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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,环境地球化学 第,*,页,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,第四节 地球化学环境与人类疾病,三、几个主要地方病,地方性疾病：,是指含有一定发病区域环境疾病，它是一个影响范围大，潜伏周期长，并具突发性流行，不易根治疾病。当前对引发这些地方性疾病流行原因还不甚清楚。,在病因上概括起来可归为两类不一样观点：一类认为是当地环境生物性因子引发；另一类认为无机元素缺乏或过多而引发。从生物地球化学环境角度来看，生物和非生物原因共同作用，对于地方病流行和分布都是至关主要。,环境地球化学 第,1,页,第1页,第四节 地球化学环境与人类疾病,中国几个地方性疾病分布示意图,1-克山病；2-大骨节病；3-地方性氟中毒,环境地球化学 第,2,页,第2页,第四节 地球化学环境与人类疾病,1地方性甲状腺肿,致病原因,碘缺乏或过剩都会造成人体甲状腺代谢功效障碍，发生甲状腺肿。这是一个世界范围地方性疾病，它严重危害人类健康，在地方性甲状腺肿严重流行地域，同时流行克汀病，其特征是聋、哑、傻、矬，且终生残废。,地方性甲状腺肿分布,主要分布于北半球高纬度地带，包含欧洲、亚洲、美洲北半部，略呈带状。地理特征上，集中分布于世界几大山脉，如亚洲喜马拉雅山区在尼泊尔境内为最重病区，患病率高达90100；欧洲阿尔卑斯山、高加索山、南美安第斯山，该病广泛分布，澳大利亚新西兰岛、新几内亚岛，非洲马达加斯加岛是该病较重流行地。,我国是世界甲状腺肿流行较严重国家之一，该病广泛分布于山区和内陆。,环境地球化学 第,3,页,第3页,第四节 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,环境地球化学 第,4,页,第4页,第四节 地球化学环境与人类疾病,碘地球化学与生物地球化学作用,碘在自然界特征,碘在自然界普通呈碘化物、碘酸盐或有机碘化物形式存在。在不一样介质及不一样条件下，碘含量和赋存状态各不相同：碘在地表环境中含有很强迁移能力，易淋溶淋失。,我国地方性甲状腺肿分布特征,我国地方性甲状腺肿主要分布在山区。,在内陆一些起伏较大地域，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。保持碘能力较差沙土地域也易发生地方性甲状腺肿；保持碘能力过强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肿流行，如黑龙江桦川县。干旱、半干旱气候油田区和沿海地域往往因摄取过量碘而引发地方性甲状腺肿。,环境地球化学 第,5,页,第5页,第四节 地球化学环境与人类疾病,人体中碘,碘是参加甲状腺素合成必需微量元素，人体含碘量约为1025mg，有80碘富集于甲状腺体中。人体主要从饮水和食物中吸收碘，吸收率很高，几乎可达100，每人每日需碘量为100300g不等。正常需碘量约为200g，摄入量低于50g为不足，大于1000g则会产生毒害。,生理功效,无机碘进入机体后主要为甲状腺体所吸收，经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氨酸基中氢离子，经过一系列置换形成碘酪氨酸、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）。,症状,缺碘对人主要表现为：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，皮肤毛发生长异常，中枢神经发育不全，严重者造成克汀病。,环境地球化学 第,6,页,第6页,第四节 地球化学环境与人类疾病,地球化学环境中碘与地方性甲状腺肿,普通规律是，地方性甲状腺肿发病率山区高，平原低。土壤、作物和饮水中碘含量与地方性甲状腺肿发病率呈负相关，但几个原因相对讲，惟有饮水中含碘量与地方性甲状腺肿关系比较一致，并含有可比性。,当水碘低于最适浓度下限(10g/L)时，饮水中含碘量愈低，地方性甲状腺肿患病率愈高，二者呈负相关关系；当水碘高于最适浓度上限浓度时，饮水中碘含量愈高，地方性甲状腺肿患病率愈高，二者呈正相关关系。