《環(huán)境地質學》第12章 醫(yī)學地質

第12章醫(yī)學地質12.1概述12.2微量元素與健康12.3地質環(huán)境與健康12.4地質環(huán)境與疾病12.1概述一、醫(yī)學地質學的定義與研究內容二、國外研究現(xiàn)狀三、國內研究現(xiàn)狀四、發(fā)展前景12.2微量元素與健康1、元素的天然豐度在宇宙中，元素的豐度與原子序數之間存在負相關關系，輕元素較重元素更常遇到。一般地說，這種相關性存在于巖石因和生物圈中。元素周期表中，陸殼巖石平均含量最多的元素，注意這些占巖石重量的99％以上的元素集中在周期表開始的26個元素中。人體重量的99％以上是由周期表最前面的20種元素組成。主要由11種元素組成，即所謂的基本元素，其中5種是金屬元素：氫、鈉、鎂、鉀和鈣；6鐘非金屆元素：碳、氮、氧、磷、硫、氯。對血紅素核索，應加上鐵元素。除基本元素外，活細胞組織還需要一些其它元素進行適當地調節(jié)。這些元素是微量金屬元素；它們幫助調節(jié)生命的活動過程。研究表明營養(yǎng)所需的微量元素包括：氟、鉻、錳、鐵、鈷、銅、鋅、鉬、碘等14種。2、化學組分的富集和分散各種途徑巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的運動，天然過程如火山活動氣體的釋放或巖石和巖屑的風化，釋放化學物質進入環(huán)境中。另外，人們的消費也導致引起環(huán)境污染的物質的釋放。元素經過人工和天然過程釋放后，淋濾作用、堆積作用、沉積作用、生物活動和其它作用對元素的集散均有影響。3、微量元素和健康每種元素對特定植物或動物都有一個可能的影響范圍。例如，硒在含硒地區(qū)是有毒的，但在大多數條件下它的影響不明顯，而在某些地區(qū)對動物的生產(飼養(yǎng)牛、羊等)是有益的。選擇了氟、碘、鋅和硒這幾個元素進行討論。（1）氟化物(如NaF)氟化物的濃度與健康之間的關系表明了一個特定的劑量反應曲線，（2）碘由碘的缺乏而導致的甲狀腺疾病可能是地質學與疾病之間相互關系的最好例證。頸底部的甲狀腺需要碘來維持正常功能，碘的缺乏造成甲狀腺腫，這是一種甲狀腺增大的腫瘤狀況。懷孕期間有碘缺乏的母親生下的小孩可能阻礙生長和智力發(fā)育。（3）鋅鋅是一種對植物、動物和人部是必需的微量元素。鋅是一種重金屬元素，過量的鋅會導致疾病。已知有32個州缺乏鋅，并導致植物的各種疾病，引起低產、欠收甚至荒蕪。植物中鋅的缺乏主要與三種土壤條件有關：低的鋅含量；土壤中存在的鋅得不到利用；土地管理不善。在高滲透性的地區(qū)鋅的含量肯定是較低的，如北卡羅來納，佐治亞、佛羅里達州的海岸平原的許多沿海地區(qū)。鋅對所有動物和人都是必需的，持別是在發(fā)育和生長的早期階段。雖然要求的量很小，但輕微的缺乏可導致繁殖力喪失、延誤健康恢復和引起骨鎬、關節(jié)和皮膚等的失調。人體缺鋅并不是不可知的，它一般伴隨一些慢性動脈疾病、肺癌和其它慢性病。問題是對醫(yī)院里的病人缺鋅和疾病原因之間的相互關系知道得很少，這些人是因為缺鋅而生病還是因為有病而缺鋅呢?（4）硒曬可能是環(huán)境中最有益的元素。超過4ppm則是有毒的。曬的主要來源是火山活動、據估計在整個地球歷史中，火山活動在地球表面每平方厘米上釋放了大約0.1克的硒。從火山活動中釋放出來的硒以顆粒形式存在，因而雨水很容易從火山氣體中將其遷移出來，通常富集在火山口附近。夏威夷的土壤，主要由火山物質組成，含有6—15Ppm的硒。在酸性土壤中(如在夏威夷)硒呈難溶狀態(tài)，而在堿性土壤中，硒被氧化成極易溶解于水的形式，因而對植物來說是可用的。夏威夷土壤中的硒的含量為6—15ppm，不產生有害的含硒植物。但是南達科他州和堪薩斯州，其土壤中曬的含量低于1ppm．卻出產有害的含硒植物。硒易于富集在活有機體中，一些植物，稱之為硒的收集器，曬積累在有機質中，并可能富集在有機沉積物和土壤中由有機物質演變而來的煤，也含有硒

