全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
, , 一
东北地区生态环境中的 及其生态效应 关
尹 昭汉 崔剑波 马 晓丽
中国科学院沈阳应用生态研究所 , 沈阳
鞠 山见
【摘要 对东北地区不同环境要素 基岩 、土壤 、植物 、动物和人体 的分布与转化规律
的研究表 明 , 基岩 、 土壤 、 粮食和动物毛 含量分别为 、 。 一 、 一
和 一 拜 · ” , 城市和农村儿童发 含量为 和 严
· 一
,
根据不同要素 含量和生态效应 , 可将该区分为 适宜区 、 缺乏区和过渡区 个 级
区 每个 级区又分为高 头 源区和低 源区
关键词 含量 生态环境 生态效应
一 ,
, 舒 , ,
权 一 月户户 , , 一
, ,
, 一 , 一 一 拜 ·
一
, ,
拜 · ”
卯 招 ,
一 , ,
,
, 一 , ·
引 言
自 世纪 年代以来 , 许多研究证
明 , 对人和动物健康具有特殊的生物学
功能和效应 流行病学调查结果表明 , 一些
地区癌症死亡率与人体 水平呈负相关
我国学者研究证 明 , 由生态环境引起的人
体 缺乏是地方性心肌病 克 山病 和大
骨节病发病的重要条件因子 因此 , 在研究
生态环境中 与人和动物健康关系时 , 必
须把 在环境 中的含量
、
分布和行为与人
体 水平及效应作为一个整体来考虑 , 即
从岩石 一土壤 水 一植物 一动物 一人体的 的
转化过程来研 究〔 〕 在 东北地 区 , 低 生
态环境所 引起 的牲畜 白肌病和 人的克 山
病
、
大骨节病分布较广 , 因此在生态环境中
明显的 缺乏和某一循环过程中 的缺
隙现象共存 本文将按生态系统中 的分
布和分异规律来阐述其生态行为及效应
研究方法
样品采集
根据东北各地 自然条件的差异 , 按不同的地
质 、 地貌 、 土壤和植被类型 , 较均匀地随机布设观
测点和 采样点 , 为避免工业 、 农药和化肥的污染 ,
采样点都布设在远离城镇的偏远农村 岩石按不
同类型定点 , 随机拣块采样 土壤样品一般采集 。
一 优 表层土壤 , 对不同土壤类型均取一土壤剖
面为代表 , 进行纵向剖析 水样取 自当地 居 民饮
用水 , 并加 酸化保存 粮食样 品主要取 自当
地居 民当年或上一年的 口 粮 品种有玉米 、 小麦 、
, 国家 自然科学基金资助项 目
年 月 日收到 , 月 一 日改 回
期 尹昭汉等 东北地区生态环境中的 及其生态效应
高粱 、水稻等 动物毛主要取 自每个观测点附近
农民 自已饲养的牲畜 牛或羊 , 每 头为 组 人
发样取 自每个观测点附近的村屯 一 岁儿童 ,
每 人为 组 大城市对照点主要取 自沈阳 、 长
春 、哈尔滨 岁左右的儿童
样品处理与 含量测定
样品处理 岩石样和土样用玛瑙钵研细过
。 目筛备用待测 粮样要风干 , 磨碎待测 发样
和动物毛洗净 、烘干 、 剪碎 , 待测
岩石 、 土壤 含量测定 消化 将处理
好的 样 品加入 优级纯 一 ‘
消化液 , 放置过夜 , 置 ℃沙浴上消化至
出现 白烟为止 , 取下冷却 , 加 继
续消化 , 当样 品逐渐变为灰 白 , 稍冷 , 加浓
继续加热至 出现浓 白烟 , 立即取下 , 消化结
束 测定 消化液 中加入 稳定液 , 用
调至 为 一 , 在 暗处加
试剂 , 置沸水浴中 , 冷却至室温 , 再加 环
己烷 , 振荡 , 弃去水相 , 将有机相 收集 带盖试管
中 , 在荧光分光光度计上测 灰
粮食 、 毛发中 含量测定 消化 将处
理 好 的 样 品 加 , 一 过 夜 , 置
