五大连池火山矿泥的研究进展.pdf

第14卷第14期2023年7 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Jul.2023五大连池火山矿泥的研究进展曾?颖,王希英,方振兴,吴?婧（黑龙江省科学院自然与生态研究所，哈尔滨150 0 40）摘要：五大连池火山矿泥是火山喷发的副产物，具有普通土壤无法比拟的医用、康养及美容功效。介绍了五大连池火山矿泥的成因、理化性质、分布、储量，综述了其在医疗及化妆品中的应用研究进展，提出要及早平衡好火山矿泥资源开发与保护的关系，加强对其基础研究的系统布局，为五大连池火山矿泥资源的进一步开发及应用提供参考。关键词：五大连词；火山矿泥：微量元素化妆品中图分类号：P579(Institute of Natural Resources and Ecology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China)Abstract:Wudalianchi volcanic mineral mud is a byproduct of volcanic eruptions,which has medical,health,andbeauty effects that ordinary soil cannot be matched with.The study reviews the research progress on its origin,physicochemical properties,distribution and reserves,and the application research progress in the medical and cosmeticfields.It is proposed that the relationship between exploitation and protection of volcanic mineral mud resources shouldbe well balanced as soon as possible,and the systematic layout of basic research on it should be strengthened,to providereference for the further development and application of Wudalianchi volcanic mineral mud resources.Key words:Wudalianchi;Volcanic mineral mud;Trace element cosmetics0引言五大连池火山矿泥在我国开发及应用历史最久远、市场知名度最高，它是一种非常特殊的土壤，具有普通土壤无法比拟的医用、康养及美容功效 ，是火山活动的副产品，由五大连池风景区内各期火山喷发形成的细碎屑物经自然作用聚集在低洼地带或沼泽中,在封闭环境的矿水里浸泡、溶滤、分选及沉积,形成具有独特的流变学性质的珍贵资源，为天然熟化矿泥，性质稳定,其中，火山细碎屑物与矿水是构成矿泥中特有化学组份的主要来源 2-3 。五大连池火山矿泥的外观与成分与普遍泥不同。黑龙江省德都县药泉山矿水区矿水初步勘探报告收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 6基金项目：黑龙江省科学院科学研究基金（KY2022ZR05,KY2021ZR04）;黑龙江省省属科研院所科研业务费（ZNBZ2022ZR01,ZNBZ2020ZR09)作者简介：曾颖（19 8 2）,女，硕士，助理研究员。研究方向：火山资源开发与保护。通讯作者：王希英（19 7 1），女，学士，研究员级高级工程师。研究方向：火山资源开发与保护。E-mail：12 42 0 0 6 8 0 o文献标志码：AResearch Progress of Wudalianchi Volcanic Mineral MudZeng Ying,Wang Xiying,Fang Zhenxing,Wu Jing文章编号：16 7 4-8 6 46(2 0 2 3)14-0 0 8 3-0 3中确定，五大连池矿泥为表层腐植土之下黄色粉质轻黏土之上的黑色粉质轻黏土，含铁锰结核，天然含水量接近塑限或超过塑限，呈塑态或半流态，细腻，黏着性强,向下颜色变黄,厚度一般为0.10.9 m。研究发现,五大连池火山矿泥具有典型的潜育土特征,有多种颜色，包括灰色、银色、黑色、黄色等，其中灰色与银色的火山矿泥质量普遍较好。矿泥中常见植物根系泥化物且脉理清晰可见，pH值在6.5左右，含水量在3 0%左右，有机质平均含量为2.5%左右，粒度组成以粉砂及细砂为主,且粒度组成相对稳定。火山矿泥的组成与成土母基及基岩有着密切关系,其中矿物组成除大部分黏土矿物外,以石英、斜长石、钾长石为主 4。五大连池火山矿泥的化学成分非常复杂，富含多种有机酸 5,可溶盐阳离子总含量每10 0 0 g土中含有67.95127.35mg,其中以K*和Na*最多；阴离子总含量每10 0 0 g土中含有155.53 2 41.3 7 mg，其中以CL-最多。火山矿泥中含有大量的铁锰结核,且常量元素中Al与Fe含量最高，主要是因为火山喷发过程中形成的黏土矿物以水铅英石为主，且火山矿泥伴生时的一个重要组份来源，五大连池重碳酸矿泉水的显著特点是Fe2+含量非常高。