陕南富铬区环境地球化学研究

第6卷第3期有色金属矿产与勘查V ol.6,No.3
1997年6月 GEOL OGICAL EX P L ORATION FOR N ON -FERROUS
METALS
June ,1997
陕南富铬区环境地球化学研究
李以暖　季金法　杨萌跃　李金岩
(湖南有色地质环境资源研究开发中心　长沙　410007)
李幸凡
(有色总公司物化探管理中心　燕郊　101601)
兀鹏武　吴慧玲
(西北有色资源环境与保健品开发研究所　西安　710068)
摘　要　对陕南富铬区岩石→土壤→植物→人体中铬的迁移规律进行了初步的探讨,为天然富铬食品开发奠定了基础。

关键词　富铬区　环境地球化学①
铬是人体必需的微量元素,三价铬协助胰岛素发挥生物作用,为糖和胆固醇代谢所必需。

为了研究岩石→土壤→植物及人体中铬的迁移规律,开发富铬的食品,1995年开展了陕南某一富铬区的环境地球化学研究。

1　取样与分析方法
1995年6月从环境地质调查入手,在陕南某20km 2的超基性岩区取岩石样2个,土壤样4个,植物样31个,人发样15个。

岩石样及土壤样采用化探样无污染加工,植物样及人发样采取洗净→去离子水冲洗→烘干→粉碎,由湖南有色地质测试分析中心检测。

1.1　样品测试方法
应用直读光谱仪(美DCP)测定锌、锰、锶、铜;应用日立Z -800型原子吸收光谱仪测定钙、镁、铅、镉;应用原子萤光分光度测定砷;应用冷原子吸收法测定汞。

1.2　铬的测定
应用日立Z -8000型偏振塞曼原子吸收光谱仪,国产平台热解涂层石墨管测定铬。

试剂:优级硝酸。

样品处理:采用高温干灰化法。

取100℃烘干样1克入马福炉,250～300℃低温炭化2～3小时,待黑烟冒尽,全部变黑后,将温度升至500℃灰化4小时。

残渣呈灰白或白色即灰化完全。

待坩埚稍冷,沿壁加1∶1硝酸 2.5ml,低温溶解残渣,用蒸馏水转入25ml 容量瓶,加 2.5ml1%的磷酸二氢铵,再稀释至刻度备用。

同时做试剂空白液。

仪器工作条件:波长357.9nm,分光带宽 1.3nm ,灯电流7.5nA ,进样量10_l ,内气流速为20ml /S。

植物样以GB W O 8551国家标准物质猪肝标样和头发样以GB WO 9101国家标准物质人发标准样进行质量控制。

2　富铬区地质结构背景
富铬区地跨华北准地台和秦祁地槽两大地质构造单元;地层出露较为齐全,岩浆侵入频
6
①
6收稿,3改回。

17199-09-291997-01-1
繁,构造活动比较剧烈,因而矿藏较丰富。

现已探明铬铁矿和铬铁橄榄砂分布于基性及超基性岩中。

区域地势较高,山形陡峭,沟谷纵横,纵比降大。

农田多为沟谷地和坡地,多石渣、土质差,但植被覆盖率高。

3　环境地球化学特征
1)本富铬区主要为超基性岩区,铬铁矿及铬镁橄榄砂含量较丰富,本区超基性岩铬含量为1324×10-6,在全国超基性岩蛇纹岩铬含量范围1100×10-6～3400×10-6之内。

2)富铬区主要分布着山地黄棕壤和胎成黄棕壤。

成土母质为残积母质与坡积母质。

黄棕壤在形成过程中除表现为强烈的粘化作用外,铁、铝等元素在土体中聚积较多,而有机质含量较低。

土壤中铬含量较高。

浓集中心铬含量达1234×10-6,而异常边部铬含量为245×10-6,显著高于全国各地土壤中的铬含量。

3)富铬区Mg、Sr元素含量丰富。

有害元素在允许范围以内,见表1。

表1　富铬地区土壤中元素含量
Table1　Element contents of the Cr-rich a rea(×10-6)编号地点C a Mg Cu Zn M n Sr Pb Cd As Hg
PCR51土壤(山上)18224111208347211016268<1.06.00.039
PCR55土壤(山下)286993046455105133415172<1.07.20.032
注:Pb、Cd、As、Hg为有毒元素
4)富铬区水中铬含量为1×10-9,其含量在国家饮用水标准之内,见表2。

