煙臺地區(qū)氟中毒的環(huán)境因素分析*

張晨曦 張曉龍 孫孝敏

(1.山東大學(xué)環(huán)境研究院，濟南 250100； 2.煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院，煙臺 264005； 3.山東萬杰集團有限責(zé)任公司，淄博 255213)

地方病是發(fā)生在某一特定地區(qū)，與一定的自然環(huán)境有密切關(guān)系的疾病。地方病在一定地區(qū)內(nèi)，往往流行年代比較久遠，而且有一定數(shù)量的患者表現(xiàn)出相同的病癥。這一類疾病的共同特點是病區(qū)內(nèi)有決定該疾病發(fā)生的因素，居住在受這種因素威脅范圍內(nèi)的居民都有可能發(fā)病，故危害性很大。

煙臺地區(qū)位于膠東半島，為新華夏構(gòu)造體系的隆起帶，溫泉數(shù)量多，沿東北向西南走向形成地下水富氟地帶，尤以溫泉附近地區(qū)及局部澇洼地域更為突出。形成氟富集的地區(qū)有牟平、萊陽、蓬萊等8個縣(市、區(qū))35處鄉(xiāng)鎮(zhèn)114個村，受危害人口達9.9萬人。通過衛(wèi)生學(xué)調(diào)查,這114個村的飲用井水的含氟量，最高7.8 mg/L[1]，最低1.1 mg/L，均超過了國家飲水標準(0.5～1.0 mg/L)，為此，確定煙臺為飲水性氟中毒地區(qū)。

筆者從多個方面對引發(fā)氟中毒的環(huán)境因素進行了分析，以便從根本上防治氟中毒的發(fā)生。

1 地方性氟中毒的癥狀及發(fā)病機理

1.1 地方性氟中毒的癥狀

根據(jù)GB 17018-1997[2]的規(guī)定，地方性氟中毒病區(qū)可按以下指標確定：(1)當(dāng)?shù)爻錾砷L的8～12周歲兒童氟斑牙患病率大于30%；(2)飲水型地方性氟中毒病區(qū)，飲水含氟量大于1.0 mg/L；燃煤污染型地方性氟中毒病區(qū)，由于燃煤污染總攝氟量大于3.5 mg。

煙臺地區(qū)氟中毒的主要癥狀是氟斑釉齒和氟骨癥。氟斑釉齒[3]是氟中毒最早出現(xiàn)的癥狀之一，根據(jù)其損害程度可分輕度、中度和重度。輕度為無光澤白堊區(qū)占牙面1/2或更多；中度為牙齒呈白堊狀并帶棕色；重度為釉部深部受損害，呈棕色并有缺損。氟骨癥[3]主要表現(xiàn)為由于骨骼的脫鈣和肌腱、韌帶的鈣化，引起肢體變形、頸項強直，脊柱前彎受限制，呈現(xiàn)駝背畸形，甚至四肢大關(guān)節(jié)屈曲固定，肌肉攣縮，失去隨意運動的能力。病人自覺癥狀主要是四肢、脊柱酸痛，尤以膝、肘、腰為多見。

1.2 地方性氟中毒的發(fā)病機理

關(guān)于氟中毒的機理學(xué)說很多，比較公認的機理是氟破壞鈣、磷代謝平衡和抑制酶活性[3]。

(1)氟破壞鈣、磷代謝平衡

鈣是骨骼、牙齒的重要組成部分，并與鉀、鈉、鎂離子協(xié)同，以維持組織的正常生理功能。氟和鈣有很大親和力，當(dāng)大量鈣進入體內(nèi)后，鈣與氟化合成氟化鈣，沉積于骨組織中。一般情況下，血鈣含量非常恒定并與磷形成一定的比例，在血鈣下降時會引起磷的代謝紊亂，血鈣含量下降到 60～70 mg/L時，就出現(xiàn)腰、腿痛、手抽筋麻木。由于血鈣下降，使甲狀旁腺功能活躍，促使骨組織分泌枸櫞酸增多，使局部骨組織酸度增高，骨質(zhì)溶解，骨組織中的鈣向血中轉(zhuǎn)移，以維持血鈣恒定。臨床上出現(xiàn)骨質(zhì)脫鈣的變化。骨質(zhì)脫鈣首先會導(dǎo)致累及脊椎，脊椎支持不住身體重量時，就會出現(xiàn)骨骼變形。當(dāng)椎間孔下部神經(jīng)根受壓擠時，即出現(xiàn)神經(jīng)根痛、肢端感覺異常、肌肉萎縮等癥狀，甚至?xí)霈F(xiàn)癱瘓。

