珠江三角洲顺德乐从镇Mn的生态地球化学及其对人群健康的影响分析

摘要

许多地方流行病与地球化学环境密切相关，具有地域分布特征。它们源于地质作用和人为因素造成的地壳表面局部地区出现元素的相对富集或贫化。珠江三角洲经济区主要地方流行病有地甲病、地氟病和肝癌、鼻咽癌。其中，佛山市顺德区和南海区是全国三大肝癌高发区之一。 本研究评述Mn在水圈、大气圈、土壤圈及生物圈的分布和迁移转化特征；分析肝癌病区土壤和饮用水体中Mn全量、有效量和土壤酸碱度，及其对Mn全量及有效性的影响，评价肝癌高发区和对照区Mn的局部背景水平和异常程度，探讨Mn的环境地球化学特征跟肝癌的关系。 本研究取得以下主要结论和认识： 1、顺德乐从镇肝癌高发区杨活、罗沙、水藤的土壤偏酸性(pH4.5-6.0)，对照区(低发区)大闸的土壤偏碱性(pH7.5-8.5)。肝癌病区的深层土的pH值比表层土高。肝癌高发区深层土呈弱酸性，表层土呈强酸性，对照区深层土呈弱碱性，表层土呈弱酸性。肝癌高发区深层土Mn含量比表层土高，对照区相反。 2、对比高发区杨活剖面和对照区(低发区)大闸剖面发现：杨活剖面与大闸土壤质地变化不一样。杨滘剖面从表层到深层的土壤质地变化规律是褐色粘土→粉砂质粘土→黑色粘土；大闸剖面从表层到深层的土壤质地变化规律是褐色粘土→黑褐色粘土→褐色粘土。杨沼剖面Mn含量总体上比大闸要低200mg/kg。在杨活剖面，距地表20cm以上的样品Mn含量变化波动较大，20cm以下的样品Mn含量波动较小；在大闸剖面，距地表40cm以上的样品Mn含量变化波动较大，40cm以下的样品Mn含量波动较小。Mn元素在表层土的环境地球化学行为比深层土更为活跃。 3、肝癌高发区和对照区表层土Mn的形态含量变化规律是一致的：铁锰氧化物结合态>残渣态>有机结合态>交换态>碳酸盐结合态。肝癌对照区表层土交换态Mn的含量比肝癌高发区高。肝癌对照区表层土交换态Mn的平均值为23.3mg/kg，高肝癌高发区5mg/kg。交换态Mn是能容易被植物吸收和利用，可见肝癌对照区的居民可能吸收Mn含量比肝癌高发区的高。 4、肝癌高发区土壤中铁锰氧化物结合态与总量存在显著正相关关系，这与肝癌对照区(低发区)是一致的。不同的是肝癌高发区土壤中的交换态Mn不仅在l﹪的显著水平与总量有显著正相关关系(r=0.641)，而且在5﹪的显著水平与铁锰氧化物结合态Mn也存在显著正相关关系(r=0.545)，这可能是肝癌高发区土壤中交换态Mn含量不仅受制于总量，还受铁锰氧化物结合态Mn的影响。 5、分析肝癌高发区、对照区土壤pH值、全量Mn与有效量Mn之间的关系发现，有效量Mn与不仅受全量Mn的影响，而且与pH有密切关系。全量Mn与有效量Mn呈正相关关系，pH值与有效量Mn呈负相关关系。 6、以30年为时间尺度，分析土壤Mn的环境地球化学行为发现：顺德肝癌重病区土壤Mn含量处于均衡状态，对照区(轻病区)土壤Mn含量富集，增加了大约100mg/kg。可能原因是顺德水道上游的Mn元素随泥沙迁移沉积到下游。 7、从本次研究测定的数据看，顺德肝癌病区土壤Mn含量均高于广东省土壤Mn背景值(279mg/kg)。肝癌对照区(轻病区)土壤Mn含量高于全国土壤Mn背景值(540mg/kg)，重病区有50﹪的采样点土壤Mn含量低于全国土壤Mn背景值。 8、顺德乐从镇水环境中锰元素的测定值范围波动很大，最大值在罗沙村，超过其标准大约10倍，最小值在肝癌高发区杨浯村，低于其标准。铁元素的含量也超标。铅元素的含量均在其标准内，该地区没有铅污染。镍元素的含量有部分超标。 9、Mn元素在重病区与对照区土壤中分布有规律性，土壤中Mn含量与肝癌死亡率存在负相关关系。 本研究的特色之处主要体现在： (1)通过大比例尺、大密度的系统采样，对顺德研究区Mn进行详细的环境地球化学研究，所得结论比通过小比例尺、小密度采样的结论更真实地反映Mn在该区生态系统中的分布、迁移、转化规律。 (2)从环境地球化学、医学地质等多角度分析Mn对人体健康风险的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究目的与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

1.4研究方法

1.5完成的工作量

第2章锰的生态地球化学特征

2.1锰的基本物理化学性质

2.2地球化学特征

2.3表生环境地球化学特征

2.4锰在环境中的分布特征

第3章土壤圈中锰的环境地球化学行为及其效应

3.1锰的形态分析研究

3.2土壤酶与锰的相互作用及其影响

3.3锰在土壤圈中的迁移转化特性

3.4环境条件对锰迁移转化的影响

3.5土壤中锰的循环

第4章水圈中锰的环境地球化学行为及其效应

4.1锰在水圈中的分布

4.2地下水锰元素的迁移富集与分布

4.3地下水锰元素迁移富集的控制因素

4.4饮水中锰的含量与人体健康

4.5除锰措施

第5章生物圈中锰的环境地球化学行为及其效应

5.1锰在生物圈中环境地球化学行为

5.2微生物对锰的氧化还原作用

5.3锰对动植物生理的作用及影响

5.4锰的生物地球化学循环

第6章大气圈中锰的环境地球化学行为及效应

6.1大气中锰的浓度与形态分布

6.2大气中锰的来源与归宿

第7章锰对人群健康的影响及其风险评估

7.1锰对人群健康的影响

7.2锰的人群健康风险评估

第8章顺德区域地质与环境特征

8.1自然地理

8.2区域地质特征

8.3地方流行病

第9章样品采集及数据分析

9.1采样位置

9.2野外采样和样品采集

9.2样品的处理及分析

9.3分析方法

第10章顺德乐从镇土壤环境中锰的生态地球化学

10.1土壤的组成

10.2土壤酸碱度

10.3土壤中Mn的空间分布

10.4土壤中Mn的形态及其相关关系分析

10.5小尺度时间范围内土壤环境中Mn的演化

10.6小结

第11章顺德乐从镇水环境中锰的生态地球化学特征

11.1重金属离子含量

11.2水环境中影响重金属浓度的因素分析

11.3水体单因子污染指数评价

11.4小结

第12章结论与展望

12.1结论

12.2展望

参考文献

附录

致谢