五大連池火山礦泥的研究進(jìn)展

曾 穎,王希英,方振興,吳 婧

(黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所,哈爾濱 150040)

0 引言

五大連池火山礦泥在我國開發(fā)及應(yīng)用歷史最久遠(yuǎn)、市場知名度最高,它是一種非常特殊的土壤,具有普通土壤無法比擬的醫(yī)用、康養(yǎng)及美容功效[1],是火山活動(dòng)的副產(chǎn)品,由五大連池風(fēng)景區(qū)內(nèi)各期火山噴發(fā)形成的細(xì)碎屑物經(jīng)自然作用聚集在低洼地帶或沼澤中,在封閉環(huán)境的礦水里浸泡、溶濾、分選及沉積,形成具有獨(dú)特的流變學(xué)性質(zhì)的珍貴資源,為天然熟化礦泥,性質(zhì)穩(wěn)定,其中,火山細(xì)碎屑物與礦水是構(gòu)成礦泥中特有化學(xué)組份的主要來源[2-3]。

五大連池火山礦泥的外觀與成分與普遍泥不同?！逗邶埥〉露伎h藥泉山礦水區(qū)礦水初步勘探報(bào)告》中確定,五大連池礦泥為表層腐植土之下黃色粉質(zhì)輕黏土之上的黑色粉質(zhì)輕黏土,含鐵錳結(jié)核,天然含水量接近塑限或超過塑限,呈塑態(tài)或半流態(tài),細(xì)膩,黏著性強(qiáng),向下顏色變黃,厚度一般為0.1～0.9 m。研究發(fā)現(xiàn),五大連池火山礦泥具有典型的潛育土特征,有多種顏色,包括灰色、銀色、黑色、黃色等,其中灰色與銀色的火山礦泥質(zhì)量普遍較好。礦泥中常見植物根系泥化物且脈理清晰可見,pH值在6.5左右,含水量在30%左右,有機(jī)質(zhì)平均含量為2.5%左右,粒度組成以粉砂及細(xì)砂為主,且粒度組成相對穩(wěn)定?；鹕降V泥的組成與成土母基及基巖有著密切關(guān)系,其中礦物組成除大部分黏土礦物外,以石英、斜長石、鉀長石為主[4]。

五大連池火山礦泥的化學(xué)成分非常復(fù)雜,富含多種有機(jī)酸[5],可溶鹽陽離子總含量每1000 g土中含有67.95～127.35 mg,其中以K+和Na+最多;陰離子總含量每1000 g土中含有155.53～241.37 mg,其中以CL-最多?；鹕降V泥中含有大量的鐵錳結(jié)核,且常量元素中Al與Fe含量最高,主要是因?yàn)榛鹕絿姲l(fā)過程中形成的黏土礦物以水鉛英石為主,且火山礦泥伴生時(shí)的一個(gè)重要組份來源,五大連池重碳酸礦泉水的顯著特點(diǎn)是Fe2+含量非常高。五大連池藥泉山礦泥區(qū)火山礦泥中的元素具有較明顯的垂向變化規(guī)律,其中表層(0～20 CM)與第二層(20～40 CM)中的元素含量變化最為顯著,與礦泥的生成環(huán)境為滯水潛育土及礦泥層質(zhì)地較為黏密可有效富集元素有關(guān)?；鹕降V泥的縱向粒度變化梯度整體呈逐層遞減趨勢,粒度分析結(jié)果與樣品采集中觀察的結(jié)果相關(guān)性程度很高,可作為量化判定火山礦泥質(zhì)量的科學(xué)依據(jù)[6-7]。

五大連池新生代火山泥微生物量碳、氮分別以藥泉山、火燒山火山泥帶最高,有機(jī)質(zhì)以火燒山含量最高[8],其中菌群種類非常豐富,主要有亞硝化螺旋菌屬、芽孢桿菌屬、脫硫弧菌屬、假單胞菌屬等,且不同采樣點(diǎn)與相同采樣點(diǎn)不同深度礦泥層中的微生物組成差異性較大,具有良好的多樣性[9]。

1 分布及儲(chǔ)量

五大連池火山礦泥是一種火山、礦水、生物綜合作用的產(chǎn)物,主要賦存在波狀玄武巖臺(tái)地的低洼處,多為礦水所能到的范圍內(nèi),分布在風(fēng)景區(qū)14座火山(包括12座老期火山:藥泉山、筆架山、臥虎山、南格拉球山、北格拉球山、東龍門山、西龍門山、東焦德布山、西焦德布山、莫拉布山、尾山、小孤山與2座新期火山:老黑山、火燒山)周邊的濕地中,其中最優(yōu)質(zhì)的火山礦泥均緊鄰天然冷泉礦水區(qū)或火山堰塞湖,且新期火山(老黑山和火燒山)周邊的火山礦泥質(zhì)量整體優(yōu)于老期火山,西部火山周邊的火山礦泥質(zhì)量整體優(yōu)于東部[10]。尤傳譽(yù)[11]采用普通克里格法對礦泥儲(chǔ)量進(jìn)行估算,礦泥儲(chǔ)量總計(jì)為18.421×104T,且尚有賦存火山礦泥的研究區(qū)域未被列入調(diào)查,實(shí)際儲(chǔ)量應(yīng)更多,火山礦泥數(shù)據(jù)庫還在持續(xù)更新。當(dāng)前賦存火山礦泥的濕地正在逐漸萎縮,火山礦泥賦存區(qū)面臨著巨大的威脅。臥虎山、小孤山及筆架山周邊被開墾為農(nóng)田、工地、養(yǎng)殖場等,已完全找不到火山礦泥,一方面是因?yàn)槲宕筮B池風(fēng)景區(qū)20世紀(jì)90年代的大規(guī)模毀林開荒、亂砍亂伐毀壞了火山周圍盾狀臺(tái)地的大部分植被,造成坡地、湖岸及山錐體水土流失,破壞了火山礦泥形成的必備條件,另一方面是因?yàn)榻陙砦宕筮B池風(fēng)景區(qū)以市場需求為導(dǎo)向,對旅游療養(yǎng)資源過度的持續(xù)開發(fā),嚴(yán)重破壞了核心區(qū)域的地質(zhì)遺跡資源及自然生態(tài)環(huán)境[12-13]。