,环境地球化学 第,7,页,第7页,第四节 地球化学环境与人类疾病,但也有研究表明，有些地域水土并不缺碘，可是甲状腺肿却严重流行，其产生原因是因为环境中存在着一些干扰原因，这些干扰原因包含：,一些元素干扰 饮水中较多钙、镁、锰、氟等元素能够干扰人体对碘吸收，尤其是钙干扰作用最强。,污染水干扰碘吸收 许多资料表明，在亚洲、非洲、拉丁美洲有许多国家因饮用水严重受到有机(微生物)污染，而引发地方性甲状腺肿严重流行。,食物中致甲状腺肿物质 一些蔬菜，如卷心菜、黄白菜、大豆等含有致甲状腺肿物质，它们能抑制氧化作用进行，从而妨碍甲状腺对碘吸收利用。,环境地球化学 第,8,页,第8页,第四节 地球化学环境与人类疾病,地方性甲状腺肿防治,因为在低碘和高碘环境中都能够发生地方性甲状腺肿此病，而且还有许多干扰原因促使该病流行。所以要进行有效地防治，还是一个十分复杂问题。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：,查明天然水中碘分布规律，提供适量碘饮水水源；,查明水中Ca、F、Mg、Mn等元素含量；,查明地域性食物特征，如蔬菜、食盐、海产品等对该病干扰；,测定水中有机质含量和细菌指数、水中亚硝酸盐含量。,对于该病有效防治方法是使用碘盐、进行改水、限制使用“促甲状腺肿”物质。,环境地球化学 第,9,页,第9页,2氟生物地球化学与地方性氟病,地方性氟病是一个世界性地方病，遍布五大洲。我国主要主要流行于贵洲、陕西、甘肃、山西、山东、河北、吉林、黑龙江等省。这种病主要表现是氟中毒引发斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引发龋齿。,世界地方性氟病与龋齿分布示意图,1-地方性氟病；,2-龋齿,环境地球化学 第,10,页,第10页,(1)地方性氟病分布,世界范围内，地方性氟中毒分布表现为地带性和非地带性。,地带性氟中毒分布与自然地理纬度相关，其主要分布于干旱及半干旱带，年降水量为200400mm左右，或更少。这种地带主要位于赤道南北15,o,35,o,之间，它包含了中国、原苏联、和蒙古境内干旱、半干旱区。,非地带性氟中毒有以下几个情况：,与火山相关氟病区，如冰岛、意大利、日本等国；,与含氟岩石或含氟矿床相关氟病区，如埃及、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥等国，,与磷酸盐矿床(Ca,5,P0,4,3,F)相关氟病区；,与冰晶石(Na,3,AIF,6,)矿床相关氟病区；,与一些著名温泉相关氟病区，如我国北京小汤山温泉、怀来盆地温泉区。,环境地球化学 第,11,页,第11页,中国地方性氟中毒分布图,环境地球化学 第,12,页,第12页,(2)氟地球化学与生物化学作用,人体内氟及氟起源,氟是一个主要生命必需微量元素。在人骨骼、肌肉、血液和脏器中都有它存在。正常人体含氟量为1390mg。一个70kg重成年人，日摄入氟是为3.8mg，其中1.4mg是经过饮水摄入。,氟起源主要有两种，一是矿物、岩石被风化；二是火山喷发。氟极易为水迁移，在酸性环境中呈离子状态。但水含氟量与气候带亲密相关，在湿润淋溶区，水氟含量很低，为0.020.2mg/L；在干燥区，水氟含量普通为0.81.5mg/L，局部地域大于1.5mg/L；海水氟含量为0.10mg/L，河水氟含量为0.027mg/L，潜水0.0228mg/L，承压水0.51.0mg/L。,天然水中氟主要起源是含氟矿物、含氟矿脉及矿床。干旱古地理环境是高氟地下水形成主要原因。,环境地球化学 第,13,页,第13页,地方性氟病因及症状,影响骨骼正常发育生长,人体在高氟环境中，长久摄入过量氟，在机体内可形成CaF,2,。CaF,2,从容于骨及软骨组织中，破坏钙磷代谢，从而影响骨骼正常发育生长；,影响牙齿健康,CaF,2,还可造成牙齿钙化不全，牙釉受损。,影响人体内分泌功效,过量氟可抑制许多酶活性，干扰基因合成，影响甲状腺、胰腺、肾上腺、性腺等内分泌功效，从而使胃、胰、心脏、大脑、肝脏等脏器和器官受到损伤。另外，对生殖功效也有一定影响。,过量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，引发神经中毒。,生活在高氟区人群，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。随之而来是肌肉萎缩、肢体变形。,环境地球化学 第,14,页,第14页,(3)地方性氟病预防,地方性氟中毒，除少数为食物型和燃煤污染型外，绝大多数属于饮水型。所以预防氟中毒主要是采取降低水中氟含量方法来实现。