生物地球化学性疾病课件2.ppt

1、2022-8-15生物地球化学性疾病(1)生物地球化学性疾病生物地球化学性疾病(1)生物地球化学性疾病(1)第一节 Section 1概 论生物地球化学性疾病(1)一、生物地球化学性疾病由于地壳表面化学元素分布的不均 一造成某些地区的土壤和水中某种（些）化学元素过多或过少或比例失 常，通过食物和饮水使人体内某种（些）元素过多或过少而引起的一类 疾病，称为生物地球化学性疾病 biogeochemical disease 生物地球化学性疾病(1)二、类型通常可将生物地球化学性疾病 分为两种类型：元素缺乏和和元素过多常见的有 碘缺乏病 iodine deficiency disorders iodi

2、ne deficiency disorders 地方性氟中毒 endemic fluorosis endemic fluorosis、地方性砷中毒 endemic arseniasis endemic arseniasis 生物地球化学性疾病(1)三、我国地方病情况我国地方病分布广，患者多，全国 除上海市外，各省市自治区都有碘 缺乏病、地方性氟病的发生和流行生物地球化学性疾病(1)全国地方性甲状腺肿约有700多万人，地方性克汀病25万多人，亚临床克汀病1000万人，受威胁人口4.2亿。地方性氟病中氟斑牙患者4186万，氟骨症200万人，受威胁人口3.7亿。全国有14个省市区有大骨节病发生，病人

3、约200万，受威胁人口约1亿。克山病受威胁人口8290万人，患者近年来已明显减少生物地球化学性疾病(1)四、生物地球化学性疾病基本特征 具有明显的地区性 该地区具有该病的发生条件 微量元素过多或缺乏、适宜浓度 非病区健康人进入病区，可患病，且属危险人群 从地方病区迁出后，病情不会加重，有的可逐渐减轻甚至痊愈。某些易感动物也可患某种地方病 消除该地区特异致病因子后，可使 该地区变为健康区。生物地球化学性疾病(1)第 二 节Section 2碘缺乏病 iodine deficiency disorders,IDD 生物地球化学性疾病(1)一、碘缺乏病碘缺乏病 iodine deficiency d

4、isorders,IDD 是指从胚胎发育至成年期由于碘摄入不足而引起的一系列病症。包括地方性甲状腺肿、地方性克汀病、地方性亚临床克汀病、流产、早产、死产、先天畸形等。生物地球化学性疾病(1)碘在自然界的分布 iodine,I 1.空气、水、土壤、岩石以及动植物 体内都含有碘，并以碘化物的形式 存在。2.空气含碘极微，水中碘的含量与碘 缺乏病的流行有密切关系，在碘缺 乏病区多在10g/L以下。生物地球化学性疾病(1)3.陆产食品中的碘，受土壤水溶性碘 含量的影响，不同地区所产蔬菜和 粮食的碘含量不同，大约为10-100 g/kg。在碘缺乏地区碘含量较低，一般在10g/kg以下。4.海产品中碘含量

5、较高，可达到100 g/kg以上，特别是海藻类碘含量 更高。生物地球化学性疾病(1)常见食物中的平均含碘量（g/kg）食物食物鲜重鲜重干重干重平均值平均值范围范围平均值平均值范围范围谷类谷类4722 726534 92豆类豆类3023 36234223 245蔬菜蔬菜2912 201385204 1 636水果水果1810 2915462 277牛奶牛奶4735 56鸡蛋鸡蛋93肉肉5029 97淡水鱼淡水鱼3017 40海水鱼海水鱼83217 40471 1 591海带海带2 00010 000贝类贝类798308 1 3003 8661 292 4 958生物地球化学性疾病(1)二、碘在自

6、然界的循环火山活动火山活动空空 气气矿植物燃烧矿植物燃烧海洋动物海洋植物人人海淤泥陆地动物陆地植物土 壤淡 水海水降水碘在环境中的循环示意图碘在环境中的循环示意图生物地球化学性疾病(1)三、碘在体内的代谢来源 人体需要的碘 80%-90%来自食物，10%-20%来自饮水，5%左右来自空气。生物地球化学性疾病(1)吸收1.食物是人体摄入碘的主要来源，碘 以消化道吸收为主，主要是在胃和 小肠迅速被吸收。2.食物中的无机碘溶于水形成离子碘。食物中的碘化物需首先被还原成离 子碘后才能被机体吸收。生物地球化学性疾病(1)3.当空腹时，进入胃肠道的碘，1-2h 可完全被吸收。胃内有食物时一般 在3h内也可

7、吸收完毕。4.胃肠道内的钙、氟、镁等能阻碍碘 的吸收，在机体缺碘时这种作用更 明显。当蛋白质和热量摄入不足时，也会影响胃肠道对碘的吸收。生物地球化学性疾病(1)循环 消化道吸收的无机碘经门静脉（portal vein）进入血液循环，正常人血浆中无机碘的浓度为0.8-6g/L分布 碘离子分布到全身组织器官，但一般仅存在于细胞间液。正常成人体内含碘量约为25-50mg 绝大部分以甲状腺球蛋白（globin）的形式贮存于甲状腺内（约8-15mg）生物地球化学性疾病(1)其余的碘分布于血液（0.038mg/L）肾（0.04 mg/kg）、肌肉（0.01 mg/kg）脑（0.02 mg/kg）、卵巢（0

