地质环境与人体健康.ppt
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第七讲地质环境与人类健康,内容提纲概述第一节地球物理环境与人类健康第二节特殊地质环境与人类健康第三节值得注意的几个问题,概述,医学地质学(MedicalGeology,Geomedicine):
研究人体健康与地质环境关系的学科。
医学地质学研究人体疾病产生、防治和人体保健与地质环境的关系。
一定状态的地质环境直接影响人体健康。
某些化学元素的不足或过剩和某种地球物理场的变化,可以引起疾病的产生。
(一)人体与地壳的化学元素组成人们在生命机体中可以测得60多种化学元素。
人体内的化学元素分为宏量元素和微量元素。
宏量元素包括氧、碳等,占人体总量的99.95%,它们是生命机体不可缺少的元素。
微量元素在人体内含量低于体重的万分之一。
微量元素为生命机体所必需,在人体中的含量稍有不足或过剩,将有损身体健康。
人体健康与地质环境的关系,人类是地球演化到一定阶段的产物。
在不同地质环境中,人体生长发育和健康受地壳元素分布不均匀性和地球物理非均衡性影响较明显。
人体化学元素组成与地壳、海水的元素组成密切相关。
这一方面表明人类演化、生物演化起源于地球演化;另一方面表明人类通过食物、水和空气,经过消化和呼吸系统从环境中吸收了各种化学元素。
人体血液中元素的丰度变化与地壳岩石中元素的平均丰度变化基本一致。
(二)人体必需元素及其不足或过剩对人类生长发育和完成生命历史所必需的元素称为必需元素。
必需元素一般不能被另一种元素完全取代,否则会对人体的新陈代谢有直接影响。
在人体摄取的营养物质中,若某种必需元素严重不足或过剩,会引起生长迟缓、患病甚至死亡。
化学元素通过空气、水和食物进入人体。
在地质环境中的地球化学异常将影响空气、水和食物中元素和含量。
第一节地球物理环境与人类健康,一、放射性环境与人类健康二、电磁辐射环境与人类健康,一、放射性环境与人类健康,
(一)概述
(二)放射性物质在地质环境中的分布特点(三)氡对人体健康的危害(四)居室氡的来源(五)氡的防治对策,用电子感应加速器测试放射线,很多人都知道,放射线对人体健康有害,长期接触一定量放射线,可引起人的肺癌、白血病和放射病等病症。
如果在短期内接触较大量放射线,可引起人的急性放射病,如抢救不及时,可危及生命。
那么,什么是放射线呢?
它们是怎么形成的呢?
又是怎样伤害人体的呢?
一、放射性环境与人类健康,
(一)概述,
(一)概述,顾名思义,放射线是由放射性元素发出的射线。
所谓放射性元素,是指这些元素的原子核不稳定,在自然界的自然状态下不断地进行核衰变,在衰变过程中放射出、三种射线和有放射性特点的隋性气体氡气。
其中的射线(粒子)实际上是氦(He)元素的原子核,由于它质量大、电离能力强和高速的旋转运行,所以是造成对人体内照射危害的主要射线;射线是负电荷的电子流;射线是类似于医疗透视用的X射线一样和波长很短的电磁波,由于它的穿透力很强,所以是造成人体外照射伤害的主要射线;由衰变而产生的氡(Rn)气是自然界中仍具有放射性特点的惰性气体,由于它还要继续衰变,因此被吸入肺部后,容易造成对人体内照射(特别是对肺)的伤害。
在天然“放射性元素”中,人们常听说的放射能量最大的是铀(U)、钍(Th)和镭(Ra),其次有钾-40(40K),铷(Rb)和铯(Cs)。
这6种放射性元素是构成地球和宇宙自然界一切物质的组成部分(当然很微量),无论是在各类岩石和土壤中,还是在一切江河湖海的水中和大气中,都有不同数量的放射元素存在。
其中铀在地壳中占“克拉克值”平均含量的千分之一。
(一)概述,由衰变而产生的氡(Rn)气是自然界中仍具有放射性特点的惰性气体,UNSCEAR(联合国原子辐射效应科学委员会)报告中指出:
人均年有效当量剂量为2.4mSv,其中氡和氡子体的辐射造成的剂量贡献为1.2mSv,占总剂量的50%。
(邹文良等,2001)氡是由铀放射性系列中的镭同位素衰变直接产生的,它是一种无色、无味、摸不着和看不到的放射性气体,对人和其他生物等有着重要的杀伤力,被国际组织定为A族致癌物,因而被称为“隐形杀手”。
