第九章 地质环境与人体健康
第九章 地质环境与人体健康03
（一）、碘的生理需要量和供给量 • 碘是必需微量元素。与人类健康关系最密切 。 • 正常人的甲状腺能够耐受供应量的波动范围较大， 碘在很大程度上受垂体分泌的促甲状腺加速调节， 使之处于一种平衡状态。 一般根据尿碘来制订其推荐的每日碘供给量。 10岁以下儿童为40~120µ g/日，成人为150µ g/日，孕妇、 乳母为200µ g/日（该标准仅适用于非碘缺乏地区）
严重缺碘 地方性甲状腺肿/ 地甲病 (Endemic Goiter)
主要由于摄碘量不足 而引起的一种地方病.
个别地区也可因摄入 过量碘所致。 主要表现是甲状腺 增生和肥大。
碘的生理作用
碘是人体的必需微量元素，它在人体内 含量甚微．但功能却很大。人体的含碘量 约为30—50mg，但是在30g重的甲状腺内 就聚集了10mg。碘在甲状腺内合成为甲状 腺素，每个甲状腺素分子内必定有4个碘原 子。因此，人体内缺碘就不能合成甲状腺 素，就会导致甲状腺组织代偿性增生．颈 部显现结节状隆起，即甲状腺肿大。
严重性---“傻子村” • 在严重碘缺乏地区，整个村庄选不出一位合格的 会计和拖拉机手，甚至无兵可征，全村被称为
“傻子村” “一代肿（甲肿）、二代傻（克汀
病）、三代断根芽（人口逐渐减少）”来形容 “傻子村” 智力缺陷儿童生活不能自理，成为父 母和社会的沉重负担。
（三）碘缺乏病的病因 1. 土壤因素 雨水冲刷是大部分病区土壤缺碘的主要原因。 土壤碘含量也与岩石、土壤性质相关。 2. 3. 饮水因素 饮水碘越低，碘缺乏病发病率越高。 膳食因素
2. 第二级预防 • 1.进行碘盐含碘量的监测， 保证碘含量的稳定； • 2.注射或口服碘化油时， 应随访，以确定无甲亢或 甲低； • 3.进行定期调查和比较食 用碘盐前后人群甲状腺肿 发病率动态变化； • 4.必要时,进行碘代谢和垂 体甲状腺系统功能状态的 检查。
地质环境、土壤与健康
特点：1.有明显的地区性； 2.病情与当地的土壤特点、地质地貌 等条件有一定关系； 3.环境中土壤和水以及动物、植物体 内某些化学元素明显增多或减少； 4.脱离该环境的影响，疾病即可停止 恶化或有明显减轻。
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碘缺乏病
发病机制
• 碘和甲状腺激素的关系：碘是合成甲状腺激素的必需微量 元素。
• 甲状腺激素对机体的作用：对代谢、生长、对神经系统功
地方性氟中毒
由于一定地区的外环境中氟元素含量过多，而致生活在该环境 中的居民长期摄入过量氟而引起的以氟骨症和氟斑牙为特征的 一种慢性全身性疾病，又称地方性氟中毒。 氟在自然界中的分布：分布广泛； 地下水中含氟量较地面高； 一般不存在游离状态，而以其化合物 形式存在于自然界中。 氟 在 体 内 的代谢： 从呼吸道和消化道吸收；75%与血浆蛋白质结合而运送到 各组织，其中牙齿 和骨骼蓄积最多；通过肾脏随尿 排出，占50~80%，可通过胎盘屏障进入胎儿体内。
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地方性克汀病（ Endemic cretinism ）
发病机制： 胚胎期由于外环境缺碘，首先是中枢神经系统的 发育分化障碍，其次是体格发育受阻，影响身体 和骨骼的生长，乃至呆小。 临床分型： 胚胎期缺乏而出生后较轻 粘肿型：严重的现症甲低，生长迟滞、侏儒，成长以后
神经型：精神缺陷、聋哑、神经运动障碍、无现症甲低，
元素组成
宏量元素（11种） 99.95﹪ ：碳、氢、氧、
氮、硫、磷、钠、钾、钙、镁、氯。