8、.02 mg/kg）肝脏（0.2 mg/kg）、肺（0.07 mg/kg）睾丸（0.07 mg/kg）等。甲状腺内各种含碘物质的比例分别为：碘化物16.1%、一碘酪氨酸32.7%、二碘酪氨酸33.4%、三碘甲腺原氨酸7.6%、四碘甲腺原氨酸16.2%。血液中的碘主要是蛋白结合碘，组织中碘主要以有机碘的形式存在。生物地球化学性疾病(1)甲状腺 甲状腺是富集碘能力最强的内分泌腺体，在24h内可富集摄入碘的15%-45%，在碘缺乏地区，机体的富集能力更强，可超过80%。碘离子被甲状腺滤泡上皮细胞捕集，高等动物卵细胞发育中的卵黄也有很强的富集碘的能力，仅次于甲状腺。生物地球化学性疾病(1)排泄 碘主要

9、经尿排出，有研究发现，正常人每日摄入205g，每日从尿排泄碘175g、粪便20g、汗6g、毛发2g。有代表性的尿样碘含量平均值5g/L时，该地区就有可能发生碘缺乏病。当2g/L时，当地儿童就有患典型的先天性克汀病的危险。生物地球化学性疾病(1)四、碘的生理功能被甲状腺摄取的碘，可在腺泡上皮 细胞内经氧化酶作用氧化成活性碘。在碘化酶的催化下，将碘置换到酪 氨酸苯环的第三位碳原子形成单碘 酪氨酸（T1），或置换到第三、第 五位碳原子上，形成二碘酪氨酸（T2），-T3、T4。-T3的激素活 性比T4高38倍。生物地球化学性疾病(1)五、碘缺乏病的流行病学发病概况：全球碘缺乏病流行的国家110个 全球

10、受碘缺乏威胁的人口约16亿，由于缺碘造成不同程度智力落后的人口约3亿，有5亿多人患地方性甲状腺肿 约占全世界总人口的 10%。由于母亲缺碘每年至少有3万个胎儿流产或死产 约有12万新生儿在出生时即有不同程度的体能和智能损害。生物地球化学性疾病(1)我国碘缺乏病流行广泛，发病人数多，病情严重。除上海市外，全国各省市区都有不同程度的流行。我国碘缺乏病区1615个县，受威胁人口4.2亿，累计查出地方性甲状腺肿3500多万人，地方性克汀病20多万人。生物地球化学性疾病(1)地理分布1.欧洲的阿尔卑斯山脉两侧的国家（瑞士、意大利等）、南美洲的安第斯山脉（玻利维亚、厄瓜多尔秘鲁等）非洲的刚果河流域、亚洲的

11、喜玛拉亚山地区（印度、尼泊尔、巴基斯坦、中国等）、大洋州（新几内亚）生物地球化学性疾病(1)2.我国碘缺乏病主要分布于：-大小兴安岭、长白山-华北的燕山、太行山、吕梁山、五台山-西北秦岭、六盘山、祁连山 天山南北-西南的云贵高原、大小凉山、喜玛拉 亚山山脉-中南的伏牛山、大别山、武当山、大巴山、桐柏山-华南的十万大山等地带。生物地球化学性疾病(1)3.这些地区的共同特点：地形倾斜、洪水冲刷严重、降雨量集中、水土流失严重、碘元素含量极少。由于地理和地形地貌的不同，其地方性甲状腺肿和地方性克汀病的患病率也不同，一般山区丘陵平原生物地球化学性疾病(1)人群分布1.地方性甲状腺肿可发生于任何年龄，一

12、般随年龄增加对碘的需要量增加，发病 率增高。在儿童和青少年，女性的最高 患病率多在1218岁，男性在915岁。2.以后随年龄增长，男性至成人后甲状腺 肿患病率逐渐下降；而女性由于月经、怀孕、授乳等生理因素，其甲状腺肿的 患病率仍保持在较高水平。3.因此，发病率：女性男性。但在重病 区男女患病率接近。生物地球化学性疾病(1)六、发病原因自然地理因素 地表冲刷严重、流失的碘得不到补充、土壤的特性（白垩土、沙土、灰化土、泥炭土等）生物地球化学性疾病(1)饮水因素 地方性甲状腺肿的发病率与饮水中碘含量关系密切。有人调查了北京地区地方性甲状腺肿病区饮水碘含量与甲状腺肿发病的关系。生物地球化学性疾病(1)

13、饮水碘（g/L）地方性甲状腺肿发生率（%）2 26.102518.751081030无饮水碘与 地方性甲状腺肿发生率生物地球化学性疾病(1)膳食因素1.人体需要的碘75%-85%来自食物，10%-20%来自水，5%来自空气。2.食品中碘含量海产品动物性食品 植物性食品。3.低蛋白、低热量的膳食可影响肠道 对碘的吸收，以及甲状腺对碘的吸 收转化；食物中钙可阻碍碘吸收；4.维生素不足可影响甲状腺素合成中 一系列氧化还原过程。生物地球化学性疾病(1)5.碘缺乏病多发生于经济落后、营养 不良的偏远山区，尤其多见于这些 地区内生活贫困的家庭。因此，从 某种意义上说，碘缺乏病是以碘缺 乏为主的多营养缺乏症

