環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)教育課件

1、環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)一、原生環(huán)境水文地質(zhì)研究現(xiàn)狀 1、我國古代對原生水文地質(zhì)的認識水土環(huán)境與健康：管子指出：“濟之水其水清白，其人堅勁，寡有高強，終無灣醒”引自(地員篇)；唐代李吉甫曰：“菊水出縣石澗山，其夯多菊，水極甘馨，谷中百余戶不復(fù)穿井，仰飲此水，皆壽百余歲”；李時珍在本草綱目中也指出：“南陽之潭，漸于菊，其人長壽”。李時珍本草綱目的水部集中有這樣一段記載：“水者，坎之象也。上則為雨露霜雪，下則為江河泉井。流止寒溫，氣之所鐘既異，甘談咸苦，味之所以不同，是從昔人分別九州水土，以辨人之美惡壽天。蓋水為萬化之源，土為萬物之母。飲資于水，食資于土。飲食者，人之命脈也，而營衛(wèi)賴之。故曰：水去則營竭，谷

2、去則已亡。然則水之性味尤慎疾衛(wèi)生者之所當潛心也?！睂Νh(huán)境水質(zhì)的選擇: 關(guān)于地下水的埋藏、分布和運動特征在古代已有較細致的觀察研究。宋人座禹曾指出： “黃潦之泉，色濁而味薄，或近或遠必有積池，泄而出流行也，本于下濕之浸灌，清列之泉，色溫而味厚，或近或遠必有天池，通達而流行也?！贝硕握f明泉水水質(zhì)的好與壞和補給來源，滲透途徑有關(guān)。對礦泉水的研究與利用:我國是開發(fā)利用礦泉最早的國家。漢朝張衡的“溫泉賦”算是最早的記載了，在溫泉碑上刻行“有疾病兮，溫泉濁焉，以流穢今，嶷除苛氣。”此賦采用了詩經(jīng)的風格，其意是有疾病就到溫泉去林浴，可以洗掉污穢，除去邪氣。水經(jīng)注云：“大融石山溫湯療治百病?！痹诒静菥V目中關(guān)于

3、廬山的溫泉有這樣的記載：“廬山溫泉有四孔，四手皆溫暖可以熟雞蛋，方土每教患有疥癬、風癩、楊梅瘡著飽食入池，久浴后出汗，以旬日自愈也?！倍?、 國內(nèi)外對原生水文地質(zhì)的研究現(xiàn)狀1、理論性研究公元前四世紀古希臘名醫(yī)海帕克萊蒂斯(Hippoarates)在他所著的關(guān)于空氣、水及土壤一書中指出，環(huán)境因素對人類的健康有重要的影響，他論述了環(huán)境與疾病的關(guān)系。直到17世紀，關(guān)于這萬面的研究有了新的進展，在歐洲誕生了一門新的環(huán)境科學(xué)醫(yī)學(xué)地理學(xué)。Chatin證實了地方性甲狀腺腫與水土中缺碘有關(guān)。1916年，Black Mckay發(fā)現(xiàn)斑釉齒與飲水中含氟過量有關(guān)。1939年Shortt在印度的馬德拉斯印發(fā)現(xiàn)氟骨癥。隨后

4、關(guān)于環(huán)境與健康的研究就愈來愈多了。（1）景觀學(xué)派 醫(yī)學(xué)地理學(xué)可視為景觀學(xué)派的先驅(qū)。不過當時主要是研究氣溫、濕度、高程、輻射等物理因素對人類健康的影響，而且是一些定性的描述性的研究。由于化學(xué)測試手段的不斷完善，AAIpMropMeM(1935)開拓了化學(xué)地理的新領(lǐng)域。對人體健康的研究從物理因素角度轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)因素。(2)周期律學(xué)派這個學(xué)派的共同特點是側(cè)重于研究生物必需元素的周期變化規(guī)律。研究原子的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其與生物體之間的關(guān)系。早在1933年以前，BHBcphajiknn就考慮到元素在生物圈豐度的周期變化規(guī)律。他還提出了生物地球化學(xué)理論的設(shè)想。而這一切為他的學(xué)生AH.Bnhorpahob所實現(xiàn)。

5、1934年他發(fā)現(xiàn)了生物圈元素豐度的周期變化規(guī)律。1934年，撤西爾(Thther)也注意到了生物必需元素的周期現(xiàn)象。斯坦伯格(Stcinberg，1938)研究了生物必需元素與原子結(jié)構(gòu)間的相關(guān)性。肖(WHBShaw，1960)從生物、地質(zhì)、化學(xué)的角度研究了生物地球化學(xué)的元素周期律。1965年HASchroeder出版了微量元素與人一書。他研究了生物元素的周期律，研究了地球化學(xué)環(huán)境、化學(xué)元素與生物進化的關(guān)系，還討論了微量元素與健康的問題。 2、專題性研究大骨節(jié)病的研究腦溢血病的研究心血管病的研究 癌癥的研究 其它疾病的研究三、原生水文地質(zhì)的研究內(nèi)容和意義 原生環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)是研究水文地質(zhì)環(huán)境與人

