化学地球化学环境与人类健康

1、第三章第三章 地球化学环境与人类健康地球化学环境与人类健康 人体与地球化学环境的关系人体与地球化学环境的关系 人体中元素的分布人体中元素的分布 微量元素与人类健康微量元素与人类健康 地球化学环境与人类疾病（地方性疾病）地球化学环境与人类疾病（地方性疾病）4 4 地球化学环境与人类疾病地球化学环境与人类疾病 一、我国地方病生物地球化学区的成因类型及地理分布一、我国地方病生物地球化学区的成因类型及地理分布 生物地球化学区生物地球化学区是指地表元素缺乏或过剩而引起生物与环境的化学平衡是指地表元素缺乏或过剩而引起生物与环境的化学平衡遭到破坏的地区，它是在地质、地形、气候、水文、土壤、植物和人文遭到破坏

2、的地区，它是在地质、地形、气候、水文、土壤、植物和人文等问题的综合作用下形成的。等问题的综合作用下形成的。1 1、蒸发浓缩型、蒸发浓缩型2 2、矿床或矿化地层型、矿床或矿化地层型3 3、矿泉型、矿泉型4 4、生物积累型、生物积累型5 5、湿润山岳型、湿润山岳型 6 6、沼泽泥炭型、沼泽泥炭型7 7、沙土型、沙土型二、几种主要的地方病二、几种主要的地方病 地方性疾病地方性疾病指具有一定的发病区域环境的疾病，影响范围大，潜伏周期长，指具有一定的发病区域环境的疾病，影响范围大，潜伏周期长，突发性流行，不易根治的疾病。突发性流行，不易根治的疾病。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

3、 ( (一) )地方性甲状腺肿 地方性甲状腺肿地方性甲状腺肿1 1、地质、地质地理分布特点地理分布特点(1)(1)地理分布地理分布 主要分布于亚洲的、欧洲的阿尔卑斯山、高加索山、南美的安第斯山，主要分布于亚洲的、欧洲的阿尔卑斯山、高加索山、南美的安第斯山，澳大利亚的新西兰岛、新几内亚岛，非洲马达加斯加岛。我国该病广澳大利亚的新西兰岛、新几内亚岛，非洲马达加斯加岛。我国该病广泛分布于山区和内陆。泛分布于山区和内陆。 (2)(2)地质分布地质分布 主要分布于地层中有机质层不发育或缺失，饮水和土壤中碘不足的地主要分布于地层中有机质层不发育或缺失，饮水和土壤中碘不足的地区。区。2 2、地球化学环境、地

4、球化学环境(1)(1)碘的环境地球化学碘的环境地球化学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。碘在地或有机碘化物的形式存在。碘在地表环境中具有很强的迁移能力，易表环境中具有很强的迁移能力，易淋溶淋失。淋溶淋失。(2)(2)土壤中的碘土壤中的碘 沿土壤剖面随风化程度的增强从基岩到土壤表层碘含量逐渐升高，在沿土壤剖面随风化程度的增强从基岩到土壤表层碘含量逐渐升高，在含有机质层碘含量最高。降水对土壤碘起淋溶作用。含有机质层碘含量最高。降水对土壤碘起淋溶作用。(3)(3)碘在水系统和生物圈的行为碘在水系统和生物圈的行为海水中的

5、碘被氧和氮氧化形成分子态具有挥发性进入大气圈，近海岸海水中的碘被氧和氮氧化形成分子态具有挥发性进入大气圈，近海岸土壤和大气中碘含量较高。土壤和大气中碘含量较高。海生植物含碘量最高，比克拉克值高海生植物含碘量最高，比克拉克值高100-1000100-1000倍，陆生植物含碘量比倍，陆生植物含碘量比克拉克值高克拉克值高1010倍。倍。碘在煤、石油和沥青质沉积物中富集，这些地区碘含量偏高。碘在煤、石油和沥青质沉积物中富集，这些地区碘含量偏高。3 3、地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿关系、地球化学环境中的碘与地方性甲状腺肿关系当水碘低于最适浓度的下限当水碘低于最适浓度的下限(10g/L)(10g/L

