1、2氟的生物地球化学与地方性氟病 地方性氟病是一种世界性地方病，遍及五大洲。我国主要主要流行于贵洲、陕西、甘肃、山西、山东、河北、吉林、黑龙江等省。这种病 的主要表现是氟中毒引起的斑釉牙、氟骨症和氟摄入不足引起的龋齿。 世界地方性氟病与龋齿分布示意图1-地方性氟病；2-龋齿(1)地方性氟病的分布 世界范围内，地方性氟中毒的分布表现为地带性和非地带性的。地带性氟中毒的分布与自然地理纬度有关，其主要分布于干旱及半干旱带，年降水量为 200 400mm左右，或更少。这种地带主要位于赤道南北的 15o 35o之间，它包括了中国、原苏联、和蒙古境内的干旱、半干旱区。非地带性的氟中毒有以下几种情况： 与火山
2、有关的氟病区，如冰岛、意大利、日本等国； 与含氟岩石或含氟矿床有关的氟病区，如埃及、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥等国， 与磷酸盐矿床 (Ca5P043F)有关的氟病区； 与冰晶石 (Na3AIF6)矿床有关的氟病区； 与一些著名温泉有关的氟病区，如我国北京的小汤山温泉、怀来盆地温泉区。中国地方性氟中毒分布示意图 (2)氟的地球化学与生物化学作用 人体内的氟及氟 的 来源氟是一种重要的生命必需微量元素。在人的骨骼、肌肉、血液和脏器中都有它的存在。正常人体的含氟量为 1390mg。 一个 70kg重的成年人，日摄入氟是为 3.8mg， 其中 1.4mg是通过饮水摄入的 。氟的来源主要有两种，一是矿物
3、、岩石被风化；二是火山喷发。 氟极易为水迁移，在酸性环境中呈离子状态。但水的含氟量与气候带密切相关，在湿润的淋溶区，水氟含量很低，为 0.020.2mg/L； 在干燥区，水氟含量一般为 0.8 1.5mg/L， 局部地区大于 1.5mg/L； 海水氟含量为 0.10mg/L， 河水氟含量为 0.02 7mg/L，潜水 0.02 28mg/L， 承压水 0.5 1.0mg/L。 天然水中氟的主要来源是含氟矿物、含氟矿脉及矿床。干旱的古地理环境是高氟地下水形成的主要原因。 地方性氟病因及症状 影响骨骼正常发育生长 人体在高氟环境中，长期摄入过量的氟，在机体内可形成 CaF2。 CaF2沉着于骨及软
4、骨组织中，破坏钙磷代谢，从而影响骨骼正常发育生长 ； 影响牙齿健康CaF2还可导致牙齿钙化不全，牙釉受损。 影响人体内分泌功能过量的氟可抑制许多酶的活性，干扰基因合成，影响甲状腺、胰腺、肾上腺、性腺等的内分泌功能，从而使胃、胰、心脏、大脑、肝脏等脏器和器官受到损伤。另外，对生殖功能也有一定影响 。 过量的氟对中枢神经有毒害作用过量氟可影响神经传导，破坏条件反射，引起神经中毒。生活在高氟区的人群，往往有肢体麻木、知觉异常、反应迟钝、嗜睡不醒等症状。 严重的氟中毒就是氟骨症。表现为骨质被破坏、堆积、骨质软化，骨外膜赘骨增生，韧带钙化，骨质疏松。随之而来的是肌肉萎缩、肢体变形。(3)地方性氟病的预防
5、 地方性氟中毒，除少数为食物型和燃煤污染型外，绝大多数属于饮水型。因此预防氟中毒主要是采用降低水中氟含量的办法来实现。降氟方法大体上可分为化学法、物理吸附法和电化学法三大类，其中以化学法采用较为普遍。常用的化学降氟剂有氧化铝 (A1203)、 多氯联铝 (A12C13)、 羟基氯化铝、活性氧化铝、硫酸铝和明矾。这种方法可将水中的氟含量从 10mg/L降至 1 1.5mg/L， 基本符合防病的要求。物理吸附法常采用的吸附剂有骨粉、骨炭、浮石、磷灰石及活性炭等。小规模的降氟有时还采用阳离子交换树脂。虽然在气候干旱的氟病区地表水、潜水含氟量多在 2 3mg L以上，但是承压水的含氟量往往较低，常为
