福建省柘榮縣長壽現(xiàn)象與土壤環(huán)境的關(guān)系

（福建省196 地質(zhì)大隊 福建沙縣 365500）

健康長壽是人們長久以來的期盼，環(huán)境是影響長壽現(xiàn)象的重要因素之一［1-3］。人類自身的產(chǎn)生與地球環(huán)境密切相關(guān)，人類的生存、健康、發(fā)展依賴和受制于環(huán)境［4］。英國地球化學(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，人們開始關(guān)注長壽與環(huán)境的關(guān)系，運用地球化學(xué)的方法研究了長壽與環(huán)境的關(guān)系［10-14］，認(rèn)為長壽區(qū)環(huán)境中的生命元素含量與非長壽區(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壽現(xiàn)象有著密切的聯(lián)系。

本文選取福建省首個“中國長壽之鄉(xiāng)”—柘榮縣為研究對象，通過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，為更深刻理解人類健康長壽現(xiàn)象和保護(hù)及開發(fā)長壽之鄉(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，超過聯(lián)合國規(guī)定（7.5/10 萬）和中國（7/10 萬）的長壽之鄉(xiāng)標(biāo)準(zhǔn)。全縣人口平均預(yù)期壽命統(tǒng)計為74.69 歲，高于全國水平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 歲以上的長壽老人也達(dá)到616 人，各項指標(biāo)均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，是國內(nèi)地處山區(qū)的長壽鄉(xiāng)之一。

1.2 研究方法

1.2.1 資料收集

通過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壽人口空間分布特征，確定典型長壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行重點研究。

1.2.2 現(xiàn)場調(diào)查

在長壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，重點調(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

采樣時間是2017 年至2018 年。在研究區(qū)共采集80 個表層土壤樣品，每個樣品為100 m 范圍內(nèi)同類型土壤3～5 個子樣的混合樣，土壤采集深度一般為0～20 cm，對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污染盤式粉碎機上研磨至小于200 目，土壤有效態(tài)指標(biāo)分析樣過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測試，B 為AES7200 電弧直讀發(fā)射光譜儀法，pH 為PHS-3C 酸度計；Hg 采用AFS-8900 原子熒光光度計法；Pb、Cd、Mo采用ICP-MS NexION350X電感耦合等離子質(zhì)譜儀測試；P、K、CaO、MgO、Zn、Cu、Mn 等元素采用Optima8000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 長壽人口空間分布情況

從柘榮縣長壽人口比率的空間分布圖（見圖2 和圖3）可以看出，不同地區(qū)長壽人口的比例具有明顯的差異性，存在明顯的長壽人口空間集聚性，在部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)形成長壽人口密集區(qū)，不同年齡段長壽人口的空間分布特征較相似。長壽人口呈北西向分布，形成長壽人口密集區(qū)，百歲老人比率宅中鄉(xiāng)為28人/10 萬，楮坪鄉(xiāng)為23 人/10 萬，比率均高于其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)并達(dá)國際標(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)典型長壽區(qū)域。

圖1 研究區(qū)土壤采樣分布圖

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

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)量與國家二級標(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)二類標(biāo)準(zhǔn)。與國家土壤環(huán)境質(zhì)量一級標(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)總體評價

與全國土壤元素背景值［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，為全國土壤背景值的2 倍，達(dá)富硒級別，鋅元素全量平均值為全國土壤背景值的1.6 倍，土壤養(yǎng)分級別達(dá)一等。

宅中、楮坪兩個典型長壽區(qū)Se 元素全量均高于我國土壤環(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土壤環(huán)境背景值，約為1.5 倍，Mo 元素全量均為我國土壤元素背景值的2 倍，As 元素均遠(yuǎn)低于我國土壤元素平均值。

通過分析典型長壽鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤地球化學(xué)特征，對比我國土壤環(huán)境背景值，發(fā)現(xiàn)長壽鄉(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

通過數(shù)據(jù)整理，并運用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，其它元素與長壽人口比例呈不顯著性相關(guān)，因此本文將重點分析土壤中有效態(tài)微量元素與長壽人口之間的關(guān)系。根據(jù)土壤有效態(tài)微量元素與長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：第一類是有效態(tài)鋅和鉬，分布特征是西部、南部較高，而北東部較低，與長壽人口比例的空間分布特征有較大相似性，典型長壽區(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壽區(qū)宅中鄉(xiāng)和楮坪鄉(xiāng)較低，與長壽人口比例的空間分布相反；第三類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

通過統(tǒng)計典型長壽區(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?，而硒、銅、鐵、鉀和鍶元素有效量的分布在兩地則不均勻，詳見表2。

2.5 土壤元素有效量與長壽人口比例的相關(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90 歲以上人口有正向的影響；有效態(tài)鋅、鉬、鉀、鐵和硒對百歲老人有正向的影響，土壤環(huán)境是長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，對人體具抗衰老和抗癌的作用。鋅則是提高機體免疫功能，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)時所必需的常量元素，在維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓過程中起主要作用［20］。鐵是肌紅蛋白、血紅蛋白和細(xì)胞色素的組成部分，直接參與氧的運輸儲存，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

典型長壽區(qū)宅中鄉(xiāng)大米、太子參、黃豆和赤小豆為富硒、鋅類農(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、鎘和砷測定值均低于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)的限量。各農(nóng)作物硒鋅檢測表見表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)重要補充來源，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，是人體微量元素的重要來源。

表2 典型長壽鄉(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)作物硒鋅檢測表 單位：mg／kg

人體所需的微量元素，主要是通過食物鏈攝入體內(nèi)。而農(nóng)作物中微量元素在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中，主要通過土壤及土壤中的水補給。長壽區(qū)人們則長期從農(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壽。

3 初步結(jié)論

（1）柘榮縣長壽人口比率的分布具有顯著的空間差異性。從長壽人口的空間分布特征可以看出，長壽人口在研究區(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)國家二級標(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、楮坪兩個典型長壽區(qū)硒元素全量均高于我國土壤環(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土壤環(huán)境背景值，約為1.5 倍，鉬元素全量均為我國土壤元素背景值的2 倍；典型長壽區(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）典型長壽區(qū)宅中鄉(xiāng)大米、太子參、黃豆和赤小豆為富硒、鋅類農(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。長壽區(qū)人們則長期從農(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)域長壽現(xiàn)象除了與土壤環(huán)境影響之外，還包括人文社會、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。