14、。6.膳食中致甲状腺肿物质：硫氰酸盐 硫葡萄糖苷等生物地球化学性疾病(1)七、碘缺乏病的发病机理碘缺乏甲状腺素合成 垂体促甲状腺激素 甲状腺增生肿大 地方性克汀病主要是由于胚胎期及 出生后两年内严重缺碘，导致甲状 腺素缺乏，引起机体多方面尤其是 神经系统的发育障碍，其中胚胎期 严重缺碘是关键。生物地球化学性疾病(1)八、碘缺乏病的临床表现地方性甲状腺肿的分度1.正常：甲状腺看不见，摸不着。2.度：头部保持正常位置时，甲状 腺容易看到。由超过本人拇指末节 大小到相当于1/3拳头大小，特点 是“看得见”。甲状腺不超过本人拇 指末节大小，但摸到结节时也算I度 生物地球化学性疾病(1)3.度：由于甲状

15、腺肿大，脖根明 显变粗，大于本人1/3个拳头到相 当于2/3个拳头，特点是“脖根粗”4.度：颈部失去正常形状，甲状腺 大于本人2/3个拳头，特点是 “颈变形”。5.度，甲状腺大于本人一个拳头，多带有结节。生物地球化学性疾病(1)地方性甲状腺肿生物地球化学性疾病(1)临床表现 地方性克汀病是由于胚胎期缺碘，胎儿的甲状腺激素供应不足，胎儿的生长发育障碍。由于胚胎期大脑发育分化不良，可引起耳聋、语言障碍、上运动神经元障碍和智力障碍等，以及出生后至两岁摄碘不足，使甲状腺激素合成不足，引起甲状腺激素缺乏，明显影响身体和骨骼的生长，从而表现出体格矮小 性发育落后、粘液性水肿及其他甲状腺功能低下等症状。表现

16、：呆、小、聋、哑、瘫生物地球化学性疾病(1)地方性克汀病临床表现生物地球化学性疾病(1)地方性克汀病临床表现生物地球化学性疾病(1)地方性克汀病临床表现生物地球化学性疾病(1)九、碘缺乏病的预防食盐加碘、碘化油注意碘的副作用生物地球化学性疾病(1)第 三 节 Section 3地方性氟中毒 endemic fluorosis生物地球化学性疾病(1)地方性氟中毒endemic fluorosis 是由于某些地区环境中氟过多 导致生活在该地区的居民长期摄入过量氟所引起的以骨相组织改变为主要特征的全身性慢性疾病，又称为地方性氟病。一、地方性氟中毒生物地球化学性疾病(1)二、氟氟在自然界的分布化学性质

17、1.在所有元素中，氟是电负性最强、化 学性质最活泼的一种非金属元素，几 乎与所有的元素都能发生作用。2.氟的成矿能力很强，地壳中含氟的矿 物近百种，其中最重要的有氟磷灰石 含氟量占4.2%、萤石占48.7%、冰晶 石占54.3%、氟铝石占56.25%、磷灰 石占0.1%-6%等。3.各种岩石都含有一定量的氟，平均为 550mg/kg。生物地球化学性疾病(1)煤的含氟量 煤含氟量随煤种类和地区而异，如内蒙古赤峰市煤中氟含量为0.012%-0.275%、贵州织金县煤中为0.16645%-0.2755%、湖北省宜昌市烟煤含氟量0.345%无烟煤0.0479%、石煤0.1655%。生物地球化学性疾病(

18、1)分布1.土壤 土壤来源的岩石和矿物总氟含量有很大差异，陕西洛川地区马兰黄土含氟490-520mg/kg；贵州省氟中毒病区耕作层土壤全氟含量平均528mg/kg 土壤中只有可溶性氟才能进入水中而被人饮用，或被植物吸收，经食物进入人体而发挥其生物学作用。生物地球化学性疾病(1)2.水 降水中的含氟量较低，世界各地测定结果在0.052-0.390mg/L，平均0.1mg/L。江河水中氟的含量一般较低，我国南方与北方也有差异。南方河水氟含量大多在0.2-0.4mg/L之间，少数0.1mg/L，也有高于0.5mg/L者。北方河水氟一般高于南方。湖水的含氟量一般比河水高，尤其是富氟盐渍土地区湖水含量很

19、高，如昭乌盟达黑诺湖水含氟达3.3mg/L，洼地常年积水的氟含量可高达10mg/L。生物地球化学性疾病(1)在长白山以西和长江以北的广大地区形成一个面积广阔的高氟区，在此区域内，浅层地下水含氟量在山区为0.5 mg/L以下，低洼地区最高可达32.0 mg/L，在同一个居民村屯里水氟含量分布也不均匀，高氟区中也可有低氟井水的存在。生物地球化学性疾病(1)温泉的水氟含量普遍较高，如欧洲保加利亚的卡赞勒克城附近的温泉水氟含量为20.2 mg/L。我国湖北英山县城郊温泉水氟含量为4.0 mg/L，广东丰顺县17个温泉水氟含量为4.826.0 mg/L，辽宁汤岗子温泉水氟含量为4.0 mg/L，岫岩县沟

