《环境地质学》第12章 医学地质

第12章医学地质12.1概述12.2微量元素与健康12.3地质环境与健康12.4地质环境与疾病12.1概述一、医学地质学的定义与研究内容二、国外研究现状三、国内研究现状四、发展前景12.2微量元素与健康1、元素的天然丰度在宇宙中，元素的丰度与原子序数之间存在负相关关系，轻元素较重元素更常遇到。一般地说，这种相关性存在于岩石因和生物圈中。元素周期表中，陆壳岩石平均含量最多的元素，注意这些占岩石重量的99％以上的元素集中在周期表开始的26个元素中。人体重量的99％以上是由周期表最前面的20种元素组成。主要由11种元素组成，即所谓的基本元素，其中5种是金属元素：氢、钠、镁、钾和钙；6钟非金届元素：碳、氮、氧、磷、硫、氯。对血红素核索，应加上铁元素。除基本元素外，活细胞组织还需要一些其它元素进行适当地调节。这些元素是微量金属元素；它们帮助调节生命的活动过程。研究表明营养所需的微量元素包括：氟、铬、锰、铁、钴、铜、锌、钼、碘等14种。2、化学组分的富集和分散各种途径岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的运动，天然过程如火山活动气体的释放或岩石和岩屑的风化，释放化学物质进入环境中。另外，人们的消费也导致引起环境污染的物质的释放。元素经过人工和天然过程释放后，淋滤作用、堆积作用、沉积作用、生物活动和其它作用对元素的集散均有影响。3、微量元素和健康每种元素对特定植物或动物都有一个可能的影响范围。例如，硒在含硒地区是有毒的，但在大多数条件下它的影响不明显，而在某些地区对动物的生产(饲养牛、羊等)是有益的。选择了氟、碘、锌和硒这几个元素进行讨论。（1）氟化物(如NaF)氟化物的浓度与健康之间的关系表明了一个特定的剂量反应曲线，（2）碘由碘的缺乏而导致的甲状腺疾病可能是地质学与疾病之间相互关系的最好例证。颈底部的甲状腺需要碘来维持正常功能，碘的缺乏造成甲状腺肿，这是一种甲状腺增大的肿瘤状况。怀孕期间有碘缺乏的母亲生下的小孩可能阻碍生长和智力发育。（3）锌锌是一种对植物、动物和人部是必需的微量元素。锌是一种重金属元素，过量的锌会导致疾病。已知有32个州缺乏锌，并导致植物的各种疾病，引起低产、欠收甚至荒芜。植物中锌的缺乏主要与三种土壤条件有关：低的锌含量；土壤中存在的锌得不到利用；土地管理不善。在高渗透性的地区锌的含量肯定是较低的，如北卡罗来纳，佐治亚、佛罗里达州的海岸平原的许多沿海地区。锌对所有动物和人都是必需的，持别是在发育和生长的早期阶段。虽然要求的量很小，但轻微的缺乏可导致繁殖力丧失、延误健康恢复和引起骨镐、关节和皮肤等的失调。人体缺锌并不是不可知的，它一般伴随一些慢性动脉疾病、肺癌和其它慢性病。问题是对医院里的病人缺锌和疾病原因之间的相互关系知道得很少，这些人是因为缺锌而生病还是因为有病而缺锌呢?（4）硒晒可能是环境中最有益的元素。超过4ppm则是有毒的。晒的主要来源是火山活动、据估计在整个地球历史中，火山活动在地球表面每平方厘米上释放了大约0.1克的硒。从火山活动中释放出来的硒以颗粒形式存在，因而雨水很容易从火山气体中将其迁移出来，通常富集在火山口附近。夏威夷的土壤，主要由火山物质组成，含有6—15Ppm的硒。在酸性土壤中(如在夏威夷)硒呈难溶状态，而在碱性土壤中，硒被氧化成极易溶解于水的形式，因而对植物来说是可用的。夏威夷土壤中的硒的含量为6—15ppm，不产生有害的含硒植物。但是南达科他州和堪萨斯州，其土壤中晒的含量低于1ppm．却出产有害的含硒植物。硒易于富集在活有机体中，一些植物，称之为硒的收集器，晒积累在有机质中，并可能富集在有机沉积物和土壤中由有机物质演变而来的煤，也含有硒

