环境地质学分论地质环境和人体健康

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1、地质环境与人体健康,环境地质学分论 若干地质环境问题的论述,表生环境地球化学特征,（一）地表环境中元素的迁移类型 元素的迁移类型根据不同的划分形式可以分为不同的迁移类型。 地表环境中的元素迁移需要借助某种介质完成。介质不同，其迁移类型亦不同。按介质类型的不同，可将元素迁移分为空气迁移、水迁移和生物迁移三种形式。,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

2、。,(2) 水迁移：水迁移是指元素以水体为介质，以简单的或复杂的离子、络离子、分子、胶体等状态进行的迁移。 元素可以胶体溶液或真溶液的形态随地表水、地下水、土壤水、裂隙水和岩石孔隙水等水体运动而发生迁移。 水迁移是地表环境中元素迁移的最主要类型，大多数元素都是通过这种形式进行迁移转化的。,(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。 这是一种非常复杂的元素迁移形式，与生物的种、属的生理、生化、遗传和变异作用有关。即使同一生物种不同的生长期对元素的吸收、迁移也存在差异或不同。,2按物质运动的基本形态划分,按物质运动的基本形态还可将元素迁移划分为

3、: 机械迁移 物理化学迁移 生物迁移,（1）机械迁移：指元素及其化合物被外力机械的搬运而进行的迁移。如水流的机械迁移、气的机械迁移和重力机械迁移等。 （2）物理化学迁移：指元素以简单的离子、络离子或可溶性分子的形式，在环境中通过一系列的物理、化学作用（如溶解沉淀、氧化还原等作用）实现的迁移。 （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。,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。,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

4、不同价态对迁移具有较大的影响。 原子半径和离子半径对元素的迁移转化也具有重要的影响作用。,同一种元素在不同区域地质地理条件中的迁移能力是极不相同的。 影响元素迁移的最大外力是活的有机体和天然水。 主要的外在因素有环境的pH值、氧化还原电位(Eh)、胶体、腐殖质、气候和地质地貌条件等。,环境的pH值,表生环境中的pH值主要指土壤和天然水的pH值。 在地表环境中，pH值可影响元素或化合物的溶解与沉淀，决定着元素迁移能力的大小。 大多数元素在强酸性环境中形成易溶性化合物，有利于元素的迁移；在中性环境中，形成难溶性的化合物，不利于元素的迁移；在碱性环境下，某些元素的化合物也是易于溶解，利于迁移。,氧化

5、还原电位(Eh),一些元素在氧化环境中可进行强烈迁移，而另一些元素在还原条件下的水溶液中更容易迁移。 如硫、铬、钒等元素在氧化作用强烈的干旱草原和荒漠环境中形成易溶性的硫酸盐、铬酸盐和钒酸盐而富集于土壤和水中。 在以还原作用占优势的腐殖酸环境中(如沼泽)，上述元素便形成难溶的化合物而不能迁移；而Fe、Mn等，在氧化环境下形成溶解度很小的高价化合物，难于迁移；而在还原环境下，则形成易溶的低价化台物，发生强烈迁移。,络合作用,在地表环境中，重金属元素的简单化合物通常很难溶解，但在它们形成络离子以后，则易于溶解发生迁移。甚至有人认为，金属离子络合物是影响重金属迁移的最重要的因素。 当形成的重金属络合

6、物越稳定，越有利于重金属迁移；反之，络合物易于分解或沉淀，不利于重金属迁移。,腐殖质,腐殖质对元素的迁移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，以及腐殖酸对元素的螯合作用与络合作用。 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。,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。 由于天然水呈酸性，有机质丰富，利于胶体的形成。元素常以胶体状态发生迁移。 在湿润地区