6、類健康關(guān)系的學(xué)科 主要內(nèi)容：(1)元素遷移的水文地質(zhì)條件;(2)控制種類地方病的水文地質(zhì)因素；(3)改水防病的綜合措施。目前已知至少有35種元素，它們存在人體中的不足或過剩后含導(dǎo)致生物地球化學(xué)地方病或中毒性疾病，這些元素按原子序數(shù)排列如下：Li、Be、B、N、F、Na、Mg、Si、P、S、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sc、Br、Sr、Mo、Cd、Sb、I、Ba、Hg、Tl、Pb、Ra、U。環(huán)境中化學(xué)因子的異?？蓪?dǎo)致人類患多種地方病或地方性疾病。它們涉及到人體的各個部位：如1心血管系統(tǒng)；2腦血管系統(tǒng)；3內(nèi)分泌系統(tǒng)4神經(jīng)系統(tǒng)；5消化系綻；6骨齒系統(tǒng)；7生殖功

7、能；8結(jié)締組織；9細胞組織；10其它部位。歸納起來，原生環(huán)境水文地質(zhì)研究的內(nèi)容可包括以下幾個方面：(1)從環(huán)境生態(tài)學(xué)的角度研究天然水的循環(huán)條件和分布規(guī)律。(2)研究天然水中元素的來源、遷移、富集和分布規(guī)律。特則是對那些生命必需元素和有毒元素要進行重點研究。(3)研究天然水及各類水體中有機質(zhì)的組成、來源、遷移、聚集的規(guī)律及其對無機元素的影響。(4)研究人群中各種地方病和異常生理狀態(tài)的分布現(xiàn)律及其與水土環(huán)境的關(guān)系，找出最相關(guān)的因素，緊密配合醫(yī)學(xué)部門進行病因研究和實驗性預(yù)防。(5)進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價，探索健康飲水水質(zhì)標準，為病區(qū)人民找出優(yōu)質(zhì)水源，制訂出生態(tài)環(huán)境綜合開發(fā)、利用及治理的規(guī)劃。合理利用森

8、林、草場和水土資源，進行總體現(xiàn)劃以保持生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。四、元素與健康關(guān)系的研究 相關(guān)性 根據(jù)英國地球化學(xué)家E漢爾密等人研究發(fā)現(xiàn) 人體組織中的元素本質(zhì)與地殼元素 除原本質(zhì)主要成分(C、H、O、N)和巖石的主要成分Si外,人體某種元素與標準本度曲線顯示明顯的相關(guān)性.若人體中某些元素與標準曲線明顯偏高即可能與其具體生活環(huán)境的特異性密切相關(guān).選擇吸收性 某些元素在人體各組織中的分布具有明顯的選擇性：脾 Cd、Sa、Ba、,Al腎Bi、 Pb、 Cd、 Se、 Si肝Pb、 I、 Sm、 Se、 As 、Zn、 Cu肺Sb、 Sn 、Se、 Cr、 Al淋巴結(jié) U、 Tb、 Sb 、Mn、 Al、

9、Li眼球 Ge如果地質(zhì)環(huán)境里某種或某些元素過度或缺乏,則可能導(dǎo)致器產(chǎn)生病變。1、元素含量人體內(nèi)的化學(xué)元素,即生命元素,依其在體內(nèi)的含量多少,可分為宏量元素和微量元素兩類。宏量元素包括C、H、O、N、S、P、Na、K、Ca、Mg、Cl等11種,占人體總量的99.95,它們構(gòu)成人體中的主要組分,是生命機體不可缺少的元素,從元素周期表中的排位來看，均為原子序數(shù)20號以前的輕元素。微量元素包括Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Cr、Mo、V、F、Ni、I、Se、As、Pb、Sn、Al、Ba、B、Hg、Si、Cd、Sr、Li、Tl、Ge及稀土元素等多種，因它們每一種元素在人體內(nèi)含量低于人體體重的萬分之一，故

10、稱為微量元素。 元素體內(nèi)總質(zhì)量(g)質(zhì)量分數(shù)(%)元素體內(nèi)總質(zhì)量(g)質(zhì)量分數(shù)(%)O4300061Pb0.120.00017C1600023Cu0.0720.00010H700010Al0.0610.00009N18002.6Cd0.0500.00007Ca10001.4B 0.0480.00007P7201.0Ba0.0220.00003S1400.20Sn 0.0170.00002K1400.20Mn0.0120.00002Na1000.14I0.0130.00002Cl950.13Ni0.0100.00001Mg190.027Au 0.0100.00001Si180.026Mo 0.0

11、0930.00001Fe4.20.006Cr 0.00180.000003F2.60.0037Cs0.00150.000002Zn2.30.0033Co0.00150.000002Rb0.320.00046U0.000090.0000001Sr0.320.00046Be0.000036Br0.200.00029Ra3.110112、 微量元素的生物學(xué)效應(yīng) 微量元素的營養(yǎng)價值及毒性 (1)參與構(gòu)成酶和酶的激活劑 酶是一切生命現(xiàn)象及生化反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，離開了酶，許多生化反應(yīng)將無法進行，生命也就不復(fù)存在。在人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)近千種酶，其中5070的酶都需要微量元素參與，或由微量元素組成酶的激活劑。 (2)