6、)时，饮水中含碘量愈低，地方时，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的上限浓度时，饮水中的碘含量愈高，地方性当水碘高于最适浓度的上限浓度时，饮水中的碘含量愈高，地方性甲状腺肿患病率愈高，两者呈正相关关系甲状腺肿患病率愈高，两者呈正相关关系4 4、环境干扰因素包括、环境干扰因素包括某些元素的干扰某些元素的干扰污染水干扰碘的吸收污染水干扰碘的吸收食物中的致甲状腺肿物质食物中的致甲状腺肿物质辨识疾病图片辨识疾病图片问题：你知道这种疾病的名称与病因吗？问题：你知道这种疾病的名称与病因吗？第一组第一组第二组第二组问题：你知道

7、这些是哪种疾病的特征？问题：你知道这些是哪种疾病的特征？ 它与什么有关？它与什么有关？辨识疾病图片辨识疾病图片碘缺乏病的含义：碘缺乏病的含义： 由于机体在不同发育时期由于机体在不同发育时期(从从胚胎发育至成年期）胚胎发育至成年期）摄入碘不足摄入碘不足而造成的一组相关疾病。而造成的一组相关疾病。 包括甲状腺肿、克汀病（呆包括甲状腺肿、克汀病（呆小病）及缺碘造成的早产、死胎、小病）及缺碘造成的早产、死胎、先天畸形、甲状腺功能低下精神先天畸形、甲状腺功能低下精神发育迟缓等一系列病理变化。发育迟缓等一系列病理变化。甲状腺肿、克汀病最为突出。甲状腺肿、克汀病最为突出。 地理分布：地理分布： 山区丘陵平原

8、山区丘陵平原 内陆沿海内陆沿海 乡村城市乡村城市 农业区牧区农业区牧区人群分布：人群分布： 青春期发病率高青春期发病率高 女性男性女性男性 流行病学特征：流行病学特征：重区无差异重区无差异 甲状腺肿的临床表现：甲状腺肿的临床表现：症状与体征：症状与体征： 地甲病患者除颈部逐渐变粗外，地甲病患者除颈部逐渐变粗外，并无明显症状。并无明显症状。 腺肿大当腺肿大当压迫周围器官时，可出现局部压迫周围器官时，可出现局部症状。如心悸、气短、呼吸困症状。如心悸、气短、呼吸困难、吞咽困难等症状。难、吞咽困难等症状。克汀病临床表现：克汀病临床表现：亚克汀病：不同程度的亚克汀病：不同程度的智力低下智力低下 是该病的

9、突出的症状。是该病的突出的症状。不同程度的不同程度的呆、小、聋、哑、瘫呆、小、聋、哑、瘫。又称又称呆小病呆小病5 5、地方性甲状腺肿的防治、地方性甲状腺肿的防治 查明天然水中碘的分布规律，提供适量碘的查明天然水中碘的分布规律，提供适量碘的饮水水源；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 查明地区性的食物特征，如蔬菜、食盐、海查明地区性的食物特征，如蔬菜、食盐、海产品等对该病的干扰；产品等对该病的干扰； 测定水中有机质的含量和细菌指数、水中的测定水中有机质的含量和细菌指数、水中的亚硝酸盐含量。亚硝酸盐含量。 对于该病的有效防治方法是使用碘盐、进对

10、于该病的有效防治方法是使用碘盐、进行改水、限制使用行改水、限制使用“促甲状腺肿促甲状腺肿”物质。物质。 最简单最简单最经济最经济最有效最有效 根据病因根据病因采取预防措施采取预防措施缺碘：缺碘：食盐加碘：食盐加碘：食用富含碘的食物食用富含碘的食物碘油注射碘油注射口服碘化钾片口服碘化钾片外科手术外科手术补碘补碘非缺碘：非缺碘： 根据病因根据病因采取预防措施采取预防措施第一营养工程第一营养工程辨识疾病图片辨识疾病图片第一组第一组问题：你知道这是哪种疾病吗？问题：你知道这是哪种疾病吗？ 它与什么有关？它与什么有关？第二组第二组问题：你知道这些是哪种疾病吗？问题：你知道这些是哪种疾病吗？ 它与什么有关