2 五大連池火山礦泥的應(yīng)用

2.1 在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

五大連池火山礦泥富含多種礦物質(zhì)、微量元素、微生物及健康指標(biāo)內(nèi)的放射性元素,比例適中,天然、無毒副作用,可參與人體輔酶的生物代謝,提高機(jī)體免疫力,在獨(dú)特空間結(jié)構(gòu)的包裹下性質(zhì)穩(wěn)定,對風(fēng)濕病、關(guān)節(jié)炎及皮膚病等具有顯著療效[14]。早在數(shù)百年前,人們便在長期使用五大連池火山礦泥的過程中肯定了其極高的醫(yī)療與康養(yǎng)價(jià)值。趙惠敏等[15]研究發(fā)現(xiàn),五大連池火山礦泥的藥用價(jià)值與礦泉水有關(guān),但也與礦泥固體組分固有的物理化學(xué)特性分不開,沸石水可能使礦泥具有特殊的醫(yī)療效果。呂育齊等[16]研究發(fā)現(xiàn),五大連池礦泥具有良好的抗炎消腫效果及促進(jìn)毛發(fā)生長的作用。王紅等[17]研究發(fā)現(xiàn),五大連池礦泉泥中包含的有效成分并不比礦泉水少,在關(guān)節(jié)、皮膚疾病的治療中應(yīng)用越來越廣泛,開發(fā)前景廣闊。楊玉梅等[18]認(rèn)為,五大連池礦泉水礦泉泥可治療脫發(fā),主要是與礦泉水、礦泉泥中所含的多種微量元素與其他有效成分及礦泉治療中產(chǎn)生的類腎上腺皮質(zhì)激素作用、組胺作用、物理刺激作用有關(guān)。高鳳清等[19]研究發(fā)現(xiàn),天然礦泉泥由深循環(huán)優(yōu)質(zhì)水源與火山巖生成,含有多種對人體健康有益的微量元素,對風(fēng)濕病、關(guān)節(jié)炎及皮膚病的治療效果顯著,費(fèi)用較低。

2.2 在化妝品中的應(yīng)用

五大連池火山礦泥因富含多種美容有效成分,能夠營養(yǎng)肌膚,因其獨(dú)特的黏滯性、吸附性、可塑性及保溫性能,能夠有效促進(jìn)皮膚血液循環(huán)、按摩肌膚、清潔肌膚,成為備受市場追捧的化妝品土基原料,是真正意義上的純天然化妝品原料,也可稱為微量元素化妝品。早年因?yàn)榛鹕降V泥中高濃度離子性礦物成分研發(fā)成產(chǎn)品時(shí)穩(wěn)定性較差,限制了資源的開發(fā)及利用。20世紀(jì)90年代開始,黑龍江省科學(xué)院火山與礦泉研究所以五大連池火山礦泥作為護(hù)膚品關(guān)鍵原料,研制成不同劑型的火山礦泥系列護(hù)膚品,發(fā)揮了火山礦泥獨(dú)特的護(hù)膚功效,又不影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性,獲得了發(fā)明專利[20-27]及研究成果[28-30],帶動(dòng)了當(dāng)?shù)氐V泥化妝品產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。目前,火山礦泥護(hù)膚品已成為當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn),推動(dòng)了黑龍江特色旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。

3 展望

火山礦泥是不可再生的礦產(chǎn)資源,需要及早平衡好資源開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系,既要發(fā)揮好火山礦泥的經(jīng)濟(jì)功能與效益, 又要控制好開發(fā)力度,使其存量保值在一定的閾值內(nèi),將其存在的環(huán)境因素納入到資源開發(fā)及保護(hù)中,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。目前,針對五大連池火山礦泥的研究主要集中在開發(fā)領(lǐng)域,新產(chǎn)品持續(xù)推出,新技術(shù)迭代升級,但基礎(chǔ)性研究較為薄弱,對其在醫(yī)療及化妝品領(lǐng)域的功效性研究數(shù)據(jù)不足,極大限制了其應(yīng)用開發(fā)的深度及廣度,在一定程度上阻礙了火山礦泥資源的高端原料定位。未來需加強(qiáng)對火山礦泥基礎(chǔ)研究的系統(tǒng)布局,提升火山礦泥資源的開發(fā)利用率及開發(fā)層次,實(shí)現(xiàn)高值化利用。