12、構(gòu)成機體內(nèi)重要的載體和電子傳遞系統(tǒng) 如鐵參與血紅蛋白和肌紅蛋白的合成，在氧的運輸和貯存上起重要作用。 (3)參與激素及其輔助因素的合成 如某些微量元素是激素和維生素的成分或重要活性部分(如合成甲狀腺激素的碘，維生素B12中的鈷)，一旦缺少這些元素，機體內(nèi)就不能合成這些激素或維生素。 (4)調(diào)控自由基水平 微量元素銅、鋅、錳、鐵和硒等構(gòu)成的酶類，通過不向機理和方式阻止自由基的生成，減弱脂質(zhì)過氧化反應(yīng)以及加速對自由基和脂質(zhì)過氧化物的清除，這一過程有賴于調(diào)控自由基水平。 (5)對機體營養(yǎng)和生長發(fā)育的作用 每種微量元素都具有特殊的營養(yǎng)價值及生理作用，其供應(yīng)不足時會影響身體健康和末成年人的生長發(fā)育。已發(fā)

13、現(xiàn)碘、硅、鋅、鉬等對機體的正常發(fā)育非常重要。 (6)對機體免疫功能的作用 微量元素在肌體的免疫方面也發(fā)揮著重要的作用，足量的微量元素是維持機體正常免疫功能的必要條件。如鐵、鋅、銅、硒等缺乏可使肌體免疫功能明顯受損，使抗體生成細胞數(shù)明顯減少，抗體生成能力減弱，抵御微生物侵襲的能力降低，使發(fā)病率和死亡率增加。此外,一些污染元素如鉛、鋁、汞、砷等都可明顯損害肌體的免疫功能。必需元素：B, F, Si, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni,Cu, Zn, As Se, M,I必需:若缺乏 _人體結(jié)構(gòu)生理異常_病變疾病伯特蘭德定律半數(shù)至死濃度：Ld50毒物的急性毒性括標之一,有毒物質(zhì)以不同的濃度

14、重呼吸道吸入經(jīng)一定時間后造成5%的實驗動物死亡的濃度,元素存在狀態(tài)及組合的致病影響價態(tài):元素陽離子低價態(tài)的毒性小于高價態(tài)CR3+CR6+元素陰離子PO43-PO32-組合的致病影響頡頏作用 共軛對 CU-MO協(xié)毒作用:HGCI 無機汞毒性小.HGCOOH而甲基汞毒性大.其他致病因素除了環(huán)境中的物質(zhì)成分和元素影響人體健康之外,還和人所處的生活條件、勞動條件、飲食習慣有關(guān)。最重要的是微量元素對人體的影響，無論是原生還是次生在致病方面沒有過明顯的界限。六、地質(zhì)環(huán)境與健康1、 地形地貌與健康 地形地貌與健康研究的先驅(qū)者當屬英國醫(yī)生A.Hariland。他通過研究英格蘭和威爾士胃癌死亡率的分布與地貌的關(guān)

15、系發(fā)現(xiàn)，在分水嶺高地，河流的上游地帶胃癌死亡率明顯低于河流的中下游河谷，特別是在河漫灘和超河漫灘地帶，這種差異性愈明顯。 我國學(xué)者林年豐通過調(diào)查研究也得出相似的結(jié)論，指出大骨節(jié)病與地形地貌的關(guān)系尤其明顯，往往僅一山之隔，一河之隔，一溝之隔，山上山下，坡上坡下，溝頭溝口，人群中大骨節(jié)病檢出率高低差別懸殊，甚至出現(xiàn)“健康島”或“病島”。疾 病類 型地貌類型地 形 特 點山區(qū)平原高地、開闊、暢流區(qū)谷地、洼地、閉流區(qū)克山病重輕、無輕重大骨節(jié)病重輕、無輕重甲狀腺腫重輕、無重(山區(qū))輕(平原)地氟病輕、無重輕重食管癌重輕、無輕重肝癌輕、無重輕、無重(水網(wǎng)末梢)胃癌輕、無重輕(分水嶺)重(泛濫平原)齲齒重輕

16、、無重輕2、地層和巖性巖層:特定的化學(xué)組分，如灰?guī)r地區(qū)土壤具有磷、鉀異常，磷酸鹽地區(qū)釩、鉀異常，蛇紋巖地區(qū)鎳、銅異常，濱海平原缺少許多易溶元素等。大骨節(jié)病的分布與株羅紀海相地層(砂巖、頁巖)分布相吻合，而與其相鄰的灰?guī)r地區(qū)則沒有發(fā)現(xiàn)大骨節(jié)??；地方性甲狀腺腫與巖性的關(guān)系也十份明顯，在扎伊爾北部的花崗巖、石英巖地區(qū)甲狀腺腫檢出率顯著高于南部紅色玄武巖地區(qū)；以前寒武紀的花崗巖、變質(zhì)巖為主的北歐，心血管病的死亡率顯著高于以中、新生代的砂、頁巖為主的南歐；我國學(xué)者方鴻慈先生提出含油地層和酸性火成巖控制克山病和大骨節(jié)病的分布說。疾病類型高發(fā)區(qū)的巖性國家和地區(qū)低發(fā)區(qū)的巖石國家和地區(qū)心血管病前寒武或寒武系變質(zhì)