11、？它与什么有关？第三组第三组问题：你知道这些是哪种疾病的特征吗？问题：你知道这些是哪种疾病的特征吗？ 它与什么有关？它与什么有关？( (二二) )地方性氟病地方性氟病 地方性氟病是一种世界性地方病，遍及五大洲，主要表现是氟中毒引起的地方性氟病是一种世界性地方病，遍及五大洲，主要表现是氟中毒引起的斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。 流行特征流行特征地区分布：地区分布：u饮水型病区：平原丘陵山区；饮水型病区：平原丘陵山区； 多发干旱和干旱的盐渍多发干旱和干旱的盐渍 地区、温泉地区、富氟地区、温泉地区、富氟 矿区等。矿区等。 u染煤型病区：西南地区、西北地区

12、。染煤型病区：西南地区、西北地区。u饮茶型病区：西藏、内蒙、四川等少饮茶型病区：西藏、内蒙、四川等少 数民族地区数民族地区 人群分布：好发青壮年；女性男性人群分布：好发青壮年；女性男性 氟骨症的发病机理：氟在血液中氟化钙沉积骨、韧带关节钙化（硬化）钙+ +氟血钙甲状旁腺功能活跃溶骨过程 骨质脱钙（骨质疏松）四肢骨骼变形脊柱弯曲变形N N根症状根症状腰背酸痛肌肉萎缩指端感觉 异常关节僵硬严重关节固定（三不见）上下肢弯曲驼背截瘫（甲状旁腺 素 ）1 1、地质、地质地理分布特点地理分布特点(1)(1)地带性氟中毒的分布与自然地理纬度有关，其主要分布于干旱及半干旱地带性氟中毒的分布与自然地理纬度有关，

13、其主要分布于干旱及半干旱带，年降水量为带，年降水量为200200400mm400mm左右，或更少。左右，或更少。(2)(2)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、与火山有关的氟病区，如冰岛、意大利、日本等国日本等国 与含氟岩石或含氟矿床有关的氟病区，与含氟岩石或含氟矿床有关的氟病区，如埃及、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥如埃及、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥等国等国 与磷酸盐矿床与磷酸盐矿床(Ca(Ca5 5P0P04 4 3 3F)F)有关的氟病有关的氟病区区 与冰晶石与冰晶石(Na(Na3 3AIFAIF6 6) )矿床有关的氟病区矿床有

14、关的氟病区 与一些著名温泉有关的氟病区，如我国与一些著名温泉有关的氟病区，如我国北京的小汤山温泉、怀来盆地温泉区北京的小汤山温泉、怀来盆地温泉区中国地方性氟中毒分布示意图中国地方性氟中毒分布示意图 2 2、地球化学环境、地球化学环境(1)(1)环境中氟化物的水溶性较低，不易发生迁移环境中氟化物的水溶性较低，不易发生迁移(2)(2)生物圈氟含量不高，煤矿区氟含量高生物圈氟含量不高，煤矿区氟含量高(3)(3)天然水中氟的主要来源是含氟矿物及矿床天然水中氟的主要来源是含氟矿物及矿床 地方性氟病注意：地方性氟病注意：氟斑牙：乳牙发生机会少，氟斑牙：乳牙发生机会少， 恒牙形成期发生。恒牙形成期发生。 生