。℃沙浴上消化至 出白烟 , 取下冷却 , 加
继续加热 , 消化结束 测定
同岩石 、土壤
饮水 及水溶性 测定 水中 测
定 将一定体积水样加入 使其呈碱性 , 在
沙浴上浓缩至 一 , 冷却 消化和 测定与粮
食 、 毛发方法同 水溶性 测定 称取 鲍 待测
土样 , 加 蒸馏水 , 振荡 , 过滤 , 取一定
量溶液 , 加 调至碱性 , 放在沙浴上浓缩至
一 , 冷却 消化和 测定与粮食 、 毛发方法
同
沉积岩中含 量顺序为 页岩 灰岩 砂
岩 根据东北地区 个各种岩石类型标本
测定结果 表 , 其含 量均值为 拜
· 一‘ , 与 测定的整个岩石圈
的 丰度值 拜
· 一‘差异不大 岩石
中的 虽然不能直接作用于人体 , 但它是
生态环境中 的主要来源和基础 岩石含
量和分布转化情况 , 直接或间接地影响
着土壤 、 水 、植物 、 空气等各种环境物质中
的含 量及分布格局
表 东北地区不同岩石类型的 含孟 陀 ·
一
,
岩石类型 样本数 均值 万士标准差
妥士
火成岩
沉积岩
变质岩
士
士
士
土壤
土壤是 由各种不同岩石母质经过成土
作用形成的产物 它是人类食物来源的基
础 , 是生态环境中物质与能量交换 的最重
要场所 土壤 主要来源于岩石 , 通过生
长在土壤上 的作物来影 响动物和 人体的
摄入量 因此 , 土壤 的分布和状况可
反映生态环境 的分布和特征
表 东北地区某些地带性土坡中 表层 的 含呈
一
土 类 样本数 均值 夏士 标准差
沐 夏士
结果与讨论
岩石
在生态环境中 , 参与生物体循环的
主要来源于岩石圈 程伯容等〔‘ 〕指出 , 在东
北地区不同种类岩石的含 量顺序为 沉
积岩 变质岩 火成岩 在火成岩中含
量顺序为 超基性岩 酸性岩 中性岩 在
暗捺色森林土
黑 土
草甸黑土
黑钙土
士
士
士
士
士
士
士
士
全
应 用 生 态 学 报 卷
由于东北地区 自然条件的差异 , 发育
和分布着不同的土壤类型 , 土壤含 量也
就随之产生了地域上的分异 如东北地 区
主要地带性土壤 暗棕色森林土 、黑土 、草甸
黑 土 、 黑钙土等含 量均 不 同 表 根
据东北地区 个表土和 个土壤 剖面
样 品分析结 果 , 土壤含 量在 一
吐 · 一 , 之 间 , 均 值为 ·
一‘ 该值与各 国 毒地 区 如美 国 毒
地 区高达 一 ·
一
, 土壤含 量
比 , 属低值 , 而与俄罗斯平原地带性土壤平
均值 ·
一‘ 相比 , 属 中等水平 尽
管各地区土壤中 水平差异很大 , 但真正
具有生态效应的是土壤中植物可以利用的
对暗棕壤盆栽试验结果表明 , 小麦可利
用的 有水溶性 , ‘ 交换态 和
有机 种 , 它们分别占土壤总 的 一
、 一 和 由于土壤水溶性 分析
方法 比较简便 , 一般用它来代表植物可利
用的有效 水平 , 并作为反映生态效应的
指标
表 东北地区不同粮食作物含 最 陀 ·
一
,
“ 醉
皿
品 种 样本数 均值 又士标准差
夏士
玉米 士
谷子 士
高粱 士
小麦 士
水稻 士
表 东北地区各种不同类型土坡主要粮食作物中的 含 陀 ·
一
,
脚 七 血
土 类 粮食品种 伴 样本数 均值 贾士标 准差万士
白浆土
暗棕壤 ,
黑 土
草甸土及黑钙土
小麦 、 玉米
小麦 、 玉米 、 高梁 ,
小麦 、 玉米 、 高梁 ,
小麦 、 玉米 、 高梁 ,
士
士
士
士
粮食
由外环境进入 到人体是通过食物
链来完成的 过去 , 东北地区广大农村动物
性食品和新鲜蔬菜都比较少 , 所以人们的
营养来源主要靠粮食 当然 , 的传输渠