17、與花崗巖,冰磧層英國、芬蘭、瑞典、美國俄亥俄州中新生界砂頁巖、灰?guī)r、石炭二疊系砂頁巖地中海沿海諸國、美國俄亥俄州食管癌玄武巖、安山巖、沉積巖中含煤地層中國河南、山西，南非石灰?guī)r中國河南、山西，南非甲狀腺腫變質(zhì)巖、花崗巖、石英巖、灰?guī)r、砂巖中國新疆南部,南非、中非、哥倫比亞、扎伊爾、斯里蘭卡石灰?guī)r、火山巖、第三紀紅色玄武巖或紅色地層中國新疆南部,南非、中非、哥倫比亞、扎伊爾、印度、孟加拉腦溢血第三系火山巖、前寒武系或寒武系花崗巖英國、瑞典、意大利、日本關(guān)東南部、德國古生界砂巖、泥巖、灰?guī)r、中、新生代砂頁巖美國、日本、英國、瑞典、意大利、德國 3、土壤與健康在原生環(huán)境中，元素的來源，除了來自火山噴

18、發(fā)，深層水的越流、或淺層水排泄外，主要來自各種巖石風化釋放的后生地球化學(xué)過程，其中風化殼和土壤的形成過程對巖石中元素的再分配起重要作用。風化階段：機械破碎階段、富鈣化階段、富硅鋁階段、富鋁化階段。土壤對人類健康的影響,主要是通過谷物來實現(xiàn)的。土壤類型不同,谷物中微量元素的含量就有較大的差異。美國缺碘的土壤地區(qū),地方性甲狀腺腫發(fā)病率就較高；而富硒土壤地區(qū)，人體易患腸胃病和肝功能異常；富鋁的土壤,人類易患神經(jīng)系統(tǒng)疾病和結(jié)締組織增生癥。然而，土壤中微量元素變化受許多因素影響，其中最為密切的是與水溶性微量元素含量和淋濾程度。4、地質(zhì)結(jié)構(gòu)與健康控制火山（局部環(huán)境中富集大量B、F、SE、S、AS、SI）巖

19、漿巖、火成巖的分布，控制著各種元素的成礦富集。間接控制巖石和礦床影響范圍內(nèi)相應(yīng)元素的非地帶性的分布規(guī)律，區(qū)域深大斷裂控制地熱場異常展布。沉降帶：海洋封成水，元素富集；隆起帶：地表水強烈交替稀釋，造成微量元素貧乏。5、水文地質(zhì)與健康某些生物地球化學(xué)性疾病區(qū)分布于一定的區(qū)域水文地質(zhì)單元內(nèi)，它們明顯受地下水的類型、埋藏條件、徑流條件及含水層巖性等控制;如我國克山病及大骨節(jié)病的分布，按某一區(qū)域水文地質(zhì)單元來講，常常處于補給區(qū)和徑流區(qū)的過渡帶及排泄不暢地段。環(huán)境中元素遷移的水化學(xué)條件水化學(xué)條件：PH、EH、酸堿介質(zhì)對元素遷移的影響。 遷移強度KX地球化學(xué)壘和環(huán)境中元素的聚集表生帶在短距離內(nèi)的遷移條件明顯

20、交替，并導(dǎo)致元素濃集的地段稱為地球化學(xué)壘。機械壘（潛育壘）物理化學(xué)壘（氧化壘、還原壘、堿性壘、酸性壘）生物壘、人為壘。元素遷移的地下水動力條件地下水在強烈交替的條件下，逕流快、DO高、礦化度低、溶解能力強、元素大量淋溶。干旱區(qū)：地下水埋藏淺，逕流慢，蒸發(fā)強，元素大量富集。補給、排泄過渡帶、及排匯不暢地帶，現(xiàn)代沼澤和古代沼澤對大骨節(jié)、克山病分布起控制作用。元素貧乏、腐殖質(zhì)富集的酸性、弱酸性還原的水文地球化學(xué)環(huán)境環(huán)境的主要特點是：氣候寒冷濕潤、腐殖質(zhì)大量堆積；山間盆地、河谷平原洼地沼澤發(fā)育，泥碳堆積；土壤以灰化土、草甸沼澤土為主。降水量600-1000MM，熱量不足，蒸發(fā)弱，水分相對充裕，透水性不

21、良，故多屬還原環(huán)境。常見礦物：藍鐵礦和菱鐵礦.植物的殘體被細菌分解，產(chǎn)生大量的腐殖酸，它們不能全部被風化殼鹽基所中致使土壤呈酸性，PH3。5-4。5，酸性環(huán)境又抑制好氣性細菌的生長，故植物的殘體得不到徹底的分解，長期處于半分解狀態(tài)，多數(shù)元素被禁錮在植物的殘體中，從而造成環(huán)境中礦物營養(yǎng)日趨貧乏，由于酸性淋溶作用強烈，致使環(huán)境中CA、MG、K、NA、CR、I、V、CU、CO、NI、ZN、CD、CR3+、MN FE等元素貧乏。地表水多呈酸性，弱酸性軟水，水中含有較高的SIO2，水中FE2+、MN2+、TI2+含量均高，該環(huán)境標型元素是H、FE。常見的地方病有克山、大骨節(jié)、甲狀腺、心血管、骨質(zhì)松脆病。

