（环境科学专业论文）河南省矿产资源开发与地方病关系研究.pdf

a bs t r a c t a c c o r d i n gt oe p i d e m i o l o g yt h e o r y , t h eo c c u r r e n c eo fe n d e m i ci sd i r e c t l yr e l a t e dw i t h l o c a lg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，m i n i n gb e d sd i s t r i b u t i o n ，m i n i n go p e r a t i o n s c u r r e n t l y , t h e s t u d yo fe n d e m i cf o c u s e so nb i o g e o c h e m i c a ld i s e a s eh a p p e n e di n g e o l o g i c a l e n v i r o n m e n t h e n a np r o v i n c eb o a s t sb o u n t i f u lm i n e r a lr e s o u r c e s ，w h i l eh a r a s s e db ye n d e m i c p r e v a l e n c e t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm i n i n ga c t i v i t i e sa n de n d e m i co c c u r r e n c ew a s s t u d i e db yc o m p a r i s o n i tw a sf o u n dt h a tt h ep r e v a l e n c eo fe n d e m i ci nh e n a n p r o v i n c ei sc l o s e l yr e l a t e dt ob o t ho r i g i n a lg e o c h e m i c a le n v i r o n m e n t ( i n c l u d i n gl a n d s h a p ea n dr e l i e f , g e o l o g i c a ls t r u c t u r e ，l i t h o l o g y , s o i l ，e t c ) a n ds e c o n d a r yg e o c h e m i c a l e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n f u r t h e rm o r e ，g m ( 1 ，1 ) g r e ys y s t e mm o d e le s t a b l i s h e db yt h en u m b e ro fe n d e m i c p a t i e n t sw a sa p p l i e dt op r e d i c tt h ee n d e m i co c c u r r e n c ec h a n g ei nh e n a np r o v i n c e ，i e ， t h ea n n u a li n c r e a s i n gc a s e so fe n d e m i cd i s e a s ea r ed e c l i n i n gy e a r b yy e a r t h es c i e n t i f i cp r e c a u t i o nm e a s u r e sf o re n d e m i cc o n t r o la n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n m e t h o d s d u r i n gm i n i n ge x p l o r a t i o nw e r ep r o p o s e d k e yw o r d s ：h e n a np r o v i n c e ，m i n i n ge x p l o r a t i o n ，e n d e m i cd i s e a s e ，h a r m f u l b i o g e o c h e m i c a le l e m e n t ，i n t e r r e l a t i o na n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：燃 签字日期： 跏7 年6 月罗日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丕鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：炎亳考 导师签名： 签字日期： 岫7 年6 月广日 翘耀 签字日期细7 年石月厂夕日 第一章绪论 第一章绪论 地方病是指局限在某些地方或地域发生的疾病。