5、微量元素對人類健康的影響農業(yè)、工業(yè)和開采活動都是釋放潛在的危害物質和有毒物質進入環(huán)境的原因。例如，看來有利于控制害蟲和疾病的化學藥品產生了一系列所不期望和未曾考慮到的問題。隨著我們考慮和糾正問題的成熟，可望由微量元素釋放而引起的環(huán)境破壞問題能逐漸減少。我們花費時間、精力和金錢去開采由地質旋回富集的資源，但在開采過程中，有時會將潛在的有害和有毒的微量元京集中和釋放到環(huán)境中。在日本，嚴重的骨骼疾病的出現(xiàn)與開采鋅、鉛和銅有關；而在密蘇里州，家畜的新陳代謝失調與陶瓷工業(yè)開采枯土有關。在“痛痛病”受害者的骨骼和組織中發(fā)現(xiàn)了大量的鋅、鉛和銅。12.3地質環(huán)境與健康1、地形地貌與健康2、巖石與健康3、土壤與健康4、地質構造與健康5、水文地質與健康12.4地質環(huán)境與疾病1、心臟病和地球化學環(huán)境心臟病這個術語在這里包括冠心病和心血管病。心臟病死亡率的變化顯示了與飲用水的化學物質有明顯的關系，例如，日本、英洛蘭、瑞典和美國的研究均表明，飲用軟水區(qū)域出現(xiàn)較高的心臟病發(fā)病率。水的化學成分與心臟疾病引起的死亡率之間關系的含義難以推測，盡管有幾種可能性存在。第一，這種關系與心臟病毫無聯(lián)系。第二，軟水是酸性的，通過腐蝕作用，可能侵蝕水管，將微量元素釋放到水中，從而引起心臟疾病。第三，一些在硬水中或在含有低硫酸鹽相高重碳酸鹽含量的水中溶解的物質能延緩心臟疾病。第四，帶某些持征的軟水或含有高硫咳鹽相低重碳酸鹽含量的水能加重心臟病。當然，第二，第三和第四個因素的組合，與其它因素一起，和我們所觀察到的疾病可能有幾種起因的現(xiàn)象是一致的。