22、元素適量、腐殖質(zhì)貧乏的中性氧化的水文地球化學(xué)環(huán)境本區(qū)熱量充分，降水量600-1200MM，潛水位較低，土壤濕度適中，為氧化環(huán)境，植物不發(fā)育，植物殘體在氧化環(huán)境中徹底分解，很少有腐殖質(zhì)堆積。本區(qū)元素的淋溶和富集作用不顯著，無明顯元素過剩和不足，天然水中多呈中性，礦化度300-500MG/L，水質(zhì)較好。 CA為本區(qū)的標型元素，本區(qū)的地方病少見，局部有明顯的地甲病和齡齒。元素富集腐殖貧乏的堿性、弱堿性氧化的水文地球環(huán)境本區(qū)降水量250-400MM，熱量充分，蒸發(fā)性強烈，屬于水量嚴重不足的氣候干旱區(qū)。該區(qū)地表過程不發(fā)育，潛水位很低，土壤的透水性良好，為氧化環(huán)境，植被稀少，植物殘體分解徹底，故腐殖質(zhì)貧乏

23、，由于淋溶作用微弱，蒸發(fā)作用強烈，造成元素在環(huán)境中富集，土壤中CA、NA、MG、S、CI、F、V、ZN、CR、CU、MO、NI、SE、AS等元素富集，地表水和潛水多呈堿性，PH 8-10，礦化度500-1000MG/L，本區(qū)環(huán)境中標型元素是CI，NA、S等，該區(qū)屬草原和荒漠景觀。本區(qū)元素過剩，常見有氟中毒，硒中毒鉬中毒、砷中毒地方病。酸性氧化的水文地球化學(xué)環(huán)境本區(qū)熱量豐裕，水量充沛，年降水量1000-3000MM，植物茂盛高大，元素生物地球化學(xué)循環(huán)活躍，風化殼中CA、NA、MG、K、LI、RB、CS、B、I、等大量流失，殘錙FE（OH）3、AI（OH）3和石英，形成鮮紅色風煞費苦心殼，本區(qū)土壤

24、多為磚紅色土壤，鹽基缺失，呈酸性，PH3-5、CA含量，1-1.MG/L,又可導(dǎo)致斑齒,長期飲用F3MG/L,氟骨癥,流行特征:氟含量高,發(fā)病率高,病情加重;損害最早地牙齒上,高氟區(qū)兒童2-3歲,魯芽班鈾癥恒牙發(fā)生班鈾癥后,年齡增大病情加重,性別上無差異,飲用高F時間與發(fā)病率呈正相關(guān).當?shù)厝伺c外地人有明顯區(qū)別. 當?shù)厝税哜櫜“Y 外地人氟骨癥除與飲水有關(guān)還與當?shù)氐氖卟擞嘘P(guān)3、氟病的臨床表現(xiàn)癥狀:腰腿疼痛,有的患者脊椎關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)不受季節(jié)天氣的影響,隨病情加大痛感敏感性爭強,活動時候稍不留意受到輕微碰撞,就會觸痛,有的患者甚至不敢深呼吸大聲咳嗽,病人出現(xiàn)乏力,肢體運動不靈活,手腳無力,甚至常將物體跌

25、落,出現(xiàn)煩躁不安,精神不震,疲勞困倦,頭暈,眼花,耳鳴等癥狀.病區(qū)的畜牧喪失使役能力,4、地氟病的發(fā)病機制飲水中氟含量過低時,易患齲齒的原因,是氟能被牙釉質(zhì)的羥基磷灰石晶粒表面吸附形成硬度較高的能抗酸的氟磷灰石保護層,而且氟離子還能控制口腔的魯酸桿菌.降低碳水化合物的分解所產(chǎn)生的酸度,重而保護了牙齒健康,當飲水中貧氟時,牙齒便易受酸的侵蝕,發(fā)生齲齒,當飲水中氟含量在1.5-3毫克每升時,易換斑釉齒癥,當氟含量大于3MG/L時有可能得氟骨癥這是因為,氟與鈣的親合力較強,而其化合物溶解度又低,故人體血液中多余的氟離子很容易與鈣結(jié)合形成Caf2沉淀改變牙齒琺瑯質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),在晶粒間造成缺陷,形成斑點

26、狀腐蝕,并沉著各種色素,黃褐黑,斑釉齒患者的牙齒變脆,易折斷,當人體血液中氟含量過量時,由于Caf2沉淀,血液的氟鈣平衡被破壞,就需由骨骼中的鈣來補充,以維持這種平衡,結(jié)果造成骨質(zhì)酥松,由于Caf2沉淀多發(fā)生在關(guān)節(jié)處,故氟骨癥患者的關(guān)節(jié)硬化失靈,而且易發(fā)生非正常骨折,多氟所造成的鈣代謝紊亂,可使人出現(xiàn)缺鈣綜合癥5地方性氟病病區(qū)的成因類型 特征分布規(guī)律水文地球化學(xué)類型氟病的主要來源氟富集貧化的主要作用控制因素分布區(qū)域地帶性蒸發(fā)濃縮型土壤和淺層巖石中的氟溶濾、蒸發(fā)、濃縮作用自然地理條件及圍巖中氟含量中國、原蘇聯(lián)、干旱區(qū)域、中國東北、要西北各省非地帶性溫泉熱水型深部巖石熱溶濾作用受圍巖含氟含量及地下