五大连池药泉山矿泥区火山矿泥中的元素具有较明显的垂向变化规律,其中83表层(0 2 0 CM)与第二层（2 0 40 CM)中的元素含量变化最为显著，与矿泥的生成环境为滞水潜育土及矿泥层质地较为黏密可有效富集元素有关。火山矿泥的纵向粒度变化梯度整体呈逐层递减趋势，粒度分析结果与样品采集中观察的结果相关性程度很高,可作为量化判定火山矿泥质量的科学依据 6-7 。五大连池新生代火山泥微生物量碳、氮分别以药泉山、火烧山火山泥带最高，有机质以火烧山含量最高 8 ,其中菌群种类非常丰富，主要有亚硝化螺旋菌属、芽孢杆菌属、脱硫弧菌属、假单胞菌属等，且不同采样点与相同采样点不同深度矿泥层中的微生物组成差异性较大,具有良好的多样性 9 。1分布及储量五大连池火山矿泥是一种火山、矿水、生物综合作用的产物，主要赋存在波状玄武岩台地的低洼处，多为矿水所能到的范围内,分布在风景区14座火山（包括12座老期火山：药泉山、笔架山、卧虎山、南格拉球山、北格拉球山、东龙门山、西龙门山、东焦德布山、西焦德布山、莫拉布山、尾山、小孤山与2 座新期火山：老黑山、火烧山)周边的湿地中,其中最优质的火山矿泥均紧邻天然冷泉矿水区或火山堰塞湖，且新期火山（老黑山和火烧山)周边的火山矿泥质量整体优于老期火山，西部火山周边的火山矿泥质量整体优于东部10 尤传誉 1 采用普通克里格法对矿泥储量进行估算,矿泥储量总计为18.42 110 4T,且尚有赋存火山矿泥的研究区域未被列人调查，实际储量应更多，火山矿泥数据库还在持续更新。当前赋存火山矿泥的湿地正在逐渐萎缩，火山矿泥赋存区面临着巨大的威胁。卧虎山、小孤山及笔架山周边被开垦为农田、工地、养殖场等，已完全找不到火山矿泥，一方面是因为五大连池风景区2 0 世纪9 0 年代的大规模毁林开荒、乱砍乱伐毁坏了火山周围盾状台地的大部分植被，造成坡地、湖岸及山锥体水土流失，破坏了火山矿泥形成的必备条件,另一方面是因为近年来五大连池风景区以市场需求为导向,对旅游疗养资源过度的持续开发,严重破坏了核心区域的地质遗迹资源及自然生态环境 12-13 。2五大连池火山矿泥的应用2.1在医疗领域的应用五大连池火山矿泥富含多种矿物质、微量元素、微生物及健康指标内的放射性元素，比例适中，天然、无毒副作用，可参与人体辅酶的生物代谢，提高机体免疫力,在独特空间结构的包裹下性质稳定，对风湿病、关节炎及皮肤病等具有显著疗效 14。早在数百年前，人们便在长期使用五大连池火山矿泥的过程中肯定了其84极高的医疗与康养价值。赵惠敏等 15 研究发现,五大连池火山矿泥的药用价值与矿泉水有关，但也与矿泥固体组分固有的物理化学特性分不开，沸石水可能使矿泥具有特殊的医疗效果。吕育齐等 16 研究发现,五大连池矿泥具有良好的抗炎消肿效果及促进毛发生长的作用。王红等 17 研究发现,五大连池矿泉泥中包含的有效成分并不比矿泉水少，在关节、皮肤疾病的治疗中应用越来越广泛,开发前景广阔。杨玉梅等 18 认为，五大连池矿泉水矿泉泥可治疗脱发，主要是与矿泉水、矿泉泥中所含的多种微量元素与其他有效成分及矿泉治疗中产生的类肾上腺皮质激素作用、组胺作用、物理刺激作用有关。高风清等 19 研究发现,天然矿泉泥由深循环优质水源与火山岩生成，含有多种对人体健康有益的微量元素，对风湿病、关节炎及皮肤病的治疗效果显著，费用较低。2.2在化妆品中的应用五大连池火山矿泥因富含多种美容有效成分，能够营养肌肤，因其独特的黏滞性、吸附性、可塑性及保温性能,能够有效促进皮肤血液循环、按摩肌肤、清洁肌肤，成为备受市场追捧的化妆品土基原料，是真正意义上的纯天然化妆品原料，也可称为微量元素化妆品。早年因为火山矿泥中高浓度离子性矿物成分研发成产品时稳定性较差，限制了资源的开发及利用。2 0 世纪90年代开始，黑龙江省科学院火山与矿泉研究所以五大连池火山矿泥作为护肤品关键原料，研制成不同剂型的火山矿泥系列护肤品，发挥了火山矿泥独特的护肤功效,又不影响产品的稳定性,获得了发明专利 2 0-2 7 及研究成果 2 8-3 0 ，带动了当地矿泥化妆品产业蓬勃发展。目前，火山矿泥护肤品已成为当地特产，推动了黑龙江特色旅游产业的发展，为地方经济发展做出了突出贡献。3展望火山矿泥是不可再生的矿产资源，需要及早平衡好资源开发与保护的关系，既要发挥好火山矿泥的经济功能与效益，又要控制好开发力度，使其存量保值在一定的阈值内,将其存在的环境因素纳人到资源开发及保护中,实现人与自然的和谐发展。目前，针对五大连池火山矿泥的研究主要集中在开发领域，新产品持续推出,新技术迭代升级，但基础性研究较为薄弱，对其在医疗及化妆品领域的功效性研究数据不足，极大限制了其应用开发的深度及广度，在一定程度上阻碍了火山矿泥资源的高端原料定位。未来需加强对火山矿泥基础研究的系统布局，提升火山矿泥资源的开发利用率及开发层次，实现高值化利用。参考文献：1】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，2 0 14,37（0 8）：2 6-2 9.2吕育齐，李文宇，阙美娟，等.五大连池矿泥物性学研究J.黑龙江商学院学报（自然科学版）,2 0 0 0（0 3）：8 10，17.3阙美娟，吴大勇，孙晓东，等.五大连池矿泥物性质研究J.黑龙江医药，2 0 0 3(0 2):135-136.4王希英,方振兴，吴静，等.