貴州地氟病氟源探討

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)貴州地氟病氟源探討以黔中地氟病區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查為例地方病是指在一定地區(qū)內(nèi)發(fā)生的生物地球化學性疾病、自然疫源性疾病和與不利于人們健康的生產(chǎn)生活方式密切相關疾病的總稱。中國是地方病流行較為嚴重的國家，除上海外，全國各省、市都不同程度地存在地方病的流行，主要有碘缺乏病、地方性氟中毒、地方性砷中毒、大骨節(jié)病、克山病等。貴州主要的地方病有碘缺乏病、地方性氟中毒和地方性砷中毒；地氟病流行于42個縣市，是影響最為嚴重的地方性疾病。地方病的流行已成為制約貴州省經(jīng)濟社會發(fā)展的一個重要因素。

2、由于致病原因的復雜性，貴州燃煤型地氟病的氟源問題尚存爭議。地氟病是一個古老的疾病，是以牙和骨損害為主要特征的全身性病變。據(jù)已有研究綜述，1916年Mckay認為氟斑牙流行與飲水有關；1931年Churchill證實氟斑牙是由于飲水中含氟量高所致；Feil首先報道了職業(yè)性氟中毒，丹麥開采冰晶石礦引起的礦工骨骼氟中毒證實了該報道；1946年Lyth報道了貴州省威寧縣的4例氟骨癥患者和134例兒童的氟斑牙，文中包含飲水氟的測定結果，但后人無法重復這一結果。此后，國內(nèi)外相繼對中國西南地區(qū)非水源性的地氟病進行了研究本文以黔中和黔西產(chǎn)煤地區(qū)織金縣、納雍縣和平壩縣地氟環(huán)境地質(zhì)調(diào)查所取得的結果作案例分析，探討

3、了燃煤型地氟病的氟源。確定地氟病病區(qū)地質(zhì)地球化學特征有利于闡明氟的主要來源，進而開展有針對性的地氟病治理，對提高地氟病區(qū)居民健康水平、促進經(jīng)濟發(fā)展有重要的意義。一、環(huán)境地質(zhì)背景貴州省地方性氟中毒的重病區(qū)主要分布在黔西北，其中以織金、畢節(jié)、大方和威寧等縣尤為嚴重。調(diào)查區(qū)海拔為13002200 m，是由高原面切割而成的山地。區(qū)內(nèi)氣候溫和濕潤，秋季多陰雨，自然土壤為山地黃壤和山地黃棕壤。貴州地處新華夏系第三褶皺帶與沉降帶的南部和南嶺緯向構造帶的復合部位，調(diào)查區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖分布廣，形成大面積的喀斯特地形；砂巖、泥頁巖等碎屑巖類分布較少；二疊系上統(tǒng)為以峨眉山玄武巖為主的巖漿巖類（P3em）；第四系（Q）主

4、要為松散巖類，有沖積、洪積、殘坡積、洞穴堆積物（粘土、砂礫石）等。其中以二疊系和三疊系地層出露最廣泛，二疊系含煤地層為三縣重要的含煤地層。二、采樣與實驗方法為了查明織金、納雍和平壩3縣地氟病氟源，筆者在縣級衛(wèi)生防疫部門建議的地氟病重病區(qū)進行采樣布點，對病村進行走訪調(diào)查及野外現(xiàn)場調(diào)查并采集了水樣、土壤樣和煤樣等。其中，采集水樣76件，主要進行簡分析測試；土壤采集355件，主要分析As、Cd、F、Hg和CaO等，由中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所實驗室進行測試；含煤成分樣品采集53件，主要測試As、F、全硫和灰分，由貴州大學農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全檢測中心測試，砷用原子熒光法，氟、全硫和灰分按國

5、家標準進行測試。三、結果與討論（一）水樣測試結果與討論在采集的76件水樣中，有4件地表水和2件塘水，基本覆蓋所調(diào)查村莊飲水水質(zhì)狀況。測試結果表明，水的含氟量最高為0.44 mg/L，全部水樣含氟量都低于國家現(xiàn)行水質(zhì)標準（1.0 mg/L），多數(shù)在檢測限之下，水樣平均含氟量0.09 mg/L。這表明水源不是引起地氟病的原因。氟是人體必需的微量元素，對人體骨骼和牙釉質(zhì)的形成起著十分重要的作用。人可以從飲用水、食物和大氣攝取氟，當飲用水中氟含量低于0.5 mg/L時，兒童齲齒發(fā)病率增高；高于1.5 mg/L時，導致牙齒和骨骼的氟中毒6,10,13,14。各國飲用水標準不同，一般為0.51.5 mg/

