鄂北岗地和鄂东湖区土壤矿物质与居民健康关系研究

2017-03-15刘彦彤黄升谋

绿色科技 2017年24期

刘彦彤，黄升谋

(湖北文理学院化学工程与食品科学学院，湖北襄阳 441053)

1 引言

笔者2004年从鄂东长江之滨的平原湖区来到鄂北岗地学习或工作，很快发现两地居民面容差别巨大，和鄂东湖区居民相比，鄂北岗地居民皮肤较黑、较粗糙，皱纹较深，O型腿、X型腿、驼背、“倒屁股”(髋关节发育不良)、矮个较多，头发较黄、白得比较早，双胞胎较多。这一切引发笔者深深的思考，是什么原因导致两地居民巨大的差异？

碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质营养对人体的生长发育起重要的作用，直接影响人的健康及外貌[1]。碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等都可以通过植物或动物合成，人只要吃相应的食物就可以获得，随着人们生活水平提高，碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素营养都能得到满足。然而，矿物质来自于土壤，植物、动物和人体都不能合成，植物通过吸收土壤中的矿物质而获得，动物通过吃食植物而获得，人通过吃食植物或动物获得，如果某地土壤中缺乏某种矿物质，那么该地的植物、动物都缺乏该种矿物质，如果人只吃该地的植物、动物就会缺乏该种矿物质。鄂北岗地和鄂东湖区两地居民人种相同，饮食习惯相近，经济条件相当，能对两地居民外貌和健康产生较大影响的只能是矿物质。虽然前人对不同土壤矿物质分布的研究较多[2～7,16]，但是，岗地,特别是湖区(土壤由河流水土沉积形成的特殊土壤)矿物质的特点以及与居民健康的关系的研究无人涉足，所以本文通过测定鄂北岗地和鄂东湖区两地矿物质含量并调查了两地居民的健康状况，为了解不同地形土壤矿物质特点及与人群健康的关系提供理论基础。

2 材料与方法

2.1 材料

鄂北岗地土壤：取自襄阳市襄州区团山镇，取土深度25 cm。

鄂东湖区土壤：取自武汉市黄陂区武湖街道办，取土深度25 cm。

2.2 方法

(1)佝偻病、矮小症及双胞胎率调查：选取两地(襄阳市襄州区团山镇和武汉市黄陂区武湖街道办)20～40岁(改革开放后出生，生活条件改善，吃外地食品较多)，40～60岁(改革开放前出生，基本自给自足，吃外地食品较少)男女各1000名为调查对象,统计佝偻病和矮小症的发病率。佝偻病以O型腿、X型腿、驼背、“倒屁股”为标志，相当于医学中度以上佝偻病，矮小症以男1.6 m、女1.5 m以下为标志，同时调查双胞胎率。

(2)土壤钙含量的测定：土壤钙含量的测定按文献[8]的方法进行。

(3)土壤铁(有效铁)锌(有效锌)含量的测定：土壤样品经DTPA-TEA-CaCl2提取后，用原子光谱法直接测定溶液中的铁和锌含量(见文献[9])。

(4)土壤有效硒含量的测定：土壤有效硒的提取和测定方法按文献[10]的方法进行。

(5)土壤碘含量的测定：土壤碘含量的测定方法按文献[11]的方法进行。

3 结果与分析

3.1 鄂北岗地和鄂东湖区土壤矿物质含量差异

鄂北岗地和鄂东湖区土壤矿物质含量差异如表1所示。

从表1可知，与鄂东湖区相比，鄂北岗地钙、锌、硒、碘含量较低，铁含量较高，鄂东湖区5种矿物质含量中等，接近全国平均水平，鄂北岗地5种矿物质含量偏高或偏低，例如钙含量为0.26，接近山东省最低的0.24，而铁含量为68.36，进入全国高值区间。分析表明：鄂北岗地由于地势较高，其他地方的水土(包含矿物质)不能流入，而本地土壤中的矿物质由于长年雨水的冲刷，随水土顺河流流到平原湖区，因此土壤矿物质特别依赖土壤母质,容易缺乏矿物质，鄂东湖区(武湖街道办的平原湖区)位于长江北岸，千百年来,由于长江洪水泛滥，长江的水土沉积于此，其土壤(耕作层)矿物质基本来源于长江水土的沉积,与当地土壤母质基本无关,而此处的长江的水土汇集了长江中上游地区各地的水土，各地的矿物质在长江中混合，所以武湖街道办的平原湖区矿物质非常均衡,其含量多处于平均值或中等区间。