按其原因可分为自然疫源性 疾病( 如鼠疫) 、生物地球化学性疾病( 如地方性甲状腺肿) 和生产生活方式有 关的疾病( 如布氏杆菌病) 等三类【1 】。 地球化学元素的分布与地方病的关系非常密切，是地方病产生和流行的原因 之一【2 j 。矿产资源开发活动，不仅改变了地球表层化学元素和化学物质的组成， 还加快了有害元素在生态系统的循环【3 1 ，这些元素和物质将影响生态系统和人类 健康。 1 1 河南省矿产资源开发与地方病的研究背景及意义 1 1 1 研究的背景 1 1 1 1 地方病的发生与当地的矿产资源开发关系密切 根据流行病学的研究，任何地方病的发生，皆与当地病区中某个或某些因素 有密切关联，表现了地方病相对的地区稳定性。当人与地理生态系统和各要素处 于平衡时，人群的健康状态才能保持，一旦这种平衡被打破，健康会受到影响， 疾病即会发生。在极端的情况下，由于某一元素( 或某几种元素) 含量不足或过剩 的结果，导致人体内环境稳定性调节紊乱，产生严重的功能障碍，并使一定数量 的人群，患有共同的病症，引起地方病的产生【4 】。 河南省是矿产资源大省，也是地方病流行严重的省份之一，全省1 5 8 个县 ( 市、区) 都存在不同程度的地方病流行。矿产开发活动较为强烈，对矿区的地 质环境影响十分突出，导致地球化学环境发生变异，势必诱发或加剧地方病的发 生和发展。 目前地方病研究的重点和难点是地质环境中有害生物地球化学性疾病，主要 有地方性氟中毒、地方性砷中毒、碘缺乏病、大骨节病与克山病等等。 1 1 1 2 矿区居民生存质量较低 地方病的发生和流行，对矿区职工及其当地人民群众、特别是妇女、儿童造 成身体上的严重摧残，给病区人民的健康、生活和生产带来了严重的危害，制约 了社会生产力的发展，严重地影响着河南省经济建设的步伐。劳动者因地方病致 第一章绪论 残、致贫、家破人亡的情况在一些矿区和周边农村地区大量存在，从而引发不少 的公共卫生事件及其严重的社会安定问题。 1 1 1 3 地方病防治工作刻不容缓 地方病防治、特别是矿区地方病防治工作已成为关系社会稳定、国家兴旺的 大事。目前，世界各国非常重视对矿山环境的研究，努力寻找减轻矿业开采对环 境影响的方法或途径，以实现循环经济的良性运转以及社会的可持续发展。国务 院总理温家宝在2 0 0 5 年政府工作报告里对2 0 0 5 年度工作总体部署中指出：要积 极发展社会事业和建设和谐社会，要全面建成疾病预防控制体系，让人民群众喝 上干净的水、呼吸上清新的空气，有更好的工作和生活环境。 1 1 1 4 矿产资源开发与地方病研究工作相对薄弱 但迄今为止还没有人士专门开展矿区环境地质与地方病调查和矿产开发与 地方病关系方面的详细研究工作，特别是对矿产开发过程中造成的局部地球化学 环境改变引发的地方病作用机制尚不清楚。 因此，必须研究区域地球化学环境与人类健康的关系，阐明人群健康与相关 疾病的地理流行规律和地域分布特征，探索地球化学对生物( 人、动、植物) 的影 响及作用的机理、提出改善措旌，以提高人们的健康水平，力争把生态环境研究 推向更高更深层次，服务于我国经济建设，造福于人类。 1 1 2 研究的意义 为切实贯彻落实国家有关精神，加强矿区有害生物地球化学调查与地方病研 究工作则十分必要。通过此研究工作，能够提高矿山开采的环保意识、有效减少 矿山开采活动所致的环境污染。通过科学的防治方法，可有效地预防或减少矿il i 开采诱发或加剧的地方病的危害，这对保障社会劳动力、减少残疾率、减轻社会 医疗负担、发展河南经济等有着巨大的经济与社会效益。 这对于加快河南省经济的发展，促进矿区乃至全省人口、资源、环境的协调 发展，实现经济社会的和谐与可持续发展具有极为重大的作用和意义，是新一届 政府执政为民、创建和谐社会工作的具体体现。一 2 第一章绪论 1 2 国内外研究进展 1 2 1 国外研究进展 地质因素导致的疾病和健康问题广泛存在于世界各地。土壤和岩石中过量的 有害元素不论是自然形成的还是人为活动造成的，都会直接或间接的通过食品和 饮用水对人类健康产生影响。饮用水水质与地球化学环境密切相关1 5 。非洲、印 度和中国北方都有大面积分布的高氟地下水，当地居民中氟中毒广泛流行。在阿 根廷、印度、孟加拉邦、智利、中国大陆和台湾的高砷地下水导致危害严重的地 方性砷中毒的流行。土壤中碘的缺乏导致碘缺乏性疾病( i d d ) 的流行，这是一 个世界性的问题。在中国由于局部地区土壤中硒的含量偏低，导致了克山病和大 骨节病的流行。 鉴于地质因素对健康的重要性和科学界对于地质与健康关系缺乏了解，为了 让这类问题在科学工作者、医学工作者和公共卫生工作者中引起高度重视，国际 地质科学与环境计划委员会( c o g e o e ，| 一r o n m e n t ) 在1 9 9 6 年建立了医 学地质工作组 6 1 。2 0 0 2 年2 月，联合国教科文组织和国际地科联授权设立了第 4 5 4 号国际地质对比计划项目医学地质，由瑞典地质调查所的资深地球化学 专家o l l es e l l i n u s 教授担任项目和医学地质工作组的负责人。