20、汤温泉水氟含量达17.0 mg/L。生物地球化学性疾病(1)3.动、植物体内 自然界的植物普遍含有氟，但含量很低，世界上各种植物的平均含氟量为0.1mg/kg。不同种类的植物氟含量（干重）差别较大，地脚植物氟含量为0.5-40mg/kg，海生植物氟含量为4.5mg/kg，谷类氟含量为3.0 mg/kg，蔬菜叶片氟含量为7.0mg/kg，茶叶氟含量为400mg/kg（有报道达8000 mg/kg）。生物地球化学性疾病(1)动物性食物氟含量往往高于植物性食物。海产动物食品高于陆生动物食品 在动物食品中，骨组织及筋腱等部位含氟较高。内蒙古绵羊肉的氟含量5.01-7.30 mg/kg，畜禽股骨氟含量湿

21、重高达43-1710 mg/kg，生物地球化学性疾病(1)三、氟在体内的代谢来源 一般情况下人体氟主要来源于饮水及食物，少量来源于空气。生物地球化学性疾病(1)吸收 氟主要经消化道，其次是经呼吸道吸收。溶解于水溶液中的氟，包括饮水和饮料中的氟，几乎可以全部被消化道吸收，食物中氟80左右可被吸收。环境受到燃煤污染时，空气中含有大量氟化物经呼吸道进入体内。生物地球化学性疾病(1)循环1.氟吸收后进入血液，在血液中约75%的氟存在于血浆，25%与血细胞结合 血浆中氟约75%与血浆白蛋白结合，游离的氟离子占25%。2.通过血液循环氟被逐渐转运到全身组 织中，血浆氟离子浓度增高时，转运 到各组织中氟也增

22、多。氟在体内分布 于全身各器官组织，主要是硬组织如 骨骼和牙齿等分布较多。生物地球化学性疾病(1)排泄1.氟通过尿液、粪便和汗液等途径 排出体外，其中以肾脏排氟的途 径最为重要。2.此外，乳汁、唾液、头发、指甲 等也排出微量的氟。生物地球化学性疾病(1)四、氟的生理功能构成骨骼和牙齿的主要成分 氟磷灰石增强机械强度；牙釉质中适量氟使其抗酸蚀能力增强 从而在一定程度上提高抗龋能力。促进生长发育和生殖功能 对神经肌肉的作用 氟能抑制胆碱酯酶活性，从而使乙酰 胆碱的分解减慢，乙酰胆碱是神经传 导介质，因而提高了神经传导效果。生物地球化学性疾病(1)五、地方性氟中毒的流行病学世界分布 世界上分布很广，

23、五大洲的50多个国家都有发生，亚洲的印度、中国 朝鲜、日本等十几个国家均有本病的发生。在欧洲、美洲、非洲等的20多个国家也有本病发生的报道。生物地球化学性疾病(1)我国地方性氟中毒的分布 除上海市外，全国各省市区均有不同程度的地方性氟中毒的流行 根据2000年统计资料，高氟暴露人口10980万，分布在1280个病区县、149541个自然村。病区人口1.5亿，氟斑牙现患4000多万，氟骨症现患260多万生物地球化学性疾病(1)1.我国的长白山以西、长江以北广大区 域，包括黑龙江的三肇、吉林的白城 内蒙古的赤峰、河北怀来、山西大同 陕西榆林等地区为浅层高氟地下水病 区；渤海湾滨海平原如辽宁盘锦、天

24、 津塘沽、河北沧州等地为深层高氟地 下水病区；2.黑龙江海林、北京小汤山、广东丰顺 福建龙溪等地为高氟泉水病区；生物地球化学性疾病(1)3.河南方城、江西宁都、云南昆阳、贵州的贵阳、新疆温宿等地为 富氟岩矿病区；4.分布于四川、贵州、广西、湖北、湖南等12个省150个县的生活燃煤 污染型病区。生物地球化学性疾病(1)地方性氟病的人群分布1.年龄分布 氟斑牙一般发生于儿童恒齿，并终生携带。氟骨症多见于成人，20岁以后明显增加，随年龄增长氟骨症病人增多。生物地球化学性疾病(1)2.性别分布 一般不明显，女性由于生育原因氟骨症发生常多于男性，女性以疏松和软化型为主，男性以硬化型为主。3.家庭分布 非

25、病区迁入病区的家庭易换病 病情重；经济条件差的家庭患病率高、病情重。生物地球化学性疾病(1)六、地方性氟病的分类 饮水型病区 分布广、危害重1.浅层地下水病区，2.深层地下水病区，3.泉水和地热水病区，4.富氟岩矿高氟水病区生物地球化学性疾病(1)生活煤烟污染型病区 燃煤方式落后、高氟 （1000多mg/kg）劣质煤、高寒山区、烤火期长、当地人观念落后生物地球化学性疾病(1)饮食型病区1.井盐2.砖茶生物地球化学性疾病(1)七、影响地方性氟病流行因素氟的摄入量 饮水、食物、空气中氟含量越高患病率越高，病变程度越重。营养状况 一般认为，蛋白质、钙、维生素等均有抗氟、保护机体的作用。生物地球化学性

