第13讲地球化学课件.ppt

节地球化学环境与人类疾病节地球化学环境与人类疾病三、几种主要的地方病三、几种主要的地方病三、几种主要的地方病三、几种主要的地方病地方性疾病：地方性疾病：地方性疾病：地方性疾病：是指具有一定的发病区域环境的疾病，它是一种是指具有一定的发病区域环境的疾病，它是一种是指具有一定的发病区域环境的疾病，它是一种是指具有一定的发病区域环境的疾病，它是一种影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，不易根治的疾病。目前对引起这些地方性疾病不易根治的疾病。目前对引起这些地方性疾病不易根治的疾病。目前对引起这些地方性疾病不易根治的疾病。目前对引起这些地方性疾病流行的原因还不甚清楚。流行的原因还不甚清楚。流行的原因还不甚清楚。流行的原因还不甚清楚。在病因上概括起来可归为两类不同的观点：一类在病因上概括起来可归为两类不同的观点：一类在病因上概括起来可归为两类不同的观点：一类在病因上概括起来可归为两类不同的观点：一类认为是当地环境生物性因子引起；另一类认为认为是当地环境生物性因子引起；另一类认为认为是当地环境生物性因子引起；另一类认为认为是当地环境生物性因子引起；另一类认为无机元素缺乏或过多而引起的。从生物地球化无机元素缺乏或过多而引起的。从生物地球化无机元素缺乏或过多而引起的。从生物地球化无机元素缺乏或过多而引起的。从生物地球化学环境的角度来看，生物的和非生物因素的共学环境的角度来看，生物的和非生物因素的共学环境的角度来看，生物的和非生物因素的共学环境的角度来看，生物的和非生物因素的共同作用，对于地方病的流行和分布都是至关重同作用，对于地方病的流行和分布都是至关重同作用，对于地方病的流行和分布都是至关重同作用，对于地方病的流行和分布都是至关重要的。要的。要的。要的。2023/5/2412023/5/241页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病中国几种中国几种中国几种中国几种地方性疾地方性疾地方性疾地方性疾病分布示病分布示病分布示病分布示意图意图意图意图1-1-克山病；克山病；克山病；克山病；2-2-大骨节病；大骨节病；大骨节病；大骨节病；3-3-地方性氟中毒地方性氟中毒地方性氟中毒地方性氟中毒2023/5/2422023/5/242页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病1 1 1 1地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿vv致病原因致病原因致病原因致病原因碘碘缺缺乏乏或或过过剩剩都都会会导导致致人人体体甲甲状状腺腺代代谢谢功功能能障障碍碍，发发生生甲甲状状腺腺肿肿。这这是是一一种种世世界界范范围围的的地地方方性性疾疾病病，它它严严重重危危害害人人类类健健康康，在在地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿严严重重流流行行的的地地区区，同同时时流流行行克克汀汀病病，其其特特征征是是聋聋、哑、傻、矬，且终生残废。哑、傻、矬，且终生残废。vv地方性甲状腺肿的分布地方性甲状腺肿的分布地方性甲状腺肿的分布地方性甲状腺肿的分布主要分布于北半球的高纬度地带，包括欧洲、亚洲、美洲的北主要分布于北半球的高纬度地带，包括欧洲、亚洲、美洲的北半部，略呈带状。地理特征上，集中分布于世界几大山脉，如亚半部，略呈带状。地理特征上，集中分布于世界几大山脉，如亚洲的喜马拉雅山区在尼泊尔境内为最重的病区，患病率高达洲的喜马拉雅山区在尼泊尔境内为最重的病区，患病率高达9090100100；欧洲的阿尔卑斯山、高加索山、南美的安第斯山，该病；欧洲的阿尔卑斯山、高加索山、南美的安第斯山，该病广泛分布，澳大利亚的新西兰岛、新几内亚岛，非洲马达加斯加广泛分布，澳大利亚的新西兰岛、新几内亚岛，非洲马达加斯加岛是该病较重的流行地。岛是该病较重的流行地。我国是世界甲状腺肿流行较严重的国家之一，该病广泛分布于我国是世界甲状腺肿流行较严重的国家之一，该病广泛分布于山区和内陆。山区和内陆。