西北人居健康环境研究概述

赵君，王鹏，王磊，于国强，刘拓，常亮，赵禹

（中国地质调查局西部绿色发展研究院，中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安 710054）

地质调查工作为国家的发展和人民的生活做出了巨大的贡献。调查内容主要是对地质背景、矿产、水、土地及环境等要素的现状调查，以往大都注重专项调查，健康人居环境调查和综合研究相对较少。

近年来，随着国家对人居环境的重视和“健康中国战略”的提出，中国地质调查局开始部署开展环境对人群健康影响研究，识别环境中影响人居健康的要素，评价风险，提出健康建议，科学开发优质健康地质资源，该项调查命名为健康地质。健康地质在医学地质学的基础上，扩展了研究，进一步探讨各类地球物质和地质作用过程的健康效应。

人体已知含有主要元素有60多种，其中Ca、Na、K、Mg、C、H、O、S、N、P、Cl等11种必需的定量元素，另有Fe、Cu、Zn、Mn、Co、V、Cr、Mo、Se、I等10余种为必需的微量元素。每种元素均有不同的健康作用，如I元素在体内主要参与甲状腺激素的合成，促进生长发育（尤其是脑发育）（郭春秀等，2019）；Mg含量不足会抑制植物的正常生长发育等（鲁振亚等，2019）。

自然环境中元素通过岩石-土壤-农作物进入到食物链中，对人类的健康产生影响（骆雪等，2019；吴勇等，2020）。人类在发展过程中不断从自然环境中获取物质和能量，并通过长期交换达到动态平衡，因此人体中的元素与地壳元素丰度具有明显的相关性，二者含量曲线十分相似（图1），由于每种元素在人体中的含量适宜才能保持健康，因此环境中元素的过高过低均可对人居健康产生影响。

图1 人体血液元素与地壳岩石元素含量均值含量曲线图Fig. 1 The average content curve of human blood elements and crustal rock elements

1 国内外研究现状

1.1 国外地质环境与健康研究历程

早在1996年，国际地质科学与环境计划委员会就建立医学地质工作组,现发展到有 57个国家和133个国际组织参加，医学地质是在第32届国际地质大会上提出并得到了广大地学专家的重视。2002年，瑞士、美国等地质调查局携手参与名为“454”国际地质对比计划项目，主题是环境污染、环境病理学、地球化学、地质环境、金属元素暴露所产生的后果等分析及其在环境、公共健康等方面的作用。

美国地质调查局重视研究影响人类和动物健康的地球科学因素，在20世纪50～60年代就开展了环境健康专题研究，提出了包括人在内的生态体系理念，并作为主要任务开展研究，诸如针对美国西南部地区每年10多万人及牲畜患病情况，开展了球孢子菌或山谷热作为致病因素的跟踪调查，形成了空间数据及分布图表，查明了致病因素与致病环境。英国地质调查局以环境地球化学中心为依托开展医学地质工作。法国、德国等国家也建立了专门的医学地质协会进行相关领域研究。

国外基本是通过地质学、医学、化学、生物学等多学科协同融合，结合本底调查、数据采集及已有数据的挖掘等方式，分析研究地表环境对人体健康、生态健康的影响关系。

1.2 国内地质环境与健康研究历程

早在20世纪60年代初，在刘东生院士的倡导下，中国科学院地球化学研究所建立了环境地球化学研究室，开展了包括克山病、大骨节病、地方性氟中毒的主要地方病环境地球化学研究。

20世纪90年代初期，中国地质调查局国家地质实验测试中心承担国家科委科技攻关项目《区域地球化学与农业和健康》，较为系统的研究了中国地球化学特征及环境景观与元素分布关系，全国主要地方病的地理分布及与生命元素关系、全国居民膳食的化学元素摄入量与健康关系，以及天然碘矿泉水与妇女儿童健康关系和食管癌与地理生态学生命元素关系等。

从2006年开始，中国地质调查局实施了“地方病严重区地下水供水安全示范工程”、“全国地方病严重区地下水勘查与供水安全示范”项目，并在黑、吉、晋、陕、甘、宁、青、新8个省（区）选择地方病严重区，研究地方病与地下水的关系。

目前，国内外学者主要研究聚集在以下几个方面：火山喷发与健康、空气和水中的Rn元素、地下水与环境中的As元素、水中的氟化物、水硬度及健康效应、Se缺乏及Se中毒、土壤与I元素缺乏、气溶胶矿物尘与人类健康及微量元素与人体健康的关系等。国内学者主要研究地方病与地下水、地理等关系，取得较好成果，逐步引起社会重视。

2 环境与健康研究的进展

2.1 环境与地方病关系研究

前人对地方病与环境元素的关系做了较多的研究，包括主要地方病的病因与机理研究。地方病是在某一特定地区与一定的地质环境有密切关系的疾病（贾红霞等，2019）。从环境地质学角度来看，地方病是由于地壳中元素分布不均匀，某些地区某种或某些元素严重不足或显著偏高，造成生活在该区域的人群由于相关元素含量异常而致病。如中国克山病发病区域呈北东向展布，中国土壤低Se带也呈近北东向展布，二者范围相似（图2）。因此前人推测环境中低Se是克山病发病因素之一（朱延河等，2009；赵君等，2021）。

图2 全国克山病发病区域图（环境与地方病组，1981）Fig. 2 National Keshan Disease Incidence Regions

常见地方病，如地方性氟中毒、地方性硒中毒、克山病、大骨节病等，前人做了大量研究，认为地方病在时空上的分布和地质环境中的地形地貌、地质构造、地层岩性、土壤、饮用水等因素密切相关，其病因、发病机制均与元素的缺乏、超标与失衡有关（丁生荣，2012；熊咏民等，2017；廖文等，2019）。