微量元素 < 0.01﹪：铁、铜、锌、锰、钴、
铬、钼、钒、镍、锡、碘、硒、氟、硅、
砷、汞、镉、铅、铝、锶、锂、锗、铊、
钡、硼
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化学性地方病
地方病 生物性地方病
生物地球化学性地方病 (化学性地方病)(geo-chemical disease):是由于地壳表面各种化学元素分布不均匀， 造成地球上某一地区的水和土壤中某种化学元素过多或 不足或比例失常，再通过食物和饮水作用于人体而引起 的疾病。（地方性氟中毒、地方性砷中毒、地方性硒中 毒）
健康地质：探究地质环境与人类健康关系的新兴学科
文图/张隆隆 黄园英 郝景燕 蔡敬怡第一作者简介 张隆隆，高级工程师、硕士研究生导师，主要从事矿山治理、土壤修复、边坡植被恢复、国土空间生态规划、生态地质与健康地质调查、盐碱地改良和生态质量评价等方面的研究工作。
主持项目10余项，编写专著2部、编写《健康地质100例》《大地质支撑健康中国》《健康地质这样做》等健康地质与生态修复领域科普报告5部，发表论文（第一作者）6篇，授权发明专利2项。
随着经济社会的不断发展，不当的人类活动对地球环境的破坏加剧，气候变化、环境污染、资源枯竭、物种多样性锐减、湿地退化等系列生态问题日益凸显。
《健康星球，健康人类》指出，全球每年23%的死亡人口（其中28%为5岁以下的儿童），是由于自然环境因素改变导致不健康的生态环境及突发性疾病造成的，如空气污染导致世界每年700万人死亡，化学品暴露（石棉、铅中毒）导致世界每年死亡超百万人，人类所有传染病中，大约60%是人畜共患病，占新发传染疾病的75%。
世界卫生组织（WHO ）预估2030—2050年间，每年会有额外的25万人死亡，主要死于由气候变化导致的营养不良、疟疾、腹泻和热应力造成的。
生态资源的消耗及人类活动污染足迹的快速扩增，使人类在生命健康和社会福祉方面承担日益增长的成本。
空气污染、化学品暴露及自然资源开采等，都是以消耗自然生态系统——人类生命的支持体系为代价的。
为了赢得未来对突发性灾难、病毒性疾病斗争的胜利，同时确保地球上后代生物的完整性、多样性，需要跨学科、跨部门地思考应对方法。
为贯彻落实“健康中国”战略，中国地质调查局国家地质实验测试中心发挥地质行业的专业20自然资源科普与文化·2024年第2期优势，将人类演化史置于地质历史时期中统一思考，积极探索构建健康地质新学科研究体系。
健康地质，是对人类健康永续发展与地球生态宜居关系的探索；是数字化变革下，在人类健康、生物健康、系统健康、行星健康等共有健康视角下，地质新研究范式的尝试；是地质调查转型到大地质、大调查、大资源、大视野、大数据、大重构、大服务新时期的具体体现；是运用系统地球科学方法，研究元素、空间、地质过程、资源等对人类健康的影响，以此来监测、评估、预测、防控与预警；是着力解决制约经济社会高质量发展的重大资源、环境、生态、灾害与疾病等问题，全面落实 “健康中国”与“美丽中国”战略。
《环境地质学》考点总结
第一章绪论环境地质学的研究内容：1.全球变化的研究;2.区域环境地质问题的研究;3.资源开发环境地质问的研究;4.地质灾害研究与防治;5.城市环境地质研究;6.重大工程建设的环境地质研究;7.医学环境地质的研究;8.生态环境的地质研究;9.现代科学技术在环境地质学中的应用研究。
环境地质学的任务：是在分析地质环境组成要素的特征和变化规律的基础上，研究人类活动与地质环境的相互关系，揭示环境地质问题的发生、发展和演化趋势，全面评价地质环境质量，提出地质环境合理开发、利用和保护的对策与方法，为实现人类社会、经济的可持续发展提供了科学依据。
