烟台地区氟中毒的环境因素分析*

张晨曦 张晓龙 孙孝敏

(1.山东大学环境研究院，济南 250100； 2.烟台大学环境与材料工程学院，烟台 264005； 3.山东万杰集团有限责任公司，淄博 255213)

地方病是发生在某一特定地区，与一定的自然环境有密切关系的疾病。地方病在一定地区内，往往流行年代比较久远，而且有一定数量的患者表现出相同的病症。这一类疾病的共同特点是病区内有决定该疾病发生的因素，居住在受这种因素威胁范围内的居民都有可能发病，故危害性很大。

烟台地区位于胶东半岛，为新华夏构造体系的隆起带，温泉数量多，沿东北向西南走向形成地下水富氟地带，尤以温泉附近地区及局部涝洼地域更为突出。形成氟富集的地区有牟平、莱阳、蓬莱等8个县(市、区)35处乡镇114个村，受危害人口达9.9万人。通过卫生学调查,这114个村的饮用井水的含氟量，最高7.8 mg/L[1]，最低1.1 mg/L，均超过了国家饮水标准(0.5～1.0 mg/L)，为此，确定烟台为饮水性氟中毒地区。

笔者从多个方面对引发氟中毒的环境因素进行了分析，以便从根本上防治氟中毒的发生。

1 地方性氟中毒的症状及发病机理

1.1 地方性氟中毒的症状

根据GB 17018-1997[2]的规定，地方性氟中毒病区可按以下指标确定：(1)当地出生成长的8～12周岁儿童氟斑牙患病率大于30%；(2)饮水型地方性氟中毒病区，饮水含氟量大于1.0 mg/L；燃煤污染型地方性氟中毒病区，由于燃煤污染总摄氟量大于3.5 mg。

烟台地区氟中毒的主要症状是氟斑釉齿和氟骨症。氟斑釉齿[3]是氟中毒最早出现的症状之一，根据其损害程度可分轻度、中度和重度。轻度为无光泽白垩区占牙面1/2或更多；中度为牙齿呈白垩状并带棕色；重度为釉部深部受损害，呈棕色并有缺损。氟骨症[3]主要表现为由于骨骼的脱钙和肌腱、韧带的钙化，引起肢体变形、颈项强直，脊柱前弯受限制，呈现驼背畸形，甚至四肢大关节屈曲固定，肌肉挛缩，失去随意运动的能力。病人自觉症状主要是四肢、脊柱酸痛，尤以膝、肘、腰为多见。

1.2 地方性氟中毒的发病机理

关于氟中毒的机理学说很多，比较公认的机理是氟破坏钙、磷代谢平衡和抑制酶活性[3]。

(1)氟破坏钙、磷代谢平衡

钙是骨骼、牙齿的重要组成部分，并与钾、钠、镁离子协同，以维持组织的正常生理功能。氟和钙有很大亲和力，当大量钙进入体内后，钙与氟化合成氟化钙，沉积于骨组织中。一般情况下，血钙含量非常恒定并与磷形成一定的比例，在血钙下降时会引起磷的代谢紊乱，血钙含量下降到 60～70 mg/L时，就出现腰、腿痛、手抽筋麻木。由于血钙下降，使甲状旁腺功能活跃，促使骨组织分泌枸橼酸增多，使局部骨组织酸度增高，骨质溶解，骨组织中的钙向血中转移，以维持血钙恒定。临床上出现骨质脱钙的变化。骨质脱钙首先会导致累及脊椎，脊椎支持不住身体重量时，就会出现骨骼变形。当椎间孔下部神经根受压挤时，即出现神经根痛、肢端感觉异常、肌肉萎缩等症状，甚至会出现瘫痪。

(2)氟抑制酶的活性

氟与钙、镁、锰等离子结合，抑制许多酶的活性，使三羧酸循环发生障碍、糖原合成受抑制、三磷酸腺苷合成减少，在骨组织细胞供应能力不足的情况下，造成骨细胞营养不良。氟化钙也可抑制骨磷化酶，使骨组织代谢紊乱，引起钙的吸收和蓄积缓慢，并从骨组织中游离出来。

2 烟台地区氟中毒与环境因素分析

地方病的发生与该地区的自然环境、生活习性有着紧密的联系。一个地区的地形地貌、岩石母质、土壤类型、地下水类型、地理位置、气候和饮食等会直接引起地方病的爆发。

2.1 烟台地区的土壤与母质

烟台地区地处胶东半岛，其岩石主要是由前震旦纪结晶岩和中生代火成岩组成[4]。元古界地层胶东群岩石主要有黑云斜长片麻岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩及片岩等，主要分布于莱阳、文登、荣成一带以及蓬莱、招远等地。粉子山群岩石主要有黑云片岩、二云片岩、石英岩、变粒岩等，主要分布于栖霞、福山沿海，莱州、莱西也有零星分布。蓬莱群地层出露不广，主要见于栖霞的臧格庄及蓬莱等地，主要岩石为石英岩、板岩等。中生界地层有莱阳组、青山组及王氏组，集中分布在莱阳、即墨一带，主要岩石有红色砂砾岩、页岩、凝灰砾岩及火山岩流等。中生代印支期和燕山期形成的花岗岩是胶东各大山的主体，岩石出露地表、面积较大。