26、疾病(1)饮水氟含量与氟斑牙的关系水氟含量（mg/L）氟斑牙发生率（%）0.5-1.010-201.0-1.540-501.690生物地球化学性疾病(1)饮水中的化学成分 水的硬度、钙离子浓度与氟之间呈明显负相关；水的碱度能增强氟的毒性；与水中碘含量的关系复杂，当水氟1mg/L时，碘含量高则地方性氟病轻，碘含量低，则地方性氟病重；当水氟3mg/L时，碘含量高则地方性氟病重，碘含量低则地方性氟病轻。生物地球化学性疾病(1)地理气候条件1.干旱少雨是形成干旱半干旱高氟 浅层地下水病区的气候条件，此 类病区地势低洼、水氟含量高、病情重。2.海拔高、气候寒冷、潮湿多雨、燃煤量大时间长是煤烟型污染区 的

27、气候特点。生物地球化学性疾病(1)八、地方性氟中毒发病原因 长期摄入过量的氟，人体摄氟量4mg/d即可引起慢性氟中毒。对钙磷代谢的影响 Ca2+F+CaF2骨硬化、密度骨皮质增厚；Ca2+F+CaF2沉积血Ca2+高血钙素释放破骨细胞溶骨骨质疏松生物地球化学性疾病(1)对骨组织的影响 氟可影响骨组织的正常矿化过程 破坏正常骨质的晶体结构，使骨盐中的羟基磷灰石变为氟磷灰石，刺激骨细胞活动，促使骨膜增生、软组织钙化。生物地球化学性疾病(1)抑制代谢酶活性 氟可影响糖代谢过程的酶活性，干扰能量代谢过程，如烯醇化酶、乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶等。其他 引发自由基生成、影响蛋白质、核酸的合成。生物地球化学性

28、疾病(1)九、地方性氟中毒的临床表现氟斑牙 dental fluorosis 氟骨症 skeletal fluorosis 硬化型（挺直如棍）混合型（弯曲如弓）生物地球化学性疾病(1)非骨相损害1.神经系统损害 神经根损害症状常为首发症状，特点是沿受损神经根走行方向的放射性疼痛，咳嗽、打喷嚏、用力排便等可使疼痛加剧，神经根痛区皮肤常可查出痛觉过敏或痛觉减退。生物地球化学性疾病(1)2.骨骼肌损害 常见手部肌肉或下肢肌肉萎缩，可由神经系统损害引起骨骼肌继发性改变，也可能是氟对骨胳肌直接毒作用的结果。生物地球化学性疾病(1)3.肾脏及其它损害 肾脏是氟的主要排泄器官，过量的氟对肾近曲小管上皮细胞产

29、生严重损害，造成机体氟贮留而加重氟中毒。过量的氟对机体的多系统器官都有损害作用如内分泌系统、免疫系统等。生物地球化学性疾病(1)十、地方性氟病的预防环境介质中氟的卫生标准1.饮用水1.0mg/L；2.大气一次最高容许浓度0.02mg/m3 日平均最高容许浓度0.007 mg/m3；3.大米、面粉、蔬菜、蛋类1.0mg/kg 水果0.5 mg/kg，肉类2.0 mg/kg地方性氟病的预防 改水降氟、改良炉灶生物地球化学性疾病(1)案例 河北省石家庄市怀来县八营村200多位村民中绝大多数人都得了一种怪病，上至七八十岁老人，下至十来岁的儿童，几乎人人腰酸背痛、四肢疼痛。蹲不能久蹲、坐不能久坐、站不能

30、久站 每个人的牙齿褐黄、焦黑，一块一块地脱落，有几个十几岁的孩子竟成了“没牙虎”。由于牙病严重，不少青壮年都镶上了“大金牙”。由于骨骼不好，人一接近50岁脊柱就严重变形，一个个都成了腰弯背弓的废人。最近村里又发生了一件心酸事：一位年近60岁的老人“作古”，因为脊柱几乎弯成了“环状”，入殓时怎么摆弄也装不进棺材。有人建议用棺盖强压，但亲人们不忍看到老人死后还“骨断筋折”，万般无奈，只好将棺底撬掉草草掩埋了。生物地球化学性疾病(1)第 四 节 Section 4地方性砷中毒 endemic arseniasis 生物地球化学性疾病(1)一、地方性砷中毒地方性砷中毒 endemic arsenias

31、is 是由于某些地区居民长期从外环境中摄入过量的砷而引起的以末梢神经炎、皮肤损害和致癌作用为主要表现的一种慢性全身性疾病。生物地球化学性疾病(1)分类 地方性砷中毒分为 饮水型 燃煤污染型 生物地球化学性疾病(1)分布和流行区 在孟加拉、印度、中国、越南、泰国、柬埔寨等国家都有流行。到2003年底全国共有病区县32个 中国砷中毒危害病区的暴露人口高达1500万之多；已确诊患者超过数万人 流行区包括台湾、新疆、内蒙、贵州 山西、陕西等地。生物地球化学性疾病(1)1.台湾 老流行区嘉羲和台南县(北门、学甲 布袋、义竹4个乡、镇)；新流行区台南市、屏东县、高雄县、高雄市2.新疆奎屯病区 分布于87个

32、生产连队，受威胁居民 约5万人 3.内蒙古病区 截止1994年底已发现5个盟(布)，11 个市(县、旗)627个村和一个农场有 地砷病。病区人口约60万，生物地球化学性疾病(1)4.山西省病区 现已发现病区主要分布在大同和晋 中盆地。如塑城区、应县、天镇县、平遥县、汾阳县、孝义县、文水县 等。病区人口约100万 5.贵州省病区 兴仁县、兴义市、安龙县、织金县、开阳县，病区人口约7万20万，生物地球化学性疾病(1)6.6.陕西省 安康、汉中市5个县、区实施燃煤型 砷中毒环境及病情线索调查时发现，燃煤户室内空气、粮食、食品砷含量 超标，砷中毒病人检出率达42，是 新发现的地方性砷中毒病区。7.7.