,降氟方法大致上可分为化学法、物理吸附法和电化学法三大类，其中以化学法采取较为普遍。,惯用化学降氟剂有氧化铝(A1,2,0,3,)、多氯联铝(A1,2,C1,3,)、羟基氯化铝、活性氧化铝、硫酸铝和明矾。这种方法可将水中氟含量从10mg/L降至11.5mg/L，基本符合防病要求。,物理吸附法常采取吸附剂有骨粉、骨炭、浮石、磷灰石及活性炭等。小规模降氟有时还采取阳离子交换树脂。,即使在气候干旱氟病区地表水、潜水含氟量多在23mgL以上，不过承压水含氟量往往较低，常为lmgL左右。所以我国主要是采取打防氟井方法。但实践表明：打防氟井数量多、投资大、效益差。另首先，有些深井水取自湖沼相地层，氟含量即使下降了，可是大骨节病和克山病却加重了。所以，在上述地域既要打井防氟，又要预防大骨节病发生。,环境地球化学 第,15,页,第15页,低氟水分布也很广泛，所以龋齿广泛流行。对于低氟水改良方法，主要是进行氟化。数十年来国内外饮水氟化实践显示了良好防治效果，尤其对青少年龋齿防治取得了良好效果。但20世纪60年代以来，因为城市人口癌症患病率显著升高，且似乎表现为与饮水氟化城市死亡率高于为氟化城市，所以，一度时期以来把死因归咎为饮水氟化。最近研究表明，癌症死亡率与饮水氟化无关。,环境地球化学 第,16,页,第16页,3砷与砷中毒,人类对砷利用包括到医药、农业、牧业、林业及其它工业部门。,在医药方面除了用砷化物治疗梅毒、贫血，还经常使用一定浓度亚砷酸钾(K,3,AsO,3,)溶液治疗风湿症、白血病、牛皮癣；用砷酸钠(Na,3,AsO,4,)可治疗慢性皮肤病、寄生虫病和贫血。,在农业上，惯用砷酸铜、砷酸铝、砷酸铅等作为除莠剂，甲砷酸、二甲基丙砷酸钙、甲基砷酸钙等有机砷化物也惯用作除莠剂，假如园、棉田、苗圃和草地中杂草去除。,在畜牧业上，用砷化物作为饲料添加剂促进猪和禽类发育生长。,在林业上，人们惯用铬砷合剂、砷酸钠、砷酸锌作为木材防腐剂，以预防霉菌和昆虫侵蚀和破坏。,在制革工业中常采取较大量砷化物作为脱毛剂。,总来讲，人类对砷及其化合物用途在很大程度上是利用了它们毒理性质。,环境地球化学 第,17,页,第17页,1)砷地球化学,砷有0、3-、3+、5+价态，以后两种价态常见。砷广泛分布于大气、水、土、岩石和生物体中。砷地壳丰度不高，为1.8g/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，而多金属砷矿物普通情况下难溶解。,三价砷与硫有很强亲和力，所以As,3+,经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(Fe(OH),2,)吸附沉淀，所以在各类沉积铁矿中常伴有较大量砷。砷还能够被粘土矿物或其它含铁化合物吸附。砷酸盐与磷酸盐化学性质很相近，所以，在磷酸盐矿物中和富含磷酸盐矿物地层中往往也富含较大量砷。,在氧化碱性环境中亚砷酸盐不稳定，而砷酸盐比较稳定，所以As,3+,较多地被转变为As,5+,；天然水中砷主要为As,5+,，约占总砷量7080。在酸性还原环境中，亚砷酸盐较稳定，以As,3+,为主；此时天然水中砷以As,3+,为主，可占总砷量70一90。,环境地球化学 第,18,页,第18页,大气中砷,无污染空气中砷含量也有0.011.0g/m,3,。煤烟是大气中砷主要起源。工厂冶炼或施撒农药，可使空气中砷含量到达1ng/m,3,。,岩石中砷,岩石中砷是环境中砷主要起源。各类岩石平均砷含量都很相近，为1.42.5g/g左右，页岩在全部岩石中砷含量最高，为13g/g。,土壤中砷,土壤中砷平均含量大约为0.19.0g/g。在砷矿区，或富砷地层周围土壤含砷量很高。土壤被砷污染后，其毒性大小与土壤本身化学成份、土壤所处地球化学环境相关。假如土壤富含较大量铁、铝、钙等成份，即使它们可促使砷在土壤中积累，但土壤粘粒、氧化铁、氧化铝易与砷结合，形成难溶砷化物。在pH值和Eh值较高环境里，土壤中砷活性较高，易于溶解、迁移，易于为生物所吸收。,环境地球化学 第,19,页,第19页,天然水中砷,各种天然水砷含量在550g/L之间，最高可达280mg/L。大气降水各地域均值大约为0.0160.1g/L。海水平均含砷量为210g/L。世界河水平均含砷量为2g/L，范围为2.510g/L。,地表水、潜水普通含砷量为0.55g/L，个别可达550g/L。,地下水因为埋深、Eh值、pH值、含水层岩性不一样，含砷量差异很大，普通为150g/L，高者可达100g/L。,温泉水及火山温泉水含砷量亦很高，普通为1.28.5mg/L。,天然水中各种形式砷酸和亚砷酸是比较稳定。