道也是靠粮食来维系 东北地区主要 粮食
作物有高粱 、 玉米 、 小麦 、 谷子 、 水稻 、 大豆
等 在粮食作物 中 , 不同品种的作物含
量不同 , 同一种粮食作物在不同地区生长 ,
其含 量也不同 表 、
对 比表 和表 数据 , 发现在东北地
区影响粮食作物 含量的因素中 , 土壤因
素要大于作物品种的 自身因素 这种效应
决定了不同地 区 、 不同品种作物对人体和
动物的 摄入量及传输水平
饮水
东北地区广大农村居民饮用水水源多
种多样 , 但大多数以地表和浅层地下水为
主 , 个别地区饮用泉水和河沟水 不同地区
各种水源含 量差异很大 , 不 同地 貌景
观 , 饮水 变化较大 表 由表 可见 ,
从平原 丘陵及高平原 山地 , 饮水含
量逐渐降低 在所有水源样品中 , 含 量
表 东北地区不同地貌类型饮水含 最 阳 ·
一
,
地貌类型 样本数 均值 又士 标准差
夏士
山 地
丘陵及高平原
平原
士
士
士
厂
期 尹昭汉等 东北地区生态环境中的 及其生态效应
相差悬殊 , 最低值为 拜 ·
一‘ , 最高
值为 拼 ·
一‘ , 相差 多倍 较高含
水源很少 , 多数水源含 量都在 拼
· 一
, 以 下 , 其 中低 于 。 拜 ·
一
, 的 占
左右 , 低 于 “ ·
一
, 的 占 左
右 所以 , 东北大部分地区的人群从饮水 中
摄入 量甚微 , 大约 占人群 总摄入量
左右 , 可忽略不计
动物毛
动物毛 水平是反映动物 摄入和
代谢水平的指标之一 对东北地 区各种不
同生态环境中饲养的牛 、羊毛 含量进行
的分析表明 , 发生地方性疾病的地区 简称
病区 和未发生过地方性疾病的地区 简称
非病区 有明显的差异 表 这种差异反
映了 的传递与生态环境本身对 的利
用和转化能力密切相关
表 ‘ 东北地区不同生态环境中动物 牛 、羊 毛 含
与发病关系 陀 ·
一
,
‘ 旋
亡。一
卜
地 区 病 区 非病区
一
低山暗棕壤 区
表 , 东北地区儿童发 水平比较表 ·
一
,
卜
样本数 均值 夏士 标准差
又土
城市 沈阳 、 长春 、
哈尔滨
,
农村 辽宁 、吉林 、
黑龙江
,
士
士
丘陵黑土区
平原草甸盐演土区
人群发
近年国内外研究结果表明 , 人的发
与血 之间呈正相关关系闭 , 因此发
是反映人 代谢水平的一种较可靠指标
因为人的生活环境 比较复杂 , 人的发 水
平不好比较 但从宏观角度来看 , 可分城市
和农村 大部分人群 城市人群的食物来
源 比较复杂 , 并且多种多样 农村人群的食
物来源 比较单调 , 基本处于一种封闭式的
生 活环境 , 食物品质与当地生态环境密切
相关
从东北地 区农村和大城市 一 岁儿
童发 水 平来 看 , 两 者 有 明 显 差 异 表
这种状 况 是 在岩石 一土壤 一植物一动
物 一人体这一完整传递系统的终端效应 , 是
生态环境和食物链中 代谢与传输的综
合结果
大城市和农村 组人群 营养代谢
水平的差异 , 导致 组人群健康水平的差
异 , 即某些与 相关的地方性疾病 如克
山病和大骨节病 只在农村发生 在农村 ,
由于村屯所处生态环境不同 , 发病 的程度
和地域也不尽相 同 , 如不同土壤类型的地
区就有不同的发病 阂值 表 从表 可
见 , 不管在任何地区 、土壤类型条件下生活
的人群 , 当人 的发 水平达到 。 拼 ·
一‘时 , 就未发 生地方性疾病 , 可 以认为这
个数字是人体 反应症一个很重要的临
界值
表 东北地区不同生态环境中人群发 含量与发病
关系 阳 ·
一
,
阮
舀 伙 一
舀
地 区 病
直
非病区
一
低山暗棕壤区
丘陵黑土 区