33、吉林、宁夏、青海 也发现了大面积的砷中毒病区。生物地球化学性疾病(1)二、砷在自然界的分布 砷是地壳的构成元素，其丰度为1.7-1.8mg/kg，在自然界广泛分布于岩石、土壤和水环境中，含砷矿石如砷铁矿、雄黄（二硫化二砷）、雌黄（三硫化二砷）等，砷多与锌、铜 铅等元素共生于硫化物矿藏之中。生物地球化学性疾病(1)土壤中的砷 主要来源于成土岩石。含有机质较高的页岩所形成的土壤含砷量达13mg/kg而含有机质较少的砂岩所形成的土壤含砷量仅为1mg/kg。腐殖质含量较高的土壤中，由于吸附和螯合作用，使砷含量高于相对贫瘠的土壤。土壤平均含砷量约为5mg/kg。人为污染也可使土壤砷含量升高。生物地球化学

34、性疾病(1)地面水中砷1.含量因地理、地质条件不同差别很大 淡水中砷含量在0.01-0.6 mg/L之间，海水砷浓度范围在0.03-0.06mg/L。2.当地下水流经含砷岩层时，大量的砷 溶解于水中，致使含砷量升高，如砷 矿区附近的地下水含砷量高达10 mg/L 以上。生物地球化学性疾病(1)3.某些湖泊、沼泽地区或沿海地区，由于土壤中砷的累积，致使地下水 砷浓度达0.2-1.82 mg/L。4.不同地区的煤炭含砷量多少不等，贵州省西南部农村，煤炭含砷量为 876.3-8300mg/kg个别地区达35000 mg/kg。当地居民以高砷煤为燃料取 暖、做饭、烘烤粮食蔬菜，致使室 内空气、玉米、辣

35、椒中砷含量升高。生物地球化学性疾病(1)三、砷在体内的代谢砷的吸收 1.呼吸道 主要是燃煤污染型，贵州省部分农村地区，由于煤中含砷量较高，在没有烟囱的室内敞开燃烧，致使室内空气中砷含量急剧增高。经测定厨房空气砷达0.43mg/m3，客厅、卧室空气中砷在0.072-0.20 mg/m3之间。生物地球化学性疾病(1)2.消化道 饮用水、粮食、蔬菜中的砷以3价或5价砷的形式经消化道摄入后，大部分在胃肠道吸收。在消化道内5价砷较3价砷易吸收，无机砷较有机胂易吸收。砷在胃肠道吸收率可达95%-97%。3.皮肤粘膜生物地球化学性疾病(1)人体砷含量1.砷是人体的一种正常成分，人体内 含砷14-21mg，占

36、人体中微量元素 的第12位。正常人的乳腺、甲状腺 胸腺、毛发、皮肤和骨骼中砷含量 可达1.13-7.80 mg/kg。2.每人每日摄入砷的总量一般不超过 0.2mg，每日摄入无机砷的量一般不 超过50g。生物地球化学性疾病(1)代谢1.进入体内的砷，首先在血液中大量 聚集，且80%-95%都局限在红细胞 里，大多数的砷都与血红蛋白的珠 蛋白结合，随后迅速分布到全身组 织器官，主要蓄积在脾、胃肠道、肝、肾、肺、肌肉等部位。生物地球化学性疾病(1)2.砷在组织内也与相应组织的蛋白结合 特别是在皮肤、毛发、指（趾）甲和 骨骼中可形成牢固的贮存库。砷进入体内两周左右，到达皮肤、毛 发、指甲等表皮组织，

37、表皮组织的角 蛋白中含有丰富的巯基，砷即在此与 角蛋白的巯基（二硫键）结合，形成 牢固的蓄积，甚至可达终身，故毛发 中的含砷量很高。生物地球化学性疾病(1)3.砷在生物体内的半减期（T1/2）较长 约30h以上，故排泄较慢。肾脏是砷化物排泄主要器官，故尿砷 测定可灵敏地反映机体砷负荷水平。4.经消化道摄入的砷由门静脉入肝，经 甲基化或其它代谢反应后，可由胆汁 排入肠道，然后随大便排出体外。由 于肝肠循环的作用，每经胆汁排泄一 次约有20%左右的砷被重吸收，故由 胆汁排泄时致使体内生物半减期延长 生物地球化学性疾病(1)5.皮肤、汗腺、唾液腺、泌乳、毛发指甲的脱落等途径，也可 排出部分砷。生物地