7、，胶体最易吸附的元素有Mn、As、Zr、Mo、Ti、V、Cr和Th等，其次有Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Sn等元素。 而在气候干旱地区，天然水呈碱性，有机质偏少，不利于胶体的形成，因而由胶体使元素迁移的可能性极小。,气候条件,气候对环境中元素迁移的影响主要取决于两个最重要的条件：热量和水分。其对地表环境中元素迁移的影响主要表现在直接影响和间接影响两个方面。,地质与地貌,岩层褶皱剧烈、断裂构造发育、节理错综复杂的地区，侵蚀作用、地球化学作用和元素的迁移比较强烈，元素随水流或其他介质大量迁移。 如坚硬的岩石难以被侵蚀风化，质地软弱的岩石易于风化侵蚀，其中所含的元素随淋失作用、搬运作用而发生迁移。

8、,地球化学环境地带性,我国地球化学环境按地理纬度从北向南分为： 酸性、弱酸性还原的地球化学环境 中性氧化的地球化学环境带 碱性弱碱性氧化的地球化学环境带 酸性氧化的地球化学环境带 非地带性的地球化学环境带,酸性、弱酸性还原的地球化学环境带,该环境年降水量约为6001000 mm，蒸发较弱，水分相对充裕。气候寒冷而湿润，植被茂盛，腐殖质大量堆积，沼泽发育，泥炭堆积，多属还原环境。以灰化土，棕色森林土，草甸沼泽土，泥炭沼泽土等为主。 土壤的潜育层发育，植物残体被细菌分解，产生大量的腐殖酸，土壤呈酸性，pH值为3.54.50酸性环境抑制好气性细菌的生长，故植物残体得不到彻底分解，长期处于半分解状态，

9、多数元素被禁锢在植物残体中，导致环境中的矿质营养日趋贫乏。,中性氧化的地球化学环境带,该环境中热量较充分，年降水量为6001200mm，蒸发作用不强，地表径流通畅，潜水位较低。土壤湿度适中，为氧化环境。 植被发育一般，而且植物残体分解较彻底，因此，腐殖质堆积较少。本区元素的淋溶作用不强，富集作用也不显著，无明显的过剩或不足的现象。天然水多为中性，pH值为7左右。,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250400mm，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。 在本环境的大部分地区，生物元素是过剩的，因而，常

10、流行着某些地方病。例如，氟斑牙，氟骨症，硒中毒，痛风病(钼过剩)，或因环境中砷过剩而产生皮肤癌。在牲畜中也流行某些地方病，例如氟中毒、硒中毒、腹泻(钼过剩)、贫血(铜过剩)，或因硼过剩而患肠炎等等。,酸性氧化的地球化学环境带,该环境热量丰裕，水分充沛，年降水量为10003000mm，植被繁茂高大，元素的生物地球化学循环强烈；本区风化、淋溶作用均十分强烈。风化壳中的钙、钠、镁、钾、硫、锂、硼、碘等元素大量被淋洗流失。 在该环境中发育着典型的砖红壤和广泛分布的红壤，所含元素较少。由于盐基缺乏，土壤呈酸性，pH为3.55.0。 水土和食物中碘异常缺乏，地力性甲状腺肿的分布十分广泛。因钠不足而影响人体

11、的发育，常形成侏儒。在本区还流行着缺铁性的热带贫血症、心血管病。,非地带性的地球化学环境带,在自然界中某些局部的地球化学环境不受地理纬度分带的影响。 如在湿润的森林景观带可出现高氟区和高硒区；而在干旱的荒漠景观中可以出现沼泽，造成局部的腐殖质堆积的环境。,原生环境地球化学异常与人体健康,人体所含元素差别极大，按其含量不同可以分为常量元素和微量元素二大类。根据化学元素的性质及其对人体的利弊作用，又通常将它们分为5类： 人体必需常量元素； 人体必需微量元素； 人体可能必需微量元素； 有毒元素； 非必需元素。,地质环境中元素含量与人体中元素的相关性,现代人体的化学成分是人类长期在自然环境中吸收交换元

