西藏謝通門縣大骨節(jié)病與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系

郭鵬，陳剛

西藏謝通門縣大骨節(jié)病與地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系

郭鵬1，陳剛2 3

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局九一五地質(zhì)隊(duì)，四川眉山 620010； 2.國(guó)土資源部地裂縫地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210018；3.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京 210018）

2010年6月中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局啟動(dòng)了西藏大骨節(jié)病區(qū)地下水調(diào)查與供水安全示范項(xiàng)目，謝通門縣作為示范項(xiàng)目縣率先開(kāi)展工作。以謝通門縣大骨節(jié)病為例，重點(diǎn)探討該地區(qū)大骨節(jié)病分布與地形地貌、地層巖性、元素地球化學(xué)、土壤以及飲用水之間的關(guān)系，初步探討大骨節(jié)病區(qū)的形成原因，并據(jù)此提供改水建議，為緩解病區(qū)病情提供一定的地學(xué)依據(jù)。

大骨節(jié)?。坏刭|(zhì)環(huán)境；元素地球化學(xué)；謝通門縣

大骨節(jié)?。↘ashin-Beck Disease，簡(jiǎn)稱KBD）是一種原因不明的地方性變形性骨關(guān)節(jié)病[1]，其原發(fā)病變是發(fā)育期關(guān)節(jié)軟骨、骺板軟骨多發(fā)對(duì)稱性變性、壞死和早期化骨修復(fù)，并繼發(fā)為變形性骨關(guān)節(jié)病[2]。

大骨節(jié)病區(qū)與地質(zhì)環(huán)境存在密切的關(guān)系[3-6]。王建平等通過(guò)對(duì)阿壩壤塘縣大骨節(jié)病區(qū)的地表水和地下水進(jìn)行了取樣分析，得出大骨節(jié)病區(qū)與環(huán)境地質(zhì)條件存在緊密的聯(lián)系[7]；林年豐等通過(guò)對(duì)陜西省永壽縣大骨節(jié)病區(qū)考察的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，探討了大骨節(jié)病與環(huán)境地質(zhì)的相關(guān)性[8]；李勝偉等通過(guò)對(duì)阿壩州壤塘縣大骨節(jié)病區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征的調(diào)查，分析研究大骨節(jié)病與地形地貌、地層巖性、飲水水源及飲水水質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，并探討大骨節(jié)病區(qū)改水方向[9]；李亮等以若爾蓋縣大骨節(jié)病區(qū)為例,重點(diǎn)分析了地形地貌、地層巖性、土壤、飲水及飲食結(jié)構(gòu)與大骨節(jié)病分布之間的聯(lián)系與影響[10]。

圖1 謝通門縣病區(qū)分布圖略圖

1 謝通門縣氣象與地形特征

謝通門縣屬高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候類型?？偟臍夂蛱攸c(diǎn)是：北部干冷，南部河谷相對(duì)濕潤(rùn)，具有日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，積溫少，氣溫低，晝夜溫差大，干濕季分明，冬春季干旱嚴(yán)重的氣候特點(diǎn)。據(jù)謝通門縣氣象統(tǒng)計(jì)資料，區(qū)內(nèi)多年平均氣溫6℃，年均地溫10.4℃，最熱月為7月，月平均最高氣溫25.3℃；最冷月為1月，月平均最低氣溫為-15.7℃。年降雨量250~470mm，雨季集中在6～9月，10月至翌年5月為旱季；年蒸發(fā)量2 196.6mm，無(wú)霜期95d～125d，河谷風(fēng)盛行，以西南風(fēng)為主，最大風(fēng)力等級(jí)為8級(jí)；日照年總輻射量為8 000J/m2，年照時(shí)數(shù)2 893.1h。

縣境內(nèi)地勢(shì)受雅魯藏布江及其次級(jí)支流美曲藏布、查拉普曲、榮曲、大納浦曲、布曲藏布、江公河、烈巴藏布、切瓊藏布等水系切割控制，在區(qū)內(nèi)形成了廣大基巖山區(qū)挾持狹長(zhǎng)河谷的山川河谷地形。這些水系呈樹(shù)枝狀或網(wǎng)格狀鑲嵌于山岳之間。區(qū)內(nèi)地勢(shì)總體特點(diǎn)是北高南低，北側(cè)為廣袤無(wú)垠的基巖山區(qū)，山勢(shì)高聳，谷坡陡峻，溝壑縱橫，將高原山區(qū)切割得支離破碎；南側(cè)雅魯藏布江由西向東徑流，河谷平原平坦開(kāi)闊，谷底為全縣的侵蝕基準(zhǔn)面。