(2)氟抑制酶的活性

氟與鈣、鎂、錳等離子結(jié)合，抑制許多酶的活性，使三羧酸循環(huán)發(fā)生障礙、糖原合成受抑制、三磷酸腺苷合成減少，在骨組織細胞供應(yīng)能力不足的情況下，造成骨細胞營養(yǎng)不良。氟化鈣也可抑制骨磷化酶，使骨組織代謝紊亂，引起鈣的吸收和蓄積緩慢，并從骨組織中游離出來。

2 煙臺地區(qū)氟中毒與環(huán)境因素分析

地方病的發(fā)生與該地區(qū)的自然環(huán)境、生活習(xí)性有著緊密的聯(lián)系。一個地區(qū)的地形地貌、巖石母質(zhì)、土壤類型、地下水類型、地理位置、氣候和飲食等會直接引起地方病的爆發(fā)。

2.1 煙臺地區(qū)的土壤與母質(zhì)

煙臺地區(qū)地處膠東半島，其巖石主要是由前震旦紀結(jié)晶巖和中生代火成巖組成[4]。元古界地層膠東群巖石主要有黑云斜長片麻巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖及片巖等，主要分布于萊陽、文登、榮成一帶以及蓬萊、招遠等地。粉子山群巖石主要有黑云片巖、二云片巖、石英巖、變粒巖等，主要分布于棲霞、福山沿海，萊州、萊西也有零星分布。蓬萊群地層出露不廣，主要見于棲霞的臧格莊及蓬萊等地，主要巖石為石英巖、板巖等。中生界地層有萊陽組、青山組及王氏組，集中分布在萊陽、即墨一帶，主要巖石有紅色砂礫巖、頁巖、凝灰礫巖及火山巖流等。中生代印支期和燕山期形成的花崗巖是膠東各大山的主體，巖石出露地表、面積較大。

煙臺地區(qū)的巖石以花崗巖為主。陸景岡[5]等就各類常見的母巖進行分析，得出以花崗巖的氟含量最高，千枚巖次之，玄武巖最低。因此煙臺地區(qū)的巖石為富氟巖石。

土壤中的氟主要來源于各種巖石。巖石經(jīng)長期風(fēng)化和淋溶，以極細微的不溶性殘留物或水解物的形式在粘土礦物中遷移。一般土壤中主要的氟源是粘土礦物。在溫暖而潮濕的土壤中，氟以穩(wěn)定的氟化鈣形式出現(xiàn)。土壤中的含氟量差異較大，主要與母巖、成土母質(zhì)及土壤的類型有密切關(guān)系，土壤氟含量與成土母質(zhì)有關(guān)。

焦有[6]對不同土壤的研究表明，土壤全氟含量以棕壤最高，黃褐土最低；土壤水浸氟含量由高到低的順序為堿性土、微堿性土、中性土、酸性土。徐利英[7]等認為，成土母質(zhì)是影響土壤全氟含量的主要因素。張乃明[8]認為花崗片麻巖母質(zhì)發(fā)育的土壤的氟含量最高，黃土母質(zhì)發(fā)育的土壤的氟含量最低，母質(zhì)含氟量由高到低的順序為花片巖、石灰?guī)r、沖積物、洪積物、黃土狀物質(zhì)、黃土。