项目组织全球，特 别是发展中国家的学者、专家共同探讨与人类和生物健康有关的地质科学问题。 医学地质工作组还为发展中国家进行人员培训，提供资料交换和经验交流，提供 最新的技术、技能和工作方法。工作组成立以来，已经分别在赞比j i e ( 2 0 0 1 3 ) ， 智利( 2 0 0 2 3 ) ，俄罗斯( 2 0 0 2 5 ) ，日本( 2 0 0 2 1 1 ) ，中国( 2 0 0 2 1 1 ) 和新西兰 ( 2 0 0 3 2 ) 举办了六次短期讲座。医学地质工作组已经有5 7 个国家和国际组织 参加，它的活动得到了联合国教科文组织，国际地科联，地质科学与环境计划委 员会，国际科联和一些国家相关机构、团体的资助。 1 2 2 国内研究进展 中国是世界上开展地质、地球化学与健康和疾病关系研究最早、取得最大成 绩的国家之一。早在2 0 世纪6 0 年代末7 0 年代初，在刘东生院士的倡导下，在 中国科学院地球化学研究所建立了环境地球化学研究室【l 】，开展了克山病、大骨 节病、地方性氟中毒的环境地球化学研究。中国学者在这一领域内，证明了克山 病、大骨节病与地质、地理、地球化学环境的关系，证明了这两种疾病与环境和 人体硒的缺乏有关。在氟中毒的研究上证明了中国西南地区的氟中毒是因为室内 燃煤污染造成的，与饮水无关。在碘缺乏性疾病、砷中毒和乌脚病、地方性铊中 3 第章绪论 毒的研究方面也都取得了令国际学术界瞩目的成就。 我国政府历来高度重视对地方病的研究，形成一支多学科联合的队伍，并取 得了许多重要的研究成果。 1 2 2 1 地方病与地球化学环境研究进展 l 、地方性氟中毒 该病是地球上分布最广的地方病之一，由于一定地区的环境中氟元素过多， 致使生活在该环境的居民长期摄入过量氟所致【7 】。大多数地方性氟中毒是由于饮 水中氟含量过高而引起，也有的地区因食物中含氟高亦可致病。过量的氟可使人 体的钙磷代谢平衡破坏，氟与钙结合形成氟化钙，沉积于骨骼和软组织，使血钙 降低，甲状腺功能增强，促进骨的溶解和吸收。氟化钙的形成亦影响牙齿的钙化。 此外，个体营养不良尤其维生素a 、c 等缺乏时容易引起氟骨症。 一般根据引起地方性氟中毒的环境介质的不同，将病区的成因类型划分为： ( 1 ) 浅层地下水类型。这类地区的氟来源于中生代侏罗纪奎白垩纪中酸性 火山岩、侵入岩和大片黄土。由于气候干燥、降雨量小、蒸发量大，强烈的蒸发 浓缩造成地表水和浅层地下水中富氟，或局部地势低洼、地下水径流不畅，氟离 子无法迁移；而且此类地区地下水以碳酸氢根和钠离子为主，地下水中氟含量随 矿化度增高而升高，导致浅层地下水氟含量高达几十毫克升。 ( 2 ) 泉水和地热水型。氟是热水的特征性阴离子，由于地热异常区的岩性、 地质构造条件的差异，氟含量变化较大。泉水和地热水中氟含量高的地区，居民 直接饮用泉水或受其影响的浅井水，会引起氟中毒。 ( 3 ) 富氟岩矿床型。含氟岩石风化淋滤及含氟矿石受地下水作用溶解，使 氟离解，形成与矿脉地理分布相吻合的病区；或当深层地下水流经高氟矿床或高 氟基岩时，使地下水含氟量增高。 ( 4 ) 生活燃煤污染型。由于落后的燃煤方式，燃烧高氟的劣质煤，污染了 室内空气、食物、饮水，使居民摄入大量氟而引起的地方性氟病。 ( 5 ) 工业污染型。现代工业也会造成氟的严重污染，如磷肥厂使用含氟磷 灰石会产生大量含氟粉尘和烟气；电解铝、玻璃、陶瓷工业、硫酸厂都会排出大 量含氟废气污染环境，进而引起人、畜中毒【3 1 。 从地球化学背景看，地质环境中有效态氟含量越高，机体通过食物链摄入氟 越多，引起地方性氟中毒的可能性就越大。 2 、地方性甲状腺肿和地方性克汀病 该病简称大脖子病，是一种世界性的地方病，在我国多流行于山区、内地， 尤其是西北、东北、西南等地区。是由于人体内碘的含量过少或过多造成的。碘 4 第一章绪论 是地壳中的稀有分散元素，迁移能力很强，容易淋溶流失。碘在人体组织中主要 以有机碘的形式存在，血液中的碘主要是蛋白结合碘( p b i ) ，而无机碘含量甚微。 一般把我国的地方性甲状腺肿划分为5 种地球化学成因类型： ( 1 ) 山区碘淋溶类型。山区由于土壤浅薄，土壤保持碘的功能差，故水、 土缺碘。 ( 2 ) 砂土碘淋溶类型。由于沙土中有机质含量大都小于1 和粘粒含量小于 1 0 ，对碘的吸附能力很弱，碘易于淋失。 ( 3 ) 沼泽泥炭碘固定类型。在气候寒冷、地势相对低洼的积水区常发育沼 泽泥炭，水中和土中有机质丰富。土壤虽然含碘量较高，但由于有机质分解速度 慢，碘被禁锢于有机物中，水、土中植物可利用的碘很少。这是寒冷地区地方性 甲状腺肿的主要成因。 ( 4 ) 油田地下水高碘类型。油田地下水是富碘的。在饮用富碘的深层地下 水的地区，人体从饮水摄取的碘量是适宜量的4 5 - 5 7 倍。在干旱气候区，由于 地表水和浅层地下水水量不足或矿化度过高而不能饮用时，居民只好饮用深层地 下水，这就是水源性高碘性地方性甲状腺肿的发病原因。 ( 5 ) 沿海食源性高碘类型。食用高碘食物会引起高碘性地方甲状腺肿。沿 海地区居民食物主要以海产品为主，海产品十分富碘，渔民每日从海产品中摄取 的碘量相当于最适宜摄取量的7 - - 2 4 0 倍。 3 、克山病 该病亦称地方性心肌病，是首先在我国发现的一种原因不明的心肌病。