在氧化条件下以砷酸盐为主，还原条件下以亚砷酸盐为主。,在氧化环境中As,3+,更多地转变为As,5+,，这一转变可大大降低总砷（As,3+,、As,5+,总和）毒性。,环境地球化学 第,20,页,第20页,食物中砷,人体中砷主要来自于饮水和食物。鱼虾类含砷量最高，为2.17170g/g；肉类较高，为0.851.3g/g；谷类最低为0.020.10g/g。,人体天天从食物和饮水中吸收一定量砷，摄入量为0.52.5mg/人日。正常人体总砷量约为98mg，血液中含砷为2.5mg，最多在肺、肾、脾中，头发、指甲、皮肤次之。中国人发砷含量范围为0.160.97g/g，普通认为发砷大于3g/g，即可作为接触砷标志。,环境地球化学 第,21,页,第21页,2)砷生物化学性质,资料表明，As,3+,毒性要比As,5+,大60倍。砷生物化学作用及其毒性，在很大程度上是因为As,3+,与酶蛋白质中巯基(SH)、蛋白质物质中胱氨酸、半胱氨酸等含硫氨基(NH,2,)有很强亲和力，而As,5+,亲和力则很小。,As,3+,与Se,4+,在机体代谢过程中能够相互拮抗、相互取代，它们使含有大量硫角质素发生分解或死亡。,环境地球化学 第,22,页,第22页,过量砷对植物也有较大损害。砷对植物破坏作用在于它能影响或妨碍植物根部对水分和营养吸收和输送；影响植物对氮吸收，破坏叶绿素合成；砷还能影响植物对磷代谢，从而妨碍植物生长。,砷对人体有许多有益作用，如久服元素砷能够强身壮体御寒，渔民们用砷作为御寒剂。,适量砷可促进家禽、家畜生长发育，适量砷有利于血红蛋白合成。适量砷还可刺激豌豆、萝卜、土豆、小麦等作物生长等。,环境地球化学 第,23,页,第23页,3)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。,急性砷中毒多为大量意外接触砷所引发，它可严重损害胃肠道、呼吸道、皮肤和神经系统，主要表现为疲乏无力、呕吐、皮肤发黄、腹痛及神经痛，甚至引发昏迷，严重者表现为神经异常、呼吸困难、心肌衰竭而死亡。急性砷中毒致死剂量为70180mg。,慢性砷中毒表现为肌无力、食欲减退、皮肤角化及一些神经症状。地方性慢性砷中毒主要反应在皮肤、头发、指甲和神经系统方面，另外还有全身性症状。慢性砷毒患者皮肤粗糙，而且异常干燥；头发脆而易脱落；掌及跖部皮肤增厚，角化过分；许多部位出现皮疹，少数可见皮肤溃疡；躯干部位皮肤色素从容，亦可见细小脱色斑点（俗称“蛤蟆皮”或“花肚皮”），这是诊疗砷中毒一个主要标志。患者指(趾)甲粗糙无光泽、脆薄易损，并出现13mm宽白色横纹，这是砷中毒经典特征。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、行动困难、运动失调；四肢远端麻木、感觉迟钝，乃至失去知觉。长久摄入大量砷，可造成皮肤癌。,环境地球化学 第,24,页,第24页,(1)药品型砷中毒,用含砷药品治疗一些疾病如用量不妥，就会给患者健康带来严重危害。用砷凡纳明治疗梅毒患者，在32年后，出现经典砷性角化症；用亚砷酸钾(K,3,AsO,3,)溶液治疗白血病、牛皮癣患者，结果有40.4出现掌跖角化，其潜伏期平均为14年。,口服砷剂总量达30g就可造成内脏部位癌症；终生服砷20g，皮肤癌发病率为6。前者潜伏期为24年，后者为18年。,环境地球化学 第,25,页,第25页,(2)污染和职业型砷中毒,砷污染中毒多是因为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机会相关。,(3)生物地球化学型砷中毒,指原生环境或非人为原因所引发砷中毒。,环境地球化学 第,26,页,第26页,4)饮水砷标准及砷中毒防治办法,大多数国家均以总砷作为评价水质标准，在氧化条件下普通天然水中As,3+,：As,5+,为3:7，若以As,3+,为0.05mg/L时，总砷则为0.170mg/L。,砷中毒防治，对于新开发水源，投入使用前应进行系统水质监测；在砷中毒地域，进行改水，在未找到合格水源之前可对高砷水采取絮凝法、石灰软化法、活性氧化铝吸附法降砷，实践表明含砷0.6mg/L1升高砷水加入1g明矾，可使砷降至0.03mg/L。,环境地球化学 第,27,页,第27页,4硒地球化学与疾病,(1)硒地球化学,硒地壳丰度较低，为0.05g/g，但分布很广。不一样岩石种类含硒量差异较大。含硒量较高岩石有火山凝灰岩、碳质页岩、富含黄铁矿页岩及灰岩，以及一些含煤地层。土壤中硒丰度较岩石低，为0.0lg/g。