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原生环境地球化学异常与人体健康理论基础地方病：碘缺乏病氟中毒大骨节病克山病……汞与人体健康的研究进展由于地壳表面各种化学元素分布不均，造成某一地区的水和土壤中某种元素过多或不足，再通过食物和饮水作用于人体而引起的疾病。地方病常见的地方病有：碘缺乏病地方性甲状腺肿地方性克汀病地方性氟中毒地方性硒中毒-大骨节病克山病砷中毒铅中毒一理论基础除了人体原生质中的主要成分碳、氢、氧、氮和地壳中的主要成分硅以外，其他化学元素在人体血液中的含量和地壳中这些元素的含量分布规律具有惊人的相似性，由此可以说明人体化学组成与地壳演化具有亲缘关系。人体中某种元素的含量与地壳元素标准丰度曲线发生偏离，就表明环境中该种元素对人体健康产生了不良影响。人体元素宏量元素macroelement微量元素traceelement必需微量元素非必需微量元素C,H,O,N,P,S,Cl,Na,Ka,Ca,MgFe,I,Cu,Zn,Mn,Co,F,Cr,Sn,Mo,Ni,Se,Si,V人体中的元素(I)生命组成元素（宏量元素）它们在人体及生物体中的含量最高，可占人体的99％以上，主要是元素周期表中原子序数小的元素，包括：H、C、N、O、Ca、P、K、S、C1、Na、Mg、Si；(2)微量元素A.生命必需元素它们是人体维持正常机能所必需的元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、I、Mo、Se、F、Cr、V、NI、Br约占人体重量的O.025％，它们在人体中的不足或过剩都会影响健康，甚至危及生命。B.非必需元素有些对人体不起生理功能作用，如锆、铷、铌、铝、硼、金、银、钛等；有些则对人体有毒害性作用，如砷、镉、汞、铅、锑、铊及稀土元素等。人体对各种微量元素的需要，依年龄、生理条件、环境条件及遗传因素等情况而定。人体内的微量元素虽然甚少，但在生物化学过程中却起关键性的作用，它们做为酶、激素、维生素、核酸的成分，维持生命的代谢过程。微量元家的重要生理功能表现在；•(I)在酶系统中起特异的活化中心作用。酶强化生化作用。大多数含有一个或几个金属原子。失去金属元素，酶的活力就丧失或下降；获得金属元素，酶的活力就恢复。•(2)在激素和维生素中起着特异的生理作用。如甲状腺激素中缺少碘，就失去效用，人体就会得甲状腺肿大病。微量元素的生理功能•(3)输送宏量元素的作用，如血红素中的铁是氧的携带者，它把氧带到每个组织、器官的细胞中去，供应代谢的需要。•(4)微量元素在体液内，与钾、钠、钙、镁等离子协同，可起调节渗透压、离子平衡和体液酸碱度的作用，以保持人体的正常生理功能。元素的协同与拮抗作用•当某些共存的微量元素—同摄入人体内时，彼此之间往往发生错综复杂的拮抗或协同的作用，影响体内的生理平衡。•协同作用：联合作用的毒性，大于其中各个毒物成分单独作用毒性的总和。不论人或动物，当铁充足而缺少铜时，一样可发生贫血症，说明铜与铁在人体内显示生理协同作用；拮抗作用：即生物体中，一种元素对另—种元素的正常生理功能产生干扰的现象，它既可以是抑制或抵消，也可以是加剧。铜与钼、硒与汞、铜与锌、铊与硒、铜与镉、锌与镉之间存在着生物的桔抗作用，实验证明，硒中毒可由砷酸钠水溶液缓解或完全消除。•在评定某微量元素对人体影响时，除了注意该元素的特异性质外，还必须注意和它有相关性的元素是否存在。碘缺乏病（iodinedeficiencydisorders,IDD）：碘缺乏引起的疾病统称。碘为甲状腺激素的必需成分。IDD是指从胚胎发育到成人期由于碘摄入不足所引起的一系列病症或生理障碍。缺碘不仅可导致甲状腺肿大、克汀病，还可引起包括神经系统、内分泌系统、生殖系统和骨骼肌肉系统的一种全身性疾病。