2、中風和日本的地球化學環(huán)境水與中風之間關系的首次報道來自日本。其死亡的一個普通原因是中風，一種大腦中血管破裂或阻滯引起的人體機能突然喪失的狀態(tài)。在日本，這種疾病的地理變化與河水中硫酸鹽和重碳酸鹽的比率有關。硫酸鹽與重碳酸鹽低比率的河水相對來說較硬，而高比率則說明是軟(酸性)水。豐富的硫酸鹽，特別是在日本的東北部，顯然來自當地發(fā)現(xiàn)的富硫化物的火山巖。相反地，在日本流經沉積巖地區(qū)的河流，象世界上大多數河流一樣，含有較低的硫酸鹽和較高的重碳酸鹽。然而，日本的河水通常較軟，其硬度小于40Ppm，與美國的河水比較，其城市未凈化水的平均硬度為139ppm。3、癌癥和地球化學環(huán)境癌癥多半易于環(huán)境條件相聯(lián)系。然而，如同心臟病，地球化學環(huán)境與癌癥之間的關系尚不可能被證實。而且毫無疑間，不同類型癌癥的起因是復雜的，涉及許多變量，其中一些可能是某些地球物質的存在或者缺乏，這些地球物質起著有助于預防疾病的作用。癌癥與環(huán)境之間的關系有兩個特征；致癌物質通過人類對資源的開發(fā)而釋放到環(huán)境中；致癌物質天然地存在于如土壤和水一類的地球物質中。最近的資料表明，飲用水中的致癌物質是普遍存在的。這可能是也可能不是真實的。但是，可以肯定水被含有有毒的化學物質、有些可能是致癌的工業(yè)廢物污染了，已釋放到我們飲用的地表水小。有些是現(xiàn)行的水處理過程引起的問題。當用加氯氣法進行水處理時，有些工業(yè)廢物轉變成致癌物質，其它的致癌物質不受水處理過程影響，因為過時的處理步驟不能消除有毒的物質。某些癌癥的出現(xiàn)與自然環(huán)境有關。具體的例子包括：碘缺乏及其有關的乳腺癌，礦化飲用水及其有關的胃癌，土壤中的有機質、鋅、鉆及其有關的胃癌，土組合鹽量、氣候、植被、農業(yè)及其有關的食道癌。在美國，乳腺癌的出現(xiàn)一直與碘缺乏地區(qū)(甲狀腺腫地帶)有關。碘缺乏導致高甲狀腺腫發(fā)病率的國家，也具有高乳腺癌的發(fā)病率。反之亦然。這就是說，碘充裕的國家，其甲狀腺腫和乳腺癌的發(fā)病率低。早期的研究結果認為，胃癌高發(fā)病率地區(qū)的土壤具有相對高含量的有機物質。有機物質的含量通過于土壤燃燒后損失的重量百分比來測定。在英格蘭的威爾士北部和柴郡的土壤中進行了詳細研究，結合進行了土場地球化學分析相有機質含量的測定。得出的結論是，胃癌的異常比率與土壤中有機物質的含量有關，疾病的異常高比率與在一定極限之間的有機物含量長期滯留在土壤中有關。另外，研究還發(fā)現(xiàn)鋅、鈷的含量與胃癌之間呈正相關關系。鋅和鈷有兩個原因尤其重要。第一，鋅是人體中一些主要酶系統(tǒng)的活性組分，也是胃消化過程個的活性組分；第二，鈷已知具有致癌特性，且在植物和動物的機能中起重要作用。

4、大骨節(jié)病與地質環(huán)境大骨節(jié)病是一種伴有有機體改變的對稱地方性畸形骨關節(jié)病。中國東北、西北、華北、華東及臺灣等14省區(qū)都有分布。蘇聯(lián)、瑞典、日本、越南等國亦有發(fā)病。大骨節(jié)病多分布于偏僻的農、牧業(yè)區(qū)域。

(1)地貌與大骨節(jié)病大骨節(jié)病具有明顯的地方性分布。它主要分布于我國東南部季風濕潤帶和西北部內陸干旱帶之間的過渡地域。然而，在這一廣闊地帶內并非部有此病流行。而且，在沙漠地區(qū)和熱帶濕潤地區(qū)也都有大骨節(jié)病。這與局部的水文地球化學環(huán)境有關。此病在山區(qū)、丘陵、高原、平原乃至沙漠都有分布。因此，宏觀地貌不是此病分布的主要持征。然而，微觀地貌對此病的分布起到明顯的控制作用。大骨節(jié)病病村多分布于各種地貌、地形約相對低洼處。那里水流不暢，土壤期濕，植被發(fā)育，腐殖質富集。而在高原、地形開闊的地方病情幾乎都很輕。(2)大骨節(jié)病的地質環(huán)境類型大骨節(jié)病分布廣泛，橫跨寒、溫點可將病區(qū)劃分為四種類型：①表生天然腐范環(huán)境病區(qū)本區(qū)的氣候較濕潤，植被茂盛，枯枝落葉廣布，沼澤發(fā)育，草炭堆積，腐殖質車富。土壤為棕色、暗棕色森林上、草甸沼澤上等。地表水、潛水較豐富。但腐殖質含量高，水質不良。在本區(qū)飲用沼撣甸子水、溝水、滲泉水者大骨節(jié)病較重；而飲大河水、泉水、深井水看病情較輕或無病。本類病區(qū)內病村多分布于河流中上游的谷地、山間盆地、碟形洼地，或分布于高原盆地、谷地。如東北的小興安嶺、大興安嶺、長白山脈及考爺嶺、華北的燕山山脈、大岳山區(qū)、西北的秦嶺北坡、蛻山山地、青域高原和臺灣的濁水溪上游地區(qū)等皆屆此類型病區(qū)。