2023/5/2432023/5/243页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病世界地方性甲状腺肿分布示意图世界地方性甲状腺肿分布示意图世界地方性甲状腺肿分布示意图世界地方性甲状腺肿分布示意图 2023/5/2442023/5/244页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病vv碘的地球化学与生物地球化学作用碘的地球化学与生物地球化学作用碘的地球化学与生物地球化学作用碘的地球化学与生物地球化学作用n n碘在自然界的特征碘在自然界的特征碘在自然界的特征碘在自然界的特征碘在自然界一般呈碘化物、碘酸盐或有机碘化物的形式存在。碘在自然界一般呈碘化物、碘酸盐或有机碘化物的形式存在。在不同介质及不同条件下，碘的含量和赋存状态各不相同：碘在不同介质及不同条件下，碘的含量和赋存状态各不相同：碘在地表环境中具有很强的迁移能力，易淋溶淋失在地表环境中具有很强的迁移能力，易淋溶淋失 。n n我国的地方性甲状腺肿的分布特征我国的地方性甲状腺肿的分布特征我国的地方性甲状腺肿的分布特征我国的地方性甲状腺肿的分布特征我国的地方性甲状腺肿主要分布在山区。我国的地方性甲状腺肿主要分布在山区。在内陆某些起伏较大的地区，山上发育低碘地方性甲状腺肿，在内陆某些起伏较大的地区，山上发育低碘地方性甲状腺肿，山下易涝地带则有高碘地方性甲状腺肿发生。保持碘的能力较山下易涝地带则有高碘地方性甲状腺肿发生。保持碘的能力较差的沙土地区也易发生地方性甲状腺肿；保持碘能力过强的土差的沙土地区也易发生地方性甲状腺肿；保持碘能力过强的土壤又会使植物对碘吸收发生困难，也可造成低碘地方性甲状腺壤又会使植物对碘吸收发生困难，也可造成低碘地方性甲状腺肿的流行，如黑龙江的桦川县。干旱、半干旱气候的油田区和肿的流行，如黑龙江的桦川县。干旱、半干旱气候的油田区和沿海地区往往因摄取过量的碘而引起地方性甲状腺肿。沿海地区往往因摄取过量的碘而引起地方性甲状腺肿。2023/5/2452023/5/245页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病n n人体中的碘人体中的碘人体中的碘人体中的碘碘是参与甲状腺素合成的必需微量元素，人体含碘量约为碘是参与甲状腺素合成的必需微量元素，人体含碘量约为101025mg25mg，有，有8080的碘富集于甲状腺体中的碘富集于甲状腺体中 。人体主要从饮水。人体主要从饮水和食物中吸收碘，吸收率很高，几乎可达和食物中吸收碘，吸收率很高，几乎可达100100，每人每日需，每人每日需碘量为碘量为100100300g300g不等。正常需碘量约为不等。正常需碘量约为200g200g，摄入量低，摄入量低于于50g50g为不足，大于为不足，大于1000g1000g则会产生毒害。则会产生毒害。n n生理功能生理功能生理功能生理功能无机碘进入机体后主要为甲状腺体所吸收，通过甲状腺激素与无机碘进入机体后主要为甲状腺体所吸收，通过甲状腺激素与过氧化酶作用使其氧化，活性得到加强，置换甲状腺球朊中酪过氧化酶作用使其氧化，活性得到加强，置换甲状腺球朊中酪氨酸基中的氢离子，通过一系列的置换形成碘酪氨酸、二碘酪氨酸基中的氢离子，通过一系列的置换形成碘酪氨酸、二碘酪氨酸、三碘酪氨酸和四碘酪氨酸，三碘酪氨酸和四碘酪氨酸就氨酸、三碘酪氨酸和四碘酪氨酸，三碘酪氨酸和四碘酪氨酸就是甲状腺素（甲状腺素贮存于滤泡中，它与血清蛋白相结合，是甲状腺素（甲状腺素贮存于滤泡中，它与血清蛋白相结合，被输送到各组织中，起着激素作用被输送到各组织中，起着激素作用 ）。）。n n症状症状症状症状缺碘对人的主要表现为：甲状腺体肿大，生长发育停滞，体力缺碘对人的主要表现为：甲状腺体肿大，生长发育停滞，体力和智商水平下降，脑电活动降低，细胞代谢异常，皮肤毛发生和智商水平下降，脑电活动降低，细胞代谢异常，皮肤毛发生长异常，中枢神经发育不全，严重者导致克汀病。长异常，中枢神经发育不全，严重者导致克汀病。2023/5/2462023/5/246页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病vv地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿一一般般的的规规律律是是，地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿的的发发病病率率山山区区高高，平平原原低低。土土壤壤、作作物物和和饮饮水水中中的的碘碘含含量量与与地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿的的发发病病率率呈呈负负相相关关，但但几几个个因因素素相相对对讲讲，惟惟有有饮饮水水中中的的含含碘碘量量与与地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿的的关关系系比比较较一一致致，并并具具有有可可比性。