其中宅中乡约为2.5 倍；锌元素全量均高于我国土壤环境背景值，约为1.5 倍，钼元素全量均为我国土壤元素背景值的2 倍；典型长寿区（宅中、楮坪）土壤中有效量锌、钼或硒等元素普遍高于其它乡镇。

（4）典型长寿区宅中乡大米、太子参、黄豆和赤小豆为富硒、锌类农产品，楮坪两地区茶叶微量元素中，锌元素总体含量较高。长寿区人们则长期从农作物大米、茶叶和太子参等食物中获取这些微量元素，从而影响人体的健康长寿。

（5）根据相关性分析，初步认定研究区土壤元素中有效量锌、钼对90 岁以上人口有正向的影响，而有效量锌、钼、钾、铁和硒是影响柘荣县百岁老人分布的关键土壤元素。

尽管本研究得出上述初步结论，但柘荣县区域长寿现象除了与土壤环境影响之外，还包括人文社会、自然地理环境要素，还有遗传基因、生活规律、饮食习惯等共同作用下，人们才得以长寿，今后笔者将从生态地质环境的角度进一步分析影响研究区健康长寿的影响因素，以期为找到适合柘荣本地的养生方式提供参考。