15、在高氟区，长在高氟区，生在高氟区，长在高氟区， 氟斑牙和氟骨症均可发生。氟斑牙和氟骨症均可发生。成年后迁入氟区，仅出现氟骨症。成年后迁入氟区，仅出现氟骨症。氟中毒有氟中毒有“欺辱外人欺辱外人”的现象。的现象。同一病人既有骨质疏松，同一病人既有骨质疏松， 又有骨质硬化。又有骨质硬化。3 3、预防、预防(1)(1)高氟水区降氟高氟水区降氟(2)(2)低氟水改良低氟水改良防治措施防治措施 预防：预防：l饮水型：更换水源、饮水除氟。饮水型：更换水源、饮水除氟。l煤烟型：更换燃料、改造炉灶、煤烟型：更换燃料、改造炉灶、 加强排烟，避免食物污染。加强排烟，避免食物污染。l饮茶型：研制低氟茶，饮茶型：研制低

16、氟茶， 用低氟茶代替砖茶。用低氟茶代替砖茶。( (三三) )克山病克山病 是一种原因未明的以心肌病变为主的疾病，亦称地方性心肌病。主要为是一种原因未明的以心肌病变为主的疾病，亦称地方性心肌病。主要为急性和慢性心功能不全，心脏扩大，心律失常以及脑、肺和肾等脏器的急性和慢性心功能不全，心脏扩大，心律失常以及脑、肺和肾等脏器的栓塞。栓塞。 1 1、地质、地质地理分布特点地理分布特点(1)(1)具有温暖和中度湿润的气候特点，土壤富含腐殖质，偏酸性，均为农耕具有温暖和中度湿润的气候特点，土壤富含腐殖质，偏酸性，均为农耕区。区。全国克山病分布示意图全国克山病分布示意图 中国硒营养背景值示意图中国硒营养背景

17、值示意图 (2)(2)与大规模厚层沉积的中、新生代陆相沉积岩系有关，多处于地质剥与大规模厚层沉积的中、新生代陆相沉积岩系有关，多处于地质剥蚀区如山地和丘陵地带，地球化学环境属于可溶性元素淋失环境。蚀区如山地和丘陵地带，地球化学环境属于可溶性元素淋失环境。2 2、地球化学环境、地球化学环境(1)(1)属于可溶性元素淋失环境，饮用水属偏酸性水，使许多金属阳离子发生属于可溶性元素淋失环境，饮用水属偏酸性水，使许多金属阳离子发生溶解迁移；属于碳酸钙型水，水中钙、镁含量较低。溶解迁移；属于碳酸钙型水，水中钙、镁含量较低。(2)(2)土壤富含腐殖质，对微量元素具有地球化学屏障作用。土壤富含腐殖质，对微量元

18、素具有地球化学屏障作用。3 3、预防、预防(1)(1)流行区采用亚硒酸钠作为预防性流行区采用亚硒酸钠作为预防性服药，使用含硒酵母、含硒食盐服药，使用含硒酵母、含硒食盐(2)(2)农村使用含硒液浸过的种子种植，农村使用含硒液浸过的种子种植，植物根部施加含硒肥料以提高农作植物根部施加含硒肥料以提高农作物中含硒量物中含硒量(3)(3)改水（或换水）阻截致病因子进改水（或换水）阻截致病因子进入人体入人体( (四四) )区域环境与癌症区域环境与癌症目前的研究表明，约有目前的研究表明，约有8080的癌症是由环境因素引起的，其分布具明的癌症是由环境因素引起的，其分布具明显的地区性和地带性，有集中高发的现象，

19、其中消化系统癌症的地区性分布显的地区性和地带性，有集中高发的现象，其中消化系统癌症的地区性分布最为明显。最为明显。1 1、癌症的分布特征、癌症的分布特征(1)(1)胃癌主要分布在中、高纬度地带。胃癌高发带的主要自然特征是气候寒胃癌主要分布在中、高纬度地带。胃癌高发带的主要自然特征是气候寒冷湿润、植被繁茂、土壤多富含腐殖质；地表水、潜水丰富，为富含腐殖冷湿润、植被繁茂、土壤多富含腐殖质；地表水、潜水丰富，为富含腐殖质的重碳酸盐硅质软水，矿化度一般为质的重碳酸盐硅质软水，矿化度一般为100100200mg/L200mg/L，甚至小于，甚至小于100mg/L100mg/L，CaCa、MgMg、SeS