38、球化学性疾病(1)四、砷的毒作用机制抑制酶活性 三价砷与酶蛋白分子上的双巯基或羧基结合，形成较稳定的络合物或环状化合物，从而使酶活性受到抑制。生物地球化学性疾病(1)1.三价砷抑制 转氨酶、丙酮酸氧化酶、丙酮酸脱氢酶、磷酸酯酶、细胞色素氧化酶、脱氧核糖核酸聚合酶等。2.五价砷抑制 -甘油磷酸脱氢酶、细胞色素氧化酶，取代稳定的磷酰基()，阻断肝细胞线粒体中的氧化磷酸化过程，从而抑制ATP的合成。生物地球化学性疾病(1)对血管神经的作用 砷是一种毛细血管毒物，也是一种神经毒物，具有原浆毒作用，能麻痹毛细血管，引起血管壁通透性增加，致使血管神经功能紊乱，组织细胞营养缺乏。生物地球化学性疾病(1)诱发

39、脂质过氧化 三氧化二砷可抑制谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性，导致机体抗氧化防御系统平衡失调，进而引起脂质过氧化损伤。砷可活化肺泡巨噬细胞自身的自由基生成系统，导致活性氧的大量产生，从而引起肺组织氧化损伤。生物地球化学性疾病(1)导致细胞凋亡 影响细胞凋亡控制基因的表达如P53、C-myc、bcl-2及相关基因（bcl-x、bax、bad）等，其中砷对bcl-2基因表达的影响在细胞凋亡中尤显重要。激活caspase(胱天蛋白酶)，从而诱导细胞凋亡（apoptosis）。生物地球化学性疾病(1)砷的致癌机制研究发现，砷可引发体内脂质过氧化增强，造成DNA 氧化损

40、伤，诱导细胞凋亡，并可导致基因突变 有人对我国台湾黑脚病流行区砷相关皮肤癌P53 基因突变谱进行研究，发现许多突变位点位于第5和第8外显子，直接测序分析发现有7 个密码子发生错义突变，如密码子149（CT），密码子175(GA)。生物地球化学性疾病(1)五、地方性砷中毒的病区类型饮水型地砷病区1.该类病区是居民长期饮用含砷量较高 的水而引起的慢性砷中毒，台湾、新 疆、内蒙、山西病区均属此类型。淡 水中砷含量在0.01-0.6mg/L，山西病 区水砷含量高达4.4mg/L。2.当地下水流经含砷岩层时，大量砷溶 解于水中，致使含砷量高达10 mg/L以 上。有些温泉含砷可高达25mg/L以上。生物

41、地球化学性疾病(1)燃煤污染型地砷病区 1.煤一般含砷量为5-40mg/kg，而贵州省 病区县煤含砷量高达100-600mg/kg。2.室内空气中砷含量高达0.16-0.76mg/m3 使室内干燥和储存的粮食也受到污染。3.据调查病区新鲜玉米含砷量 0.460.12mg/kg，而干燥和保存的玉 米含砷量为4.132.76mg/kg；4.新鲜辣椒含砷量2.321.26mg/kg，干 燥储存辣椒高达512.0300.4mg/kg。生物地球化学性疾病(1)混合型病区 1.一个地方性砷中毒病区内同时还有 一种或几种地方病存在。如新疆奎屯某居民村饮水含砷量为 0.85mg/L，含氟量9.9mg/L，两种

42、 地方病同时存在。2.燃煤污染型病区也发现有砷氟中毒 同时存在。生物地球化学性疾病(1)六、地方性砷中毒的流行特点 流行强度 地砷病的潜伏期一般较长。但燃煤污染型地砷病区发病的潜伏期较饮水型地砷病发病时间短(饮水型一般约10年左右)，发病急，病情重的特点。在相同水砷浓度下，内蒙病区患病率高于新疆病区。前者的患病强度波动在10-66.89，后者的患病率为0.3-46.4，平均患病率为8.4。生物地球化学性疾病(1)病区的分布特点1.病区呈条、片、点状分布。内蒙病区 主要分布在阴山山脉南麓，呈长条状 若与山西雁北病区一起考虑，则这条 带达数千里。从一个地区来看病区主 要是在低洼地，呈片状。生物地球

43、化学性疾病(1)2.在片状的小病区内病人又集中在个别 村，而在一个村屯内，病人又发生在 个别的户或饮个别高砷水的居民，这 是因为同一病区的井水含砷量差异很 大，甚至隔墙的邻户，一户井水砷高 而另一户井水含砷量正常。3.同一位置不同深度的水层，含砷量也 相差很大。所以病人呈小块状或点状 分布。生物地球化学性疾病(1)人群的分布特点 1.年龄分布 在饮用高砷水的人群中，任何年龄均可受害。年龄最小的为3岁，最大的为80 岁，且随年龄的增长患病率上升，20岁以上居民患病率明显高于20岁以下，40-50岁年龄段是患病高峰期 生物地球化学性疾病(1)2.明显的家庭集聚性 新疆调查85户中，81户有病人，且

44、大部分有2例或更多的病人，有一户6口人均患病。内蒙调查111 户居民，有2个以上病人的家庭为53户，最多一家有7人患病。患病与职业、民族、性别无关。生物地球化学性疾病(1)患病强度与暴露时间和砷剂量有 明显的剂量效应关系1.在暴露时间相同的情况下，患病率 呈现明显的随饮水砷浓度增高趋势 2.饮用高砷水10年以上发病者占发病 人数的50.82，5-10年的占38.6 5年以下的占10.53。可看出随暴 露时间的延长患病率有增加的趋势。生物地球化学性疾病(1)居民饮用不同砷浓度饮水砷中毒状况 暴露浓度暴露浓度(mg/L)(mg/L)检查人数检查人数病人数病人数检出率检出率()0.30.30.40.