土壤含硒量差异很大，最低为0001g/g，最高可达105g/g。,普通，在湿润偏酸性还原环境中有利于硒淋溶和迁移，土壤中硒较缺乏；在干旱偏碱性氧化环境中，土壤硒易于富集，从而造成硒过剩；在热带、亚热带湿热环境中，首先淋溶作用强烈，另首先风化壳多为富含铁、铝粘土矿物组成，它们对硒有较强吸附能力。,环境地球化学 第,28,页,第28页,天然水中硒浓度很低，大约为0.020.2ng/g。它主要以硒酸盐(Na,2,SeO,4,)和亚硒酸盐(Na,2,SeO,3,)形式存在。在硒缺乏区，地表水、地下水硒浓度均值为0.5ng/g。干旱区水硒浓度较高，平均为1.79ng/g。我国国家饮水卫生标准为10ng/g。,食物硒量差异极大，在相同生态环境中，食物中硒以鱼类最高，肉类次之，谷物较低，水果最低。普通鱼类含硒量为5.16.2g/g，肉类为0.21.0g/g，谷类为0.050.20g/g，蔬菜水果类均小于0.1g/g。,环境地球化学 第,29,页,第29页,(2)人体中硒代谢,人体含硒约为13mg，肌肉中有4.55mg，占人体总硒量35，血液中含硒量为1.1mg，占8.5，其余分布于全身，以脏器、头发、指甲含硒量较高。,人体发硒和尿硒含量直接反应出环境中硒丰度，发硒含量是硒在人体和积累程度标志，尿硒浓度可作为人体硒代谢强度指示。,依据大量统计结果，可将发硒含量0.24mg中毒，0.03mg为摄入不足。,环境地球化学 第,30,页,第30页,(3)硒与地方性疾病,1)高硒与地方性疾病,畜类经典硒中毒是以中枢神经系统中毒为主盲目蹒跚和结缔组织中毒性坏死。,我国湖北恩施、陕西紫阳为硒中毒区，主要与高硒含煤地层相关。湖北恩施硒中毒区在历史上也有流行，俗称“脱甲风”，主要流行于干旱年份。,环境地球化学 第,31,页,第31页,2)低硒与地方性疾病,早在100年前就在新西兰发觉一个因为低硒造成动物肌营养不良症，称为白肌病。白肌病主要分布于湿润针叶林灰化土带、落叶阔叶林棕壤带、温带森林棕褐土带和森林草原黑土带，降雨量6001000mm。,人类与低硒相关疾病：,包括到循环系统有：心血管疾病、克山病；,包括到消化系统有：胃癌、肝癌和胰腺癌等；,造血系统有：溶血性贫血、白血病；,神经性系统有：营养性肌无力、肌萎缩。,环境地球化学 第,32,页,第32页,克山病是一个病因未完全查明，慢性病程地方性心肌病，但研究表明：病区土壤中硒含量普遍低于其它地域，从而造成人体缺硒生病。在采取病区居民服用亚硒酸钠补硒办法后，几十万病人治疗，证实可降低克山病发病率，并能降低病死率。,该病主要分布于农村和偏僻山区，青年妇女和儿童为主要受害者，主要表现为心肌细胞坏死。在我国分布较广。,环境地球化学 第,33,页,第33页,全国克山病分布示意图,环境地球化学 第,34,页,第34页,中国硒营养背景值示意图,环境地球化学 第,35,页,第35页,三大类病因学说：,营养说；,中毒说；,生物地球化学说。,三种硒分布类型：,东北型：克山病与大骨节病基本上平行分布。,西北型：大骨节病较严重。,西南型：只有克山病，没有大骨节病。,总来看，特定有机环境及有机污染饮水与克山病亲密相关，这也是一个Mg、Se、Mo等元素缺乏地球化学环境。,环境地球化学 第,36,页,第36页,我国主要黄土区克山病、大骨节病、地方性氟中毒病分布示意图,环境地球化学 第,37,页,第37页,5区域环境与伽师病,伽师病主要分布于新疆喀什平原伽师县、岳普湖县一带，主要症状是长久患慢性腹泻，血钾普遍较低、女性不孕、男性不育、肝肿大。,伽师病严重流行地域是在伽师县和岳普湖县东南部，与沙漠接壤，属于荒漠盐土区，主要分布于克孜河下游冲积平原区。,环境地球化学 第,38,页,第38页,新疆喀什平原不孕症分布图,环境地球化学 第,39,页,第39页,新疆喀什平原低血钾症分布图,环境地球化学 第,40,页,第40页,(1)伽师病地球化学环境,克孜河下游冲积平原为辽阔荒漠盐土区，该区气候十分干旱，年降水量为56.1mm，蒸发量为2241.2mm，为降水量40倍。因为地表水、潜水极少，其分布受季节性影响很大，所以盐分在表土层中大量聚集，尤其在封闭洼地，往往能够见到沉积盐层。,克孜河发源于西天山俄罗斯境内特普齐亚峰，在上游流经了西天山大面积第三系富含石膏红色岩层，即红色泥岩夹粉砂岩层。所以，河水溶滤了大量硫酸盐和氯化物，使河水中含有较多S0,4,2-,、C1,-,、Na,+,、Ca,2+,、Mg,2+,、Sr,2+,，在上游地段就形成了矿化度较高(0.63g/L)SCa型水。