环境地质学的研究方法：1.自然历史分析法 2.地球化学法3.系统分析法4.环境地质制图方法5.模型模拟与预测方法6.环境地质评价方法7.现代科学技术方法第二章环境地质学的基本理论问题地质环境：系指岩石圈层及其表层风化产物，包括地球岩石圈层和表层风化层两部分地质体的组成、结构和各类地质作用与现象。
具有一定空间概念的客观实体，它包含物质组成、地质结构和动力作用三种基本要素。
地质环境的基本特征：地质环境的容量、地质环境的质量、地质环境的相容性、地质环境的反馈作用。
地质环境的容量：某个特定地质空间可能承受人类社会经济发展的最大潜能。
地质环境的评价:1.自然地质条件的稳定性；2.原生地球化学背景；3.地质资源的丰富程度；4.抗人类活动干扰的能力；5.受污染或受破坏的程度。
地质资源：地质环境系统内可供人类利用的一切资源。
地质环境的相容性：地质环境对人类施加的某种干扰的适应性。
自然地质条件的稳定性：自然地质条件是决定地质环境质量的主要因素，其中最重要的有：地质构造的稳定性、地形稳定性、地基稳定性、岩层性质以及地质灾害发育情况。
自然地质作用：是地质动力引起的，两种基本类型的作用——内动力地质作用（构造运动、岩浆运动、地震以及变质作用）和外动力地质作用（风化、剥蚀、搬运、沉积以及成岩作用），推动着地壳的运动和发展。
人体健康地质环境因素
2、碘
• （4）水体 • 海水中较高：10－2ppm。 • 潜水中较高：如河北新城县，浅井水
为380－1250g/l，深井水为21－ 75g/l；河北黄骅，浅井水为 27.2g/l，深井水为661.2g/l。
2、碘
• 饮用水的安全范围：10.35~317g/l。 • 低于低限（10 g/l ），或高于高限
1、克山病、大骨节病
• （3）发病的地质背景
• a.地质构造：受东北构造带的影响，构 造活动、岩浆活动强烈，分布在构造上 升区与下降的过渡带。
• b.岩石特征：分布在花岗岩、喷出岩，
陆相当泥岩、页岩等分布区。
• c.地貌特征：
1、克山病、大骨节病
• c.地貌特征：
• （a）分布在区域分水岭的两侧或四周。 • （b）两种不同地貌的结合部位，如低山丘
g/g)，而非病人高于0.2x10-6 。 • 血硒的含量也有明显得差别。非病人
高，而病人低。
1、克山病、大骨节病
• ④病区的主要粮食含硒低于1.8x10-6 (1.8 g/g)。
• ⑤病区的饮水的硒含量低于1 g/l)。
• 这些表明：克山病与环境硒的含量有 关。发病区的硒背景值较低。
1、克山病、大骨节病
• 在日本、意大利的火山活动区，砷的含
量明显偏高，平均为20g/g。
4、砷
• （4）天然水体 • 各种天然水中：5－50g/l，最高
可达280g/l。 • 海水：2-10g/l。 • 河水：2g/l，变化范围：2.5-
10g/l。 • 潜水：0.5-5g/l。
4、砷
• （5）食物中 • 鱼、虾含砷最高：2.17-170g/g。 • 肉类：g/g。 • 谷物：g/g。
地质环境与健康(
牙釉质疏松、着色(斑釉齿) 牙碎裂、白垩样变、缺损
氟斑牙：一般无自觉症状，主要是牙釉质的变化 • 釉面光泽度改变、釉面着色、釉面缺损
氟斑牙分型、分度
氟斑釉 主要三种类型
白垩型 着色型 缺损型
氟斑釉
轻度 中度 重度
简单分三度
氟骨症的发病机制与表现
发病机制
破坏钙、磷代谢/对骨骼影响 F-+Ca2+CaF2 沉着在骨骼 沉着在肌腱、韧带 血Ca2+
地质环境与健康 (ppt 103页)
人体元素
Human Element
宏量元素 macroelement
微量元素 trace element