烟台地区的岩石以花岗岩为主。陆景冈[5]等就各类常见的母岩进行分析，得出以花岗岩的氟含量最高，千枚岩次之，玄武岩最低。因此烟台地区的岩石为富氟岩石。

土壤中的氟主要来源于各种岩石。岩石经长期风化和淋溶，以极细微的不溶性残留物或水解物的形式在粘土矿物中迁移。一般土壤中主要的氟源是粘土矿物。在温暖而潮湿的土壤中，氟以稳定的氟化钙形式出现。土壤中的含氟量差异较大，主要与母岩、成土母质及土壤的类型有密切关系，土壤氟含量与成土母质有关。

焦有[6]对不同土壤的研究表明，土壤全氟含量以棕壤最高，黄褐土最低；土壤水浸氟含量由高到低的顺序为碱性土、微碱性土、中性土、酸性土。徐利英[7]等认为，成土母质是影响土壤全氟含量的主要因素。张乃明[8]认为花岗片麻岩母质发育的土壤的氟含量最高，黄土母质发育的土壤的氟含量最低，母质含氟量由高到低的顺序为花片岩、石灰岩、冲积物、洪积物、黄土状物质、黄土。

烟台地区的富氟岩石必然导致土壤中含氟量较高，这一点也可从烟台地区的土壤类型得到证实。烟台地区的土壤面积约为1 758.77万亩，分为棕壤、褐土、潮土、盐土、风砂土、水稻土和砂姜黑土7个土类，其中全市棕壤面积为1 368.18万亩，占土壤总面积的77.79%。而含氟量最少的褐土面积126.21万亩，只占总面积的7.2%。

2.2 烟台地区的地下水

影响地下水含氟量的因素很多，如地形、地貌、岩性与矿物成分、水化学类型、地下水温度及自然界的理化作用等。

(1)地形、地貌

烟台地形为低山丘陵区，山丘起伏和缓，沟壑纵横交错，山地占总面积的36.62%，丘陵占39.7%，平原占20.78%，洼地占2.90%。

在高山地区，含氟的岩石矿物处于风化、淋溶条件下，容易被洪水冲刷流失，不利于氟的聚集；而位于低处的洼地和盆地地区，氟不容易流失，有利于富集。所以地下水含氟量一般是盆地区、洼地区大于丘陵区；而丘陵区、平原区大于高山区。如果地下水径流地区的岩石、矿物含氟量高，则地下水含氟量也高。由于烟台地区的地形以低山丘陵为主，适于氟的聚集。

(2)岩性

烟台地区的岩石以花岗岩为主，含氟量很高。这些含氟矿石风化破碎后，被降水溶解，在淋滤作用下，渗入土壤和地下水中，或由地表径流、地下水径流将氟元素运移至远处，进而浓缩、富集在地下水中。表1列出了不同岩石的氟含量。

(3)水化学类型

通过对许多地区的地下水水化学类型与含氟量之间关系的分析，发现以下规律：在水化学类型为HCO3--C1--Na+型的地区，地下水含氟量最高可达4 mg/L[10]；在HCO3--C1--Na+-Ca2+型或HCO3--C1--Ca2+-Na+型的地区，地下水含氟量可达到1.0～0.4 mg/L；在HCO3--C1--Ca2+型的地区，地下水含氟量小于1.0 mg/L。

表1 岩石类型与地下水中氟含量[1]

表2列出了烟台地区的地下水水化学类型。由表2可以发现，烟台地区的地下水水化学类型多为HCO3--C1--Na+或者HCO3--C1--Na+-Ca2+类型，这便导致地下水中的含氟量高。

表2 烟台地区地下水水化学类型[10]

(4)地下水温度

地下水中的氟含量与地下水温度关系密切，具有较高温度的温泉水、矿水流经含氟岩石矿物的地区时，在高温、高压的作用下，难溶的萤石(氟化钙)能转化成易溶的氟化钠[9]，所以温泉水、矿水中的含氟量要大于常温状况的地下水。如果温泉水、矿水已和第四系含水层沟通，那么在一定范围内的第四系地下水中的含氟量就会明显增高。烟台地区恰恰是山东省地热温泉最密集的分布区,在胶东半岛现已发现水温超过49℃的温泉14处,日产热水5 457 m3,日释放热量1.02×1 012J[10]。