45、50.60.70.87284047715813515202951461071.4353.3650.0061.7071.8379.3176.92 生物地球化学性疾病(1)七、地砷病区的成因 饮水型地砷病区的成因 1.淋溶蓄积形成的病区 平原高处各种水砷含量均低，随地势高度下降，地下水中含砷量逐渐增加，至平原底部，由于被水溶解并随水流动而迁移的砷在此富集，使深层地下水水砷含量超过国家标准 而形成地方性砷中毒病区。生物地球化学性疾病(1)2.富含砷矿地区地下水污染形成病区 砷在自然界主要存在于矿藏中，又是金、银、铜、铁、铝、汞、钴的伴生矿。因此，在这些富含砷矿的附近地下水或地下水流经这些富砷矿后，砷

46、被溶于其中，使水含砷量超过饮用水标准，而形成地方性砷中毒病区。生物地球化学性疾病(1)3.湖沼相地层构造、富集了大量富砷 的松散堆积物 内蒙有的地砷病区距今几万年前是个大湖，在上更新代以来湖水逐渐退缩 到全新世在低洼地留下来若干个独立的湖沼洼地，这里成了携带含砷的地下水与地表水的排泄带，其砷的富集是长期历史时期在地屋内积累的结果；湖泊内的生物，在体内富积了大量的砷，经过漫长的历史时期，一代代生物遗体腐烂生成含砷的淤泥质，即现今病区高砷含水层生物地球化学性疾病(1)燃煤污染型地砷病区的成因1.敝烧高砷煤的居室内空气含砷 0.083-0.551mg/m3，被烘烤的玉米 辣椒含砷量分别为0.37-6

47、.31mg/kg 和2.12-614mg/kg。2.病区居民每日平均摄砷量为2.24-9.13mg/日人，而非病区则为 0.30mg/日人，相当于饮水型病 区居民的摄入量的3-16倍。生物地球化学性疾病(1)八、地方性砷中毒的临床表现地方性砷中毒的特异表现 1.早期 末梢神经炎症状，呈四肢对称性 向心性感觉障碍，如疼温觉减退、麻木、蚁走感等。四肢肌肉疼痛、收缩无力，甚至出现抬举、行走困难。患者毛发干枯，易脆断、脱落。生物地球化学性疾病(1)2.皮肤色素异常 皮肤色素异常是慢性砷中毒特异性体征：弥漫性褐色、灰黑色斑点条纹；部分皮肤出现点状、片状、条纹状色素脱失，呈现白色斑点或片状融合。皮肤色素沉

48、着与色素缺失多同时出现在躯干部位，以腹部（花肚皮）、背部为主。生物地球化学性疾病(1)3.皮肤角化、皲裂 以手掌、脚跖部为主。四肢及臀部皮肤角化，可形成角化斑、赘状物。皮肤角化、皲裂处易形成溃疡，合并感染，甚至演变为皮肤癌。生物地球化学性疾病(1)4.砷是一种毛细血管毒物，使血管壁麻 痹、通透性增加；损伤小动脉血管内 膜，使之变性、坏死、管腔狭窄、血 栓形成。多发生于下肢远端脚趾部位，病人主诉脚背、脚趾发凉，颜色苍白，血管搏动减弱（或消失）。由于血供减少，脚趾疼痛明显，早期以间歇性跛行为主要表现，久之脚趾皮肤发黑、坏死（乌脚病blackfoot）。生物地球化学性疾病(1)其他损害1.对神经系统

49、的损害 末梢神经炎（特异）；植物神经功能紊乱（非特异）。2.对肝脏的损害 肝肿大、肝区痛、肝功能异常等。3.对肾脏的损害 肾功能损害、肾实质损害。4.对血液系统的损害 贫血（RBC破坏、Hb合成减少）等。生物地球化学性疾病(1)砷的致癌、致突变、致畸胎作用1、致癌作用 砷是确认致癌物，主要引起皮肤癌（鳞癌、基底细胞癌）和肺癌，也可使当地居民肾癌、膀胱癌、乳腺癌等发生率升高。尚无成功的动物致癌模型。生物地球化学性疾病(1)2、致突变作用 基因突变、染色体畸变，DNA修复酶活性抑制。黑脚病流行区砷相关皮肤癌P53基因的突变谱进行了研究，发现许多突变位点位于第5 和第8外显子，直接测序分析发现有7个密码子发生错义突变，如密码子149（CT），密码子175(GA)等。生物地球化学性疾病(1)3.致畸胎作用 各种砷化合物对实验动物具有明显的致畸胎作用，并具有发育毒性及对后代的影响。但砷对人的致畸胎作用尚未见有流行病学调查报道。2022-8-15生物地球化学性疾病(1)