6、lmg L左右。所以我国主要是采用打防氟井的办法 。但实践表明：打防氟井的数量多、投资大、效益差。另一方面，有些深井水取自湖沼相地层，氟含量虽然下降了，可是大骨节病和克山病却加重了。因此，在上述地区既要打井防氟，又要防止大骨节病的发生。 低氟水的分布也很广泛，因此龋齿广泛流行。对于低氟水的改良方法，主要是进行氟化。数十年来国内外饮水氟化的实践显示了良好的防治效果 ，特别对青少年的龋齿防治取得了良好的效果。但 20世纪60年代以来，由于城市人口癌症患病率明显升高，且似乎表现为与饮水氟化城市的死亡率高于为氟化城市，因此，一度时期以来把死因归咎为饮水氟化 。最近的研究表明，癌症死亡率与饮水氟化无关。
7、3砷与砷中毒 人类对砷的利用涉及到医药、农业、牧业、林业及其它工业部门。在医药方面除了用砷化物治疗梅毒、贫血，还经常使用一定浓度的亚砷酸钾 (K3AsO3)溶液治疗风湿症、白血病、牛皮癣；用砷酸钠(Na3AsO4)可治疗慢性皮肤病、寄生虫病和贫血。在农业上，常用砷酸铜、砷酸铝、砷酸铅等作为除莠剂，甲砷酸、二甲基丙砷酸钙、甲基砷酸钙等有机砷化物也常用作除莠剂，如果园、棉田、苗圃和草地中杂草的去除。在畜牧业上，用砷化物作为饲料添加剂促进猪和禽类的发育生长。在林业上，人们常用铬砷合剂、砷酸钠、砷酸锌作为木材的防腐剂，以防止霉菌和昆虫的侵蚀和破坏。在制革工业中常采用较大量的砷化物作为脱毛剂。总的来讲，
8、人类对砷及其化合物的用途在很大程度上是利用了它们的毒理性质。1)砷的地球化学 砷有 0、 3-、 3+、 5+价态，以后两种价态常见。砷广泛分布于大气、水、土、岩石和生物体中。砷的地壳丰度不高，为 1.8 g/g，。含砷矿物可分为硫化砷、氧化砷和多金属砷化物三大类。 硫化砷矿物经氧化后较易溶解，氧化砷矿物较难溶解，而多金属砷矿物一般情况下难溶解。三价砷与硫有很强的亲和力，因此 As3+常常被金属硫化物所吸附，或与其共沉淀。砷酸盐可被氢氧化铁 (Fe(OH)2)吸附沉淀，因此在各类沉积铁矿中常伴有较大量的砷。砷还可以被粘土矿物或其它的含铁化合物吸附。砷酸盐与磷酸盐的化学性质很相近，因此，在磷酸盐
9、矿物中和富含磷酸盐矿物的地层中往往也富含较大量的砷。在氧化的碱性环境中亚砷酸盐不稳定，而砷酸盐比较稳定，所以 As3+较多地被转变为 As5+； 天然水中的砷主要为 As5+， 约占总砷量的 70 80。在酸性还原环境中，亚砷酸盐较稳定，以 As3+为主；此时天然水中的砷以 As3+为主，可占总砷量的 70一 90。 大气中的砷 无污染的空气中的砷含量也有 0.01 1.0g/m 3。 煤烟是大气中砷的主要来源。工厂冶炼或施撒农药，可使空气中的砷含量达到 1 ng/m 3。 岩石中的砷 岩石中的砷是环境中砷的主要来源。各类岩石的平均砷含量都很相近，为1.42.5g/g 左右，页岩在所有岩石中的砷含量最高，为 13g/g 。 土壤中的砷 土壤中砷的平均含量大约为 0.1 9.0g/g 。 在砷矿区，或富砷地层周围的土壤含砷量很高。土壤被砷污染后，其毒性的大小与土壤本身的化学成分、土壤所处的地球化学环境有关。如果土壤富含较大量的铁、铝、钙等成分，虽然它们可促使砷在土壤中积累，但土壤的粘粒、氧化铁、氧化铝易与砷结合，形成难溶的砷化物。在 pH值和 Eh值较高的环境里，土壤中砷的活性较高，易于溶解、迁移，易于为生物所吸收。