12、素并不断进化、遗传、变异的结果。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。环境的任何异常变化，都会不同程度地影响到人体的正常生理功能。,自然地质环境与地方病,地方病是指具有严格的地方性区域特点的一类疾病。按病因可分为： （一）自然疫源性（生物源性） 病因为微生物和寄生虫，是一类传染性的地方病，包括鼠疫、布鲁鼠疫、布鲁氏菌病、乙型脑炎、森林脑炎、流行性出血热、钩端螺旋体病、血吸虫病、疟疾、黑热病、肺吸虫病、包虫病等。,（二）化学元素性（地球化学性）,病因为当地水或土壤中某种（些）元素或化合物过多、不足或比例失常，再通过食物和饮水作用于人体所

13、产生的疾病。 1元素缺乏性 ，如地方性甲状腺肿、地方性克汀病等。 2元素中毒性（过多性），如地方性氟中毒、地方性砷中毒等。,地方性甲状腺肿大,一种因环境缺碘或富碘引起的地方病,地质地理分布,从全球看，碘缺乏病连续分布于北半球高纬度地带，包括欧洲、亚洲、美洲的北半部，略呈带状，此外，地甲病在非洲刚果河流域、南美的巴拉那河流域都有较大面积分布。 全球碘缺乏病病区集中分布于世界上几个著名的巨大山脉地区，如亚洲的喜马拉雅山，延绵分布2400 km，其中尼泊尔是最重的病区，患病率高达90%-100%。 在欧洲的阿尔卑斯山、高加索山脉和南美的安底斯山，地甲病也有广泛分布。 另外，澳洲的新西兰岛、新几内亚岛

14、、非洲的马达加斯加岛等地区，都有地甲病的流行。,中国是地甲病流行较严重的国家之一，广泛分布于山区和内陆，滨海地区较少。除上海市外，各省市自治区均有不同程度的流行。主要分布于东北的大小兴安岭，长白山；华北的内蒙古高原；西北的秦岭山脉，黄土高原，青藏高原，昆仑山脉，天山山脉；西南的喜马拉雅山脉，云贵高原；华东的武夷山；中南的大别山、伏牛山、恫柏山、太行山等地区。 其分布的一般规律为：从湿润地带到干旱地带，从内陆到沿海，从山岳到平原，因环境中碘的淋溶流失逐渐减弱，积累量趋于增加，使缺碘性地方性甲状腺肿的流行强度递减，最后消失；而高碘性地方性甲状腺肿则呈相反的递增趋势，在干旱和半干旱气候区及沿海地区发

15、病率较高。,碘的生物化学作用,合成甲状腺素 缺碘就会导致甲状腺组织代偿性增生，颈部显现结节状隆起,地方性氟中毒,是在特定地区的环境中，包括水土和食物中氟元素含量过多，导致生活在该环境中的人群长期摄人过量氟而引起的慢性全身性疾病。地氟病在世界各大洲均有分布，在我国主要分布在贵州、陕西、甘肃、山西、山东、河北和东北等地。,环境中氟的来源,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，在盐渍土和碱土中其含量更高。,地质地理分

16、布,（1）火山活动区发病带： （2）高氟岩石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：,大骨节病,大骨节病是一种地方性变形性骨关节病。本病主要表现为骨关节增粗、畸形、强直、肌肉萎缩、运动障碍等。 本病在各个年龄组都有发生，但多发于儿童和青少年，成人很少发病，无明显的性别差异。,地质地理分布,大骨节病的分布与地势、地形、气候有密切关系。在中国，大骨节病多分布于山区、半山区，海拔5001800 m之间。如中国东北地区，大骨节病多分布于山区、丘陵地带。以山谷低洼潮湿地区发病最重。在西北黄土高原地区，以沟壑地带发病较重；大骨节病区多为陆地性气候，暑期短，霜期长，昼夜温差大。 中国的大骨节病，从东北到西藏呈条带状分布。该病在中国分布广泛包括黑龙江、古林、辽宁、内蒙古、山西、北京、山东、河北、河南、陕西、甘肃、四川、青海、西藏、台湾等15个省市自治区。在俄罗斯的西伯利亚、朝鲜北部、瑞典、日本、越南等国也有此病发生。,大骨节病的环境地质类型,大骨节病分布广泛，横跨寒、温、