1 9 3 5 年在黑龙江省克山县首次发现大流行，故名。据考证，该病可能在二百多年前就 已流行，病因至今尚未阐明。经过多年的研究和探索，倾向于生物地化病因学说， 认为本病是由于土壤或饮水中某元素过多，进入人体后选择性作用于心肌而引起 中毒，或由于对心肌代谢十分重要的某些元素的缺乏或比例失调所致。目前认为 克山病与硒缺乏关系最大，克山病的发病是在缺硒的基础上加上其它因素而引起 的。从病区的土壤角度来看，病区土壤的淋溶作用强，表土呈酸性，易溶盐基本 淋失殆尽。尤其是有利于硒淋滤流失或使土壤禁锢硒，使之不利于植物吸收利用， 进而影响到动物和人体内缺硒而致病。一般病区主要分布在地表元素淋失环境， 某些微量元素如硒、锶、钼、氟比非病区少【8 1 。另外尚有生物性病因学说，认为 克山病是一种自然疫源性疾病，目前主要集中于病毒方面的研究。 4 、大骨节病 国内外学者从流行病学、临床学、病理学、放射线学、生物化学、分子生物 学、毒理学、环境医学及地学等方面对k b d 的病因、发病机理、防治等方面作 了大量研究工作，提出了许多病因假说f 9 】，主要有：生物地球化学学说( 以低硒 第，一章绪论 为代表) 、粮食真菌毒素中毒说( 主要为t - 2 毒素) 、饮水有机物中毒说。还有研 究者根据大骨节病病理切片的研究结果提出了病毒病因学说【1 0 】，但无一能对该病 圆满解释，故有研究者提出大骨节病可能是环境条件下生物性致病因子的复合病 因所致。 1 2 2 2 地质环境与人体健康的研究进展 1 、微量元素与人体健康 人类生活在地球上，不断地从生活环境中摄取生命活动所必需的营养物质。 e h a m i l t o n 研究小组在上世纪7 0 年代初就比较了岩石与人体血液中6 0 多种元 素的丰度后，发现人体血液的组成不仅与岩石的成分相似】，而且各元素的丰度 分布趋势也极其相似，这一现象被称为“丰度效应”【1 2 】。 “丰度效应”反映了生物与环境之间存在元素的密切关系，也反映了生物与 自然之问的动态物质平衡关系。正是由于地壳中大部分元素的丰度都会在人体中 相应地反映出来【1 3 】，因此一旦地球物质的分布由于自然或人为原因，增加或减少 了某些化学元素的含量，便通过食物链和周围环境影响于人，引起人体内元素分 布结构的失调，并导致某些地方性疾病或污染性疾病的发生，甚至死亡。图1 1 为微量元素在生态系统中的循环。 动物 图1 1微量元素在生态系统中的循环 植物 研究表明，常量元素在各圈层( 除大气圈外) 变化不大。如s i 、c a 、m g 、 k 、n a 等，微量元素则变化各异。这主要取决于原岩中元素富集程度。微量元 素的多寡往往是影响健康的根本原因，也是造成“长寿村”或地方病的根本原因。 微量元素与人体健康的关系已引起医学界的广泛重视。目前已发现有近2 0 种元素与人体健康密切相关h4 l ，根据其在病理学上的作用大致可分为4 大类：( 1 ) 参与人体各种酶的组成元素：f e 、c u 、z n 、m o 、s e 、m n ；( 2 ) 具有催化作用的 元素：i 、c u 、c a 、m n 、c r 、c o 、n i ；( 3 ) 增强机体免疫力功能，提高抗病能 力的元素：z n 、i 、s e 、t i 等；( 4 ) 有助于保护心血管的元素：k 、n a 、l i 、c a 、 m g 、t i 、v 、s i 、f e 、c u 、z n 、c 1 、c o 等。有些元素对于人体健康具有多种功 能。 6 第一章绪论 2 、化学元素的地理分布与地方病及肿瘤病 人体健康与地质环境，特别是化学元素的地理分布的关系是一个十分值得探 索的领域。人类健康状况很大程度上取决于环境( 土壤、水，大气等) 中的化学元 素含量。随着这方面研究在深度和广度上的拓展，使很多地方病和各种肿瘤疾病 的病理学研究拓宽了思路。 ( 1 ) 化学元素的地理分布与地方病 缺碘会引起大面积碘缺乏症，并引发地方性甲状腺肿病，采取食盐中加碘作 为社会性补救措施是大家熟悉的例子之一。据王金海等( 1 9 8 7 ) 、刘东生( 1 9 9 5 ) 的研究【15 1 ，由于华北平原基岩山区岩石中富含氟元素及广泛分布的富氟的萤石 矿、云母矿等，是地下水丰富而稳定的物源基地，致使天津武清县至汉沽以南， 水厂至大寺、咸水沽一带，河北束清、高阳、青县、河南获嘉、新乡一带及山东 德州、慧民等地区由于长期饮用高氟水( 1 0 r a g l ) 而出现普遍的地氟病。 ( 2 ) 化学元素的地理分布与肿瘤病 国际癌症研究机构i a r c 在1 9 8 2 年出版的专著中，将砷、铬、镍、铍、镉 等元素认定为致癌元素【14 1 。近年来研究表明硒、锌、铜、钼等则具有一定的抗癌 作用。随研究的不断深入，肿瘤病的病理学研究专家认为，其高发区与部分微量 元素的区域分布有很大的关系。 卫生部卫生统计信息中心( 1 9 9 5 ) 对1 4 2 个市、县居民人发中微量元素研究 指出，p b 、k 、a s 、c r 、c a 与肿瘤死亡率水平呈正相关；f e 、c u 、c o 、s e 、m o 、 m n 等与肿瘤死亡率呈负相关。人发中元素的含量多寡与其日常的摄人量和摄入 方式有关，也暗示该地区食物链中富含或缺乏这些元素。 