比性。当当水水碘碘低低于于最最适适浓浓度度的的下下限限(10g/L)(10g/L)时时，饮饮水水中中含含碘碘量量愈愈低低，地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿患患病病率率愈愈高高，二二者者呈呈负负相相关关关关系系；当当水水碘碘高高于于最最适适浓浓度度的的上上限限浓浓度度时时，饮饮水水中中的的碘碘含含量量愈愈高高，地地方方性性甲甲状状腺腺肿肿患患病病率率愈愈高高，两两者者呈呈正正相相关关关系。关系。2023/5/2472023/5/247页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病但但也也有有研研究究表表明明，有有些些地地区区的的水水土土并并不不缺缺碘碘，可可是是甲甲状状腺腺肿肿却却严严重重流流行行，其其的的产产生生的的原原因因是是由由于于环环境境中中存存在在着着某某些些干干扰扰因因素素，这些干扰因素包括：这些干扰因素包括：vv某某些些元元素素的的干干扰扰 饮饮水水中中较较多多的的钙钙、镁镁、锰锰、氟氟等等元元素素可可以以干干扰扰人人体对碘的吸收，尤其是钙干扰作用最强。体对碘的吸收，尤其是钙干扰作用最强。vv污污染染水水干干扰扰碘碘的的吸吸收收 许许多多资资料料表表明明，在在亚亚洲洲、非非洲洲、拉拉丁丁美美洲洲有有许许多多国国家家因因饮饮用用水水严严重重受受到到有有机机(微微生生物物)污污染染，而而引引起起地地方方性性甲甲状状腺肿严重流行。腺肿严重流行。vv食食物物中中的的致致甲甲状状腺腺肿肿物物质质 某某些些蔬蔬菜菜，如如卷卷心心菜菜、黄黄白白菜菜、大大豆豆等等含含有有致致甲甲状状腺腺肿肿物物质质，它它们们能能抑抑制制氧氧化化作作用用的的进进行行，从从而而阻阻碍碍甲甲状腺对碘的吸收利用。状腺对碘的吸收利用。2023/5/2482023/5/248页页页页第四节第四节 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病vv地方性甲状腺肿的防治地方性甲状腺肿的防治地方性甲状腺肿的防治地方性甲状腺肿的防治 因为在低碘和高碘环境中都可以发生地方性甲状腺肿此病，而因为在低碘和高碘环境中都可以发生地方性甲状腺肿此病，而且还有许多干扰因素促使该病流行。因此要进行有效地防治，还且还有许多干扰因素促使该病流行。因此要进行有效地防治，还是一个十分复杂的问题。为了更有效地防治地方性甲状腺肿，环是一个十分复杂的问题。为了更有效地防治地方性甲状腺肿，环境地球化学工作者应做到：境地球化学工作者应做到：查明天然水中碘的分布规律，提供适量碘的饮水水源；查明天然水中碘的分布规律，提供适量碘的饮水水源；查明水中查明水中CaCa、F F、MgMg、MnMn等元素的含量；等元素的含量；查查明明地地区区性性的的食食物物特特征征，如如蔬蔬菜菜、食食盐盐、海海产产品品等等对对该该病病的干扰；的干扰；测定水中有机质的含量和细菌指数、水中的亚硝酸盐含量。测定水中有机质的含量和细菌指数、水中的亚硝酸盐含量。对于该病的有效防治方法是使用碘盐、进行改水、限制使用对于该病的有效防治方法是使用碘盐、进行改水、限制使用“促甲状腺肿促甲状腺肿”物质。物质。2023/5/2492023/5/249页页页页2氟的生物地球化学与地方性氟病 地地方方性性氟氟病病是是一一种种世世界界性性地地方方病病，遍遍及及五五大大洲洲。我我国国主主要要主主要要流流行行于于贵贵洲洲、陕陕西西、甘甘肃肃、山山西西、山山东东、河河北北、吉吉林林、黑黑龙龙江江等等省省。这这种种病病的的主主要要表表现现是是氟氟中中毒毒引引起起的的斑斑釉釉牙牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。世界地世界地方性氟方性氟病与龋病与龋齿分布齿分布示意图示意图1-地方性地方性氟病；氟病；2-龋齿龋齿2023/5/24102023/5/2410页页页页(1)(1)地方性氟病的分布地方性氟病的分布 世界范围内，地方性氟中毒的分布表现为地带性和非地带性的。世界范围内，地方性氟中毒的分布表现为地带性和非地带性的。地地带带性性氟氟中中毒毒的的分分布布与与自自然然地地理理纬纬度度有有关关，其其主主要要分分布布于于干干旱旱及及半半干干旱旱带带，年年降降水水量量为为200200400mm400mm左左右右，或或更更少少。