生物地球化学性疾病
1
第一节 Section 1
概 论
2
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
3
二、类型
通常可将生物地球化学性疾病
分为两种类型：
元素缺乏和元素过多
常见的有
碘缺乏病 iodine deficiency disorders
地方性氟中毒 endemic fluorosis 、
地方性砷中毒 endemic arseniasis
4
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
5
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，受威胁人口亿。
全国有14个省市区有大骨节病发
生，病人约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
6
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。 7
第 二 节
Section 2
碘缺乏病
iodine deficiency disorders ,IDD
8
一、碘缺乏病
碘缺乏病
iodine deficiency disorders ,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。
9
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。
10
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.海产品中碘含量较高，可达到100
g/kg以上，特别是海藻类碘含量
更高。
11
常见食物中的平均含碘量（µg/kg）
食物
鲜重 干重
平均值 范围 平均值 范围
谷类 47 22 ~ 72 65 34 ~ 92
豆类 30 23 ~ 36 234 223 ~ 245
蔬菜 29 12 ~ 201 385 204 ~ 1 636
水果 18 10 ~ 29 154 62 ~ 277
牛奶 47 35 ~ 56 — —
鸡蛋 93 — — —
肉 50 29 ~ 97 — —
淡水鱼 30 17 ~ 40 — —
海水鱼 832 17 ~ 40 — 471 ~ 1 591
海带 2 000 — 10 000 —
贝类 798 308 ~ 1 300 3 866
1 292 ~ 4
958
12
二、碘在自然界的循环
火山活动 空 气 矿植物燃烧
海洋动物 海洋植物
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
13
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。
14
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。
15
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。
16
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-6µg/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）
17
其余的碘分布于血液（
肾（ mg/kg）、肌肉（ mg/kg）
脑（ mg/kg）、卵巢（ mg/kg）
肝脏（ mg/kg）、肺（ mg/kg）
睾丸（ mg/kg）等。
甲状腺内各种含碘物质的比例分别为：
碘化物%、一碘酪氨酸%、二碘酪
氨酸%、三碘甲腺原氨酸%、四碘甲
腺原氨酸%。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。
18
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。
19
排泄
碘主要经尿排出，有研究发现，
正常人每日摄入205μg，每日从尿
排泄碘175μg、粪便20μg、汗6μg、
毛发2μg。有代表性的尿样碘含量
平均值＜5μg/L时，该地区就有可
能发生碘缺乏病。当＜2μg/L时，
当地儿童就有患典型的先天性克汀
病的危险。
20
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（T
1
），或置换到第三、第
五位碳原子上，形成二碘酪氨酸
（T
2
），-----T
3
、T
4
。-T
3
的激素活
性比T
4
高3—8倍。
21
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。
22
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。
23
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）
24
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。
25
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
26
人群分布
1.地方性甲状腺肿可发生于任何年龄，一
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12—18岁，男性在9—15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。
27
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）
28
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。
29
饮水碘
（μg/L）
地方性甲状腺肿发生率
（%）
＜2
2—5
5—10 8
10—30 无
饮水碘与 地方性甲状腺肿发生率
30
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。
31
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。
6.膳食中致甲状腺肿物质：硫氰酸盐
硫葡萄糖苷等
32
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。
33
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.Ⅰ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
34
3.Ⅱ度：由于甲状腺肿大，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.Ⅲ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.Ⅳ度，甲状腺大于本人一个拳头，
多带有结节。
35
地方性甲状腺肿
36
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：呆、小、聋、哑、瘫
37
地方性克汀病临床表现
38
地方性克汀病临床表现
39
地方性克汀病临床表现
40
九、碘缺乏病的预防
食盐加碘、碘化油
注意碘的副作用
41
第 三 节 Section 3
地方性氟中毒
endemic fluorosis
42
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
43
二、氟在自然界的分布
化学性质
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%、萤石占%、冰晶
石占%、氟铝石占%、磷灰
石占%-6%等。
3.各种岩石都含有一定量的氟，平均为
550mg/kg。 44
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%-
%、贵州织金县煤中为%-
%、湖北省宜昌市烟煤含氟量
%无烟煤%、石煤%。
45
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。
46
2.水
降水中的含氟量较低，世界各地测
定结果在
我国南方与北方也有差异。南方河水氟
含量大多在
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
含量很高，如昭乌盟达黑诺湖水含氟达
达10mg/L。
47
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 mg/L以下，低洼地区最高可达
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。
48
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 mg/L。我国湖北英山县城郊
温泉水氟含量为 mg/L，广东丰顺县
17个温泉水氟含量为～ mg/L，
辽宁汤岗子温泉水氟含量为 mg/L，
岫岩县沟汤温泉水氟含量达 mg/L。
49
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
不同种类的植物氟含量（干重）差
别较大，地脚植物氟含量为-
40mg/kg，海生植物氟含量为
谷类氟含量为 mg/kg，蔬菜叶片氟含
量为
（有报道达8000 mg/kg）。
50
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
mg/kg，畜禽股骨氟含量湿重高达
43-1710 mg/kg，
51
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。
52
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。
53
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。
54
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。
55
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。
56
五、地方性氟中毒的流行病学
世界分布
世界上分布很广，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。
57
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。病区人口亿，
氟斑牙现患4000多万，氟骨症现患
260多万
58
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
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；
59
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。
60