煙臺地區(qū)的富氟巖石必然導(dǎo)致土壤中含氟量較高，這一點也可從煙臺地區(qū)的土壤類型得到證實。煙臺地區(qū)的土壤面積約為1 758.77萬畝，分為棕壤、褐土、潮土、鹽土、風(fēng)砂土、水稻土和砂姜黑土7個土類，其中全市棕壤面積為1 368.18萬畝，占土壤總面積的77.79%。而含氟量最少的褐土面積126.21萬畝，只占總面積的7.2%。

2.2 煙臺地區(qū)的地下水

影響地下水含氟量的因素很多，如地形、地貌、巖性與礦物成分、水化學(xué)類型、地下水溫度及自然界的理化作用等。

(1)地形、地貌

煙臺地形為低山丘陵區(qū)，山丘起伏和緩，溝壑縱橫交錯，山地占總面積的36.62%，丘陵占39.7%，平原占20.78%，洼地占2.90%。

在高山地區(qū)，含氟的巖石礦物處于風(fēng)化、淋溶條件下，容易被洪水沖刷流失，不利于氟的聚集；而位于低處的洼地和盆地地區(qū)，氟不容易流失，有利于富集。所以地下水含氟量一般是盆地區(qū)、洼地區(qū)大于丘陵區(qū)；而丘陵區(qū)、平原區(qū)大于高山區(qū)。如果地下水徑流地區(qū)的巖石、礦物含氟量高，則地下水含氟量也高。由于煙臺地區(qū)的地形以低山丘陵為主，適于氟的聚集。

(2)巖性

煙臺地區(qū)的巖石以花崗巖為主，含氟量很高。這些含氟礦石風(fēng)化破碎后，被降水溶解，在淋濾作用下，滲入土壤和地下水中，或由地表徑流、地下水徑流將氟元素運移至遠處，進而濃縮、富集在地下水中。表1列出了不同巖石的氟含量。

(3)水化學(xué)類型

通過對許多地區(qū)的地下水水化學(xué)類型與含氟量之間關(guān)系的分析，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：在水化學(xué)類型為HCO3--C1--Na+型的地區(qū)，地下水含氟量最高可達4 mg/L[10]；在HCO3--C1--Na+-Ca2+型或HCO3--C1--Ca2+-Na+型的地區(qū)，地下水含氟量可達到1.0～0.4 mg/L；在HCO3--C1--Ca2+型的地區(qū)，地下水含氟量小于1.0 mg/L。

表1 巖石類型與地下水中氟含量[1]

表2列出了煙臺地區(qū)的地下水水化學(xué)類型。由表2可以發(fā)現(xiàn)，煙臺地區(qū)的地下水水化學(xué)類型多為HCO3--C1--Na+或者HCO3--C1--Na+-Ca2+類型，這便導(dǎo)致地下水中的含氟量高。

表2 煙臺地區(qū)地下水水化學(xué)類型[10]

(4)地下水溫度

地下水中的氟含量與地下水溫度關(guān)系密切，具有較高溫度的溫泉水、礦水流經(jīng)含氟巖石礦物的地區(qū)時，在高溫、高壓的作用下，難溶的螢石(氟化鈣)能轉(zhuǎn)化成易溶的氟化鈉[9]，所以溫泉水、礦水中的含氟量要大于常溫狀況的地下水。如果溫泉水、礦水已和第四系含水層溝通，那么在一定范圍內(nèi)的第四系地下水中的含氟量就會明顯增高。煙臺地區(qū)恰恰是山東省地?zé)釡厝蠲芗姆植紖^(qū),在膠東半島現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)水溫超過49℃的溫泉14處,日產(chǎn)熱水5 457 m3,日釋放熱量1.02×1 012J[10]。

(5)氣候及自然界的理化作用

一個地區(qū)的氣候與該地區(qū)地下水的形成及其特點有著密切關(guān)系。煙臺地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，受海洋氣流的影響，降水比較豐富，多年平均降水量為757.2～858.7 mm。煙臺地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖體破碎，除地表徑流、生產(chǎn)生活利用與蒸發(fā)部分外，大氣降水的其余部分沿基巖裂隙、節(jié)理與斷層破碎帶滲入地下，形成地下水。地下水在沿基巖裂隙、節(jié)理、斷層破碎帶遷移過程中，以溶解、水解、離子交換、淋濾等作用方式吸取圍巖中的礦物質(zhì)及特殊化學(xué)成分。煙臺地區(qū)的巖石特征決定本區(qū)淺層地下水中的氟含量較高。