表1 鄂北岗地和鄂东湖区土壤矿物质含量差异

注:钙、锌、铁、硒、碘的平均值(中等)、最低值、最高值分别来自文献[13]、[14]、[14]、[15]、[12]

3.2 鄂北岗地和鄂东湖区健康状况

鄂北岗地和鄂东湖区健康状况如表2所示。

表2 鄂北岗地和鄂东湖区健康状况 %

从表2可知，鄂北岗地40～60岁男女佝偻病分别高于鄂东湖区128%和258%，矮小症分别高于鄂东湖区200%和300%，鄂北岗地20～40岁男女佝偻病分别高于鄂东湖区133%和156%，矮小症分别高于鄂东湖区60%和150%。鄂北岗地双胞胎率比鄂东湖区高325%。可见无论男女、年龄，鄂北岗地佝偻病和矮小症都高于鄂东湖区，其中男人差别较小，女人差别较大，20～40岁差别较小，40～60岁差别较大。

分析表明，钙、锌和碘与人的生长发育密切相关，直接影响人体骨骼的发育和身高。钙是人体内200多种酶的激活剂, 钙能通过与钙调素结合，激活钙调素，活化的钙调素调节一系列酶的活性，从而促进人体的生长发育[1]。钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，预防骨质疏松和骨质增生。钙摄入不足，会使儿童、青少年偏食、厌食、骨骼发育不良、佝偻病，使中老年骨质疏松和骨质增生、骨质软化、各类骨折。锌不仅是DNA聚合酶、RNA聚合酶等几十种酶的必需成分，也是某些酶的激活剂，同近百种酶的活性有关，控制人体各种代谢过程，特别是蛋白质、脂肪、糖以及核酸的合成和降解。锌影响性激素和生长素的合成和活性，促进人的生长发育，儿童和青少年缺锌，DNA的合成速率降低、细胞分裂速度降低，可使生长停滞，身材矮小，甚至侏儒，毛发色素变淡、指甲上出现白斑。碘是甲状腺素合成和活性所必需，甲状腺素能活化体内100多种酶，碘通过甲状腺素能促进生物氧化和磷酸化的偶联、调节能量转换，促进蛋白质合成和分解，促进糖原和脂肪分解氧化。甲状腺素促进中枢神经系统和骨骼的正常发育。儿童的身高、体重、骨骼、肌肉的生长发育和性发育都有赖于甲状腺素。硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的组成成分，此酶催化还原性谷胱甘肽(GSH)与过氧化物的氧化还原反应，具有抗氧化作用，是重要的自由基清除剂(是维生素E的50～500倍)。硒依靠其强大的抗氧化功能，清除体内的有害自由基，防止人体衰老[1]。

鄂北岗地土壤由于钙、锌和碘含量较低，影响了人的生长发育以及骨骼的生长，所以佝偻病、矮小症相较稍多。40～60岁人由于出生在改革开放以前，生活条件较差，特别是农村出生的人，粮食和蔬菜基本自给自足，矿物质严重依赖当地水土，所以鄂北岗地40～60岁人佝偻病、矮小症较多，特别是女性由于更年期以后，对钙的吸收减少，流失增加，导致骨质疏松，所以佝偻病更多。而20～40岁人出生在改革开放以后，生活条件较好，食品流通广泛，有的人通过吃外地粮食和蔬菜，对当地水土矿物质依赖降低，且尚未到更年期，骨质疏松导致的佝偻病尚未出现，所以佝偻病、矮小症较少。