(一)概述,238U衰变系列示意图(经Turekian,1977,改动),氡(Rn),镭(Ra),
(二)放射性物质在地质环境中的分布特点,1、概述2、铀(氡的母体)在环境中的分布3、旅游溶洞内氡的浓度特点,自然界中存在的天然放射性同位素广泛存在于岩石、土壤和水体中,不同岩性和不同类型的土壤放射性元素含量不同,一般情况下花岗岩中放射性元素含量较高,基性、超基性岩中较低,沉积岩中放射性元素含量变化较大。
(常桂兰,2002),1、概述,1)、无论是各类岩石中,还是土壤和海水中,普遍都存在不同数量的(但都是微量或很微量的)放射性元素(表1)。
表1铀元素在地壳、岩石中的分布(ppm),2)、由水成(沉积)生成的大理石类和板石类中的放射性元素含量,一般都低于地壳平均值的含量;其中只有少量的黑色板岩可能高于地壳平均值,因为,板岩都是由江、河、湖泊、海洋中沉积的泥质岩石变质而来的,其中的黑色板岩中含有较多的碳质成份。
泥质和碳质在水下沉淀时都有较强的吸附力和粘接力,能够把水中的放射性物质和各种杂质都吸附到泥质和碳质中沉积下来。
1、概述,3)、在火成岩中,闪长岩类,玄武岩类、辉长岩类等和有装饰性能特点的变质岩,如,片麻状花岗岩、花岗片麻岩等,暗色系列的(包括黑列)花岗岩和“浅色系列”中的灰色系列花岗岩,其放射性元素含量也都低于地壳平均值有含量;4)、浅色系列的花岗岩类和由火成岩变质形成的片麻状花岗岩及花岗片麻岩等(包括白色系列、红色系列、浅色的绿色系列和花斑色系列),其放射性元素含量稍高于地壳平均值的含量。
原因如下:
1、概述,A、白色花岗岩类主要是花岗岩类中的白岗岩。
白岗岩是地下岩浆冷凝的后期阶段生成的,它的主要成分是二氧化硅(SiO2),在岩石中高达7377。
这种岩石生成的阶段(即岩浆冷凝的后期阶段)恰好也是地下岩浆中的铀、钍、铷、钾等放射性元素相对聚集的阶段。
由于一切元素(包括放射性元素)在地球中的分布都是极不均匀的,如果恰好遇到某一地区的放射性元素分布相对稍多(地质上称为“本底偏高”)时,那么这个地区出产的白岗岩的放射性辐射强度就有可能偏大。
1、概述,B、红色花岗岩类钾长石是红色花岗岩的主要成分,而钾元素中的同位素钾-40(40K)本身就是放射性元素。
所以含钾矿物质(呈浅粉色、粉红色等)越多,其辐射强度有可能越偏高(大)。
此外,在红色花岗岩类中,包括了片麻状花岗岩和花岗片麻岩。
这种在距今二三十亿年前生成的古老岩石中,不仅含钾长石多,而且有时还含一种颜色美丽的(紫红色、酱红色、紫色等)特殊矿物质锆石(ZrSiO4)。
1、概述,锆石(英文名称:
zircon)是一种硅酸盐矿物,它是提炼金属锆的主要矿石。
锆石广泛存在于酸性火成岩,也产于变质岩和其他沉积物中。
锆石的化学性质很稳定,所以在河流的砂砾中也可以见到宝石级的锆石。
锆石有很多种,不同的锆石会有不同的颜色,如红、黄、橙、褐、绿或无色透明等等。
经过切割后的宝石级锆石很像是钻石。
锆石过去还被叫作锆英石或风信子石。
锆石可耐受3000以上的高温,因此可用作航天器的绝热材料。
锆石矿物质中常混有铀、钍等放射性元素,从而使花岗岩的红色更加鲜艳华贵的同时,随之也提高了辐射强度,这就是著名的“印度红”和“南非红”辐射强度偏大(高)的原因所在。
C、浅色系列的绿色花岗岩因为它有时含一种颜色鲜艳美丽和绿色、翠绿色、兰绿色的特殊矿物质天河石。
天河石本身就是由弱放射性元素钾、铷、铯组成的【(K,Rb,Cs)(AlSi3O8】,因此含有这种矿物质的名贵的绿色花岗岩,其辐射强度可能偏大。
1、概述,天河石为常见的矿物,产在火山岩中,它属于长石矿物中的一种,为含钾铝硅酸盐。
微斜长石的颜色有白到米黄、红色,具有玻璃光泽,比较脆。
它有一个绿色的变种叫天河石。
微斜长石是长石组矿物的一个成员。
有时被当作宝石的天河石,就是一种绿色的微斜长石。
分布较普遍的白微斜长石和灰微斜长石用于生产陶瓷釉。
D、花斑系列的花岗岩由于常有含钾的矿物质和石英等其它矿物质组成的“大斑晶”,构成漂亮的斑状花岗岩,所以其辐射强度也有可能偏大。