在1983年第四届亚洲营养学会上，Hetzel等人提出用碘缺乏病的新观念取代原来局限于地甲、地克病的旧概念。碘缺乏病•一种世界性疾病，其流行最广，病人最多，危害最严重。•1994年WHO儿童基金会指出，全球IDD流行国家有110个，病区人口16亿，由缺碘造成智力低下的约3亿人，占病区人口的18.7%,因母体缺碘每年至少有3万流产或死胎,每年约有12万新生儿发生不同程度的智能损伤,智力障碍人群中的80%是缺碘所致中国是IDD流行严重的国家，全国除上海市外,所有地区都有该病的流行,山区是重病区分布集中的地方.全国4.25亿病区人口，新生儿智残者每年以100万人的速度增长.•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）、碘的生理需要量和供给量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40~120µg/日，成人为150µg/日，孕妇、乳母为200µg/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(EndemicGoiter)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。碘的生理作用History我国在公元前七世纪就有文字记载，称为瘿(Ying)病，晋代的葛洪首次提出用海藻、昆布治疗地方性甲状腺肿（碘缺乏病中的一种疾病）。直至二十世纪人们才普遍认识到可以用碘来预防碘缺乏病并获得成功。克汀病碘缺乏时，出现胎儿早产、死产、先天畸形、单纯聋哑、甲状腺肿及痴呆、矮小等，即克汀病(Cretinism)。克汀病是涉及机体神经系统、内分泌系统、生殖系统和骨骼肌肉系统的一种全身性疾病。呆小病因先天性甲状腺功能低下或丧失，使发育过程受阻，尤其表现在骨骼系统和神经系统，因而出现侏儒症。本病的主要表现是软骨生长和骨化延迟，骨化中心的出现和愈合均延迟。长骨的长度和宽度均不正常，10岁儿童的长骨长度仅相当于正常23岁儿童的长度。四肢长骨与躯干骨的比例亦不相称。﹡地方性克汀病：胚胎发育期及出生后早期严重缺碘所致，主要表现为：矮小、痴呆、聋哑、神经系统症状等(聋、哑、傻、瘫、矮)。见于古老的严重病区。﹡亚克汀病：智力轻度落后，神经系统轻微受损发育迟滞，人数远多于克汀病患者21正常儿童，亚临床克汀病儿童与地方性克汀病儿童地方性甲状腺肿，正常人和地方性克汀病病人（二）、碘缺乏病的流行特征1、地区分布主要在东北、华北、西北、西南等地的山区，共同特点是地形倾斜，雨水冲刷严重，降雨量集中、水土流失大、土壤中碘极少。山区多于丘陵，丘陵多于平原。地区分布的总规律:山区发病率高于平原内陆发病率高于沿海农村发病率高于城市2、人群分布儿童期开始出现，青春发育期升高，40岁后下降；女性最高患病率在12~18岁，男性在9~15岁。以后随年龄的增加而降低；男性成年后，患病率下降，而成年女性仍保持在较高水平。在流行区,任何年龄均可发病;发病年龄一般在青春期,女性早于男性;越是流行严重的地区发病越早成年女性患病率高于男性；越是流行严重的地区,男女患病率差别越小；重病区到轻病区男女患病率的性别差异可从1:1到1:83、时间趋势:采取补碘干预后，IDD的流行状况明显改善在未进行大规模干预前，我国估计有3500万地甲病人，按当时病区人口3.2亿人计，患病率约11%。1995年-1999年，各省病情均呈下降趋势，8-10岁儿童地甲患病率由20.3%降低到8.8%我国31个省、自治区和直辖市，约有7.27亿人口受到碘缺乏的威胁，几乎占世界全部缺碘地区人口的一半(46%)广大农村是防治碘缺乏病的重点地区，大、中、小城市也未逃脱碘缺乏的困扰。我国流行情况严重性---“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。