(5)气候及自然界的理化作用

一个地区的气候与该地区地下水的形成及其特点有着密切关系。烟台地区属暖温带季风气候，受海洋气流的影响，降水比较丰富，多年平均降水量为757.2～858.7 mm。烟台地区的地质构造复杂，岩体破碎，除地表径流、生产生活利用与蒸发部分外，大气降水的其余部分沿基岩裂隙、节理与断层破碎带渗入地下，形成地下水。地下水在沿基岩裂隙、节理、断层破碎带迁移过程中，以溶解、水解、离子交换、淋滤等作用方式吸取围岩中的矿物质及特殊化学成分。烟台地区的岩石特征决定本区浅层地下水中的氟含量较高。

2.3 烟台地区的饮食状况

烟台地区濒临渤海、黄海，除一个县市外，其余都靠海。由于海水中平均含氟量为1.3 mg/kg，比大陆地表水的含氟量高10倍以上。氟化钙的溶解度在二氧化碳共存时会增大，故海水中氟化钙处于未饱和状态。据估计从大陆以及岩石供给海洋的氟化物可使海底沉积物氟含量达540 mg/kg。海水中大部分氟化物能与硫酸钙、碳酸钙等发生共沉淀，使大多数的氟进入海底沉积物中。鲜鱼含氟量一般为0.2 mg/kg，而鱼骨含氟量却较高，有的可达数百毫克每千克。

由于海水中的含氟量远大于大陆地表水，因此海产品中的含氟量较高，同时容易被吸收。烟台地区属于近海区，人们食用含氟量较高的海产品频率过高，也会引起地方性氟中毒。表3列出了各种食品平均最大含氟量，从中可以看出鱼品中的氟含量最高。

表3 各种食品平均最大含氟量

3 地方性氟中毒的防治

对于烟台地区的地方性氟中毒，主要应从以下几方面进行防治：

3.1 改变水源

由于烟台地区氟中毒的原因是饮水中含氟高，所以因地制宜采取各种手段改善水质是预防地方性氟中毒的基本措施。烟台地区很多浅水中含氟高，而深层水中含氟低，可用深井水代替浅井水。在某些县市缺乏低氟水时，亦可从适当的地区引低氟水饮用。近年来在我国的水利建设事业中，也已经注意防治地方病这一问题，执行先饮水后灌溉，饮灌结合、兴利除害的原则。

3.2 饮水及食物除氟

对含氟高的饮水不能改变水源时，可采取除氟措施。集中式给水可采用活性氧化铝法，将氧化铝在400～500℃下烧灼，把氧化铝放在过滤池内，厚度1.0～1.5 m，滤速2.5～6.0 m/h，原水自上而下通过滤层，可使水中含氟量由8.0 mg/L下降至1.0 mg/L。

另外，应该减少食物中含氟量。在烟台地区，应选种含氟低的农作物，亦可试种不作食用的经济作物，并应禁用含氟高的磷肥(如磷矿粉)和含氟农药(如氟酰胺)。沿海地区的居民要减少食用含氟量过高的海产品，以限制人体对氟的摄入量。

3.3 药物治疗

地方性氟中毒并无特效疗法，当前治疗的原则是补充钙，减少氟的吸收并增加氟的排出。供给合理平衡的膳食，适当地补充钙、维生素B和维生素C的摄入量，对防治氟中毒有比较明显的效果。

4 结语

地方病的发病情况与该地区的各种环境因素有着极为密切的关系。人们所居住的环境的特点在很大程度上影响着人们的生活习惯,直接或间接的决定了人们所摄入体内的各种化学元素,从而影响着人体内的各种生理过程,使得人体的病情与特定的地理环境存在着不可分割的联系,在病害地区应根据其特定的环境因素，实施环境改良工程以达到根治目的。

[1] 张成翠，孙承府，迟玉国.烟台市114个氟病村新水源水质监测资料分析[J].地方病通报,1994,1(16):50-51.

[2] GB 17018-1997 地方性氟中毒病区划分标准[S].

[3] 方如康,戴嘉卿.中国医学地理学[M].华东师范大学出版社,1993:102-104.

[4] 张振克,田其云,程学友.胶东半岛东部地区饮用天然矿泉水资源特征与合理开发[J].烟台师范学院学报(自然科学版), 1992,Z1(21): 81-82.

[5] 陆景冈,赵小敏.茶园土壤发育与土壤及茶叶含氟量的关系[J].茶叶科学,1992,12(1): 33-38.

[6] 焦有.氟病流行区不同土壤类型氟含量状况的研究[J].农业环境保护,1997,16(3): 129-130.

[7] 徐莉英,邢光真.土壤中的氟[J].土壤,1995,27(4): 191-194.

[8] 张乃明.山西土壤氟含量分布及影响因素研究[J].土壤学报,2002,38,(2): 284-287.

[9] 朱济成.高氟地下水的形式及降氟改水措施[EB/OL].北京科普之窗,2007-11-14.

[10] 金秉福,张云吉,栾光忠.胶东半岛温泉的地热特征[J].西安工程学院学报，2000,5(1):55-56.