2 謝通門縣大骨節(jié)病分布特征

據(jù)謝通門縣疾病控制中心檢查資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，全縣大骨節(jié)病患病鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要有4個(gè)，分別是仁欽則鄉(xiāng)、達(dá)那普鄉(xiāng)、孜許鄉(xiāng)和春哲鄉(xiāng)，共涉及9個(gè)行政村（圖1），占全縣行政村的9.78%，大骨節(jié)病區(qū)總?cè)藬?shù)2 940人，調(diào)查人數(shù)2 231人，共檢出大骨節(jié)病患者582人，患病率為6.3%~31.2%，平均患病率為19.8%。在這些患病村中，共有輕病區(qū)村2個(gè)，占患病村總數(shù)的22.2%，分別是達(dá)那普鄉(xiāng)布如村、春哲鄉(xiāng)春哲村；中等病區(qū)村2個(gè)，占患病村總數(shù)的22.2%，分別是達(dá)那普鄉(xiāng)拉嘎村、沖當(dāng)村；重病區(qū)村5個(gè)，占患病村總數(shù)的55.56%分別是達(dá)那普鄉(xiāng)聶普村、仁欽則鄉(xiāng)倫珠孜村、堆措村、薩村和孜許鄉(xiāng)夏桑村。

表1 研究區(qū)大骨節(jié)病與地貌單元及高程關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

3 大骨節(jié)病與地質(zhì)環(huán)境關(guān)系探討

3.1 大骨節(jié)病與地形地貌的關(guān)系

重病區(qū)集中分布在以構(gòu)造侵蝕剝蝕極高山、高山為主的地貌單元上，而中等病區(qū)、輕病區(qū)主要在侵蝕堆積河谷階地、支溝扇形地貌單元上（表1）。

表2 大骨節(jié)病區(qū)地層巖性與患病人數(shù)分布情況統(tǒng)計(jì)表

不同類型地貌單元水文地質(zhì)條件有很大的差異，這種差異造成了水文地球化學(xué)過(guò)程的不同，地下水中的元素及其同位素的遷移規(guī)律亦會(huì)有很大的差異，從而就造成了水文地球化學(xué)過(guò)程的差異，影響著地下水中各種元素及其同位素的遷移、積聚、沉淀及分散。總體來(lái)講，病區(qū)地形切割深，溝域匯水面積小，徑流途徑短，水與巖土的溶濾作用不充分，可能造成F、I、Fe、Mn、Se等生命體必需微量元素的貧乏。

3.2 大骨節(jié)病與地層巖性的關(guān)系

據(jù)縣域大骨節(jié)病區(qū)地層分布情況分析，病區(qū)出露的地層以侵入巖、噴出巖為主，其次為沉積巖、淺變質(zhì)巖。其中前第四系地層分布區(qū)面積142.33km2，占大骨節(jié)病區(qū)面積的17.90%；侵入巖分布區(qū)面積568.53km2，占大骨節(jié)病區(qū)面積的71.48%；第四系地層分布區(qū)面積84.47km2，占大骨節(jié)病區(qū)面積的10.62%。

地層的差異導(dǎo)致巖石類型的不同，從而決定了構(gòu)成巖石的各種礦物元素分布不均勻，特別是缺失某些人體必需的微量元素，影響著病區(qū)的差異性分布。

病區(qū)與基巖山區(qū)巖性關(guān)系密切。據(jù)表2統(tǒng)計(jì)，病區(qū)患病人數(shù)大部分生活在花崗巖、閃長(zhǎng)巖為主的侵入巖地區(qū)，其次是分布在變質(zhì)巖與沉積巖過(guò)渡區(qū)以及噴出巖地區(qū)。另一方面，病區(qū)與巖性存在一定的耦合關(guān)系。重病區(qū)巖性主要以花崗巖、閃長(zhǎng)巖等侵入巖為主；中等病區(qū)的巖性以玄武巖、安山巖等噴出巖

以及結(jié)晶灰?guī)r為主的；輕病區(qū)主要集中第四系松散堆積層，如圖2所示。

3.3 大骨節(jié)病與元素地球化學(xué)的關(guān)系

地球化學(xué)背景的不同可以引起元素及其同位素的遷移、富集、分散，也就導(dǎo)致了各種元素在地殼中的豐度不同。人是生活在地球上的，巖石—水—植物—?jiǎng)游锵到y(tǒng)處在動(dòng)態(tài)平衡中，元素在該系統(tǒng)的分布、遷移、轉(zhuǎn)化對(duì)人體的健康存在著重要的影響。另外可以從另一方面考慮，元素地殼豐度與人體生命元素的必需性存在著正相關(guān)的關(guān)系，也就是說(shuō)某種元素的地殼豐度大那么此種元素就可能是人體的必需元素。這一地殼豐度控制生命元素的必需性的現(xiàn)象稱之為“豐度效應(yīng)”。