5、微量元素对人类健康的影响农业、工业和开采活动都是释放潜在的危害物质和有毒物质进入环境的原因。例如，看来有利于控制害虫和疾病的化学药品产生了一系列所不期望和未曾考虑到的问题。随着我们考虑和纠正问题的成熟，可望由微量元素释放而引起的环境破坏问题能逐渐减少。我们花费时间、精力和金钱去开采由地质旋回富集的资源，但在开采过程中，有时会将潜在的有害和有毒的微量元京集中和释放到环境中。在日本，严重的骨骼疾病的出现与开采锌、铅和铜有关；而在密苏里州，家畜的新陈代谢失调与陶瓷工业开采枯土有关。在“痛痛病”受害者的骨骼和组织中发现了大量的锌、铅和铜。12.3地质环境与健康1、地形地貌与健康2、岩石与健康3、土壤与健康4、地质构造与健康5、水文地质与健康12.4地质环境与疾病1、心脏病和地球化学环境心脏病这个术语在这里包括冠心病和心血管病。心脏病死亡率的变化显示了与饮用水的化学物质有明显的关系，例如，日本、英洛兰、瑞典和美国的研究均表明，饮用软水区域出现较高的心脏病发病率。水的化学成分与心脏疾病引起的死亡率之间关系的含义难以推测，尽管有几种可能性存在。第一，这种关系与心脏病毫无联系。第二，软水是酸性的，通过腐蚀作用，可能侵蚀水管，将微量元素释放到水中，从而引起心脏疾病。第三，一些在硬水中或在含有低硫酸盐相高重碳酸盐含量的水中溶解的物质能延缓心脏疾病。第四，带某些持征的软水或含有高硫咳盐相低重碳酸盐含量的水能加重心脏病。当然，第二，第三和第四个因素的组合，与其它因素一起，和我们所观察到的疾病可能有几种起因的现象是一致的。

2、中风和日本的地球化学环境水与中风之间关系的首次报道来自日本。其死亡的一个普通原因是中风，一种大脑中血管破裂或阻滞引起的人体机能突然丧失的状态。在日本，这种疾病的地理变化与河水中硫酸盐和重碳酸盐的比率有关。硫酸盐与重碳酸盐低比率的河水相对来说较硬，而高比率则说明是软(酸性)水。丰富的硫酸盐，特别是在日本的东北部，显然来自当地发现的富硫化物的火山岩。相反地，在日本流经沉积岩地区的河流，象世界上大多数河流一样，含有较低的硫酸盐和较高的重碳酸盐。然而，日本的河水通常较软，其硬度小于40Ppm，与美国的河水比较，其城市未净化水的平均硬度为139ppm。3、癌症和地球化学环境癌症多半易于环境条件相联系。然而，如同心脏病，地球化学环境与癌症之间的关系尚不可能被证实。而且毫无疑间，不同类型癌症的起因是复杂的，涉及许多变量，其中一些可能是某些地球物质的存在或者缺乏，这些地球物质起着有助于预防疾病的作用。癌症与环境之间的关系有两个特征；致癌物质通过人类对资源的开发而释放到环境中；致癌物质天然地存在于如土壤和水一类的地球物质中。最近的资料表明，饮用水中的致癌物质是普遍存在的。这可能是也可能不是真实的。但是，可以肯定水被含有有毒的化学物质、有些可能是致癌的工业废物污染了，已释放到我们饮用的地表水小。有些是现行的水处理过程引起的问题。当用加氯气法进行水处理时，有些工业废物转变成致癌物质，其它的致癌物质不受水处理过程影响，因为过时的处理步骤不能消除有毒的物质。某些癌症的出现与自然环境有关。具体的例子包括：碘缺乏及其有关的乳腺癌，矿化饮用水及其有关的胃癌，土壤中的有机质、锌、钻及其有关的胃癌，土组合盐量、气候、植被、农业及其有关的食道癌。在美国，乳腺癌的出现一直与碘缺乏地区(甲状腺肿地带)有关。碘缺乏导致高甲状腺肿发病率的国家，也具有高乳腺癌的发病率。反之亦然。这就是说，碘充裕的国家，其甲状腺肿和乳腺癌的发病率低。早期的研究结果认为，胃癌高发病率地区的土壤具有相对高含量的有机物质。有机物质的含量通过于土壤燃烧后损失的重量百分比来测定。在英格兰的威尔士北部和柴郡的土壤中进行了详细研究，结合进行了土场地球化学分析相有机质含量的测定。得出的结论是，胃癌的异常比率与土壤中有机物质的含量有关，疾病的异常高比率与在一定极限之间的有机物含量长期滞留在土壤中有关。另外，研究还发现锌、钴的含量与胃癌之间呈正相关关系。锌和钴有两个原因尤其重要。第一，锌是人体中一些主要酶系统的活性组分，也是胃消化过程个的活性组分；第二，钴已知具有致癌特性，且在植物和动物的机能中起重要作用。

4、大骨节病与地质环境大骨节病是一种伴有有机体改变的对称地方性畸形骨关节病。中国东北、西北、华北、华东及台湾等14省区都有分布。苏联、瑞典、日本、越南等国亦有发病。大骨节病多分布于偏僻的农、牧业区域。