五大连池火山矿泥粒度特征分析J.黑龙江科学,2 0 16,7(2 3):11-13.5李方辉,郭加勇.五大连池矿泥的开发利用与保护J.黑河学刊，2001(05):44 45.6方振兴，吴婧，曾颖，等.五大连池药泉山矿泥区火山矿泥元素垂向变化趋势研究J.国土与自然资源研究,2 0 2 1（0 1）：7 0-7 3.7方振兴，吴婧，曾颖，等.五大连池药泉山火山矿泥区土壤粒度纵向变化趋势研究J.黑龙江科学,2 0 2 0,11（0 2）：44-45.8潘虹，杨臣，方振兴，等.五大连池新生代火山泥有机成分检测及其指标相关性分析J.安徽农业科学,2 0 16,44（0 4）：19 3-19 6.【9 高思萌.五大连池火山矿泥的微生物多样性及其环境调控机理研究D沈阳：沈阳大学,2 0 19.10曾颖,吴婧，王希英，等.基于因子分析法和最小数据集的五大连池火山矿泥质量评价J地质与资源，2 0 2 1，30（0 5）：58 3-589,601.11尤传誉，冶雪艳，张海燕，等.五大连池地区矿泥分布特征及储量评价J.地质与勘探，2 0 15,51（0 1）：6 1-6 7.12张树民，陈黎明,邢润贵，等.五大连池火山区土壤和植被分布与特征J.国土与自然资源研究，2 0 0 5（0 1）：8 6-8 8.13崔玲，魏延军,郭文栋，等.五大连池自然遗产保护对策浅析J.国土与自然资源研究，2 0 18（0 5）：8 0-8 3.14王希英，谢振华.五大连池矿泥中微量元素的测定分析J.微量元素与健康研究,2 0 0 7（0 3）：6 9.15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，19 9 7（0 2）：141-147.16吕育齐，白洁，倪小虎，等.五大连池矿泥抗炎和促进毛发生长的作用J.中草药，2 0 0 0（0 4）：43-45.17王红，史慧玲，褚思翔.五大连池矿泉泥疗开发应用的文献学研究J.中医药学报,2 0 12,40(0 1）：118-119.18 杨玉梅，谢振华.五大连池矿泉水矿泉泥治疗脱发的机理探讨J.中国疗养医学，19 9 8（0 5）：10.19 高风清，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,2 0 11,39（0 2：9 7-9 8.20谢振华，方振兴，王希英，等.火山冷泉浴片P.中国：CN103239368B,2014-12-31.21王希英，谢振华,方振兴.一种矿泥隔离霜及其制备方法P.中国：CN102935056B,2014-08-27.【2 2 谢振华，崔亦工，王希英，等.矿泥美容护肤膏及其配制方法P.中国：CN1265783C,2006-07-26.23方振兴，谢振华，王希英，等.一种矿泥洁肤啫喱及其制备方法P.中国：CN106074231A,2016-11-09.【2 4吴婧，方振兴，曾颖，等.一种负载改性火山冷矿泥吸附面膜的制备方法P.中国：CN111494252B,2022-09-20.25王希英，方振兴，曾颖，等.一种多功能火山矿泥清洁泥膜的制备方法和使用方法P.中国：CN110478282B,2022-06-14.26方振兴，王希英，吴婧，等.一种天然护肤火山矿泥颗粒乳化水包油乳液及其制备方法P.中国：CN110101613B,2022-03-22.27】陈冰，谢振华，马晓红，等.矿泥美容护肤面膜及其配制方法P.中国：CN1265782C,2006-07-26.28王希英，方振兴，吴婧，等.五大连池火山矿泥清洁泥膜的制备工艺J.黑龙江科学,2 0 19,10(2 4）：41-43.29方振兴，王希英，吴婧，等.火山矿泥PICKERING乳液的制备及其PH稳定性J.日用化学工业,2 0 2 1,51（0 6）：50 6-512.30潘虹，杨臣，魏晓雪，等.一款五大连池火山矿泥冷制皂的开发J.黑龙江科学,2 0 13,4（0 8）：47-48.(上接第8 2 页）7 Wie J,Kim M,Kim J.Enhanced thermal conductivity of a polysilazane-coated A-BN/epoxy composite following surface treatment with silanecoupling agentsJ.Applied Surface Science,2020,529(01):1-10.8 Kim K,Kim M,Hwang Y,et al.Chemically modified boron nitride-epoxy terminated dimethylsiloxane composite for improving the thermalconductivityJ.Ceramics International,2014,40(01):2047-2056.9 Yang Y,Shu J,Chen P,et al.Effect of microstructure on thermalconductivity of polymer composites J.Macromolecular Research,2017,25(04):344-351.10 Yong H,Du 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