圖2 病區(qū)類型與巖性耦合關(guān)系示意圖

表3 不同病區(qū)類型巖石化學(xué)成分含量（ppm）對(duì)照表

在大骨節(jié)病區(qū)取8件巖石樣進(jìn)行測(cè)試，從表3發(fā)現(xiàn)重病區(qū)巖石中人體所必需的微量元素的平均值比輕、中等病區(qū)的含量要低，尤其是Cu、F、Zn、Mn等。另一方面，重病區(qū)巖石中某些對(duì)人體不必需或者有毒元素的平均含量要比中等病區(qū)的含量高，但是其從輕病區(qū)到中等病區(qū)再到重病區(qū)的含量并不是嚴(yán)格的積聚，部分有波動(dòng)，比如As在重病區(qū)的含量低于中等病區(qū)含量卻高于輕病區(qū)的。綜上，病區(qū)某些對(duì)人體必需的微量元素的缺乏，必然導(dǎo)致土壤、青稞小麥、水中這些元素含量缺失，可能影響到人體骨骼的不正常發(fā)育而患上大骨節(jié)病。再者，重病區(qū)環(huán)境中某些有毒元素的積聚可能激發(fā)或加重了大骨節(jié)病。

巖石中元素的含量分布情況與病區(qū)類型的關(guān)系可以用圖3來(lái)表示，圖中箭頭方向?yàn)樵睾吭黾拥姆较?，但是個(gè)別元素并非是嚴(yán)格遞增的。

圖3 巖石元素含量與病區(qū)類型關(guān)系示意圖

3.4 大骨節(jié)病與土壤的關(guān)系

土壤由巖石風(fēng)化而成、動(dòng)植物殘?bào)w腐解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)、土壤生物（固相物質(zhì)）以及水分（液相物質(zhì)）、空氣（氣相物質(zhì)）等組成。其作為地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)中的重要組成部分，是元素富集與遷移的一個(gè)重要載體，與人類的生產(chǎn)生活關(guān)系密切。謝通門縣全縣涉及多種耕作土壤類型，包括暗棕壤、棕壤、灰褐土、褐土等山地淋溶、半淋溶土壤類型和亞高山草甸土、亞高山草原土和山地灌叢草原土等高山土壤類型。其中，棕壤性土、暗棕壤、灰褐土等淋溶、半淋溶土是縣域大骨節(jié)病的主要分布區(qū)。縣域大骨節(jié)重病區(qū)所在的達(dá)那普、仁欽則鄉(xiāng)的高山土壤類型主要以亞高山草甸土為主，局部有積水洼地和沼澤濕地分布?？梢哉J(rèn)為，土壤對(duì)大骨節(jié)病的影響主要是通過(guò)農(nóng)牧民飲水和農(nóng)作物(青稞、小麥、土豆為主)來(lái)直接或者間接對(duì)人體起作用。土壤中微量元素的富集與缺失直接制約著大骨節(jié)病的發(fā)展。

表4 病區(qū)與非病區(qū)飲用水主要離子成分對(duì)照表（mg/L）

對(duì)謝通門縣病區(qū)與非病區(qū)采集具有代表性土壤樣15份進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：非病區(qū)中的F、Sr、CaO等含量高于病區(qū)（圖4）；病區(qū)中的Ni、Ba、MnO、TiO2等含量又高于非病區(qū)（圖5）。土壤中這些元素的相對(duì)富集或者缺乏相應(yīng)導(dǎo)致飲用水、糧食中某些元素的富集或缺乏，長(zhǎng)期食用這些糧食和水源，導(dǎo)致對(duì)對(duì)人體有益的必需微量元素的相對(duì)貧乏以及有毒元素在人體中的相對(duì)積聚，最終可能誘發(fā)大骨節(jié)病。

圖4 謝通門縣病區(qū)與非病區(qū)土壤化學(xué)成分對(duì)照?qǐng)D（單位：ppm）

圖5 謝通門縣病區(qū)與非病區(qū)土壤化學(xué)成分對(duì)照?qǐng)D(單位：ppm)