6、L，中國飲用水標準為1.0 mg/L。對貴州這3個縣水樣分析的結果表明，地下水和地表水的含氟量均低于0.5 mg/L，表明在不考慮其他因素的情況下，通過飲水攝取的氟較低，易引發(fā)兒童齲齒。本次研究采集的水樣來自工作區(qū)內(nèi)不同含水層，都是現(xiàn)在的或曾經(jīng)使用過的飲用水源。通過分析，水氟含量較低的原因可能是：三縣采樣村莊水源為表層泉水和地表水，主要接受大氣降水的補給，補給通道為土壤孔隙、基巖裂隙、巖溶孔隙及溶隙。工作區(qū)碳酸鹽巖分布廣，氣候濕潤多雨，降水入滲補給時程短，雨水與入滲通道介質(zhì)交換時間短，介質(zhì)中氟化物僅少量溶解；雖然一些入滲水有充分時間與入滲通道介質(zhì)進行交換，如采集的一些巖溶大泉水樣，但這些通道介

7、質(zhì)所含的氟化物不易被溶解，有研究指出地質(zhì)環(huán)境中豐富的鈣抑制了氟在地下水中的積蓄，降雨對地下水充分的補給也不利于包括氟在內(nèi)的礦物質(zhì)濃縮過程。（二）煤樣測試結果及討論筆者采集了塊煤、粉煤、拌有粘土煤泥及煤矸石樣品。煤樣采自二疊系龍?zhí)督M和梁山組。龍?zhí)督M煤的開采量最大，為三縣主要產(chǎn)煤層位。全部的二疊系龍?zhí)督M煤樣含氟量變化范圍為62719g/g，平均含氟量為202g/g；梁山組在三縣區(qū)域內(nèi)分布少，主要產(chǎn)于織金縣城關鎮(zhèn)干河村等地，煤層薄，產(chǎn)量低，煤質(zhì)較差，采集的1個煤樣氟含量為844g/g。煤矸石氟含量為285644g/g，平均444g/g；而拌粘土粉煤氟含量為2861190g/g，平均為507g/g。采

8、集的40個煤樣均為無煙煤，二疊系龍?zhí)督M煤系39個煤樣平均含氟量達202g/g。20世紀80年代鄭寶山研究員在貴州省織金縣的30個產(chǎn)煤鄉(xiāng)采集煤樣34個，平均氟含量為143g/g，顯然本次煤樣氟含量平均值明顯較高。通過分析，發(fā)現(xiàn)織金縣城關鎮(zhèn)的荷花村和大寨村、普翁鄉(xiāng)的化落村煤的氟含量高于其他地方的；塊煤的氟含量低于粉煤的，矸石氟含量要高于粉煤的氟含量。煤的氟含量受成煤物質(zhì)來源、成煤環(huán)境、后期地質(zhì)地球化學作用等多種因素的影響。煤中氟含量較高的原因可能是煤炭形成時期火山及地殼活動頻繁，大量氟或以氣態(tài)被植物吸收，或以塵態(tài)與植物共同沉積，經(jīng)過成煤階段形成富氟煤炭；區(qū)域巖漿活動和構造運動有可能使煤層中的氟進一

9、步富集，但使煤層發(fā)生接觸變質(zhì)作用的巖漿活動會使原來富集的氟發(fā)生運移并從煤層中逸失。在我們采集的煤樣中，接近峨眉山玄武巖頂部的煤樣氟的含量較高，如織金縣實興鄉(xiāng)下壩村和織金縣牛場鎮(zhèn)大沖村的煤樣，含氟量分別達到320g/g和380g/g，這可能是巖漿活動產(chǎn)生的影響。對同一地點采集的塊煤和粉煤氟含量進行對比發(fā)現(xiàn)，粉煤氟含量高于塊煤，分析其原因可能有兩種：一是粉煤來源于塊煤開采過程中形成的，粉煤氟含量與塊煤的氟含量相近，僅有少量矸石在采煤過程中混入粉煤中；另一種情況是煤在后期地質(zhì)構造活動中，受到擠壓破碎，在開采時已經(jīng)是粉煤，混有更多矸石成分，而塊煤在這類煤中占有成分少，從而反映在粉煤與塊煤的氟含量上，有