矿物质不仅影响人的生长发育，而且一些矿物质能与DNA结合，影响基因表达。鄂北岗地双胞胎较多可能也是由于土壤矿物质影响胚胎细胞基因表达造成的。

4 讨论

碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质营养对人体的生长发育起重要的作用，直接影响人的健康及其外貌。碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素等都可以通过植物或动物合成，人只要吃相应的食物就可以获得，随着人们生活条件改善，碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素营养都能得到满足。然而，矿物质来自于土壤，植物、动物和人体都不能合成，植物通过吸收土壤中的矿物质而获得，动物通过吃食植物而获得，人通过吃食植物或动物获得，如果某处土壤中缺乏某种矿物质，那么该处的植物、动物都缺乏该种矿物质，如果人只吃该处的植物、动物就会缺乏该种矿物质。而矿物质是构成机体组织的重要原料，参与组织构成，维持体液平衡,帮助传递电子，矿物质铬、铁、锌、锰、铜、镍等能与DNA结合，影响基因表达。一些微量元素与激素、酶蛋白或辅酶等结合，调控人体生物化学反应，促进人体生长发育，影响人的身高，体型和外貌[1]。鄂北岗地和武湖街道办平原湖区两地居民人种相同，饮食习惯相近，经济条件相当，能对两地居民外貌和健康产生较大影响的只能是矿物质。除了前述鄂北岗地居民佝偻病、矮小症与其土壤钙、锌和碘缺乏直接相关以外，鄂北岗地居民皮肤较黑、较粗，皱纹较深，头发较黄，白的比较早，可能都与其矿物质含量或矿物质的平衡有关(机理有待进一步研究)，例如：鄂北岗地由于土壤硒含量较低，导致谷胱甘肽过氧化物酶的抗氧化防衰老活性较低，居民皮肤衰老较快，皱纹较多，较深，甚至鄂北岗地双胞胎较多可能也是由于土壤矿物质影响胚胎细胞基因表达造成的(一些矿物质与DNA结合，影响基因表达)。

人体需要的矿物质特别是微量元素很少，某些微量元素在体内的生理作用剂量与中毒剂量非常接近，各种矿物质是相互作用、相互影响，矿物质过量或不足会引起疾病甚至癌症，通过药物获得矿物质容易过量，且不平衡，容易引起“单盐毒害”,所以矿物质均衡对人体健康非常重要。然而，由于我国各地地质条件不同，地势各异，土壤矿物质含量差异巨大，有些地方一种矿物质含量过高，另一种矿物质含量过低，导致各种地方病发生。特别是山区和岗地，由于地势较高，别的地方的水土(包含矿物质)不能流过来，本地土壤中的矿物质由于雨水的冲刷，随水土顺河流流到平原湖区，容易造成矿物质缺乏，所以有些山青水秀的地区因矿物质不足或过多，导致癌症，成为癌症村。而平原湖区例如武汉市黄陂区武湖街道办平原湖区位于长江北岸，千百年来由于长江洪水泛滥，经常被淹没，长江的水土沉积于此，而此处长江的水土汇集了长江中上游地区各地的水土，各地的矿物质在长江水翻滚中混合，非常均衡,所以其居民健康漂亮。特别是长江下游平原如江苏省苏、锡、常等地区的长江水汇集了长江全流域更多地区的的水土，这些地区有的某种矿物质高，有的某种矿物质低，通过长江水的翻滚混合成矿物质均衡，含量中等的水土，在洪水泛滥时沉积于周围土壤，通过千百年的沉积，使长江下游平原土壤矿物质更平衡的，不管是对人还是对农作物，都不会造成某种矿物质缺乏，也不会形成“单盐毒害”。所以长江下游平原的农作物丰产，营养丰富，人们健康漂亮，所以苏南地区被历代称为 “美女之地，鱼米之乡”。

相反，山区岗地，由于地势较高，别的地方的水土(包含矿物质)不能流过来，本地土壤严重依赖本地土壤天然的矿物质，矿物质含量是随机的，有的土壤某种矿物质含量高，某种矿物质含量低，矿物质不均衡，此外，由于长年雨水的冲刷，山区岗地矿物质随水土顺河流流到平原湖区，特别容易缺乏水溶性较高的的矿物质，一些落后的山区岗地饮用井水，而井水只溶解了水井局部土壤周围矿物质，偶然性和随机性很高，矿物质很不均衡，所以，农村把井水改来自河流的自来水，有利于摄取均衡的矿物质。

不同地域的水土由于土壤矿物质的不同，养活的是健康(外貌)状况不同的人。矿物质不均衡的山区岗地的人容易发生地方性疾病[17]，外貌也受影响。鄂北岗地20～40岁居民比40～60岁居民特别是女性健康状况明显改善说明，所有居民特别是山区岗地的居民要尽可能多吃外地食品(特别是主食)，特别是平原湖区的食品，可以使各地食品矿物质互补，提高健康水平。

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