这这种种地地带带主主要要位位于于赤赤道道南南北北的的1515o o3535o o之间，它包括了中国、原苏联、和蒙古境内的干旱、半干旱区。之间，它包括了中国、原苏联、和蒙古境内的干旱、半干旱区。非地带性的氟中毒有以下几种情况：非地带性的氟中毒有以下几种情况：与火山有关的氟病区，如冰岛、意大利、日本等国；与火山有关的氟病区，如冰岛、意大利、日本等国；与与含含氟氟岩岩石石或或含含氟氟矿矿床床有有关关的的氟氟病病区区，如如埃埃及及、突突尼尼斯斯、阿阿尔尔及利亚、摩洛哥等国，及利亚、摩洛哥等国，与磷酸盐矿床与磷酸盐矿床(Ca(Ca5 5P0P04 4 3 3F)F)有关的氟病区；有关的氟病区；与冰晶石与冰晶石(Na(Na3 3AIFAIF6 6)矿床有关的氟病区；矿床有关的氟病区；与与一一些些著著名名温温泉泉有有关关的的氟氟病病区区，如如我我国国北北京京的的小小汤汤山山温温泉泉、怀怀来盆地温泉区。来盆地温泉区。2023/5/24112023/5/2411页页页页中国地中国地方性氟方性氟中毒分中毒分布图布图 2023/5/24122023/5/2412页页页页(2)(2)氟的地球化学与生物化学作用氟的地球化学与生物化学作用 vv人体内的氟及氟的来源人体内的氟及氟的来源氟是一种重要的生命必需微量元素。在人的骨骼、肌肉、氟是一种重要的生命必需微量元素。在人的骨骼、肌肉、血液和脏器中都有它的存在。正常人体的含氟量为血液和脏器中都有它的存在。正常人体的含氟量为1390mg1390mg。一个一个70kg70kg重的成年人，日摄入氟是为重的成年人，日摄入氟是为3.8mg3.8mg，其中，其中1.4mg1.4mg是是通过饮水摄入的通过饮水摄入的 。氟的来源主要有两种，一是矿物、岩石被风化；二是火山氟的来源主要有两种，一是矿物、岩石被风化；二是火山喷发。喷发。氟极易为水迁移，在酸性环境中呈离子状态。但水的氟极易为水迁移，在酸性环境中呈离子状态。但水的含氟量与气候带密切相关，在湿润的淋溶区，水氟含量很低，含氟量与气候带密切相关，在湿润的淋溶区，水氟含量很低，为为0.020.020.2mg/L0.2mg/L；在干燥区，水氟含量一般为；在干燥区，水氟含量一般为0.80.81.5mg/L1.5mg/L，局部地区大于，局部地区大于1.5mg/L1.5mg/L；海水氟含量为；海水氟含量为0.10mg/L0.10mg/L，河水氟含量为，河水氟含量为0.020.027mg/L7mg/L，潜水，潜水0.020.0228mg/L28mg/L，承压水，承压水0.50.51.0mg/L1.0mg/L。天然水中氟的主要来源是含氟矿物、含氟矿脉及矿床。干天然水中氟的主要来源是含氟矿物、含氟矿脉及矿床。干旱的古地理环境是高氟地下水形成的主要原因。旱的古地理环境是高氟地下水形成的主要原因。2023/5/24132023/5/2413页页页页vv地方性氟病因及症状地方性氟病因及症状n n影响骨骼正常发育生长影响骨骼正常发育生长 人体在高氟环境中，长期摄入过量的氟，在机体内可形成人体在高氟环境中，长期摄入过量的氟，在机体内可形成CaFCaF2 2。CaFCaF2 2沉着于骨及软骨组织中，破坏钙磷代谢，从而影响骨骼正常发育生长沉着于骨及软骨组织中，破坏钙磷代谢，从而影响骨骼正常发育生长 ；n n影响牙齿健康影响牙齿健康CaFCaF2 2还可导致牙齿钙化不全，牙釉受损。还可导致牙齿钙化不全，牙釉受损。n n影响人体内分泌功能影响人体内分泌功能过量的氟可抑制许多酶的活性，干扰基因合成，影响甲状腺、胰腺、肾过量的氟可抑制许多酶的活性，干扰基因合成，影响甲状腺、胰腺、肾上腺、性腺等的内分泌功能，从而使胃、胰、心脏、大脑、肝脏等脏器上腺、性腺等的内分泌功能，从而使胃、胰、心脏、大脑、肝脏等脏器和器官受到损伤。另外，对生殖功能也有一定影响和器官受到损伤。另外，对生殖功能也有一定影响 。n n过量的氟对中枢神经有毒害作用过量的氟对中枢神经有毒害作用过量氟可影响神经传导，破坏条件反射，引起神经中毒。过量氟可影响神经传导，破坏条件反射，引起神经中毒。生活在高氟区的人群，往往有肢体麻木、知觉异常、反应迟钝、嗜睡不生活在高氟区的人群，往往有肢体麻木、知觉异常、反应迟钝、嗜睡不醒等症状。严重的氟中毒就是氟骨症。表现为骨质被破坏、堆积、骨质软化，醒等症状。严重的氟中毒就是氟骨症。表现为骨质被破坏、堆积、骨质软化，骨外膜赘骨增生，韧带钙化，骨质疏松。随之而来的是肌肉萎缩、肢体变形。骨外膜赘骨增生，韧带钙化，骨质疏松。随之而来的是肌肉萎缩、肢体变形。