所以，克孜河是一条经典硫酸盐水河，因为河水大量渗漏和强烈蒸发，造成下游水量降低，水中盐分增加，形成矿化度较高硫酸盐氯化物水，在水中除了聚集有大量氯化物外，还聚集了大量钠、钙、镁硫酸盐。该区环境介质偏碱性，氧化还原电位较高，锰、锌化学活动性及生物学活性均较低。所以，在水土和谷物中，锰、锌含量偏低。,环境地球化学 第,41,页,第41页,伽师病患病率伴随水土中盐化程度增加而增加，严重流行环境也是水土中盐分，尤其是硫酸盐高度聚集环境。伽师病区地表水、潜水水质普通较差，氯化物、硫酸盐大大超出饮水水质标准。,在克孜河下游地域，居民主要饮用河、渠水，或由河、渠水引入涝坝(即池塘)涝坝水。在下游因为河渠水已高度盐化，矿化度可达1.54.5g/L，S0,4,2-,可达6101710mg/L，水质十分苦咸。,环境地球化学 第,42,页,第42页,(2)伽师病病因分析,伽师病发生与特定地球化学环境有亲密关系。,在病区水土中富集了大量钠、钙、镁硫酸盐，钾、锶等元素也很丰富，而锰、锌显著不足。病区环境介质偏碱性，氧化还原电位较高，锰、锌化学活性及生物活性均较低。所以病区谷物中锰、锌含量亦较低。,钾是一个含有各种主要生物学功效元素，是组成细胞主要阳离子，它对维持细胞正常结构和功效含有主要作用。病区环境是一个富钾环境，水土和作物中钾含量都十分丰富，但地方性慢性腹泻，造成体内钾大量流失；摄入大量钠进入肾曲管后与钾进行交换，从而引发钾流失；机体内钠、钾之间拮抗作用，使钾从尿中排出；高镁可引发钾代谢障碍；钾还能够随汗水排出体内。慢性低钾会影响蛋白质合成，进而造成蛋白质营养不良症。,镁对机体最大影响是形成硫酸镁后导泻作用，使肝脏解毒功效下降，造成机体对一些毒物耐量降低；大量镁促使电解质代谢紊乱，同时对钾也有拮抗作用；高镁还可干扰机体对锰、锌等微量元素吸收。,环境地球化学 第,43,页,第43页,锰是一个十分主要生命必需微量元素，儿童缺锰，生长发育受到抑制，成年人缺锰影响生育。,病区环境原来就缺锌，因为钙浓度很高影响机体对锌吸收，再加上长久腹泻，锌随粪便大量排出，就更促使锌缺乏。,伽师病病区具高硫酸盐、高镁、高钠、高钙和低锌、低锰等特征，主要是经过饮水而作用于人群和畜类。长久饮用高硫酸盐水人群几乎都有稀便、腹鸣、腹胀症状。其带来一些不良后果是，使体内钾大量流失，以致来不及补充而处于低钾状态，影响机体对营养物质消化、吸收，造成营养缺乏症；体液大量流失，使血溶量减低而造成低血压，使肠道内锰、锌等微量元素流失，促使体内元素缺乏，可引发电解质及酶代谢紊乱，使机体代谢平衡受到破坏。所以，高硫酸盐既是伽师病发病诱导原因，又是发病基础条件。,总之，伽师病是因为各种元素过剩及少数元素不足所引发一个地方性综合症。,环境地球化学 第,44,页,第44页,6区域环境与癌症,当前研究表明，约有80癌症是由环境原因引发，其分布具显著地域性和地带性，有集中高发现象，其中消化系统癌症地域性分布最为显著。,所谓地域性，指癌症死亡率分布有显著地域性差异，或集中高发现象；地带性则指，癌症死亡率分布不但有显著地域性特点，而且伴随地理纬度改变而改变。,环境地球化学 第,45,页,第45页,(1)癌症分布特征,癌症在世界各地都有分布，但它有显著集中高发现象。,对世界各地食管癌死亡率研究后，可按其频率划分为四级；,高发区，死亡率高于10010万；,相对高发区，死亡率为7010010万；,中发区，死亡率为407010万；,低发区死亡率低于4010万。,环境地球化学 第,46,页,第46页,中国男性食管癌高发地带分布示意图,环境地球化学 第,47,页,第47页,肝癌分布地方性也十分显著，按发生频率也可分为四级：,高发区死亡率大于3010万；,相对高发区，死亡率为193010万；,中发区死亡率为101910万；,低发区死亡率小于1010万。,环境地球化学 第,48,页,第48页,中国男性肝癌分布图,环境地球化学 第,49,页,第49页,胃癌主要分布于平原沼泽地带，或河漫滩沼泽地带，是一个土壤有机质富集，Ca、Mg、Cu等元素缺乏环境。我国胃癌平均死亡率约为1510万，其总分布趋势是西北黄土高原和东部沿海各省较高。,癌症分布另一个主要特征是对比性强，也就是在广泛低发区内出现几个高发点，或在高发区内轻重病点紧相毗连，形成显著对比。,癌症分布不但表现出地方性，其地带性特征也较显著。这种关系显著地反应在水文地球化学地带性特征上。,胃癌主要分布在中、高纬度地带，而在低纬度带和赤道附近，胃癌则较少发生。胃癌高发带主要自然特征是气候严寒湿润、植被繁茂、土壤多富含腐殖质；地表水、潜水丰富，为富含腐殖质重碳酸盐硅质软水，矿化度普通为100200mg/L，甚至小于100mg/L，Ca、Mg、Se、Mo、Cu、Zn等元素缺乏。