环境水文地质学

不足或过剩后含导致生物地球化学地方 病．或中毒性疾病，这些元素按原子序数排
列如下：Li、Be、B、N、F、Na、Mg、Si、
P、S、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、As、Sc、Br、Sr、Mo、Cd、
Sb、I、Ba、Hg、Tl、Pb、Ra、U。
环境中化学因子的异常可导致人类患多种地方
2、地层和岩性
• 岩层:特定的化学组分，
2、专题性研究
• 大骨节病的研究
• 脑溢血病的研究
• 心血管病的研究
• 癌症的研究
• 其它疾病的研究
三、原生水文地质的研究内容和意义
原生环境水文地质学是研究水文地质环境
与人类健康关系的学科 主要内容： (1)元素迁移的水文地质条件;
(2)控制种类地方病的水文地质因素；
(3)改水防病的综合措施。
目前已知至少有35种元素，它们存在人体中的
（1）景观学派
医学地理学可视为景观学派的先驱。不过 当时主要是研究气温、湿度、高程、辐射等 物理因素对人类健康的影响，而且是一些定 性的描述性的研究。由于化学测试手段的不 断完善，A．A．I'pMropMeM(1935)开拓了化 学地理的新领域。对人体健康的研究从物理 因素角度转变为化学因素。
(2)周期Si, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni,Cu, Zn, As Se, M,I 必需: 若缺乏 _人体结构生理异常 疾病 _ 病变
伯特兰德定律
半数至死浓度： Ld50毒物的急性毒性括标之一,有毒物质以不同的浓度 重呼吸道吸入经一定时间后造成5%的实验动物死亡 的浓度,
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(5)进行生态环境质量评价，探索健康饮水水质标准，为病区人民找出 优质水源，制订出生态环境综合开发、利用及治理的规划。合理利用 森林、草场和水土资源，进行总体现划．以保持生态环境的良性循环。
四、元素与健康关系的研究
• 相关性 根据英国地球化学家E汉尔密等人研究发现
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六、地质环境与健康
1、 地形地貌与健康 • 地形地貌与健康研究的先驱者当属英国医生A.Hariland。 他通过研究英格兰和威尔士胃癌死亡率的分布与地貌的关 系发现，在分水岭高地，河流的上游地带胃癌死亡率明显 低于河流的中下游河谷，特别是在河漫滩和超河漫滩地带， 这种差异性愈明显。 我国学者林年丰通过调查研究也得出相似的结论，指出大骨节 病与地形地貌的关系尤其明显，往往仅一山之隔，一河之 隔，一沟之隔，山上山下，坡上坡下，沟头沟口，人群中 大骨节病检出率高低差别悬殊，甚至出现“健康岛”或 “病岛”。
环境水文地质学
讲课提纲
上篇 原生环境水文地质
一、原生环境水文地质研究现状 二、 国内外对原生水文地质的研究现状 三、原生水文地质的研究内容和意义 四、环境生命元素与健康
五、微量元素的生物学效应
六、地质环境与健康
一、原生环境水文地质研究现状
1、我国古代对原生水文地质的认识
水土环境与健康： 管子指出：“济之水其水清白，其人坚劲，寡有高强，终无湾醒”引自(《地员篇》)；唐代李 吉甫曰：“菊水出县石涧山，其夯多菊，水极甘馨，谷中百余户不复穿井，仰饮此 水，皆寿百余岁”；李时珍在《本草纲目》中也指出：“南阳之潭，渐于菊，其人
1、元素含量
• 人体内的化学元素,即生命元素,依其在体内的含量多 少,可分为宏量元素和微量元素两类。宏量元素包括C、 H、O、N、S、P、Na、K、Ca、Mg、Cl等11种,占 人体总量的99.95％,它们构成人体中的主要组分,是生 命机体不可缺少的元素,从元素周期表中的排位来看， 均为原子序数20号以前的轻元素。微量元素包括Fe、 Cu、Zn、Mn、Co、Cr、Mo、V、F、Ni、I、Se、 As、Pb、Sn、Al、Ba、B、Hg、Si、Cd、Sr、Li、 Tl、Ge及稀土元素等多种，因它们每一种元素在人 体内含量低于人体体重的万分之一，故称为微量元素。
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这个学派的共同特点是侧重于研究生物必需元素的周期变化规律。研 究原子的性质、结构及其与生物体之间的关系。
早在1933年以前，B．H．Bcphajiknn就考虑到元素在生物圈丰度的周 期变化规律。他还提出了生物地球化学理论的设想。而这一切为他的 学生A．H.Bnhorpahob所实现。1934年他发现了生物圈元素丰度的周 期变化规律。1934年，撤西尔(Thther)也注意到了生物必需元素的周 期现象。斯坦伯格(Stcinberg，1938)研究了生物必需元素与原子结构 间的相关性。肖(W．H．B．Shaw，1960)从生物、地质、化学的角度 研究了生物地球化学的元素周期律。1965年H．A．Schroeder出版了 《微量元素与人》一书。他研究了生物元素的周期律，研究了地球化 学环境、化学元素与生物进化的关系，还讨论了微量元素与健康的问 题。
(2)研究天然水中元素的来源、迁移、富集和分布规律。特则是对那些 生命必需元素和有毒元素要进行重点研究。 (3)研究天然水及各类水体中有机质的组成、来源、迁移、聚集的规律 及其对无机元素的影响。 (4)研究人群中各种地方病和异常生理状态的分布现律及其与水土环境 的关系，找出最相关的因素，紧密配合医学部门进行病因研究和实验 性预防。
元素 Pb Cu Al Cd B Ba Sn Mn I Ni Au Mo Cr Cs Co U Be
体内总质量(g) 0.12 0.072 0.061 0.050 < 0.048 0.022 < 0.017 0.012 0.013 0.010 < 0.010 < 0.0093 < 0.0018 0.0015 0.0015 0.00009 0.000036
病或地方性疾病。它们涉及到人体的各个部
位：
如1．心血管系统；2．脑血管系统；3．内分泌
系统4．神经系统；5．消化系绽；6．骨齿系 统；7．生殖功能；8．结缔组织；9．细胞组 织；10．其它部位。
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归纳起来，原生环境水文地质研究的内容可包括以下几个方面：
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(1)从环境生态学的角度研究天然水的循环条件和分布规律。
人体组织中的元素本质与地壳元素 除原本质主要成分(C、H、O、N)和岩石的 主要成分Si外,人体某种元素与标准本度曲线显示明显的相关性.