表2　水中铬与其他元素的含量
Table2　Cr and oth er el ement contents of wa ter in the C r-rich a rea(×10-6)编号地点C a Mg Cr Cu Zn Mn Sr Pb Cd As Hg
PC W1水样(山上)85321050.0010.210.240.6<1.00.06未检出
PC W2水样(山下)19720630.0010.20.50.20.70.47<1.00.06未检出
5)富铬区铬含量均显著高于对照样及文献值(表3),一般在植物根系中较高,例如蕨菜根达12.52×10-6。

季节不同,含量也有差别。

例如蕨菜根春季12.52×10-6,秋季5.12×10-6;丹参春季10.07×10-6,秋季4.72×10-6。

其含量根>茎>叶。

6)植物中Ca、Mg、C u、Z n、Mn、Sr和有毒元素Pb、C d、As、Hg含量(见表4)。

由于环境地球化学的作用,植物中Mg、Mn、Sr等元素含量丰富,特别是蕨菜根中的Mg、C a、Mn和Sr元素均比对照样高出3～11倍。

7)富铬区中药材铬含量同植物中铬含量一样,均高于对照样及文献值,见表5。

8)在富铬区选择15名健康成年人,男6女9,年龄22～74岁,采取头发0.5～1.0克。

受检人员无金属接触史,经测定其发C r均值为1.105×10-6,显著地高于北京市成人发铬的几何均数0.262×10-6。

4
　讨论
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表3　富铬地区植物样铬含量Table3　Cr contents of vegetati ons　
i n the C r-rich area
(×10-6)
样　品Cr(富铬区)C r(对照样)文献值
小麦(1)2.45 1.75
小麦(2)3.70
黄豆0.42 1.15(湖南)
玉米0.370.38 0.05
土豆2.00
香菇0.680.73(湖南)
木耳2.100.73(湖南)
大蒜7.26 2.23(湖南)
魔芋8.20
蕨菜根12.52 3.72(长沙)
鲜蕨菜2.180.96(长沙)
红小豆4.77 1.18(湖南) 铬是广泛存在于环境中的元素,地壳中所有岩石都含有铬。

它的分布与岩石性质有关,以蛇纹岩等超基性岩含量较高,平均含量为1800×10-6,通常沉积岩中含有较多的铬。

铬在磷灰岩、铁钒土和由超基性岩变质而形成的菱铁矿中富集。

在自然界中,铬与铁共生形成化合物,主要是以三价铬形式存在(FeO.Cr2O3)。

岩石中的铬,由于风化、火山爆发、生物转化等自然作用,由岩石进入土壤、水及生物体内。

本富铬区是一由超基性岩变质形成的铬铁矿成矿带。

土壤中的铬主要来源于成土母岩,并因成土母岩类型不同,含量差异很大。

我国土壤中铬的自然含量范围一般小于100×10-6。

陈传群测定的我国23个各类土壤样品的自然含量为17×10-6～270×10-6,平均值82×10-6。

陕南富铬区土壤中的全铬含量极显著地高于全国各地土壤的铬含量。

表4　富铬地区植物中元素含量
Table4　The element cont ents of vegetations in the Cr-ri ch a rea (×10-6
样　品
宏量元素
Ca M g
微　量　元　素
Cu Zn Mn Sr
有　毒　元　素
Pb C d As Hg
小麦129820934.323.848.6 1.50.01<1.00.080.00098小麦230417992.925.248.4 1.67.90<1.00.050.0015黄豆109417188.729.320.2 3.10.99<1.00.060.00049玉米4012456.516.27.70.311.54<1.00.070.00049蕨菜根3087157256.436.4192.668.3 2.97<1.00.070.0025蕨菜根(长沙)108113429.524.232.520.2 4.87<1.00.060.0049蕨菜1095192714.641.421.545.6 3.59<1.00.030.0049蕨菜(长沙)5006506.413.130.712.89.22<1.00.040.0049
表5　富铬地区中药材中铬含量(×10-6) Tabl e5　Th e Cr cont en ts of Chinese
t radi tional herbs in t he C r-rich area 样品Cr(富铬区)Cr(对照样)文献值
黄精11.481.40(湘西)0.38
丹参10.471.10(安徽)8.01
麦冬13.430.72(四川)0.81
天麻3.51
桔梗7.570.58(安徽)0.47
植物内含有微量的铬。