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。
61
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。
62
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
63
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
64
饮食型病区
1.井盐
2.砖茶
65
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。
66
饮水氟含量与氟斑牙的关系
水氟含量（mg/L） 氟斑牙发生率（%）
10-20
40-50
> >90
67
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。
68
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
的气候特点。
69
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Ca
2+↓
→高血钙素释放↑→破骨细胞↑→
溶骨→骨质疏松
70
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。
71
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。
72
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）
73
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。
74
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。
75
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。
76
十、地方性氟病的预防
环境介质中氟的卫生标准
1.饮用水＜
2.大气一次最高容许浓度
日平均最高容许浓度 mg/m3；
3.大米、面粉、蔬菜、蛋类≤
水果≤ mg/kg，
肉类≤ mg/kg
地方性氟病的预防
改水降氟、改良炉灶
77
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。 78
第 四 节
Section 4
地方性砷中毒
endemic arseniasis
79
一、地方性砷中毒
地方性砷中毒
endemic arseniasis
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。
80
分类
地方性砷中毒分为
饮水型
燃煤污染型
81
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。
82
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，
83
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，
84
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.吉林、宁夏、青海
也发现了大面积的砷中毒病区。
85
二、砷在自然界的分布
砷是地壳的构成元素，其丰度为
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。
86
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。
87
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 mg/L之间，
海水砷浓度范围在
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。
88
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 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
-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、辣椒中砷含量升高。
89
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
中砷在 mg/m3之间。
90
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
91
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 mg/kg。
2.每人每日摄入砷的总量一般不超过
，每日摄入无机砷的量一般不
超过50μg。
92
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。
93
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，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。
94
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
95
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。
96
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。
97
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
α-甘油磷酸脱氢酶、细胞色素氧化
酶，取代稳定的磷酰基(≡Ｐ＝Ｏ)，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。
98
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。
99
诱发脂质过氧化
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。
100
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）。
101
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
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（C→T），密码
子175 (G→A)。
102
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
区水砷含量高达
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。
103
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
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
±
米含砷量为±
4.新鲜辣椒含砷量±
燥储存辣椒高达±
104
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
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。
105
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％％，后者的患病率为
％％，平均患病率为％。
106
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。
107
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。
108
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
109
2.明显的家庭集聚性
新疆调查85户中，81户有病人，
且大部分有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。
110
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％，5-10年的占％
5年以下的占％。可看出随暴
露时间的延长患病率有增加的趋势。
111
居民饮用不同砷浓度饮水砷中毒状况
暴露浓度
(mg/L)
检查人数 病人数
检出率(％
)
＜
～
～
～
～
～
～
7
28
40
47
71
58
13
5
15
20
29
51
46
10
112
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。
113
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。
114
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
115
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
辣椒含砷量分别为
和-614mg/kg。
2.病区居民每日平均摄砷量为-
区居民的摄入量的3-16倍。
116
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。
117
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。
118
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。
119
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）。
120
其他损害
1.对神经系统的损害
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。
121
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。
122
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（C→T），密码
子175 (G→A)等。
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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。
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九、地方性砷中毒的预防措施
改换水源
饮水除砷
沉淀、过虑、吸附
限制高砷煤炭的开采和使用
改良炉灶，减少室内空气砷污染
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