3.5 大骨節(jié)病與飲用水水質(zhì)的關(guān)系

通過(guò)謝通門縣取樣測(cè)試，并在病區(qū)與非病區(qū)各選10組水樣測(cè)試結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，病區(qū)常見(jiàn)離子（K++Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-）平均含量比非病區(qū)要低，如表4所示。由于病區(qū)飲用水Ca2+、Mg2+等含量偏低，屬于軟水。比如非病區(qū)Ca2+的平均含量為52.50mg/L，而病區(qū)的平均含量?jī)H為25.25mg/L，前者為后者的達(dá)到兩倍關(guān)系。Ca是人體骨骼的主要化學(xué)成分，直接影響到人體的生長(zhǎng)發(fā)育。鮑伊等認(rèn)為，人從固體食物中Ca的攝入量不到其本身含Ca量的30%，所以水中鈣可能是Ca的重要來(lái)源。因此推測(cè)認(rèn)為，病區(qū)飲用水低鈣或許正是產(chǎn)生大骨節(jié)病的一個(gè)重要原因。再者，病區(qū)飲用水的總硬度和礦化度都比非病區(qū)低（圖6所示），長(zhǎng)期飲用這種低硬度低礦化度的軟水，可能導(dǎo)致缺鈣，進(jìn)而引起大骨節(jié)病、軟骨病等骨科病。

圖6 病區(qū)與非病區(qū)常見(jiàn)離子含量示意圖

4 結(jié)論

1）大骨節(jié)病重病區(qū)集中分布在構(gòu)造侵蝕剝蝕極高山、高山為主的地貌單元上，而中等病區(qū)、輕病區(qū)主要在侵蝕堆積河谷階地、支溝扇形地貌單元上。

2）大骨節(jié)病重病區(qū)巖性主要以花崗巖、閃長(zhǎng)巖等侵入巖為主；中等病區(qū)的巖性以玄武巖、安山巖等噴出巖和結(jié)晶灰?guī)r為主；輕病區(qū)主要集中第四系松散堆積層。

3）病區(qū)巖石中Cu、Mn、Mo、Se、Zn、Co、F、I等相對(duì)缺乏以及Hg、Cd相對(duì)富集可能誘發(fā)大骨節(jié)病。

4）病區(qū)土壤中MnO、TiO2、Ni、Ba、等含量高于非病區(qū)；F、Sr、CaO等含量又低于非病區(qū)；土壤中這些元素的相對(duì)富集與貧乏，相應(yīng)引起水和糧食中這些元素的相對(duì)富集與貧乏，人通過(guò)飲用水源和食用糧食可能導(dǎo)致某些必需元素?cái)z入不足或者攝入有毒元素，最終可能引發(fā)大骨節(jié)病。

5）病區(qū)飲用水的總硬度和礦化度都比非病區(qū)低，長(zhǎng)期飲用這種低硬度低礦化度的軟水，可能導(dǎo)致缺鈣，進(jìn)而引起大骨節(jié)病、軟骨病等骨科病。

6）大骨節(jié)病的病因現(xiàn)在仍然不明確，在糧食改良、搬遷等一系列措施之下，通過(guò)打井工程鉆取深層地下水，在國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高飲用水源的總?cè)芙夤腆w的天然含量，使病區(qū)水土環(huán)境中過(guò)少的人體必需元素比例得到有效調(diào)整，減少飲用水中某些元素缺乏對(duì)人體正常新陳代謝的影響，對(duì)防治大骨節(jié)病發(fā)生具有明顯的意義。

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Relationship of Kaschin-Beck Disease with Geological Environment in Xaitongmoin, Tibet

GUO Peng1CHEN Gang2,3

(1-No.915Hydrogeological and Engineering Geological Party, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources, Meishan, Sichuan 620010; 2-Key Laboratory of Earth Fissures and Geological Disaster, MLR, Nanjing 210018; 3-Jiangsu Institute of Geological Survey, Nanjing 210018)

Demonstration project of groundwater investigation and water supply safety in the Kaschin-Beck ward, Tibet was started by China Geological Survey in June, 2010. This paper makes an approach to the relation of landform, geomorphology, stratigraphy, lithology, element geochemistry, soil and drinking water with the Kaschin-beck disease in Xaitongmoin, Tibet and makes a suggestion on improving water quality.

Kashin-Beck disease; geological environment; element chemistry;Xaitongmoin, Tibet

2017-06-15

地方病嚴(yán)重區(qū)地下水勘查及供水安全示范（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水[2010]02-06-09）

郭鵬（1986- ），男，四川仁壽人，工程師，主要從事區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查工作

[P66]

A

1006-0995（2018）01-0106-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.023