平原草甸盐演土区
的循环与生态效应
土壤 中的 除来源于岩石及风化物
应 用 生 态 学 报 卷
中的 外 , 并接纳了植物 、 动物 、人体排泄
物及其残体的 土壤 进入到植物体
的 种形式 在不 同土壤类型 中所占总
量的比例不 同 土壤对 的转换主要
取决于土壤的理化性质和微生物的作用 ,
如土壤 水溶率与土壤 呈正相关关
系 , 土壤 通过微生物作用形成甲基化
化物 , 也可供 植物 生 长利 用川 植物 体
内的 均 以有机 的形式存在 , 可 以被
动物和人体直接吸收 所 以 , 在整个 的
循环系统中 , 从 源 岩石及风化物 土
壤 植物 动物和人体 之间的传
输是最重要的环节和通道
的生态效应体现在 的循环过程
中 在 的循环过程中 , 适宜的 通量可
以使粮食作物有一定的增产效果 , 并增加
作物籽实的氨基酸含量 对动物 和人体
可以增强 自身的免疫能力 , 强健机体 如果
在 的循环过 程 中 的通量不 足或过
剩 , 就会引起动物和人体的 代谢失调
提 出了机体生物功能与必需元素
组织浓度或营养摄入量之间的依赖关系
从东北地 区原生环境中 的生物地球化
学分 区来看 , 可分 个 级 区 适 宜
区 、 缺乏 区和 过 渡 区 各 区特 征 为
适宜 区 土壤水溶性 含量在 拼
· 一
, 以上 , 粮食 玉米 、 高粱 、 小麦 含
量均值为 ” ·
一
, , 属 地方病的非病
区 缺乏 区 土壤 水溶性 含量在
。 拼 · 一 , 以下 , 粮食 玉米 、 高粱 、谷子
含量均值为 拼 ·
一‘ , 是 东北地 区
的地方病病 区 过渡 区 土壤水溶性
含量在 一 拌 ·
一
, , 粮食 玉米 、
高粱 、谷子 含量均值为 拼 ·
一‘ , 该
区是病 区和非病 区的过 渡 区 在这 个
级区中 , 分别又分 个 级区 , 充分反映了
源的状况 我国湖北恩施和陕西紫阳地
区均存在 中毒的地 区
东北地区原生环境 的生物地球化
学分 区内涵 充分反映 了 的生态效应
级区是根据现阶段土壤 中水溶性 的含
量和粮食作物含 量级别进行划分的 , 所
以它反映的是东北地 区原生环境中生物可
以利用 的现状 , 同时也反映了控制这种
现状 的生物地球化学 因素类型 级 区反
映的是土壤环境含 的潜在能力 , 控制这
种潜能的生物地球化学因素各处不同 , 因
此形成的土壤类型也不相 同 在 个 级
区里的较高 源 区主要土壤类型是暗棕
壤和黑土 低 源区主要土壤类型是暗栗
钙土 、 砂土 、 淋溶黑钙土 、 白浆土等 在
适宜 区和 过渡区基本是地方病的非病
区和地方病的疑似病 区 , 而地方病的病 区
均成灶状分布在 缺乏 区 这种病 区 、 非
病 区和疑似病区的分布格局 , 是东北地 区
的生态效应的综合反映
参考文献
尹昭汉等 东北地 区原生环境中硒的生物地球
化学及其分区 地理科学 , 一
朱发庆等 植物 叶硒的 时空变异规律研究 地
理研究 , ,
陈代中等 陕西省生态环境中的硒 地理学报 ,
一
侯少范等 我国低硒地带人群全血硒含量及其
与大骨节病关系的研究 地理研究 , 一
崔剑波等 外源 对农作物籽实中 的化学
形态及 其品质的影响 应 用生 态学 报 , 一
程 伯容等 环境中若干元素的 自然背景值及其
研究方法 科学 出版社 , 北京 ,
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介 砂 , 心 刀 刀 刀 ,
一
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