1.土壤因素（三）碘缺乏病的病因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.饮水因素饮水碘越低，碘缺乏病发病率越高。3.膳食因素人体碘主要来自食物。60%来自植物性食品，海产品含碘量最高。不合理的膳食：低蛋白低热量膳食可以影响甲状腺激素合成。钙可妨碍碘吸收。流行病学调查发现：某些地区环境中并不缺碘，对患者补碘后甲状腺肿的患病率无明显下降，提示还存在除碘以外的其他病因，即所谓致甲状腺肿物质。4.致甲状腺肿物质硫氰酸盐(SCN-)：杏仁、木薯、黄豆、核桃仁等含有。（抑制甲状腺对碘的浓集能力）硫葡萄糖苷：芥菜、卷心菜、甘蓝等蔬菜中药物：硫脲类抗甲状腺药物可抑制碘的有机化和偶联过程；治疗精神病的碳酸锂可抑制甲状腺激素的分泌；洋地黄可能抑制促钠钾转换的三磷酸腺苷酶而影响甲状腺对碘的浓集。发病原因﹡缺碘：缺碘甲状腺素合成减少血液T3、T4甲状腺代偿性增生垂体促甲状腺素分泌﹡高碘：占据过氧化酶活性基，妨碍酪氨酸氧化1.第一级预防（四）、碘缺乏病的预防碘盐：食盐加碘是首选方法。每人每天碘的供给量150μg。碘油：长效、经济、方便、副作用小。对非缺碘性碘缺乏病流行区，查清原因，针对性防治。为了避免碘的丢失，炒菜、煮汤时应在出锅时再加碘盐，碘盐储存容器放于避光处，并加盖补碘的重点人群一儿童、新婚妇女，孕妇和哺乳期妇女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。地方性氟中毒地方性氟中毒（endemicfluorosis）是由于外环境中氟元素过多，居民长期摄入过量氟所引起的以氟斑牙和氟骨症为特征的全身性慢性疾病。地球上分布最广的地方病之一世界5大洲的50多个国家有该病我国目前除上海市和海南省外都有该病分布，病情严重到2000年，全国有病区县1306个，占全国总县数的46.54%病区村150445个，病区村人口11241.52万人现有氟斑牙患者4066.32万人，氟骨症患者260.32万人,其中残疾氟骨症约有几十万人氟的天然来源有两个：一是风化的矿物和岩石，二是火山喷发。因自然地理条件不同，土壤的含氟量差异较大。在湿润气候区的灰化土带，属于酸性的淋溶环境，有利于氟的迁移，土壤中氟含量较低。干旱和半干旱草原的黑钙土、栗钙土含氟量较高，在盐馈土和碱土中其含量更高。氟在天然水中广泛分布，但极不均一。海水中约为0.1mg／L;河水中为0.03~7mg/L；温泉水中为1.5~18mg/L;盐湖水中最高为20~40mg/L。氟的地球化学环境氟在酸性环境中以络合物的形式迁移，在碱性环境中多呈离子状态。地表水和潜水中氟的含量与气候带密切相关。湿润气候带约为0.05~0.20mg/L，干旱草原气候带为2—12mg/L.天然水的含量还受地貌和微地貌的控制，一般是山区低，平原高；岗地低，洼地高。氟是一种重要的生物必需元素。80％—85％的氟都集中于骨、齿中。氟是构成骨、齿的重要元素。正常人体内含氟约2.6g，其中90％集中在骨骼与牙齿中。每人每天的正常需氟量为1mg左右，如果每天进入体内的氟超过4mg，氟就在体内蓄积，时间长了就发生氟中毒。轻者为“斑釉病”，重者为“氟骨症”。严重的氟病患者肌肉萎缩，脊柱弯曲，四肢变形甚至瘫痪。氟病与饮水人体中的氟65％来自饮水，35％来自食物。饮水中氟含量高于o．5mg／L，龋齿率逐渐升高；大于1.0mg／L，氟斑牙病率逐渐升高；大于4.0mg／L出现氟骨症。中国西南地区的云南、贵州等省，该地区每人每天摄取氟总量约为17．9mg／L。因而成为中国严重的氟病分布区。在氟病区寻找低氟水或对饮水降氟，通常采用的降氟剂是硫酸铝或氯化铝等。在低氟区预防龋齿的方法是对饮水进行“氟化”，将水的含氟量提高到0.6~0.8m