2023/5/24142023/5/2414页页页页(3)(3)地方性氟病的预防地方性氟病的预防 地方性氟中毒，除少数为食物型和燃煤污染型外，绝大多数属地方性氟中毒，除少数为食物型和燃煤污染型外，绝大多数属于饮水型。因此预防氟中毒主要是采用降低水中氟含量的办法来于饮水型。因此预防氟中毒主要是采用降低水中氟含量的办法来实现。实现。降氟方法大体上可分为化学法、物理吸附法和电化学法三大类，降氟方法大体上可分为化学法、物理吸附法和电化学法三大类，其中以化学法采用较为普遍。其中以化学法采用较为普遍。常用的化学降氟剂有氧化铝常用的化学降氟剂有氧化铝(A1(A12 20 03 3)、多氯联铝、多氯联铝(A1(A12 2C1C13 3)、羟、羟基氯化铝、活性氧化铝、硫酸铝和明矾。这种方法可将水中的氟基氯化铝、活性氧化铝、硫酸铝和明矾。这种方法可将水中的氟含量从含量从10mg/L10mg/L降至降至1 11.5mg/L1.5mg/L，基本符合防病的要求。，基本符合防病的要求。物理吸附法常采用的吸附剂有骨粉、骨炭、浮石、磷灰石及活物理吸附法常采用的吸附剂有骨粉、骨炭、浮石、磷灰石及活性炭等。小规模的降氟有时还采用阳离子交换树脂。性炭等。小规模的降氟有时还采用阳离子交换树脂。虽然在气候干旱的氟病区地表水、潜水含氟量多在虽然在气候干旱的氟病区地表水、潜水含氟量多在2 23mg3mgL L以上，但是承压水的含氟量往往较低，常为以上，但是承压水的含氟量往往较低，常为lmglmgL L左右。所以左右。所以我国主要是采用打防氟井的办法我国主要是采用打防氟井的办法 。但实践表明：打防氟井的数量。但实践表明：打防氟井的数量多、投资大、效益差。另一方面，有些深井水取自湖沼相地层，多、投资大、效益差。另一方面，有些深井水取自湖沼相地层，氟含量虽然下降了，可是大骨节病和克山病却加重了。因此，在氟含量虽然下降了，可是大骨节病和克山病却加重了。因此，在上述地区既要打井防氟，又要防止大骨节病的发生。上述地区既要打井防氟，又要防止大骨节病的发生。2023/5/24152023/5/2415页页页页低氟水的分布也很广泛，因此龋齿广泛流行。对于低氟低氟水的分布也很广泛，因此龋齿广泛流行。对于低氟水的改良方法，主要是进行氟化。水的改良方法，主要是进行氟化。数十年来国内外饮水氟化的实践显示了良好的防治效果数十年来国内外饮水氟化的实践显示了良好的防治效果 ，特别对青少年的龋齿防治取得了良好的效果。但，特别对青少年的龋齿防治取得了良好的效果。但2020世纪世纪6060年代以来，由于城市人口癌症患病率明显升高，且似乎年代以来，由于城市人口癌症患病率明显升高，且似乎表现为与饮水氟化城市的死亡率高于为氟化城市，因此，表现为与饮水氟化城市的死亡率高于为氟化城市，因此，一度时期以来把死因归咎为饮水氟化一度时期以来把死因归咎为饮水氟化 。最近的研究表明，。最近的研究表明，癌症死亡率与饮水氟化无关。癌症死亡率与饮水氟化无关。2023/5/24162023/5/2416页页页页3 3砷与砷中毒砷与砷中毒 人类对砷的利用涉及到医药、农业、牧业、林业及其它工业部门。人类对砷的利用涉及到医药、农业、牧业、林业及其它工业部门。在在医医药药方方面面除除了了用用砷砷化化物物治治疗疗梅梅毒毒、贫贫血血，还还经经常常使使用用一一定定浓浓度度的的亚亚砷砷酸酸钾钾(K(K3 3AsOAsO3 3)溶溶液液治治疗疗风风湿湿症症、白白血血病病、牛牛皮皮癣癣；用用砷砷酸酸钠钠(Na(Na3 3AsOAsO4 4)可治疗慢性皮肤病、寄生虫病和贫血。可治疗慢性皮肤病、寄生虫病和贫血。在在农农业业上上，常常用用砷砷酸酸铜铜、砷砷酸酸铝铝、砷砷酸酸铅铅等等作作为为除除莠莠剂剂，甲甲砷砷酸酸、二二甲甲基基丙丙砷砷酸酸钙钙、甲甲基基砷砷酸酸钙钙等等有有机机砷砷化化物物也也常常用用作作除除莠莠剂剂，如如果果园园、棉田、苗圃和草地中杂草的去除。棉田、苗圃和草地中杂草的去除。在畜牧业上，用砷化物作为饲料添加剂促进猪和禽类的发育生长。在畜牧业上，用砷化物作为饲料添加剂促进猪和禽类的发育生长。在在林林业业上上，人人们们常常用用铬铬砷砷合合剂剂、砷砷酸酸钠钠、砷砷酸酸锌锌作作为为木木材材的的防防腐腐剂，以防止霉菌和昆虫的侵蚀和破坏。剂，以防止霉菌和昆虫的侵蚀和破坏。在制革工业中常采用较大量的砷化物作为脱毛剂。在制革工业中常采用较大量的砷化物作为脱毛剂。总总的的来来讲讲，人人类类对对砷砷及及其其化化合合物物的的用用途途在在很很大大程程度度上上是是利利用用了了它它们的毒理性质。们的毒理性质。