1、概述,2、铀(氡的母体)在环境中的分布,自然界氡有3个同位素222Rn,220Rn,219Rn,通常所说的氡主要指222Rn。
222Rn是天然放射性元素衰变系列铀系中的一个气体元素,半衰期为3.825天,氡的母体元素为铀,铀衰变不断产生氡。
自然界中铀的分布规律较复杂,在岩浆岩中,一般铀随SiO2含量的增高而增大,沉积岩中铀的丰度取决于岩石的形成环境与岩石所含炭质、有机质、磷质成分的多少;表生环境中,铀的地球化学性质活泼,易溶于水,随地下水迁移,氡也溶于水,所以氡与母体元素一道迁移,导致铀与氡的空间分布广泛(章晔等,1999),通常地质环境是控制氡浓度的重要因素。
3、旅游溶洞内氡的浓度特点,在我国著名的地质景观和风景名胜中,溶洞占所有重要的地位。
由于溶洞所处的地质环境特殊,易发生氡及其子体的富集,导致洞内浓度过高,有的甚至超过放射性矿区坑道作用面上最大容许浓度,危害工作人员和游客的健康(吕惠进,2002)。
旅游溶洞中氡和子体的浓度大小主要取决于地质因素(组成溶洞的岩石和洞内沉积物的氡含量、断层和裂隙的发育程度、地下水的氡含量及水量等)和溶洞的特征(溶洞的大小、类型、深度、通风条件等)和观测时间。
(1)地质因素溶洞的岩石、土壤中放射性元素的丰度和洞内地水中氡的含量是影响氡浓度的主要因素。
铀、镭等元素含量越高,氡及其子体的浓度越大。
如,湖南奇梁洞岩石中镭的含量较高(411.9Bq/kg),相应的氡和子体浓度也较高(氡平均值为1530.1Bq/m3);而九天洞岩石中镭的含量较低(27.6Bq/kg),相应的氡和子体浓度也较低(氡平均值为360.3Bq/m3)。
另外,研究表明,断层破碎带深部储存大量的氡气,它向上以气流运动及扩散迁移方式释放到溶洞空间,使溶洞内氡和子体浓度增加。
3、旅游溶洞内氡的浓度特点,
(1)地质因素溶洞内地下水中氡的含量及涌水量也是一个重要的影响因素。
氡溶于水的能力很强,其溶解度约为50%。
地下水在高压下氡的浓度很高,沿断裂运移至溶洞中,由于温度增高、压力降低,溶解度减小,氡从地下水中逸出,增加了溶洞中氡和子体的浓集。
3、旅游溶洞内氡的浓度特点,
(2)溶洞的特征就单体溶洞而言,厅堂式溶洞由于洞高、空间大,洞体短,通常有多个洞口,自然通风率高,在相近的地质条件下,洞内氡和子体浓度较低。
通道式溶洞由于洞体长,体积较小,自然通风率相对较低,氡和子体浓度相对较高。
若只有一个洞口,这类溶洞尤其是最深处氡和子体浓度最高。
而在组合式或层状溶洞中,深度最大、空气流通受阻的部位氡和子体的浓度最高。
3、旅游溶洞内氡的浓度特点,(3)观测时间(季节)由于受溶洞内温度和气压及其温差和压差的影响,在不同的季节浓度有所变化。
谈树成等(1998)对云南个旧矿山井下氡及氡子体浓度的研究表明,夏季氡浓度比冬季高出295倍之多。
认为这种变化特点与季节性气候变化引起的空气压差变化有关,夏季压差大,冬季压差小,氡气流也随之发生变化。
程业勋等研究表明,地下1以下土壤中氡浓度的日变化不明显;年变化中12月份浓度最低。
而每年510月份是旅游的黄金季节,氡对游客和洞内的旅游从业人员危害极大。
3、旅游溶洞内氡的浓度特点,(三)氡对人体健康的危害,放射性危害主要有两个方面,即体内辐射与体外辐射。
体内辐射主要来自于放射性辐射在空气中的衰变,而形成放射性物质氡及其子体。
氡及其子体对人体健康产生危害的主要钋218(218Po)和钋214(214Po)。
这些放射衰变产物常粘附在可吸入颗粒物上,呼吸时氡气及其子体随气流进入肺脏,氡子体衰变时放出射线,这种射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞,使肺细胞受损,从而引发患肺癌的可能性。
另外,氡还对人体脂肪有很高的亲和力,从而影响人的神经系统,使人精神不振,昏昏欲睡。
体外辐射主要是指天然石材中的辐射体直接照射人体后产生一种生物效果,会对人体内的造血器官、神经系统、生殖系统和消化系统造
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