2.3 煙臺地區(qū)的飲食狀況

煙臺地區(qū)瀕臨渤海、黃海，除一個縣市外，其余都靠海。由于海水中平均含氟量為1.3 mg/kg，比大陸地表水的含氟量高10倍以上。氟化鈣的溶解度在二氧化碳共存時會增大，故海水中氟化鈣處于未飽和狀態(tài)。據(jù)估計從大陸以及巖石供給海洋的氟化物可使海底沉積物氟含量達540 mg/kg。海水中大部分氟化物能與硫酸鈣、碳酸鈣等發(fā)生共沉淀，使大多數(shù)的氟進入海底沉積物中。鮮魚含氟量一般為0.2 mg/kg，而魚骨含氟量卻較高，有的可達數(shù)百毫克每千克。

由于海水中的含氟量遠大于大陸地表水，因此海產(chǎn)品中的含氟量較高，同時容易被吸收。煙臺地區(qū)屬于近海區(qū)，人們食用含氟量較高的海產(chǎn)品頻率過高，也會引起地方性氟中毒。表3列出了各種食品平均最大含氟量，從中可以看出魚品中的氟含量最高。

表3 各種食品平均最大含氟量

3 地方性氟中毒的防治

對于煙臺地區(qū)的地方性氟中毒，主要應(yīng)從以下幾方面進行防治：

3.1 改變水源

由于煙臺地區(qū)氟中毒的原因是飲水中含氟高，所以因地制宜采取各種手段改善水質(zhì)是預(yù)防地方性氟中毒的基本措施。煙臺地區(qū)很多淺水中含氟高，而深層水中含氟低，可用深井水代替淺井水。在某些縣市缺乏低氟水時，亦可從適當(dāng)?shù)牡貐^(qū)引低氟水飲用。近年來在我國的水利建設(shè)事業(yè)中，也已經(jīng)注意防治地方病這一問題，執(zhí)行先飲水后灌溉，飲灌結(jié)合、興利除害的原則。

3.2 飲水及食物除氟

對含氟高的飲水不能改變水源時，可采取除氟措施。集中式給水可采用活性氧化鋁法，將氧化鋁在400～500℃下燒灼，把氧化鋁放在過濾池內(nèi)，厚度1.0～1.5 m，濾速2.5～6.0 m/h，原水自上而下通過濾層，可使水中含氟量由8.0 mg/L下降至1.0 mg/L。

另外，應(yīng)該減少食物中含氟量。在煙臺地區(qū)，應(yīng)選種含氟低的農(nóng)作物，亦可試種不作食用的經(jīng)濟作物，并應(yīng)禁用含氟高的磷肥(如磷礦粉)和含氟農(nóng)藥(如氟酰胺)。沿海地區(qū)的居民要減少食用含氟量過高的海產(chǎn)品，以限制人體對氟的攝入量。

3.3 藥物治療

地方性氟中毒并無特效療法，當(dāng)前治療的原則是補充鈣，減少氟的吸收并增加氟的排出。供給合理平衡的膳食，適當(dāng)?shù)匮a充鈣、維生素B和維生素C的攝入量，對防治氟中毒有比較明顯的效果。

4 結(jié)語

地方病的發(fā)病情況與該地區(qū)的各種環(huán)境因素有著極為密切的關(guān)系。人們所居住的環(huán)境的特點在很大程度上影響著人們的生活習(xí)慣,直接或間接的決定了人們所攝入體內(nèi)的各種化學(xué)元素,從而影響著人體內(nèi)的各種生理過程,使得人體的病情與特定的地理環(huán)境存在著不可分割的聯(lián)系,在病害地區(qū)應(yīng)根據(jù)其特定的環(huán)境因素，實施環(huán)境改良工程以達到根治目的。

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