,环境地球化学 第,50,页,第50页,肝癌主要流行于低纬度地带，在高纬度区极少发生肝癌。肝癌高发区属于干旱、半干旱环境，水源缺乏；或者是处于湿热气候沿海地带。其特点是饮水水质不良。,食管癌主高发区主要位于东南非和中亚地域。其环境特征是，气候干旱、水源缺乏、土壤盐渍化程度较高，属硫酸盐重碳酸盐水或硫酸盐氯化物水带；地表及地下水矿化度均较高，且偏碱性，水中As、Se、Mo、V、Cr、B、Ni、I、F等元素富集。,环境地球化学 第,51,页,第51页,(2)地球化学环境与癌症,癌症分布往往与一些类型岩石或土壤相关。如南非食管癌高发区多为玄武岩层分布区；我国山西某地食管癌可能与无烟煤分布相关；河南食管癌主要分布于安山岩和中更新统洪积层分布区；广西南宁肝癌高发区主要为石灰岩分布区，而在砂、页岩地域肝癌发病率显著降低。,除了岩石和土壤成份与癌症有着较亲密关系外，地貌可影响水文条件和水化学成份。,大量调查资料表明：肝癌、食管癌高发区，饮池塘水、沟渠水居民多，而饮深井水居民发病率显著较低。从水质上看，池塘水、沟渠水有机污染严重，其直观指标是；浑浊、着色(黄、绿、灰等色)、异味、异嗅、微生物繁盛；水缸底有胶体絮状沉淀物。其化学标志是NO,3,-,、NO,2,-,、NH,4,+,、腐殖酸(OH)含量高，COD高，Se、Mo、Mg、Ca含量低。,环境地球化学 第,52,页,第52页,我国消化系统癌症高发区环境可划分为山区型、岩溶山区型、水网平原、三角洲平原型。,山区型：以太行山食管癌区为代表。气候较干旱，植被稀少，基岩裸露，地表迳流较贫乏，为严重缺水区。环境卫生不良，水质污染严重，居民多饮用旱井水、池塘水、浅井水。,岩溶山区型：以南宁地域肝癌高发区为代表。气候湿热，雨量充沛，岩溶发育，峰林槽谷地貌组成了特殊水文地质条件，地表径流量少，地下暗河十分发育，居民饮用质量低劣塘水或塘边渗井水。,环境地球化学 第,53,页,第53页,水网平原型：以苏北地域食管癌、肝癌高发区为代表。为河流下游水网区，气候湿热，雨量较多，地形低洼，河渠纵横，潜水水位较高，地表水丰富，水流滞缓，循环不良。湖塘洼地星罗棋布，湖沼相沉积物发育，土壤中腐殖质较丰富；地表水、潜水硝酸盐、亚硝酸盐含量较高，地表水普遍受到污染。,三角洲平原型：以长江三角洲、珠江三角洲癌症高发区为代表。以海陆交互沉积物为主，三角洲地带沼泽发育，土壤中腐殖质丰富，盐分含量较高。在湖沼地带及河渠末梢水流滞缓，尤其在防潮堤内长久积水形成池沼地，沼气逸出，组成了封闭还原环境。癌症高发区居民饮用沟渠水和池塘水。,环境地球化学 第,54,页,第54页,7地球化学环境与大骨节病,大骨节病（,Kaschin-Beck病,）是一个畸形骨关节病，有显著地方性，在我国14个省区都有分布，主要发生在北方地域。其病因还有争议。,环境地球化学 第,55,页,第55页,中国大骨节病分布图,环境地球化学 第,56,页,第56页,(1)大骨节病流行特点,大骨节病在流行病学上显著特点表现为地方性、广泛性、严重性、对比性、稳定性及可变性。,地方性,表现在大骨节病在一地流行，相邻另一地却不流行，往往仅一山之隔、一水之隔、一沟之隔，其病情就存在着轻重和有没有差异。,广泛性,表现为大骨节病分布十分广泛，它跨越了寒、温、热三大气候带，在不一样地层区、地貌区、各类植被区、不一样土壤带都有其分布。,严重性,表现为患者多，病情重。临床检出率大于50，X射线检出率高于70病村为数不少，严重损害青少年身体健康。,环境地球化学 第,57,页,第57页,对比性,表现为两村相邻，一重一轻，或一有一无，对比非常显著；或者在病区内出现“健康岛”，或在健康区中出现“病岛”，形成鲜明对比。,稳定性,表现为大骨节病病情比较稳定，没有时有时无、忽高忽低现象，在没有受到特殊原因干扰情况下，病情改变是比较迟缓、渐变。,可变性,是指大骨节病在短期内，比如12年或34年，在813岁易感人群中就可出现大骨节病，或者显著下降，直至消失。这种改变往往与饮水变更直接相关。,环境地球化学 第,58,页,第58页,大骨节病有三种流行趋势：,病情重而稳定老病区,，大骨节病病区多处于偏僻山区，为原始森林或茂密次生林带，属于未开垦处女地，或初垦生荒地。,病情消退老病区,，因为人们对森林、土地、水利资源大量开发改变了水文地球化学环境，病区病情显著下降，许多村镇已无新发病例。