10、較大的差異。在織金縣城關鎮(zhèn)荷花村和普翁鄉(xiāng)化落村（化落村燃煤來自于桂果鄉(xiāng)）一帶，粉煤的氟含量整體偏高（荷花村2件樣，化落村1件樣），灰分含量偏高，從25.7%到52.5%，煤質(zhì)稍差。在這個區(qū)域，構造較發(fā)育，如有桂果背斜，穿過荷花村一帶的斷裂構造等，這些構造及熱液蝕變可能導致這一帶煤中氟含量升高，具體原因尚待進一步研究。這表明這一帶的高氟煤也是氟中毒的一個來源，與王尚彥等的研究一致。二疊系梁山組煤系在三縣出露較少，僅在織金縣城關鎮(zhèn)干河村公路邊取得一個煤樣，煤層薄，以煤線形式出露，煤質(zhì)較差，為粉煤，其含氟量高，灰分大?？赡茉蚴呛笃跓嵋鹤饔?，導致煤變質(zhì)，熱液中氟成分被吸附或固定，并帶入其他一些成分，

11、造成高氟煤質(zhì)。從重病區(qū)采集的煤樣分析看，這些劣質(zhì)煤的開采使用是導致一些區(qū)域氟中毒的原因。三縣由于地勢較高，氣候陰冷潮濕；原生森林砍伐殆盡，次生林和人工林受到保護，當?shù)鼐用駸o法以木材作為生活燃料，而煤炭資源則相對豐富，因此大多使用無排煙設施的敞灶燒煤，常年晝夜不熄，既做飯取暖又烘烤糧食。由于爐灶沒有排煙設施、室內(nèi)通風不暢，空氣中氟濃度很高，產(chǎn)生糧食受煙塵污染含氟很高，空氣和糧食的高氟導致人體攝氟過量引起慢性氟中毒。在調(diào)查區(qū)，粉煤的價格只有塊煤的1/3，考慮經(jīng)濟原因，貧困的農(nóng)戶不得不主要使用粉煤，而如上分析知道粉煤氟含量偏高，可能也是導致氟中毒的一個原因。值得注意的是，經(jīng)浮選后留下的煤泥，成為一些

12、農(nóng)戶的燃料，測試發(fā)現(xiàn)，其氟含量高達320g/g，使用該煤泥后可能使某些氟中毒輕微的人群病情加重。據(jù)李永華等的研究，認為燃煤型氟污染的安全閥值在250g/g。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅燃燒煤，絕大部分煤氟含量低于該值，粘土氟的加入僅在那些使用粉煤的家庭，但地氟病在三縣區(qū)域內(nèi)較普遍，氟濃度究竟處于多高濃度為安全閥值，尚未進行更詳細的研究，有待于今后更深入的研究。（三）土壤剖面中的氟含量及討論對4個典型土壤垂直剖面進行了系統(tǒng)采樣分析，其中重病區(qū)土壤剖面3個（每個縣1個土壤垂直剖面），輕病區(qū)土壤剖面1個。4個土壤剖面中織金和納雍縣的土層為坡積物構成，平壩縣的為風化殘積物組成。鑒于當?shù)鼐用駥嶋H上使用土壤耕作層之下

13、的粘化層作為煤粉的拌煤材料，而且土壤粘化層的氟含量與氟中毒的流行具有直接關系，因此本次研究中只采取了耕作層之下的土壤剖面樣品?？傮w上，耕作層之下的土壤剖面樣品中氟的含量由淺至深逐漸升高?？椊鹂h城關鎮(zhèn)荷花村土壤剖面含氟量從610g/g增加到745g/g，變幅為135g/g；納雍縣龍場鎮(zhèn)龍場村土壤剖面含氟量從2240g/g增加到2520g/g，變幅為281g/g；平壩縣樂平鄉(xiāng)小屯村土壤剖面含氟量從1310g/g增加到1660g/g，變幅為305g/g；織金縣雞場鄉(xiāng)木貨村土壤剖面含氟量從1870g/g增加到4460g/g，變幅為2580g/g，該土壤剖面氟含量變幅最大，近2.4倍。對不同地區(qū)的土壤剖