1 3 研究的主要目标和主要研究内容 1 3 1 研究的主要目标 主要研究目标是：通过对河南省主要矿区有害生物地球化学与地方病的关系 研究，阐明人群健康与相关疾病的地理流行规律和地域分布特征，探索地球化学 对人的影响及作用的机理、提出改善措施，为河南省各类矿山开发过程中有效减 少有害地球化学环境污染、防止矿区地方病的发生和加剧、合理制定矿区防病治 病方案等提供科学依据，以促进矿区乃至全省人口、资源、环境的协调一致，实 现经济社会的和谐与可持续发展。 7 第一章绪论 1 3 2 研究的主要工作内容 具体研究内容如下：我们必须以提高人们的健康水平，造福于人类。力争把 生态环境研究推向更高更深层次，服务于我国经济建设，并增进人们的健康。 1 、开展河南省主要矿区的地质、地貌、水文地质条件等调查，基本查明矿 区致病环境地质条件。 2 、进行河南省主要矿区有害地球化学采样测试工作，分析研究有害地球化 学成份的类型和分布状况。 3 、调查河南省主要矿区地方病发病分布状况，特别是重点查明由于矿山开 发活动引起的地方病发展和加剧的有害地球化学因子及其发展变化趋势。 4 、提出河南省各类矿山开发过程中有效减少有害地球化学污染、防止矿区 地方病的发生和加剧等防病治病的科学对策与建议。 1 4 研究区范围 平面调查范围：大致以京广铁路为界，主要调查范围为该线以西的河南省重 要的矿山开发地区，该线以东主要开展濮阳油气矿区和永城煤田地区的工作，总 面积约1 0 0 0 k m 2 。其中，在国有控股的重要矿山地区实施重点调查，面积约 l o o k m 2 。 垂向调查范围：一般按“二圈控制，即人类生物圈和地质环境圈。其中， 人类生物圈主要包括人类社会亚圈和粮食生物亚圈；地质环境圈主要包括地表水 亚圈、土壤亚圈和浅层地下水亚圈。具体实施时，视不同矿区具体情况而有所侧 重工作。 1 5 主要研究依据 采用的技术方法主要有：环境地质、环境水文地质调查，流行病学调查和采 样测试等。对于环境地质、环境水文地质调查，采用资料搜集研究，配合实际地 质调查的办法进行。采样测试对象为矿区及其周围一定范围内的地表水、土壤、 地下水及粮菜样，采样工作严格按照规范要求进行布点和监测，并加采平行 样品，加强质量管理。 对于地方病病情的调查，采用流行病学的方法，在搜集前人研究资料的基础 上、实地调查采取人体血、尿等试样进行检验，以及进行心电、超声、x 射线检 查等工作。 8 第一章绪论 1 6 主要参照标准与规范 l 、环境监测技术规范 2 、地表水和污水监测技术规范 3 、地表水环境质量标准( g b3 8 3 8 2 0 0 2 ) 4 、地下水质量标准( g b t1 4 8 4 8 9 3 ) 5 、土壤环境质量标准( g b1 5 6 1 8 1 9 9 5 ) 6 、生活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 5 ) 7 、污水综合排放标准( g b8 9 7 8 1 9 9 6 ) 8 、农田灌溉水质标准( g b5 0 9 4 9 2 ) 9 、水文地质调查水样采取操作细则( q b c7 5 1 0 5 0 3 ) 1 0 、水质采样技术指导( g b1 2 9 9 8 9 1 ) l1 、水质采样方案设计规定( g b l 2 9 9 7 9 1 ) 1 2 、水和废水监测分析方法( 第四版) 1 7 相应学科基础 1 7 1 地方病学 地方病学是研究一定地区内发生的生物地球化学性疾病、自然疫源性疾病以 及与不卫生的生产生活方式密切相关疾病的学科【1 6 】。主要研究碘缺乏病、大骨节 病、地方性氟中毒、地方性砷中毒、克l l j 病等地方病病理学特点。 1 7 2 地质学 地球化学的任务在于研究不同景观条件中元素的分布规律1 7 】，并与地区性的 常见病和多发病的病因联系起来，从而在医学上找到预防措施和治疗方法。 1 7 3 环境毒理学 环境毒理学是研究环境毒物与肌体相互作用的一般规律1 8 】，包括毒物接触肌 体后的吸收、分布、代谢转化、排泄等过程和毒作用机理，探求其对肌体健康损 害的早期反应指标，预测其对健康的潜在危害，便及早防治；研究环境毒物对肌 体影响的作用条件及其影响因素；研究环境毒物及其转化产物的毒性和评定方 法。 9 第一章绪论 随着环境毒理学研究内容的扩展和方法学的不断发展，运用毒理学研究成果 和方法，结合病生学、生物化学、分子生物学等学科知识开展地方病的研究，用 以评价或监测环境污染物对人体健康的影响，已成为当前环境卫生学和预防医学 的重要研究手段【1 9 1 。 1 7 4 预防医学 预防医学是以人类群体为研究对象，应用生物医学、环境医学和社会医学的 理论，宏观与微观相结合的方法，研究疾病的发生与分布规律以及影响健康的各 种因素，制定预防对策和措施，达到预防疾病、促进健康和提高生命质量为目的 的- - 1 7 学科【2 0 1 。 我们研究地方病的起因、病理、毒理特征，可将预防医学与其相结合【2 ，以 期达到控制和降低地方病对人体的危害，提高病区居民的生活质量，促进环境与 人类的可持续发展。 