,病情突变病区,，这包含：历史上有此病流行，不过程度很轻，自从饮水水源改变以后，大骨节病显著加重，如东北平原病区，渭北、陇东黄土高原病区；历史中极少有些人居住，以后在外来移民少年儿童中突发大骨节病，发病率可高达8090，如东北松嫩平原、三江平原；在平原氟病区，因防病打深井，饮用深井水后，骤发大骨节病，如吉林省西部平原乾安县、长岭县，黑龙江省安达、大庆、林甸、杜尔伯特等地。,环境地球化学 第,59,页,第59页,(2)大骨节病地球化学环境,饮水源与大骨节病调查统计资料表明，居民发病率与饮水水源类型亲密相关，饮窖水、沟水居民发病率最高，饮井水、泉水居民发病率最低，或不发病。,大骨节病与饮水有机污染有着亲密关系。各病区200个水样腐殖酸测定表明，严重、较严重污染饮水腐殖酸含量平均为0.34mg/L，范围为0.143.19mg/L；轻度或无污染饮水腐殖酸平均含量为0.05 mg/L，范围为0.020.16 mg/L。同时病区饮水中Se含量也显著低于非病区，全国病区平均为0.170.17 g/L，而非病区平均为0.970.55 g/L。,环境地球化学 第,60,页,第60页,我国主要大骨节病病区饮水水源污染程度和病情相关图解,I一无污染；II一轻度污染；III一中度污染；IV一严重污染；V一极严重污染,环境地球化学 第,61,页,第61页,我国主要大骨节病病区重、轻、非病饮水腐殖酸含量柱状对比图,环境地球化学 第,62,页,第62页,大骨节病四种病区环境类型：,表生天然腐殖环境病区,，气候较湿润，植被茂盛，枯枝落叶广布，沼泽发育，草炭堆积，腐殖质丰富，土壤多为棕色或暗棕色森林土、草甸沼泽土和沼泽土。地表水、潜水较丰富，不过多受腐殖质严重污染，水质不良。凡饮沼泽甸子水、沟水、渗泉水居民，大骨节病较严重，而饮大河水、深井水居民病情较轻或无病。病村多分布于山系分水岭两侧河流中、上流谷地、山间盆地、洼地。,沼泽相沉积环境病区,，为半干旱草原、稀树草原景观区。土壤有草甸黑钙土、草甸盐碱土、草甸沼泽土和沼泽土。地势低平、水流不畅，沼泽湖泊星罗棋布，有已被疏干开垦。发病主要取决于水井穿过地层。凡取用冲积层水，水质很好，普通无病；凡水井穿过湖沼相地层，多发重病。在上述地层中常可见到半腐烂草根、树叶，甚至还有树干。这类地域特点是病情重、发展快、患者集中，以少年儿童为多。,环境地球化学 第,63,页,第63页,黄土高原残塬沟壑区,，黄土广布，厚达百余米。因侵蚀作用强烈，形成残塬、沟壑、梁峁地形。该区严重缺水，群众多饮用窖水、沟水、渗泉水和渗井水。水质不良，大骨节病严重。属温带森林草原黑垆土，因为历史砍伐，森林资源破坏殆尽。仅在残塬边坡沟壑之低洼处，因土壤湿润，灌丛草木才得以滋生。重病村主要分布于黄土残塬边坡沟壑部位，而在黄土塬上或宽敞川道中极少出现重病村。,沙漠沼泽草炭沉积环境病区,，属于干旱、半干旱沙漠自然景观，固定或半固定沙丘呈浑圆状或垄岗状。沙丘间距疏密不等，丘间洼地大小不一样。多数干燥无水，少数为芦苇沼泽，底部有薄层草炭。群众就地掘井，凡饮用此水者多长大骨节病。然而，在同一村内或邻村饮泉水或井水者无病。在该区大骨节病多呈“岛状”分布，在毛乌素沙漠和昭乌达盟等地沙漠地带不停发生此病。,环境地球化学 第,64,页,第64页,关于大骨节病病因不一样解释：,1）低Se；,2）高Sr、Ba、P、Mn,3）高腐殖质酸；,当前病因还未得到彻底处理。,环境地球化学 第,65,页,第65页,讨论简答题,试从人体化学组成特征谈谈人体与地球化学环境辩证关系；,从微量元素生理功效方面举例说明保持人体内一定量微量元素对人类健康主要作用；,试从我国地貌环境自然地理景观方面叙述我国大陆地方性疾病生物地球化学区成因类型；,从碘生物地球化学作用及其地球化学特征阐述甲状腺肿在我国发病主要区域；,简述硒生物地球化学及地球化学特征与地方性疾病；,简述伽师病地球化学特征及其致病原因；,综合叙述环境与人体健康关系。,环境地球化学 第,66,页,第66页,深入阅读文件,林年丰著，医学环境地球化学，吉林：吉林科学技术出版社，1991,王晓蓉编著，环境化学，南京：南京大学出版社，1993,中国矿物岩石地球化学学会环境地质地球化学委员会，环境地球化学与健康，北京：地震出版社，1987,杨忠芳等，当代环境地球化学，北京：地质出版社，1999,戎秋涛，翁焕新编，环境地球化学，北京：地质出版社，1989,环境地球化学 第,67,页,第67页,PPT制作要求,1）观点清楚明确；,2）证据充分(数据，图件，文件)；,3)合理论证过程；,4）形式美观.,环境地球化学 第,6
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