27、水物理性質(zhì)及化學(xué)成分控制美國西部、意大利新西蘭、中國含氟礦藏型瑩石,磷灰石鎢礦及多金屬礦床風化、溶濾及氣體擴散作用礦床所處的自然地理條件埃及、突尼斯、阿爾及利亞摩洛哥、中國人為污染刑磷灰石、練鐵廠、制鋁廠、玻璃、陶瓷工業(yè)的三廢排放。粉塵、煙氣和含氧廢水的混合作用工廠污染的排放強度國內(nèi)外有關(guān)工廠影響區(qū)火山型火山噴發(fā)氣體、灰塵及熱水氣體擴散及熱水溶液和水流冷卻作用活火山活動及分布地區(qū)意大利的維火山，日本的阿蘇等地帶性淋失貧乏型巖石土壤中氟無毒貧乏強烈淋失造成F、CA、MG、PS不足植被發(fā)育、降水充沛弱酸性水強淋溶造成酸性軟水中國東北的許多地方6、地方性氟病的環(huán)境地質(zhì)特征 地球化學(xué)背景：地質(zhì)環(huán)境中有

28、效態(tài)氟含量越高,機體通過食物鏈攝入氟越多,引起地方性氟中毒的可能性就越大。研究表明,攝氟量與地方性氟病的患病率呈高度相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均在0.9以上。它們含氟的濃度及用量均與地方性氟病病情呈高度正相關(guān)關(guān)系。 地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造對氟的富集具有一定的影響， 地理氣候條件：氣候炎熱、干旱少雨、地下水強烈蒸發(fā)造成礦化度增高等是形成高氟淺層地下水病區(qū)的氣候條件，此類病區(qū)地勢越低洼，排水越不通暢,飲水氟就越高,病情越重，研究表明，氟的最大含量產(chǎn)生于礦化度在600900mg/L的水中。生活燃煤污染型病區(qū),海拔越高,氣候越寒冷,潮濕多雨,年燒煤時間越長，室內(nèi)空氣和食物污染的就越重，病情也就越重。 6、地方性氟

29、病的環(huán)境地質(zhì)特征 水化學(xué)特征：從飲水型病區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在水氟含量相同的情況下，患病率可以相差很大。水的硬度、鈣離子與氟濃度之間呈明顯的負相關(guān)關(guān)系，水的堿度有增強氟的毒性的作用。 營養(yǎng)條件：1985年醫(yī)學(xué)衛(wèi)生部門檢查表明,水氟仍為6.0mg/L,氟骨癥不但無新患者出現(xiàn),而原有病人病情均無加重現(xiàn)象甚至有的稍有好轉(zhuǎn)。這是因為,蛋白質(zhì)、鈣、維生索C、B1、B2等均有抗氟保護機體的作用,特別是維生素C有促使氟從體內(nèi)排出的作用,而高脂肪能使氟的吸收增加。研究證明硼、鈣、鎂等元素均有抗氟作用,它們可以與氟形成穩(wěn)定的絡(luò)合物而使氟失去括性，或能抑制氟在腸道內(nèi)的吸收,所以這些元素攝入的多少可以影響地方性氟病的病情。

30、地方性氟病的防治換水源和飲水除氟兩類。前者是一種治本的方法，在采取措施時應(yīng)首先予以考慮,具體辦法有：打低氟深水井,實踐證明,在我國大部分干旱半干旱鹽漬土地區(qū)的深層地下水含氟較低,符合防病的要求,并取得了顯著的效果；若在找不到低氟水源或暫時又無條件另打新井等，可利用物理化學(xué)的辦法降低飲水中的氟,常用方法有：混凝土沉淀法；活性氧化鋁化；骨炭法。對生活燃煤污染型地方性氟病的預(yù)防主要通過：使用降氟爐灶降低室內(nèi)空氣的氟污染；降低食物的氟污染；不用或少用高氟劣質(zhì)煤。對工業(yè)污染型氟病的預(yù)防主要是限制工業(yè)含氟“三廢”排放。七、 原生環(huán)境水文地質(zhì)條件與碘缺乏病1、概述正常人體內(nèi)有50mg,甲狀腺含碘10-15g

31、,成人每天攝取100-200mg,才能滿足機能需要,由于分子甲狀腺素需要4個碘原子,如果機體沒有足夠的碘, 甲狀腺造不出足夠的甲狀腺素(甲狀腺素具有促進新陳代謝和神經(jīng)骨骼生長發(fā)育的功能,體前葉的出甲狀腺素不足就增加分泌以刺激甲狀腺使其發(fā)生代償性增生, 腺細胞增多,活動加強,但機體依然缺碘,故甲狀腺制造出來的是一些不合格的劣等膠性物質(zhì),他并不適宜機體應(yīng)用這種物質(zhì)大量在甲狀腺濾泡中儲積累起來便增加腺體體積.假如機體攝入的碘過過氧化酶的活性受到抑制,就會減弱碘的有機化過程,重而使甲狀腺素減少,其結(jié)果與缺點一樣,會促使甲狀腺組織發(fā)生代償性腫大.含量（ 0 .3-11mg/l）的地區(qū)，以每個成人攝取的碘

32、含量可達0.9-5.7mg,想法成人的最適攝取量，(0.1-0.2mg/d)的45-57倍，由于氣候干旱，土壤鹽堿化，地表水和淺層地下水或用水量不足，或因礦化度1g/l，而不能飲用時，居民只好用深層地下水，特別是干旱年份更是如此，這就是水源性高碘性地甲病流行的原因。2、甲狀腺的臨床表現(xiàn) 甲狀腺主要表現(xiàn)為甲狀腺腫大,病人頸前都呈現(xiàn)不同程度的增粗,一般為輕度或中等程度的彌漫性腫大,也看不清質(zhì)地柔軟,表面光滑,隨吞咽上下活動,發(fā)病者質(zhì)地堅硬,無壓痛,一般的甲狀腺腫大無其他癥狀,巨大的甲狀腺腫,可引起臨近組織的壓迫癥狀,如壓迫氣管,引起喉部緊縮,呼吸不暢,慢性咳嗽,也可壓迫食管,引起吞咽困難,也可壓迫