1 0 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 2 1 项目概况 2 1 1 地理位置 河南省地处黄河中、下游，华北大平原的南端，辖5 地区、1 2 地级市、1 4 县级市、1 0 4 县，省会是郑州市。地理坐标：东经1 l o 。2 l7 1 1 6 。3 97 ，北纬 3 1 。2 3 - - 3 6 。2 27 。东西长约5 8 0 k m ，南北宽约5 5 0k m ，总面积1 6 7 1 0 4k m z ， 约占全国总面积的1 7 4 。在全国各省市区中居第1 7 位。河南与6 省毗邻，东 连山东、安徽、江苏，南靠湖北，西邻陕西，北接山西、河北。 2 1 2 交通状况 河南省位于中国中东部，连南贯北、承东启西，是中国内陆交通运输的重要 枢纽。全国两大铁路动脉京广线、陇海线在郑州交会，全省铁路通车里程3 4 2 8 公里，主要铁路干线有京广线、陇海线、京九线、焦枝线、新焦新荷线等；全省 公路网络连接城乡，交通十分方便( 见图2 - 1 ) 。 2 1 3 水文 河南省境内有黄河、淮河、卫河、汉水四大水系，支流众多，特别是淮河水 系，流域面积在1 0 0 0 k r n 2 以上的河流就有5 0 多条，其中淮河流域面积占5 3 ； 全省年均径流总量为3 6 1 亿立方米，中等早年约1 8 5 亿立方米；一般年份，丰水 期( 6 9 月) 时大部地区径流量占年径流量的6 0 , - 一7 0 ，枯水季节河流水量较 小；大型与特大型水库，如丹江口、鸭河口、鲇鱼山、南湾、宿鸭湖等，镶嵌于 山区洼地之中，可供防洪、蓄水、发电、灌溉、养殖之用，更可补充地下水源。 2 1 4 气象 河南有得天独厚的地理和自然条件，跨越我国北亚热带与暖温带两个气候 带，具有气候温和，四季分明，雨量充沛，雨热同期、复杂多样的特点。境内秦 岭东延部分伏牛山主脉与淮河干流构成两个生物气候带的分界线，具有南北过渡 的特点。气温、雨量有北向南呈递增趋势，年均温1 2 1 5 ，年降水量6 0 0 一- 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 图2 1 河南省交通位置图 1 3 0 0 m m 之问，多集中于7 - 8 月份，多年蒸发量在1 1 0 0 - - 1 7 0 0 m m 之间，由南 向北递增，i o 。c 活动积温4 0 0 0 - 5 0 0 0 * c ，无霜期2 0 0 - - 2 3 6 d 。全省自然灾害主 要有旱、涝、风、雹、低温、霜冻和干热风等，尤以干旱、雨涝和干热风的危害 最大。 2 1 5 水资源概况 2 0 0 4 年，河南省水资源总量为4 0 5 亿m 3 ，人均占有水资源4 1 7 m 3 ，全年平 均降水量8 0 7 m m ；地下水资源较丰富，初步估计约2 2 2 亿m 3 ，其中平原与河谷 盆地约占7 6 ；山岗地区约占2 4 ；平原地下水主要由降水和河、渠侧渗补给， 山岗地下水主要由降水入渗补给，水位均随季节变化。浅层地下水位的年变幅约 2 3 m ，每当干旱年份或干旱季节，需大量用水之际，许多地区( 如南乐、濮阳、 温县等地) 出现地下水位下降、涌水量剧减的情况。 2 1 6 社会经济概况 2 0 0 6 年底全省总人口为9 8 2 0 万人，居全国第一位。全年全省生产总值达到 1 2 4 6 4 0 9 亿元。全省人均生产总值1 3 2 7 9 元。全省居民消费价格总水平比上年上 1 2 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 涨1 3 。年末全省从业人员5 7 1 2 万人，其中城镇从业人员9 3 6 万人。 全年全省普通高等学校招生3 3 7 7 万人，在校生9 7 4 l 万人，毕业生2 0 2 l 万人。 全年全省科学研究与试验发展经费支出6 9 亿元。全省拥有科学研究与技术开发机 构1 5 5 0 个，从事科技活动人员1 6 5 5 万人。全省共有卫生机构1 4 9 7 5 个，其中医院、 卫生院3 3 1 0 个，妇幼保健院( 所、站) 1 6 8 个，专科疾病防治院( 所、站) 3 2 个。 近年来，河南省紧紧抓住国家促进中部地区崛起的战略机遇，真抓实干， 加快发展，主要经济指标达到了多年来的最好水平，实现了又快又好的发展， 和谐社会建设取得新成效，社会事业全面进步，居民生活水平进一步提高，中 原崛起迈出了坚实的步伐。 2 2 研究区地质环境状况 2 2 1 地形地貌 河南省地貌类型复杂多样，区域差异显著。豫东为广阔的平原，豫南、豫西 为中低山地和盆地( 见图2 。2 ) 。平原地区以沙颍河为界，以北是以黄河沉积相为 主体的冲积扇平原，以南则为淮河及其支流泛滥冲积和洪沼堆积而成的低缓平 原。在平原话缘与山地交接地带为山前洪积倾斜平原。 调查区位于我国第二阶梯向第三阶梯的过渡带，地势西高东低，差异明显： 由西向东呈阶梯状下降，由中山、低山、丘陵和台地，逐渐下降为平原。西部为 太行山、崤山、熊耳山、嵩箕山、外方山、伏牛山等山地；属于中国第二级地貌 台阶，东部平原和西南部南阳盆地，属于中国第三级地貌台阶。全省大部分矿山 位于第二级地貌台阶及其第二级地貌台阶向第三级地貌台阶的过渡地带和桐柏 一大别横向突起带中，所属地形地貌主要有中山、低山及丘陵。