②湖沼沉積相環(huán)境病區(qū)本病區(qū)主要分布于松遼平原、三江平原的部分地區(qū)，主要為半干旱草原。土壤有草甸黑鈣土、硫酸鹽黑鈣土、草甸鹽田土、沼澤土等。本區(qū)地勢低平，水流不暢，沼澤湖泊星羅棋布，有的已被疏干開墾。本病區(qū)地表無明顯持征，而與古地理環(huán)境密切相關。發(fā)病與否主要取決于水井穿過的是什么地層。往往兩個井相距幾十米，飲一井水就發(fā)病，而飲另一井水則不發(fā)病。取沖積層的水，水質較好一般無病。凡水井穿過湖沼相地層，一股發(fā)病較重。此地層中多見有腐爛的草很、枝葉或樹于，水質不良。本區(qū)發(fā)病特點是病情重、發(fā)展快、患者集中。由此可見，大骨節(jié)病的發(fā)生、消長與飲用水井的性質密切相關。③黃土高原殘源溝病區(qū)本病區(qū)黃土廣布，厚達百余米。侵蝕作用強烈，水土流失嚴重，形成殘源、溝空、梁赤地形。本區(qū)嚴重缺水。群眾多飲用窯水、溝水、滲泉水及滲井水，水質不良。大骨節(jié)病嚴重。而用基巖裂隙水、沖積層潛水者病輕或無病。為溫帶森林草原--黑護土帶。出于歷代砍伐，森林資源破壞貼盡。除偏僻地區(qū)外，森林甚少。僅在殘源邊坡溝空低洼處，土壤濕潤，灌木草叢滋生。重病村主要分布于黃土殘源邊坡溝塹部位。此類病區(qū)的有謂北黃土高原病區(qū)、隴東黃土高原病區(qū)、陜北藏龍山病區(qū)，山東青州病區(qū)可屬此類病區(qū)。④沙漠油澤草炭沉積環(huán)境病區(qū)本區(qū)屬于旱、半干旱沙漠自然景觀。固定、半固定沙丘呈渾圓狀。沙丘間距疏密不等，丘間洼地大小不同。多數干燥無水．少數為蘆葦沼澤．底部有油層草炭。沼澤水呈茶色并且有鐵銹的絮狀膠體。凡就地掘并飲用此水者多患大骨節(jié)病，而同一村中飲用泉水或井水者無病。此類病村與微地貌及水源的關系最為明顯，多呈“島狀”分布。大骨節(jié)病病區(qū)地質環(huán)境類型的劃分，對治理環(huán)境，改良飲水，防治疾病，探索病因都有重要意義。

5、克山病與地質環(huán)境

(1)克山病病區(qū)的環(huán)境地質類型克山病的分布也有明顯的地方性，其分布基本土與大骨節(jié)病的分市相同，但也略有差異，分為東北型、西北型和西南則三種類型。①東北型：其特點是克山病與大骨節(jié)病的分布和病情輕重基本平行，往往克山病病村又是大骨節(jié)病病村?？松讲』颊哂质谴蠊枪?jié)病患者。它包括大骨節(jié)病的表生天然腐蝕環(huán)境和湖沼相沉積環(huán)境兩種病區(qū)類型。本類病區(qū)以東北病區(qū)為代表，包括河北、陜西、隴東南、川西北及青藏高原等病區(qū)。病區(qū)多飲用富含腐殖酸的潛水和地表水。②西北型；以陜西謂北黃土高原、隴東黃土高原病區(qū)為代表。本類病區(qū)的特點是克山病與大骨節(jié)病的分布基本一致?？墒谴蠊枪?jié)病普遍較重，而克山病很輕或無。病村多飲用有機質污染的窯水、滲泉水和溝水。③西南型：其主要特點只有克山病發(fā)生而沒有大骨節(jié)病。屆此類型的有云南高原病區(qū)、川東山地丘陵平壩病區(qū)、谷中山地病區(qū)亦屬此類型。本類病區(qū)多飲用水田滲井水、溝水、坑塘水，水質不良。這三類病區(qū)的共同持點是具有域區(qū)的或局部的