2023/5/24172023/5/2417页页页页1)1)砷的地球化学砷的地球化学 砷砷有有0 0、3-3-、3+3+、5+5+价价态态，以以后后两两种种价价态态常常见见。砷砷广广泛泛分分布布于于大大气气、水水、土土、岩岩石石和和生生物物体体中中。砷砷的的地地壳壳丰丰度度不不高高，为为1.8g/g1.8g/g，。，。含砷矿物可分为硫化砷、氧化砷和多金属砷化物三大类。硫化含砷矿物可分为硫化砷、氧化砷和多金属砷化物三大类。硫化砷矿物经氧化后较易溶解，氧化砷矿物较难溶解，而多金属砷矿物砷矿物经氧化后较易溶解，氧化砷矿物较难溶解，而多金属砷矿物一般情况下难溶解。一般情况下难溶解。三价砷与硫有很强的亲和力，因此三价砷与硫有很强的亲和力，因此AsAs3+3+常常被金属硫化物所吸常常被金属硫化物所吸附，或与其共沉淀。砷酸盐可被氢氧化铁附，或与其共沉淀。砷酸盐可被氢氧化铁(Fe(OH)(Fe(OH)2 2)吸附沉淀，因此吸附沉淀，因此在各类沉积铁矿中常伴有较大量的砷。砷还可以被粘土矿物或其它在各类沉积铁矿中常伴有较大量的砷。砷还可以被粘土矿物或其它的含铁化合物吸附。砷酸盐与磷酸盐的化学性质很相近，因此，在的含铁化合物吸附。砷酸盐与磷酸盐的化学性质很相近，因此，在磷酸盐矿物中和富含磷酸盐矿物的地层中往往也富含较大量的砷。磷酸盐矿物中和富含磷酸盐矿物的地层中往往也富含较大量的砷。在氧化的碱性环境中亚砷酸盐不稳定，而砷酸盐比较稳定，所在氧化的碱性环境中亚砷酸盐不稳定，而砷酸盐比较稳定，所以以AsAs3+3+较多地被转变为较多地被转变为AsAs5+5+；天然水中的砷主要为；天然水中的砷主要为AsAs5+5+，约占总砷，约占总砷量的量的70708080。在酸性还原环境中，亚砷酸盐较稳定，以。在酸性还原环境中，亚砷酸盐较稳定，以AsAs3+3+为为主；此时天然水中的砷以主；此时天然水中的砷以AsAs3+3+为主，可占总砷量的为主，可占总砷量的7070一一9090。2023/5/24182023/5/2418页页页页vv大气中的砷大气中的砷 无污染的空气中的砷含量也有无污染的空气中的砷含量也有0.010.011.0g/m1.0g/m3 3。煤烟是大气中砷。煤烟是大气中砷的主要来源。工厂冶炼或施撒农药，可使空气中的砷含量达到的主要来源。工厂冶炼或施撒农药，可使空气中的砷含量达到1 1ng/mng/m3 3。vv岩石中的砷岩石中的砷 岩石中的砷是环境中砷的主要来源。各类岩石的平均砷含量都很相岩石中的砷是环境中砷的主要来源。各类岩石的平均砷含量都很相近，为近，为1.42.5g/g1.42.5g/g左右，页岩在所有岩石中的砷含量最高，为左右，页岩在所有岩石中的砷含量最高，为13g/g13g/g。vv土壤中的砷土壤中的砷 土壤中砷的平均含量大约为土壤中砷的平均含量大约为0.10.19.0g/g9.0g/g。在砷矿区，或富砷地。在砷矿区，或富砷地层周围的土壤含砷量很高。土壤被砷污染后，其毒性的大小与土壤本身层周围的土壤含砷量很高。土壤被砷污染后，其毒性的大小与土壤本身的化学成分、土壤所处的地球化学环境有关。如果土壤富含较大量的铁、的化学成分、土壤所处的地球化学环境有关。如果土壤富含较大量的铁、铝、钙等成分，虽然它们可促使砷在土壤中积累，但土壤的粘粒、氧化铝、钙等成分，虽然它们可促使砷在土壤中积累，但土壤的粘粒、氧化铁、氧化铝易与砷结合，形成难溶的砷化物。在铁、氧化铝易与砷结合，形成难溶的砷化物。在pHpH值和值和EhEh值较高的环值较高的环境里，土壤中砷的活性较高，易于溶解、迁移，易于为生物所吸收。境里，土壤中砷的活性较高，易于溶解、迁移，易于为生物所吸收。2023/5/24192023/5/2419页页页页vv天然水中的砷天然水中的砷 各种天然水砷含量在各种天然水砷含量在5 550g/L50g/L之间，最高可达之间，最高可达280mg/L280mg/L。大气降水。大气降水各地区的均值大约为各地区的均值大约为0.0160.0160.1g/L0.1g/L。海水的平均含砷量为。海水的平均含砷量为2 210g/L10g/L。世界河水平均含砷量为世界河水平均含砷量为2g/L2g/L，范围为，范围为2.52.510g/L 10g/L。地表水、潜水的一般含砷量为地表水、潜水的一般含砷量为0.50.55g/L 5g/L，个别可达，个别可达550g/L550g/L。地下水由于埋深、地下水由于埋深、EhEh值、值、pHpH值、含水层的岩性不同，含砷量差别很大，值、含水层的岩性不同，含砷量差别很大，一般为一般为1 150g/L50g/L，高者可达，高者可达1001002000g/L2000g/L。