20、e、MoMo、CuCu、ZnZn等元素缺乏。等元素缺乏。(2)(2)肝癌主要流行于低纬度地带。肝癌高发区属于干旱、半干旱的环境，水源缺肝癌主要流行于低纬度地带。肝癌高发区属于干旱、半干旱的环境，水源缺乏；或者是处于湿热气候的沿海地带乏；或者是处于湿热气候的沿海地带, ,其特点是饮水水质不良。其特点是饮水水质不良。(3)(3)食管癌的主高发区主要位于东南非和中亚地区。气候干旱、水源缺乏、土壤食管癌的主高发区主要位于东南非和中亚地区。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；地表及地下水的矿化度均较高

21、，且偏碱性，水中下水的矿化度均较高，且偏碱性，水中AsAs、SeSe、MoMo、V V、CrCr、B B、NiNi、I I、F F等等元素富集。元素富集。 中国男性食管癌高发地带分布示意图中国男性食管癌高发地带分布示意图 中国男性肝癌分布示意图中国男性肝癌分布示意图2 2、地球化学环境与癌症、地球化学环境与癌症 (1)(1)与岩石或土壤有关与岩石或土壤有关 如南非的食管癌高发区多为玄武岩层分布区；我国山西某地的食管癌可能与如南非的食管癌高发区多为玄武岩层分布区；我国山西某地的食管癌可能与无烟煤的分布有关；河南的食管癌主要分布于安山岩和中更新统的洪积层分无烟煤的分布有关；河南的食管癌主要分布于安

22、山岩和中更新统的洪积层分布区；广西南宁的肝癌高发区主要为石灰岩分布区。布区；广西南宁的肝癌高发区主要为石灰岩分布区。 (2)(2)水文条件和水的化学成分水文条件和水的化学成分 水质上看，池塘水、沟渠水的有机污染严重，水质上看，池塘水、沟渠水的有机污染严重， NONO3 3- -、NONO2 2- -、NHNH4 4+ +、腐殖酸腐殖酸( (OH)OH)含量高，化学需氧量含量高，化学需氧量(COD)(COD)高，高，SeSe、MoMo、MgMg、CaCa含量低。含量低。3 3、我国消化系统癌症高发区的环境类型、我国消化系统癌症高发区的环境类型(1)(1)山区型山区型(2)(2)岩溶山区型岩溶山区

23、型(3)(3)水网平原型水网平原型(4)(4)三角洲平原型三角洲平原型( (五五) ) 大骨节病大骨节病大骨节病是一种伴有机体改变对称的地方性畸形骨关节病，病情有大骨节病是一种伴有机体改变对称的地方性畸形骨关节病，病情有明显的地方性。在我国明显的地方性。在我国1414个省区均有分布，主要发生在我国北方地区。个省区均有分布，主要发生在我国北方地区。在我国，大骨节病主要在我国，大骨节病主要分布在东北至西藏的一分布在东北至西藏的一个狭长高寒地带，若尔个狭长高寒地带，若尔盖是一个重病区之一盖是一个重病区之一 中国大骨节病分布图中国大骨节病分布图1 1、地质、地质地理分布特点地理分布特点(1)(1)大骨

24、节病在国外主要分布于西伯利亚东部和朝鲜北部，在中国分布范围大骨节病在国外主要分布于西伯利亚东部和朝鲜北部，在中国分布范围大，从东北到西南的广大地区均有报道，主要发生于黑、吉、辽、陕、晋大，从东北到西南的广大地区均有报道，主要发生于黑、吉、辽、陕、晋等省，多分布于山区和半山区。等省，多分布于山区和半山区。(2)(2)水流不畅、土壤较湿润、植被较发育、腐殖质丰富。水流不畅、土壤较湿润、植被较发育、腐殖质丰富。 我国主要大骨节病病区饮水水源污染程度和病情相关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图解I I一无污染；一无污染；IIII一轻度污染；一轻度污染；IIIIII一中度污染；一中度污