一般海生植物含铬量为1×10-6,藻类浮游植物可达3.5×10-6,牧草0.10～0.55×10-6,粮食作物0.017×10-6～0.50×10-6,叶菜类0.035×10-6～0.182×10-6,果菜类0.20×10-6～0.16×10-6,根菜类0.022×10-6～0.27×10-6,而富铬区域的植物及中草药铬含量大多在2×10-6以上,分别显著高于对照样及文献值。

富铬地区植物中其他一些元素含量也较丰富。

铬普遍存在于各类水体中,一般含量甚微。

我国沿海海水中铬含量0.01×10-9～9.0×10-9。

江
河水体中铬含量高一些,多数在1×10-9～4.0×10-9之间。

城市自来水中含铬量在10×10-9以下。

我国制定的地面水质标准中铬的最高允许含量为50×10-9,灌溉水质标准是10×10-9。

在富铬区取一个河沟水样和一个水库样,铬的含量均为10×10-9。

陕南这一富铬区确实存在岩石→土壤→植物→人体富铬的食物链。

在这食物链中,天然富铬植物为我们开发富铬食品提供了丰富的原料。

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铬在生物体内以三价形态存在,许多研究未有证明生物材料中有六价铬存在,这是因为六价铬与有机物接触时极不稳定。

现代研究已证实,三价铬是人体必需的微量元素,具有重要的营养作用。

三价铬是通过“葡萄糖耐量因子”(G TF )增强胰岛素效价发挥生化作用,使糖尿病患者葡萄糖耐量得到改善,体内血脂水平下降。

美国大多数学者认为,美国人随着年龄的增长而组织内铬浓度的降低状况比其他国家明显,而体内其他元素不存在这种现象。

这是食物过分加工和过精的一种不良后果(有的食物在加工中损失约80%的铬),因而就造成了发达国家不少老年人的糖耐量异常,成为糖尿病发病率增高的原因之一。

目前世界各国糖尿病的患病率都在增加。

在某些发展中国家和某些发达国家的土著居民中,糖尿病的增长率甚至明显超过发达国家。

这是由于发展中国家居民的生理调节机制在短期内跟不上营养结构的迅速变化造成的。

近10多年,随着我国经济水平和人民生活水平的迅速提高,糖尿病患者迅速增加。

1979年患病率为0.67%,据1989～1990年对北京及辽宁30～64岁年龄组的人调查,糖尿病患病率达2.83%,60～70岁组糖尿病患病率由1981年的 6.49%上升到1991年的12.56%,增加了一倍。

据保守的估计,目前我国糖尿病患者至少在1000万人以上,而且以每年新发现100万病例速度增长。

因此,早期防治糖尿病具有重要的意义。

目前国内以富铬酵母为主要原料的“天安糖泰”已成为防治糖尿病的主要辅助药物;以富铬酵母作添加剂的“降糖奶粉”也受到人们的青睐。

但富铬的天然食品国内外一直未见上市,我们从环境地质调查入手,进行系统取样,发现陕南富铬区植物中铬含量丰富。

以富铬植物开发天然富铬食品具有极大的应用价值和良好开发前景。

参考文献
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AREA IN SOUTH S H AANXI
L i Y inua n Ji Jingfa Y a n Me ngyue Li Jingya n
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(Geophysical and G eochem ical Pro specti ng Admin istrat ive Center ,C NN C ,Yanj iao,101601)
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(N o r thwest China In st itu te of Envi ronment Res ources and Heal th Products ,CN NC ,Xi 'an ,710068)
Abst r act Th rough th e envi ronmen t geo chem i cal s tudy of a Cr-rich area in s outh Shaanx i ,th e mig rat ion reg ulari t y of Cr i n rocks ,vegetation and h uman bodies are di scuss ed.These st uding res ul ts are t he t heo reti cal basi s for dev eloping of Cr-f K y ;y ri ch oods.
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Cr -rich area envi ronmental geochemi s tr 179。