若人体中某些元素与标准曲线明显偏高即可能与其具体生活环境的特异性密切 相关. 选择吸收性 某些元素在人体各组织中的分布具有明显的选择性： 脾 Cd、Sa、Ba、,Al 肾Bi、 Pb、 Cd、 Se、 Si 肝Pb、 I、 Sm、 Se、 As 、Zn、 Cu 肺Sb、 Sn 、Se、 Cr、 Al 淋巴结 U、 Tb、 Sb 、Mn、 Al、 Li 眼球 Ge 如果地质环境里某种或某些元素过度或缺乏,则可能导致器产生病变。
对环境水质的选择:
关于地下水的埋藏、分布和运动特征 在古代已有较细致的观察研究。宋人座 禹曾指出： “黄潦之泉，色浊而味薄， 或近或远必有积池，泄而出流行也，本 于下湿之浸灌，清列之泉，色温而味厚， 或近或远必有天池，通达而流行也。” 此段说明泉水水质的好与坏和补给来源， 渗透途径有关。
对矿泉水的研究与利用:
长寿”。
《
李时珍本草纲目》的水部集中有这样一段记载：“水者，坎之象也。上则
为雨露霜雪，下则为江河泉井。流止寒温，气之所钟既异，甘谈咸苦，味
之所以不同，是从昔人分别九州水土，以辨人之美恶寿天。盖水为万化之
源，土为万物之母。饮资于水，食资于土。饮食者，人之命脉也，而营卫 赖之。故曰：水去则营竭，谷去则已亡。然则水之性味尤慎疾卫生者之所 当潜心也。”
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(4)调控自由基水平 微量元素铜、锌、锰、铁和硒等构成的酶类，通 过不向机理和方式阻止自由基的生成，减弱脂质过氧化反应以及加速 对自由基和脂质过氧化物的清除，这一过程有赖于调控自由基水平。 (5)对机体营养和生长发育的作用 每种微量元素都具有特殊的营养 价值及生理作用，其供应不足时会影响身体健康和末成年人的生长发 育。已发现碘、硅、锌、钼等对机体的正常发育非常重要。 (6)对机体免疫功能的作用 微量元素在肌体的免疫方面也发挥着重 要的作用，足量的微量元素是维持机体正常免疫功能的必要条件。如 铁、锌、铜、硒等缺乏可使肌体免疫功能明显受损，使抗体生成细胞 数明显减少，抗体生成能力减弱，抵御微生物侵袭的能力降低，使发 病率和死亡率增加。此外,一些污染元素如铅、铝、汞、砷等都可明显 损害肌体的免疫功能。
Ra
3.1×10—11
2、 微量元素的生物学效应
• • 微量元素的营养价值及毒性 (1)参与构成酶和酶的激活剂 酶是一切生命现象及生化反 应的物质基础，离开了酶，许多生化反应将无法进行，生 命也就不复存在。在人体内已发现近千种酶，其中50％～ 70％的酶都需要微量元素参与，或由微量元素组成酶的激 活剂。 (2)构成机体内重要的载体和电子传递系统 如铁参与血 红蛋白和肌红蛋白的合成，在氧的运输和贮存上起重要作 用。 (3)参与激素及其辅助因素的合成 如某些微量元素是激 素和维生素的成分或重要活性部分(如合成甲状腺激素的碘， 维生素B12中的钴)，一旦缺少这些元素，机体内就不能合 成这些激素或维生素。
疾 病 地貌类型 类型 山区 平原
克山 病 重 轻、无
地 形 特 点 高地、开阔、畅 流区
轻
谷地、洼地、闭流 区
重
大骨 节 病
甲状 腺 肿 地氟 病 食管 癌 肝癌 胃癌
重
轻、无
轻
重
重
轻、无
重(山区)
轻(平原)
轻、无 重 轻、无 轻、无
重 轻、无 重 重
轻 轻 轻、无 轻(分水岭)
重 重 重(水网末梢) 重(泛滥平原)
元素 O C H N Ca P S K Na Cl Mg Si Fe F Zn Rb Sr
体内总质量(g) 43000 16000 7000 1800 1000 720 140 140 100 95 19 18 4.2 2.6 2.3 0.32 0.32