温泉水及火山温泉水含砷量亦很高，一般为温泉水及火山温泉水含砷量亦很高，一般为1.28.5mg/L 1.28.5mg/L。天然水中各种形式的砷酸和亚砷酸是比较稳定的。在氧化条件下以砷酸天然水中各种形式的砷酸和亚砷酸是比较稳定的。在氧化条件下以砷酸盐为主盐为主 ，还原条件下以亚砷酸盐为主。，还原条件下以亚砷酸盐为主。在氧化环境中在氧化环境中AsAs3+3+更多地转变为更多地转变为AsAs5+5+，这一转变可大大降低总砷（，这一转变可大大降低总砷（AsAs3+3+、AsAs5+5+的总和）的毒性。的总和）的毒性。2023/5/24202023/5/2420页页页页vv食物中的砷食物中的砷 人体中的砷主要来自于饮水和食物。鱼虾类含砷人体中的砷主要来自于饮水和食物。鱼虾类含砷量最高，为量最高，为2.172.17170g/g170g/g；肉类较高，为；肉类较高，为0.850.851.3g/g1.3g/g；谷类最低为；谷类最低为0.020.020.10g/g0.10g/g。人体每天从食物和饮水中吸取一定量的砷，摄入人体每天从食物和饮水中吸取一定量的砷，摄入量为量为0.52.5mg/0.52.5mg/人人日。正常人体的总砷量约为日。正常人体的总砷量约为98mg98mg，血液中含砷为，血液中含砷为2.5mg2.5mg，最多的在肺、肾、脾，最多的在肺、肾、脾中，头发、指甲、皮肤次之。中国人发砷的含量范中，头发、指甲、皮肤次之。中国人发砷的含量范围为围为0.160.160.97g/g0.97g/g，一般认为发砷大于，一般认为发砷大于3g/g3g/g，即可作为接触砷的标志。即可作为接触砷的标志。2023/5/24212023/5/2421页页页页2)2)砷的生物化学性质砷的生物化学性质 资料表明，资料表明，AsAs3+3+的毒性要比的毒性要比AsAs5+5+大大6060倍。砷的生物化倍。砷的生物化学作用及其毒性，在很大程度上是因为学作用及其毒性，在很大程度上是因为AsAs3+3+与酶蛋白质中与酶蛋白质中的巯基的巯基(SH)SH)、蛋白质物质中的胱氨酸、半胱氨酸等含硫、蛋白质物质中的胱氨酸、半胱氨酸等含硫的氨基的氨基(NHNH2 2)有很强的亲和力，而有很强的亲和力，而AsAs5+5+的亲和力则很小。的亲和力则很小。AsAs3+3+与与SeSe4+4+在机体的代谢过程中可以互相拮抗、相互取在机体的代谢过程中可以互相拮抗、相互取代，它们使含有大量硫的角质素发生分解或死亡。代，它们使含有大量硫的角质素发生分解或死亡。2023/5/24222023/5/2422页页页页过量的砷对植物也有较大的损害。砷对植物的破坏作过量的砷对植物也有较大的损害。砷对植物的破坏作用在于它能影响或阻碍植物根部对水分和营养的吸收和用在于它能影响或阻碍植物根部对水分和营养的吸收和输送；影响植物对氮的吸收，破坏叶绿素的合成；砷还输送；影响植物对氮的吸收，破坏叶绿素的合成；砷还能影响植物对磷的代谢，从而阻碍植物的生长。能影响植物对磷的代谢，从而阻碍植物的生长。砷对人体有许多有益的作用，如久服元素砷可以强身砷对人体有许多有益的作用，如久服元素砷可以强身壮体御寒，渔民们用砷作为御寒剂。壮体御寒，渔民们用砷作为御寒剂。适量的砷可促进家禽、家畜的生长发育，适量的砷有适量的砷可促进家禽、家畜的生长发育，适量的砷有助于血红蛋白的合成。适量的砷还可刺激豌豆、萝卜、助于血红蛋白的合成。适量的砷还可刺激豌豆、萝卜、土豆、小麦等作物生长等。土豆、小麦等作物生长等。2023/5/24232023/5/2423页页页页3)3)砷中毒及其类型砷中毒及其类型砷中毒按其发病过程可分为急性和慢性两大类。砷中毒按其发病过程可分为急性和慢性两大类。急急性性砷砷中中毒毒多多为为大大量量意意外外接接触触砷砷所所引引起起，它它可可严严重重损损害害胃胃肠肠道道、呼呼吸吸道道、皮皮肤肤和和神神经经系系统统，主主要要表表现现为为疲疲乏乏无无力力、呕呕吐吐、皮皮肤肤发发黄黄、腹腹痛痛及及神神经经痛痛，甚甚至至引引起起昏昏迷迷，严严重重者者表表现现为为神神经经异异常常、呼呼吸吸困困难难、心心肌肌衰衰竭竭而而死死亡亡。急急性性砷中毒的致死剂量为砷中毒的致死剂量为7070180mg180mg。慢性砷中毒表现为肌无力、食欲减退、皮肤角化及某些神经症状。地方性慢慢性砷中毒表现为肌无力、食欲减退、皮肤角化及某些神经症状。地方性慢性砷中毒主要反映在皮肤、头发、指甲和神经系统方面，此外还有全身性的性砷中毒主要反映在皮肤、头发、指甲和神经系统方面，此外还有全身性的症状。