C, H, O, N, P, S, Cl, Na, Ka, Ca, Mg
必需微量 元素
Essential trace elements
非必需 微量元素
Unessential trace element
20%
甲状腺
重
吸
甲状腺滤泡上皮细胞
收
TSH 过 氧 化 物 酶
活性碘 + 酪氨酸
(甲 状 腺 蛋 白 分 子 )
碘离子
一碘酪氨酸 二碘酪氨酸
脱碘
偶合
甲状腺激素
碘的排泄
80％以上肾尿（用尿碘排出量估计碘摄入） 10％左右粪便 极少部分乳汁、毛发、皮肤、肺组织
碘的需要量
最低生理需要量：每人75g/d 推荐摄入量：生理需要量的2倍——成人每天150g
地区的永清、固安县以及邢台地区广宗和威县 山东省的渤海湾海滨；平原地带的梁山，德州等县低洼盐碱地
区 新疆自治区的奎屯乌苏山前倾斜地带 山西省 孝义县 河南前台县 内蒙古土右旗 安徽太和县 江苏省丰县与沛县
环境地质学分论地质环境与人体健康
精选课件
碱性弱碱性氧化的地球化学环境带
❖ 该环境中气候干旱，年降水量为250~400mm，或者更少；主要的土壤为 灰钙土、栗钙土，在低洼处可见盐土和碱土。这种环境最显著的持点是 元素富集、腐殖质贫乏。
❖ （3）生物迁移：通过生物体内的生物化学作用而发生的元 素迁移。
精选课件
地球表生环境中元素的迁移转化的影响因素
❖ 元素在自然环境中的迁移受到两方面因素的影响， 一是内在因素，既元素的地球化学性质，二是外在 因素，既区域地质地理条件所控制的环境的地球化 学条件。
精选课件
❖ 不同元素所的形成不同的化学键（离子键与共价 键），以及同一元素的不同价态对迁移具有较大的 影响。
❖ 一般认为，当金属离子浓度高时，以交换吸附为主，在低浓 度时以螯合作用为主。
❖ 腐殖质螯合作用对重金属迁移的影响取决于所形成的螯合物
是否易溶。易溶则促进重金属的迁移，难溶则降低重金属的
迁移。
精选课件
胶体吸附
❖ 胶体由于具有巨大的比表面、表面能并带电荷，能够强烈的吸附各种分 子和离子。胶体使元素迁移的作用主要发生在气候湿润地区。
精选课件
❖ 1．按介质类型划分
(1) 空气迁移：空气迁移是指元素以空气为介质，以气态 分子、挥发性化合物和气溶胶等形式进行的迁移。
属于空气迁移的化学元素有O、H、N、C、I等元素。 以气溶胶形式迁移只是在近代工业发展以来，因工业废
物的大量排放导致某些微量元素以颗粒物或附着在颗粒 物表面进行的一种迁移。
精选课件
❖ (3) 生物迁移：进入环境的元素通过生物体的吸收、代谢、 生长以及死亡等一系列过程实现的元素迁移。
第九章 地质环境与人体健康
3.络合作用： 元素络合物稳定性的不同导致元素迁移时被搬运 的距离和沉淀先后不同，结果造成元素的分离和空间 上的分带性。 羟基络合作用和氯离子络合作用能促进大量重金 属在地表环境的迁移。 4.腐殖质 主要表现为有机胶体对金属离子的表面吸附和离 子交换吸附作用， 子交换吸附作用，以及腐殖酸对元素的螯合作用与络 合作用。 合作用。 吸附： 、 、 、 、 吸附：Cu、Pb、Zn、Fe、Mn、Ti、Co、Mo、Cr等， 、 、 、 、 等 络合物： 、 、 、 、 等 络合物：Fe、Al、Ti、U、V等较易溶于中性、弱酸性 18 和弱碱性介质中迁移
黎彤(1976)认为，地壳化学成分除大陆地壳成分外，还 应包括大洋地壳成分，他按这一想法计算得出了地壳的平 均成分。
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二、表生环境中元素的迁移转化