33、喉結(jié)神經(jīng),引起聲音嘶啞等,地方性甲狀腺雖不十分可怕,但在地甲病,常有克汀病流行,這種病患者癡呆,聾啞,矮小,勞動力差,重者還會癱瘓,地方性克病實為地甲病的延伸,因為他是一種胚胎疾病, 克汀病的父母絕大多數(shù),都是地甲病的患者,故, 克汀病可能是 先天性缺碘和缺甲狀腺素所導(dǎo)致,有人認為, 克汀病的患者有家族史超過50%,是一種遺傳病。3、我國地甲病的成因類型我國碘缺乏病的成因類型有： 山岳碘淋濾型：山岳地區(qū)由于山岳冰川和河流的切割、侵蝕作用，土少石多,土層淺薄，水土缺碘,土壤滯留碘的能力較弱； 強滲流弱吸附型：由于沙土中有機質(zhì)含量小于1，粘粒含量又小于10，地下水力坡度大，滲透速度快，與圍巖接觸時

34、間短，它們對碘的吸附能力很弱，易使碘淋失。一般主要分布于山前沖、洪積扇上部、古河道、沙漠邊緣地區(qū)； 沼澤泥炭固碘型：由于土壤礦化質(zhì)弱,植物殘體分解差,碘被有機物禁錮,水土中植物有效態(tài)碘數(shù)量很少； 高山氧化揮發(fā)型：構(gòu)造隆起山區(qū),氧化帶發(fā)育較探,強烈的氧化作用使碘揮發(fā)貧化； 拮抗協(xié)毒型：環(huán)境中并不缺碘,但因飲用富鈣的水,抑制了人體對碘的吸收，或者如Co、Mo的缺乏,發(fā)生協(xié)毒作用,便碘缺乏加重,這種拮抗作用使碘缺乏病發(fā)病率升高。油田地下水高碘類型通常油田地下水是富碘的（0.3-11mg/l）一般深層地下水碘含量高于淺層地下水，碘含量高于淺層地下水,在飲用高碘的深層地下水碘含量(0.3-1.9)地區(qū),

35、以每個成人每日攝入量為300mg計,人體從飲用水中攝入的碘量可達0.9-5.7mg,相當于成人最適攝取量(0.1-0.2mg/d)的45-57倍, 沿海食物性高碘類型 海產(chǎn)品碘十分豐富，海魚1-30mg/kg 海帶440-1080mg/kg大量吃海產(chǎn)品，結(jié)果表明漁民每個成人攝取碘含量約1.4-2mg,相當于最低度攝取碘量的7-240倍，在本類型病區(qū)內(nèi)，只要節(jié)制富碘的海產(chǎn)品的實用量，甲狀腺腫會自然消失。4、碘缺乏病的防治 對具體病區(qū),首先應(yīng)調(diào)查致病原因,然后有針對性地進行防治。一般對缺碘型,常常食用加碘食鹽和海產(chǎn)品；對沼澤固碘型,常通過改水、疏干沼澤等改善。總之，最有效的措施應(yīng)從維持碘的生態(tài)良性

36、循環(huán)角度出發(fā),如施碘肥、改良土壤、結(jié)家畜家禽飼料添加碘等。八、原生環(huán)境水文地質(zhì)條件與克山病和大骨節(jié)病 1、大骨節(jié)病和克山病無論在地理分布上還是在病因上，以及環(huán)境地質(zhì)特征上,都有相似之處，因此,我國過去曾將這兩種地方病稱作“姐妹病”。 克山病是一種以心肌壞死為主要癥狀的地方病。因1935年最早發(fā)現(xiàn)于我國黑龍江省克山縣而得名。據(jù)考證,該病可能在二百多年前就已有流行。它的發(fā)病特點以早期癥狀不明顯，難診斷,患者發(fā)病很急且一旦發(fā)病，即出現(xiàn)急性或慢性心力衰竭、氣短、呼吸困難、頭暈、惡心、嘔吐,嚴重看出現(xiàn)脈搏細弱、面色蒼白、四肢冰涼、血壓下降,有頻死預(yù)感,若搶救不及時，便在短短的幾個小時內(nèi)死亡。 大骨節(jié)病是

37、一種伴有機體改變的、進而造成四肢畸形的地方性疾病。主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨和骨后扳軟骨發(fā)生病變或壞死、影響骨骼生長，關(guān)節(jié)疼痛、粗大，骨短、肌肉萎縮，個子小呈畸形，走路像鴨子等。大骨節(jié)病主要發(fā)生在正在生長發(fā)育的青少年中，已使成千上萬的大骨節(jié)病患者喪失勞動能力和生活自理能力，嚴重損害少年兒童的生長發(fā)育。2、克山病和大骨節(jié)病的病因 水土病因假說或生物地球化學(xué)病因假說：其主要觀點認為是病區(qū)巖石、土壤、水、植物或動物性食物中某些化學(xué)元素異常，如鈣、鎂、硫、硒、鉬、銅、鈷、鋅、錳以及有機質(zhì)如硝酸鹽、腐殖酸等的豐缺或比例失調(diào)，引起心肌代謝障礙導(dǎo)致克山病和大骨節(jié)病的流行。 生物因素說或食物性真菌中毒說：認為致病因子