25、染；IVIV一严重污染；一严重污染；V V一极一极严重污染严重污染 2 2、地球化学环境、地球化学环境 发病区的饮水中腐殖酸含量和发病区的饮水中腐殖酸含量和KMnOKMnO4 4耗量高，硒含量也较低。耗量高，硒含量也较低。3 3、大骨节病地球化学环境分区、大骨节病地球化学环境分区表生天然腐殖环境病区表生天然腐殖环境病区沼泽相沉积环境病区沼泽相沉积环境病区黄土高原残塬沟壑区黄土高原残塬沟壑区沙漠沼泽草炭沉积环境病区沙漠沼泽草炭沉积环境病区4 4、预防、预防改良水质改良水质改善粮食质量改善粮食质量补硒补硒( (六六) )地方性砷中毒地方性砷中毒是由于某些地区居民长期从外环境中摄入过量的砷而引起的皮

26、肤角化、色素沉着、癌变等为主要表现的一种慢性全身性疾病。1 1、分布、分布 在孟加拉、印度、中国、越南、泰国、柬埔寨等国家都有流行。在孟加拉、印度、中国、越南、泰国、柬埔寨等国家都有流行。2 2、地球化学环境、地球化学环境(1)(1)自然界砷广泛分布于岩石、土壤和水环境中自然界砷广泛分布于岩石、土壤和水环境中 ，含砷矿石如砷铁矿、雄，含砷矿石如砷铁矿、雄黄、雌黄等，砷多与锌、铜铅等元素共生于硫化物矿床中。黄、雌黄等，砷多与锌、铜铅等元素共生于硫化物矿床中。(2)(2)土壤中的砷土壤中的砷 主要来源于成土岩石，腐殖质含量较高的土壤中，由于吸附和螯合作主要来源于成土岩石，腐殖质含量较高的土壤中，由

27、于吸附和螯合作用，使砷含量高于相对贫瘠的土壤。用，使砷含量高于相对贫瘠的土壤。(3) (3) 水中的砷水中的砷天然水中的砷含量较低，当地下水流经含砷岩层时，大量的砷溶解于天然水中的砷含量较低，当地下水流经含砷岩层时，大量的砷溶解于水中，致使含砷量升高水中，致使含砷量升高天然水中各种形式的砷酸和亚砷酸较稳定，在氧化条件下以砷酸盐为天然水中各种形式的砷酸和亚砷酸较稳定，在氧化条件下以砷酸盐为主，都是主，都是AsAs5+5+，在还原条件下以亚砷酸盐为主，都是，在还原条件下以亚砷酸盐为主，都是AsAs3+3+3 3、地方性砷中毒的病区类型、地方性砷中毒的病区类型(1)(1)饮水型地砷病区饮水型地砷病区

28、(2)(2)燃煤污染型地砷病区燃煤污染型地砷病区4 4、预防、预防改换水源改换水源饮水除砷饮水除砷 沉淀、过虑、吸附沉淀、过虑、吸附限制高砷煤炭的开采和使用限制高砷煤炭的开采和使用改良炉灶，减少室内空气砷污染改良炉灶，减少室内空气砷污染( (七）克山病是一种营养缺乏病，属于生物地球化学病，克山病的主要症状是心脏扩大、心脏功能失调，发生心源性休克或心力衰竭，心率失常、心动过速或过缓等，是一种较严重的心肌疾病(1)(1)地质地质地理分布特点地理分布特点具有温暖和中度湿润的气候特点，土壤富含腐殖质，偏酸性，均为具有温暖和中度湿润的气候特点，土壤富含腐殖质，偏酸性，均为农耕区。农耕区。全国克山病分布示意图全国克山病分布示意图 中国硒营养背景值示意图中