元素的迁移转化：在一定的物理化学条件或人类 地球化学活动的作用和影响下，地表环境中的元素随 时空变化而发生迁移转化，并在一定环境下发生重新 组合与再分布，形成元素的分散或聚集，由此而产生 元素的“缺乏”或“过剩”。 元素迁移特点 元素迁移类型 元素性质 外在因素
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表生环境中元素迁移的特点： 表生环境中元素迁移的特点： 元素的迁移特点除受自然地理条件的影响外， 元素的迁移特点除受自然地理条件的影响外，还 明显受人类地球化学活动的影响。 明显受人类地球化学活动的影响。 • • • • • 具有周期性、 具有周期性、地带性和地区性变化特点 以淋滤与淀积为主的水迁移过程 元素的生物小循环 元素的地质地理迁移循环 存在人类活动影响
7.地质与地貌 地质构造 岩性： 地形地貌： 元素淋失区（山区、中上游），元素缺乏的地方病 元素堆积区（低平地区、下游区），元素富集地方 病。
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（四）影响地表环境元素迁移的外在因素 1 PH值 2 Eh值 3 络合作用 4 腐殖质 5 胶体 6 气候 7 地质与地貌
三 表生环境地球化学的地带性特征
表生环境地球化学的地带性与气候、植被、 土壤的地带性基本一致。P219表9-1
四 人类活动对原生地球化学影响
第二节 原生地球化学异常与人体健康
第九章 地质环境与人体健康
第一节 表生环境地球化学特征
一 地壳中的元素
克拉克值（丰度）： 元素在地壳中的平均质量百分比。
元素存在的方式： 少数单质，多以化合物形式出现。
地壳主要元素平均质量分数（%）
由图可知，O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K，这8种元素占99.24%，其 中O、Si、Al、Fe占88.31%。在地壳中己知的90多种元素中，其余80多种元 素总和仅占0.76%。这说明各种元素在地壳中的含量是极不均匀的。
拮抗作用是指不同激素对某一生理效应发挥相 反的作用。
二 人体对环境致病因素的反应和地方病
人体具一定程度的自我调节能力以适应环境的变 化。当环境异常变化超出人体自我调节的能力时， 则将发生人体生理的异常，从而引发疾病。
致病因素包括：
物理因素
化学因素
生物因素
本教程主要探讨化学因素，即环境地球化学造成 的致病因素。
3 引起氟病的主要原因：
地方性氟中毒根据其氟的来源不同，分为饮水型、 燃煤污染型和饮茶型。饮水型氟中毒就是有些地 方长期饮用含氟较多的泉水、沟水或井水所致； 燃煤污染型氟中毒就是有些地方（特别是产煤山 区）长期敞灶燃烧含氟较高的煤烘炕食物和取暖， 煤燃烧释放的氟便污染了食物和室内空气，人们 吃了被污染的食物、水和吸入污染的空气，摄入 了过量的氟，长期如此，即发生氟中毒；饮茶型 氟中毒就是发生在我国西部地区少数民族长期大 量饮用高氟砖茶水所致的一种地氟病，砖茶系粗 老茶叶所制，茶树具有天然富氟功能，茶叶越老 含氟越高，砖茶的氟含量是普通茶叶的几倍至几 十倍
1 地方性氟中毒的分布 ① 火山活动区发病带 ② 高氟演示出露区和氟矿区发病带 ③ 富氟温泉区发病带 ④ 沿海富氟区发病带 ⑤ 干旱、半干旱富氟地区发病带
2 氟的地球化学环境 氟主要来源于地壳的矿物岩石和火山喷发。
氟中水中的分布由高至低为盐湖水、温泉 水，地下水、河水、海水
氟在干旱地区的含量高于湿润地区的含量
对人体不起生理作用的：铝、金、银、锆等。 对人体有毒的：砷、镉、汞、铅、铊等。
微量元素在人体中的生理功能
① 在酶系统中起到活化中心作用 ② 在激素和维生素中起特异的生理作用 ③ 输送作用。如铁元素 ④ 调节血压、离子平衡和体液酸碱度作用