38、是某種病原微生物或其代謝產(chǎn)物，如真菌毒素等，由于糧食被毒性鐮刀菌污染形成耐熱毒素，長期食用后中毒發(fā)病。最有說服力的例子是吃一切谷物都可以得這兩種病，惟有吃大米才不得病，因為大米不傳播鐮刀菌。營養(yǎng)缺乏假說：主要觀點認為高寒山區(qū)谷物成熟不好,從而導(dǎo)致缺乏A、B、E等維生素和氨基酸等營養(yǎng)成分,或缺硒、鉬等微量元素而致病。這與絕大多數(shù)病區(qū)分布在比較偏僻的山區(qū)相吻合，由于交通不便，生活環(huán)境呈封閉、半封閉狀態(tài)，經(jīng)濟發(fā)展水平低，導(dǎo)致人體內(nèi)環(huán)境供需失衡 但絕大部分學(xué)者都認為兩種病主要是由缺硒引起的，一般認為根據(jù)動物實驗結(jié)果，克山病缺硒可導(dǎo)致體內(nèi)谷胱甘酞過氧化酶活性降低，過氧化物堆積使生物結(jié)構(gòu)和功能受損害，尤其

39、是心肌會最豐富的淺粒體膜受破壞導(dǎo)致心肌受損，大骨節(jié)?。涸诘臀h(huán)境下，肢體軟骨細胞對外界致病處于防御能力低下的狀態(tài)，骨關(guān)節(jié)處易受傷害，而導(dǎo)致大骨節(jié)病，當然有的人認為是特定的自然環(huán)境，導(dǎo)致人體內(nèi)缺鈣，鎂 ，或腐殖質(zhì)多。3、病區(qū)的環(huán)境地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件，分水嶺兩側(cè)，河流或支谷中上游微氣候條件，病區(qū)多為陰大陽小古洼地，北風口，丈高地病輕。水背地病重，植被條件，病區(qū)氣候濕潤，植被發(fā)育，地表有較厚的枯枝落葉，草碳層，腐殖質(zhì)黑土和腐殖質(zhì)淤泥，地形地貌條件，受微地貌控制，兩種地形接合部位，分水嶺兩側(cè)或四周，山間盆地，黃土染，峁。5地質(zhì)條件，構(gòu)造上升與沉降接合部位巖性：酸性侵入巖和噴出巖，內(nèi)陸湖相沉積巖，陜北

40、黃土高原第四紀松散堆積。6水文地質(zhì)條件，地下水補給區(qū)與徑流區(qū)過渡地帶及排泄不暢的地帶，病區(qū)的含水層常與現(xiàn)代古代泥沼澤沉積有關(guān)系 4、克山病、大骨節(jié)病的防治目前主要采取補充微量元素硒的方法，在病區(qū)實驗結(jié)果表明，由原13%的發(fā)病率降為0。03%，除用藥外，目前還沒有更好的方法。 九、原生環(huán)境水文地質(zhì)條件與心血管病心血管病是各類心臟病和心血管病的總稱即心血管疾病死亡率的分布具有明顯的地方性，而且與飲水的硬度呈顯著的負相關(guān)。硬度分級總硬度(106)城鎮(zhèn)數(shù)(個)相對高發(fā)區(qū)城鎮(zhèn)數(shù)(個)占城鎮(zhèn)數(shù)比例(%)極硬水 1807114.29硬水12018010110.00適度硬水6012015533.33軟水 60

41、17952.94總計491632.65 美國城鎮(zhèn)飲用水的硬度與心血管疾病死亡率的關(guān)系 水化學(xué)特征與心血管疾病病因的關(guān)系存在以下幾種相對性 水的硬度并不是心血管疾病的致病因子，只是一種表現(xiàn)形式；Ca的濃度可作為環(huán)境的“指示”，可調(diào)節(jié)機體的吸收和利用，如Ca可能阻礙機體對有害元素的吸收或調(diào)控電解質(zhì)平衡；軟水區(qū)多為酸性或弱酸性水，腐殖質(zhì)含量高，死亡率高；而硬水區(qū)多屬堿性水，死亡率低。這可從許多城市將軟水硬化后心血管疾病死亡率明顯降低，而將硬水軟化后死亡率明顯上升得到有力的證明；軟水是酸性的，可通過腐蝕作用溶解水管中的鎘等有害微量元素，加重心血管疾?。荒承┤芙庠谟菜蚝械土蛩猁}和高重碳酸鹽含量的水中物質(zhì)可能延緩心血管疾病的發(fā)生；具某些特征的軟水或含有高硫酸鹽和低重碳酸鹽含量的水能加重心血管疾病。 病理分析顯示，死于心肌梗塞的病人心肌中Mn、Ni只相當于正常人的30，因此被稱為心肌梗死的警報；Mo和Se在維持心肌正常功能方面具有重要作用。一般在治療心臟病患者的藥物中添加鉬能很好地提高治愈率。十、原生環(huán)境水文地質(zhì)條件與癌癥 據(jù)我國提供給WHO的數(shù)字推算，我國每