(1)地貌与大骨节病大骨节病具有明显的地方性分布。它主要分布于我国东南部季风湿润带和西北部内陆干旱带之间的过渡地域。然而，在这一广阔地带内并非部有此病流行。而且，在沙漠地区和热带湿润地区也都有大骨节病。这与局部的水文地球化学环境有关。此病在山区、丘陵、高原、平原乃至沙漠都有分布。因此，宏观地貌不是此病分布的主要持征。然而，微观地貌对此病的分布起到明显的控制作用。大骨节病病村多分布于各种地貌、地形约相对低洼处。那里水流不畅，土壤期湿，植被发育，腐殖质富集。而在高原、地形开阔的地方病情几乎都很轻。(2)大骨节病的地质环境类型大骨节病分布广泛，横跨寒、温点可将病区划分为四种类型：①表生天然腐范环境病区本区的气候较湿润，植被茂盛，枯枝落叶广布，沼泽发育，草炭堆积，腐殖质车富。土壤为棕色、暗棕色森林上、草甸沼泽上等。地表水、潜水较丰富。但腐殖质含量高，水质不良。在本区饮用沼掸甸子水、沟水、渗泉水者大骨节病较重；而饮大河水、泉水、深井水看病情较轻或无病。本类病区内病村多分布于河流中上游的谷地、山间盆地、碟形洼地，或分布于高原盆地、谷地。如东北的小兴安岭、大兴安岭、长白山脉及考爷岭、华北的燕山山脉、大岳山区、西北的秦岭北坡、蜕山山地、青域高原和台湾的浊水溪上游地区等皆届此类型病区。

②湖沼沉积相环境病区本病区主要分布于松辽平原、三江平原的部分地区，主要为半干旱草原。土壤有草甸黑钙土、硫酸盐黑钙土、草甸盐田土、沼泽土等。本区地势低平，水流不畅，沼泽湖泊星罗棋布，有的已被疏干开垦。本病区地表无明显持征，而与古地理环境密切相关。发病与否主要取决于水井穿过的是什么地层。往往两个井相距几十米，饮一井水就发病，而饮另一井水则不发病。取冲积层的水，水质较好一般无病。凡水井穿过湖沼相地层，一股发病较重。此地层中多见有腐烂的草很、枝叶或树于，水质不良。本区发病特点是病情重、发展快、患者集中。由此可见，大骨节病的发生、消长与饮用水井的性质密切相关。③黄土高原残源沟病区本病区黄土广布，厚达百余米。侵蚀作用强烈，水土流失严重，形成残源、沟空、梁赤地形。本区严重缺水。群众多饮用窑水、沟水、渗泉水及渗井水，水质不良。大骨节病严重。而用基岩裂隙水、冲积层潜水者病轻或无病。为温带森林草原--黑护土带。出于历代砍伐，森林资源破坏贴尽。除偏僻地区外，森林甚少。仅在残源边坡沟空低洼处，土壤湿润，灌木草丛滋生。重病村主要分布于黄土残源边坡沟堑部位。此类病区的有谓北黄土高原病区、陇东黄土高原病区、陕北藏龙山病区，山东青州病区可属此类病区。④沙漠油泽草炭沉积环境病区本区属于旱、半干旱沙漠自然景观。固定、半固定沙丘呈浑圆状。沙丘间距疏密不等，丘间洼地大小不同。多数干燥无水．少数为芦苇沼泽．底部有油层草炭。沼泽水呈茶色并且有铁锈的絮状胶体。凡就地掘并饮用此水者多患大骨节病，而同一村中饮用泉水或井水者无病。此类病村与微地貌及水源的关系最为明显，多呈“岛状”分布。大骨节病病区地质环境类型的划分，对治理环境，改良饮水，防治疾病，探索病因都有重要意义。

5、克山病与地质环境

(1)克山病病区的环境地质类型克山病的分布也有明显的地方性，其分布基本土与大骨节病的分市相同，但也略有差异，分为东北型、西北型和西南则三种类型。①东北型：其特点是克山病与大骨节病的分布和病情轻重基本平行，往往克山病病村又是大骨节病病村。克山病患者又是大骨节病患者。它包括大骨节病的表生天然腐蚀环境和湖沼相沉积环境两种病区类型。本类病区以东北病区为代表，包括河北、陕西、陇东南、川西北及青藏高原等病区。病区多饮用富含腐殖酸的潜水和地表水。②西北型；以陕西谓北黄土高原、陇东黄土高原病区为代表。本类病区的特点是克山病与大骨节病的分布基本一致。可是大骨节病普遍较重，而克山病很轻或无。病村多饮用有机质污染的窑水、渗泉水和沟水。③西南型：其主要特点只有克山病发生而没有大骨节病。届此类型的有云南高原病区、川东山地丘陵平坝病区、谷中山地病区亦属此类型。本类病区多饮用水田渗井水、沟水、坑塘水，水质不良。这三类病区的共同持点是具有域区的或局部的