东部平原地区矿 产资源主要为煤、石油和天然气资源。 2 2 2 区域地质 研究区大地构造横跨华北、扬子两板块，地层发育齐全，岩浆活动频繁，地 质构造复杂。 2 2 2 1 地层 区内地层，从太古界到新生界各时代均有出露，孕育和赋存矿产资源丰富。 1 3 第二：章7 南省日产资源开发与地方痫概批 2 2 2 2 岩浆岩 圈2 - 2 n j 南省地抖图 河南省内岩浆岩岩石类型齐全，从超基性酸性各类岩石均有分布。备类岩 浆岩分布近2 万k 秆占全省基岩面积的i “以上，其中出露面积近8 0 0 0 k m 2 。 各种岩浆岩丰要出露在豫西、豫北、豫南山区。岩浆岩分布与不同级别的区域构 造大体吻台，构造运动的方式和强度直接影响着岩浆的形成运移及其展布格局， 并与金属矿产成矿关系密切。 2 2 2 3 地质与构造 研究区域分布有中元古界包括熊耳群及汝阳群，为一套海相及滨海相地层， 岩性以玢岩、砂岩、灰岩、泥岩为主。古生界有寒武系、奥陶系、石炭系、二迭 系。寒武系、奥陶系为碎屑岩一碳酸盐岩建造，属浅海相，岩性以灰岩、泥灰岩 及白云岩为主：石炭系为一套滨海沼泽相、浅海相地层岩性以砂岩、页岩、铝 土质页岩、灰岩为丰；二迭系为一套滨海沼泽相、_ - - - 角洲相，岩性以泥岩、砂岩 及煤系地层为丰。( 见图2 - 3 河南省地质图) 。 第二乖河南竹科产资源开发与地方确概况 2 2 2 4 成矿带 本次工作布署丰要按成矿带进行。依据成矿地质构造条件全省成矿带可分 下述几个： l 、豫北豫西煤、铝、碳酸盐岩类矿产、耐火粘土矿成矿区，丰要分布有煤、 锅、铁、水泥灰岩等矿【l 企业。 2 、小秦岭、熊耳i l l ，外方l lj 多金属成矿带，卡要分布着金、铝、铁等金属 矿i l 企业及煤、水泥灰岩等非金属矿山企业。 3 、秦岭造山带多金属及特殊非金属成矿区，丰要分布有金属及部分非金属 等矿i i 企业。 2 2 3 水文地质 图2 - 3河南行地质图 2 2 3 1 区域水文地质条件 山区和平原地区矿产企业由于所处自然地理、地质环境的不同它们所在地 1 5 第一事河南行矿产资源开发与地方病概况 区水文地质条件存在明显差异0 2 】。前者丰要受地貌、地质构造和岩性控制。后者 浅层受地貌、岩性及气蒙条件控制，深层主要受古地理条件和地质构造控制。( 见 国2 _ 4 河南省水文地质图) 。 圈2 - 4 河南省水文地质图 i t + 区：京j 铁路以西以及淮河以南矿j | f 企业地区，主要为碎屑岩类、碳酸盐 岩类、岩浆岩类及变质岩类组成的中低山中l l l 地形。岩石大部分裸露地表，在k 期的构造运动和侵蚀、溶蚀、风化作用下，形成大小不一的断裂、裂隙和岩溶t 其空问分却及特征，控制了地下水的分布和富水程度。豫北i i j 地和豫西南淅川一 带及嵩箕山地段，j _ 泛分布着碳酸盐岩类和夹有碎屑岩类的碳酸盐岩类岩石，其 裂隙岩溶较发育。在地势较高的地段，地表水和地下水缺乏，而地势较低地段， 多为地下水富水段。 2 2 3 2 含水岩组殛其富水性 主要分为松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙、裂隙含水岩组、碳酸盐岩 类裂隙岩溶含水岩组、岩浆岩类裂隙含水岩组和变质岩类裂隙、裂隙岩溶含水岩 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 组，其中裂隙岩溶含水岩组主要分布在伏牛山、桐柏山、大别山区。林县、济源、 灵宝和登封一带也有零星分布。由各种片麻岩、片岩、千枚岩、石英岩、白云岩、 大理岩组成。裂隙发育，但深度不大。泉点分布较多，流量较小。在变质岩夹碳 酸盐岩类分布地段，构造裂隙较发育，并伴有裂隙岩溶发育，泉流量较大。 2 2 3 3 地下水类型及富水性 工作区地下水类型主要为松散岩类孔隙水。地下水主要赋存在第四系及新近 系砂、砂砾、卵砾石层孔隙中。其含水层分布广，厚度大，水量较丰富，易开采， 可恢复性强。 2 2 3 4 地下水的补、径、排条件 本区域地下水的补给主要有大气降水入渗、河流水库侧渗、水渠渗漏、灌溉 水回渗、基岩地下水侧向径流及承压水项托等补给方式。 2 2 3 5 地下水化学特征及水质评价 近年来，因城市化、工业化、现代化的发展导致河南省黄淮海平原绝大多数 河段的地表水体普遍受到污染。根据有关统计资料，海河、黄河、淮河三个流域 劣于v 类水质标准的河段分别占评价河段总数的7 9 2 、5 9 1 、4 9 3 。河段长 度分别占评价河段长度的7 4 6 、4 4 5 、5 1 4 。主要污染河流有淮河流域的黑 河、贾鲁河、涡河、洪汝河、惠济河、包河、狮河、潢河，黄河流域的蟒河、沁 河、天然文岩渠，海河流域的卫河、共产主义渠、大沙河等。主要污染指标是生 化需氧量、高锰酸盐指数、挥发酚、非离子氨等。 2 2 3 6 矿床水文地质 本区域内主要的矿产有煤矿、金矿、铝土矿以及铜矿等，煤矿层大多在当地 区域水位以下，用竖井或斜井开采，金矿、铝土矿和铜铁矿等，主要多在地表露 天开采，水文地质条件相对简单。 本区域内主要煤矿有千秋煤矿、平顶山煤矿、济源煤矿、新安煤矿、宣洛煤 矿、偃龙煤矿等，各煤矿含煤地层均为石炭系上统太原群，二叠系下统山西组。 