3 人体中微量元素的协同和拮抗作用
拮抗作用：是某些元素具有抑制生物体吸收其 它元素的作用,这种作用称之为拮抗作用。
二 表生环境中元素的迁移转化
（一）表生环境中元素迁移的特点
① 地表环境中的元素迁移主要受外动力地质作用 的影响，即以太阳能、重力能和月亮引力作为 能源的作用。因而元素的迁移具有周期性、地 带性和地区性的特点。
② 水是元素迁移的主要介质。 ③ 生物及其活动对元素有迁移聚集作用。 ④ 地貌特征及其物理化学条件影响元素的迁移。 ⑤ 人类活动影响元素的迁移聚集。
一 地球化学元素与人体健康
1 人体中元素含量与地质环境中元素的相关性 除了人体主要元素C、H、O、N及地壳的主要
元素Si外，人体血液中的其他元素的含量与元 素中地壳中的平均含量具有高度的相似性。 英国汉密尔顿实验数据P223图9-1
2 微量元素的生理功能 人体中微量元素包括：
人体所必需的：铁、锌、铜、锰、氟、碘、硒 等。成人每日所需微量元素见P223表9-2
（二）地表环境中元素迁移的类型
1 按介质类型划分：
① 空气迁移
② 水迁移
③ 生物迁移
2 按元素迁移方式划分：
①
机械迁移
②
化学迁移
③
生物迁移
（三）元素的迁移能力
按元素中水中的迁移系数划分： 强淋出：Cl、Br、I、S 易淋出：Ca、Mg、Na、F 活动的：Cu、Ni、Co 惰现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引 起氟骨症，出现全身关节疼痛，四肢或躯干麻木，手足 抽搐、僵硬，严重时还有关节活动困难，弯腰驼背，胸 廓变形，甚至不能直立行走，丧失劳动能力。牙损害发 生氟斑牙，也叫氟牙症，表现为牙齿表面粗糙、没有光 泽，出现白垩、黄色、棕黑色的花纹、斑点或缺损，尤 以门牙损害最严重。7-8岁以前摄入氟过多就会引起氟 斑牙，8岁以后摄入氟过多就会引起氟骨症。氟斑牙一 旦形成，可遗留终生。此外，摄入过多的氟还会损害身 体其他许多重要器官并影响一些重要的代谢活动，致使 体力、脑力和抗病力等功能下降，身体发育较差。
1 地方性甲状腺肿地理分布
世界公认地方性甲状腺肿的主要病因是缺 碘，该病主要多见于远离沿海及海拔高的 山区，流行地区的土壤、水和食物中含碘 量极少，主要流行区是亚洲的喜马拉雅山 区、南美的安底斯山区、非洲的刚果河流 域，大洋洲的新几内亚等。中国的省、区 除上海市外，都有不同程度的地方性 甲状 腺肿流行区。
2 碘的地球化学环境
碘属于卤族元素，化学活泼性较高，常以 分子或化合物形式存在。在地表环境中常 富集在海水、生物体、有机质中。
3 碘的生物化学作用
人体甲状腺器官中富集碘元素；碘参与甲 状腺素的合成。
4 甲状腺肿流行的影响因素P226表9-3
5 甲状腺肿的预防
四 地方性氟中毒
地方性氟中毒就是由于人们通过空气、食物、饮水长期 摄入过量的氟，引起以骨骼和牙齿损害为主的全身慢性 蓄积性中毒 。
由于不同地区元素分布的不均匀性，造成某些元 素的缺失或富集，易形成地区性的疾病即地方病。
地方病主要有：甲状腺肿；氟中毒；克山病；大 骨节病等。
三 地方性甲状腺肿
地方性甲状腺肿(endemic goiter)是甲状腺 肿的一种。甲状腺肿按地区分布可分为地 方性和散发性两种。地方性甲状腺肿是由 于一个地区存在特定的环境致甲状腺肿因 素(主要是碘缺乏)，因此，使生活在这一地 区的人群中有一定比例的人发生了甲状腺 肿，一定比例是指当地学龄儿童甲状腺肿 大率在5%以上，即甲状腺肿的存在已构成 公共卫生问题，一般来说低于5%，是属散 发性甲状腺肿，大多由非缺碘因素造成。