慢性砷毒患者的皮肤粗糙，而且异常干燥；头发脆而易脱落；掌及跖症状。慢性砷毒患者的皮肤粗糙，而且异常干燥；头发脆而易脱落；掌及跖部皮肤增厚，角化过度；许多部位出现皮疹，少数可见皮肤溃疡；躯干部位部皮肤增厚，角化过度；许多部位出现皮疹，少数可见皮肤溃疡；躯干部位皮肤色素沉着，亦可见细小的脱色斑点（俗称皮肤色素沉着，亦可见细小的脱色斑点（俗称“蛤蟆皮蛤蟆皮”或或“花肚皮花肚皮”），），这是诊断砷中毒的一个重要标志。患者的指这是诊断砷中毒的一个重要标志。患者的指(趾趾)甲粗糙无光泽、脆薄易损，甲粗糙无光泽、脆薄易损，并出现并出现1 13mm3mm宽的白色横纹，这是砷中毒的典型特征。神经系统表现为多宽的白色横纹，这是砷中毒的典型特征。神经系统表现为多发性神经炎，如肢体感觉迟钝、麻木、刺痛、压痛，严重者表现为肌无力、发性神经炎，如肢体感觉迟钝、麻木、刺痛、压痛，严重者表现为肌无力、行动困难、运动失调；四肢远端麻木、感觉迟钝，乃至失去知觉。长期摄入行动困难、运动失调；四肢远端麻木、感觉迟钝，乃至失去知觉。长期摄入大量的砷，可导致皮肤癌。大量的砷，可导致皮肤癌。2023/5/24242023/5/2424页页页页(1)(1)药物型砷中毒药物型砷中毒 用用含含砷砷的的药药物物治治疗疗某某些些疾疾病病如如用用量量不不当当，就就会会给给患患者者的的健健康康带带来来严严重重的的危危害害。用用砷砷凡凡纳纳明明治治疗疗的的梅梅毒毒患患者者，在在3232年年后后，出出现现典典型型的的砷砷性性角角化化症症；用用亚亚砷砷酸酸钾钾(K(K3 3AsOAsO3 3)溶溶液液治治疗疗的的白白血血病病、牛牛皮皮癣癣患患者者，结结果果有有40.440.4出出现现掌掌跖跖角角化化，其潜伏期平均为其潜伏期平均为1414年。年。口服砷剂总量达口服砷剂总量达30g30g就可导致内脏部位的癌症；终生服砷就可导致内脏部位的癌症；终生服砷20g20g，皮肤癌发病率为，皮肤癌发病率为6 6。前者的潜伏期为。前者的潜伏期为2424年，后者为年，后者为1818年。年。2023/5/24252023/5/2425页页页页(2)(2)污染和职业型砷中毒污染和职业型砷中毒 砷污染中毒多是由于食品污染及水污染所造成。砷污染中毒多是由于食品污染及水污染所造成。职业性砷中毒与工作人员接触砷的机会有关。职业性砷中毒与工作人员接触砷的机会有关。(3)(3)生物地球化学型砷中毒生物地球化学型砷中毒指原生环境或非人为因素所引起的砷中毒。指原生环境或非人为因素所引起的砷中毒。2023/5/24262023/5/2426页页页页4)4)饮水砷标准及砷中毒防治措施饮水砷标准及砷中毒防治措施大多数国家均以总砷作为评价水质的标准，在氧化条件大多数国家均以总砷作为评价水质的标准，在氧化条件下一般天然水中下一般天然水中AsAs3+3+：AsAs5+5+为为3:73:7，若以，若以AsAs3+3+为为0.05mg/L0.05mg/L时，总砷则为时，总砷则为0.170mg/L0.170mg/L。砷中毒的防治，对于新开发的水源，投入使用前应进行砷中毒的防治，对于新开发的水源，投入使用前应进行系统的水质监测；在砷中毒地区，进行改水，在未找到合系统的水质监测；在砷中毒地区，进行改水，在未找到合格水源之前可对高砷水采用絮凝法、石灰软化法、活性氧格水源之前可对高砷水采用絮凝法、石灰软化法、活性氧化铝吸附法降砷，实践表明含砷化铝吸附法降砷，实践表明含砷0.6mg/L0.6mg/L的的1 1升高砷水加升高砷水加入入1g1g明矾，可使砷降至明矾，可使砷降至0.03mg/L0.03mg/L。2023/5/24272023/5/2427页页页页4 4硒的地球化学与疾病硒的地球化学与疾病 (1)(1)硒的地球化学硒的地球化学 硒的地壳丰度较低，为硒的地壳丰度较低，为0.05g/g0.05g/g，但分布很广。不同岩石种类，但分布很广。不同岩石种类的含硒量差别较大。含硒量较高的岩石有火山凝灰岩、碳质页岩、的含硒量差别较大。含硒量较高的岩石有火山凝灰岩、碳质页岩、富含黄铁矿的页岩及灰岩，以及某些含煤地层。土壤中硒的丰度较富含黄铁矿的页岩及灰岩，以及某些含煤地层。土壤中硒的丰度较岩石低，为岩石低，为0.0lg/g0.0lg/g。土壤含硒量差别很大，最低为。土壤含硒量差别很大，最低为0 0001g/g001g/g，最高可达，最高可达105g/g105g/g。一般，在湿润的偏酸性还原环境中有利于硒的淋溶和迁移，土一般，在湿润的偏酸性还原环境中有利于硒的淋溶和迁移，土壤中硒较缺乏；在干旱的偏碱性氧化环境中，土壤的硒易于富集，壤中硒较缺