14、面氟含量進行比較，地氟病重病區(qū)與輕病區(qū)土壤氟含量的差別并不顯著。土壤是母巖經(jīng)風化成土作用形成的地表松散物質(zhì)，具有繼承母巖物質(zhì)特征的特點。不同巖石含氟量不同，但在研究區(qū)內(nèi)，土壤氟含量明顯高于母巖。分析的54件巖石樣品中，大多含氟量低于500g/g，而土壤中氟含量遠高于此值。土壤從上至下，氟含量有增加的趨勢。鄭寶山認為西南氟病區(qū)氣候溫暖、潮濕，風化作用極為強烈是影響氟在粘土中富集的環(huán)境因素。在強烈的淋溶、富鐵鋁化和粘土化作用過程中，巖石風化釋放出來的氟有相當一部分尚未來得及被水淋溶，就被新生成的次生粘土礦物或鐵鋁氧化物膠體所俘獲。由于這一過程進行的比巖石風化過程中氟的淋失更強烈，因此土壤的含氟量高

15、于巖石的氟含量，特別是富含粘土礦物和鐵鋁氧化物膠體的粘化層含氟最高15。根據(jù)水系沉積物化探測定，貴州氟背景值為679g/g，呈中、高地球化學背景分布，分布在中、上二疊統(tǒng)至下、中三疊統(tǒng)含凝灰質(zhì)硅質(zhì)碎屑巖和局限臺地碳酸鹽巖風化形成的土壤中。從我們的分析測試可知，土壤氟在二疊系至三疊系碳酸鹽巖風化的土壤中含量相對較高，所顯示的4條剖面中有3條是碳酸鹽巖風化的土壤，個別土層氟含量高達4460g/g。而泥巖、砂巖風化形成的土壤氟含量較低，明顯低于其他3個剖面氟含量的一半。在二疊紀晚期和三疊紀碳酸鹽巖中，夾含有多層火山凝灰?guī)r，這些巖樣的氟含量可達5000g/g以上。在碳酸鹽巖巖層風化成土過程中，這些火山凝

16、灰?guī)r中的氟也會進入土壤，這可能是導致碳酸鹽巖風化形成的土壤中氟含量較高的一個原因。研究區(qū)域內(nèi)粘土巖類巖層中不含凝灰?guī)r質(zhì)夾層，這類巖石含氟量一般較低，因此粘土巖類風化所形成的土壤氟含量低于碳酸鹽巖風化形成的土壤。居民所取的拌煤粘土，主要是土壤層中除掉表土層后的土壤，當?shù)鼐用襁x擇拌煤粘土是選擇粘性大的粘土，遵循就近、方便的原則，不刻意選擇某種土壤為拌煤的粘土。采用虹吸法測定土壤粘粒含量顯示，當?shù)赝寥乐姓沉：看蠖嘣?0%左右；顯然，選擇拌和煤的粘土，這些土壤中粘粒成分較高，均可選用。根據(jù)以上分析，作為助燃劑，選擇泥巖類碎屑巖風化形成的低氟粘土可有效降低氟中毒風險。根據(jù)走訪調(diào)查，三縣調(diào)查農(nóng)戶反映使用粘土拌和粉煤的一般比例是13，即1份粘土拌和3份粉煤。因此，當粘土氟含量遠高于粉煤時，造成氟中毒的氟將主要來自粘土。如在納雍縣龍場鎮(zhèn)龍場村，所使用的粉煤氟含量為112g/g，而拌和粘土后則高達1190g/g，超過原粉煤的10倍，按此計算，粘土氟含量應為3350g/g，但采集的土壤樣品平均氟含量在2300g/g左右，顯然粘土的比例稍微高一些。如果在燃燒過程中，粉煤和粘土中的氟按照同樣的比例排放到空氣中，則釋放到空氣中的氟有93.7%來自粘土，只有6.3%來自煤炭。在織金縣荷花村，泥巖等風化形成的粘土，接近甚至低于粉煤氟含量。土壤主要是