与矿区有关的地下水类型为碳酸盐裂隙溶洞水、碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类 孔隙水。矿区内隔水层断由下至上分为三层：石炭系底部隔水层，言行由铝土质 泥岩、泥岩、铝土岩组成，厚2 0 6 - 2 4 9 米，一般厚5 米，矿区内普遍存在，岩 性致密，隔水条件良好，正常情况下隔绝了寒武、奥陶系灰岩之间的水利联系。 二煤底部隔水层，为二煤底部和石炭系太原群之问的泥岩、砂质泥岩，般厚度 1 7 第二章河南省矿产资源开发与地方病概况 为7 米左右，介于0 3 9 - - 1 3 5 0 米之间，矿区内普遍存在，一般情况下可隔绝灰 岩层地下水涌入矿坑。 2 3 地方病概况 2 3 1 主要地方病类型 河南省是地方病流行严重省份之一，主要的地方病类型有：地方性氟中毒、 碘缺乏病与克汀病、克山病和大骨节病。 2 3 2 各地方病流行性医学特征 2 3 2 1 地方性氟中毒 地氟病就是地方性氟中毒，是长期摄入过量氟而引起的在世界范围内流行的 慢性全身性疾病 2 3 1 ，主要表现为氟斑牙和氟骨症。 1 、病因 氟是人体必需的微量元素，通常成人需要量为1 0 1 5 m g d ，若低于0 5 m g d ， 儿童龋齿发病率增高。如果常高于1 5 m g d ，氟斑牙患病率随含氟量的增加而上 升，若在4 0 m g d 以上则出现氟骨症【1 6 】。 2 、病理改变 慢性氟中毒在不同的病理情况下可表现为不同的病理改变：骨硬化、骨质疏 松、骨软化和继发性甲状旁腺机能亢进性骨病变。流行病学调查证明，在氟骨症 的发病机制中，饮水中的氟含量过高并非唯一病理因素，在某些地区居民饮水氟 含量并不高，但氟骨症的发病率却较耐1 5 】。 3 、发病机制 ( 1 ) 、氟骨症的主要特征性病变 ， 氟骨症的骨骼损害，包括骨硬化、骨软化、骨质疏松、骨周软组织以及软骨 和关节的退行性改变。前人通过大量动物实验和体外细胞培养观察，确认成骨细 胞功能活跃在氟骨症骨病变中是一个发生较早，并起主导作用的环节。 ( 2 ) 、整体低钙一靶细胞内c a 2 + 升高参与了氟骨症的发病机制 根据流行病学资料和近年来的实验观察认为，膳食低钙是地氟病( 氟骨症) 的主要促发和加重因素。整体低钙，靶细胞内c a ：+ 升高这种“钙矛盾( 也可叫 钙反常) 参与了氟骨症的发病机制；慢性氟中毒时，与反复发生的血清c a 2 + 降 低密切联系的甲状旁腺激素( p t h ) 分泌增多与波动，是激活成骨细胞和加速骨 1 8 第二章河南省矿产瓷源开发与地方病概况 转换的一个经常起作用的环节。过量氟的直接作用和( 或) 通过p t h 的问接作 用，使成骨细胞钙通道开放，细胞内c a 2 + 升高可能是氟化物激活成骨细胞进 而介导破骨细胞衍化的一种早期机制。 ( 3 ) 、过量氟对骨代谢调控网络的干扰 骨形成与骨吸收的动态平衡，是由趋钙激素( 主要是p t h ) 、多种细胞因子 与转录园子及其他信息分子等组成的复杂网络来调控的。转录因子a p - l 可能在 转录水平参与氟骨症的发病环节；过量的氟在体内与钙结合成氟化钙，使人体内 钙磷代谢平衡受到破坏，血钙因而降低，导致溶骨细胞活性增强，促进溶骨作用 和骨的吸收。形成的氟化钙沉积于骨骼和软组织中并使牙冠钙化不合、牙釉质受 损，妨碍牙齿的钙化。f 一与c a 2 _ 、m 9 2 + 的结合使一些需要c a 2 - 、m 矿+ 的酶( 如 骨磷化酶) 活性受抑制，阻碍了骨骼对钙的利用，从而易患氟骨病。 4 、临床表现 ( 1 ) 、氟斑牙 过量的氟对发育中的造釉母细胞有直接损害作用阻碍牙釉质发育，影响牙 齿正常的钙化过程，使之失去釉质特有的光泽，齿面变粗糙出现斑点、斑纹和 斑块，称之为氟斑牙【l q 。 图2 6 为地方性氟中毒的典型症状氟斑牙的图片。 i端一，-v-mm，,f3 黔 。，一。 l!：-：!c!：一 圈2 5 氟斑牙 ( 2 1 、骨组织损害 氟骨症对骨组织的损害丰要表现为腰腿痛、骨关节疼痛而僵直、骨骼变形及 脊神经根受压迫第一系列临床症状和体征。氟骨症患者还往往伴有下肢骨胳肌损 害山现肌肉萎缩，丰要是因为神经要受压所产牛的废用性萎缩和营养障碍。 图2 - 6 为氟片症的x 光片，箭头指示为病变的区域。 第一章扣南省矿产资源开拉与地方崩概况 圈2 击氟骨瘕x 光片 2 3 2 2 碘缺乏病与克汀病 地甲瘸即地方甲状腺肿大，其表现特征是甲状腺增大或肥大。在严重流行的 地区可出现克钉病表现特征是先天性不同程度的智力低下、体格矮小、听力障 碍、运动障碍及不同程度的甲状腺功能低下。 l 、病因学 ( 1 ) 、地方性甲状腺肿 碘摄 量不足可影响甲状腺激素的合成，使血浆中甲状腺激素水平降低，甲 状腺发牛代偿性增大。 ( 2 ) 、地方性克汀病 丰要病因是胚胎期碘缺乏所致，由于缺碘使母体及胎儿的甲状腺竞争性摄取 有限的碘化物，结粜同时影响母体和新生儿的甲状腺激素合成。 2 、病瑚改变 h 前碘缺乏作为地方性甲状腺肿的病因已得到世界公认但近年来研究发现 还有其它因素引起甲状腺肿大如硫鲁【酸盐、过氯酸盐等。另外萝h 、黄豆、c