地方性氟中毒一般认为土壤中F元素会进入地表水和地下水，然后通过食物链传递给人体，过量会造成氟中毒，导致氟斑牙、氟骨病等（王卫星等，2020）；氟摄入不足会导致龋齿和大骨节病。如陕西省吴起县处于高F的地球化学环境中（郑强等，2020），分布地氟病。

地方性砷中毒是由于饮用水中的高As暴露或富As煤的家庭燃烧而引起的；地方性硒中毒发生在富含Se的黑色碳质硅质岩，碳质页岩和板岩中高Se含量的地区（Li et al.，2012；Liu et al.，2021）。

2.2 长寿村环境研究

目前，公认的长寿村是指一个地区每10万人中百岁老人超过7个，区域平均预期寿命比全国平均寿命大3岁，80岁以上高龄老人占总人口比例大于1.4%的地区。前人研究已知长寿地区的地质综合环境，试图解开长寿秘诀，进而提出长寿建议。如韦继康等研究浙江奉化南岙长寿村土壤地质环境，得出高含量的有益元素及低含量的有害元素组合在南岙岩石-土壤-食物-人体系统中的循环起到了至关重要的作用，促进了当地人民长寿（韦继康等，2019）；新疆南部每100 000居民百岁老人的数量比新疆北部多7.4个（1990年）、4.9个（2000年）和2.1个（2010年），老人的寿命指数和百岁老人的数量从南到北递减（Liu et al.，2014），其原因为北部的饮用水主要是软水，而南部饮用水主要是硬水和微咸的硬水，饮用水Mg/Ca值高应对健康有益；于洋等对澄迈长寿村居民头发分析，得出长寿老人的头发中普遍具有高Mg、Ni、Cr，偏高的Fe、Sr，正常水平的Ca、Pb、Mn，明显偏低的Cu、Zn、Cd（于洋等，2015）等。前人的研究对于塑造健康人居环境和促进国民长寿具有重要的指导意义。

2.3 重金属元素对健康影响研究

前人对重金属对人体健康影响方面的研究较多，尤其对常见的重金属对健康影响研究较为深入，同时多种重金属综合研究也有开展。

Pb主要来源于矿物和岩石，可通过土壤-作物系统进入食物链，可使人反应迟钝，危害人体健康（刘春湘，2020）。Co对皮肤有放射性损伤，摄入过量可出现胸骨后疼痛、恶心及神经性耳聋，重者导致缺氧紫绀、昏迷甚至死亡；土壤Co与地质环境关系密切，超基性火成岩土壤Co含量可达 100～200 mg/kg，而基性火成岩的土壤Co含量为 30～45 mg/kg（罗泽娇等，2019）。

镉中毒主要表现为动脉硬化、肾萎缩、肾炎等，Cd可取代骨骼中部分Ca，引起骨骼疏松软化而痉挛，严重者引起自然骨折，有致癌和致畸作用。土壤中Cd的来源主要是母岩的自然风化，同时也可受农业耕种方式影响，如在中国南方喀斯特地区林地土壤Cd含量高于耕地土壤（黄凤等，2020；杨寒雯等，2020）。

Hg是重金属污染中毒性最大的元素，食入后直接沉入人体，对大脑、神经、视力破坏极大，如著名的公害病“水俣病”的典型特征。

值得关注的是，自然界的重金属污染往往是多种金属超标共存，因此重金属综合污染日益受到国内外学者重视。Xu 研究认为洞穴鱼重金属平均浓度依次为Zn>Cu>Cr>Ni>Cd>As>Pb>Hg，长期食用该洞穴鱼的内脏存在相当大的健康风险（Xu et al.，2021）。Ngo等（2021）比较5种重金属通过不同途径的暴露水平，在电子废物处理厂周边村庄的儿童每日平均摄入量为普通村庄3.90倍，摄入米饭存在很大健康风险，同时周边儿童致癌风险更高。

2.4 地球场、辐射对健康的影响研究

在地球系统中，各种自然因素对人体的健康均有影响，这些因素不仅是指大气、水、土壤，而且还包括电场、磁场等因素。

地磁场与心血管疾病的发病率有关，还与中枢神经系统疾病及内分泌紊乱有关，地磁场在人体心血管系统的正常活动中也起着重要的作用。Stoilova等（2018）研究了地磁异常与心肌梗死的动态关系，认为地磁场的变化会直接影响人类健康，该研究对于保护人类免受地球物理因素的有害影响将非常有用。

同样自然界中元素的放射性对健康也有着潜在影响，天然放射性元素（Po、Rn、Fr、Ra、Ac、Th、Pa和U）对人体健康的危害主要有2个方面，即体内辐射和体外辐射，均可对人群健康产生影响。如Rn在衰变时会产生α、β、γ射线，可通过呼吸进入人体，易溶于脂肪，对细胞造成伤害，不仅能增加肺癌、败血症的可能，而且会因为对细胞的机制性损坏带来对子女甚至第三代潜在伤害。因此Rn被WHO公布为19种主要致癌物之一，且是室内主要致癌物（沈建康等，2004）。

2.5 城市环境与人居健康研究

城市是人口密度较高的地区，随着全球城市化进程推进，城市周边环境的恶化，对城市环境与人群健康关系的研究逐渐受到关注。

研究城市健康风险是指研究城市环境，得出城市垃圾、大气污染、饮用水、粮食产地重金属超标等对城市人群的健康风险（胡炜，2014）。孙硕等研究邯郸市永年县、保定市定州县周边共64个大棚土壤，以及对应蔬菜Cr、Ni、Cd、Pb、As含量（孙硕等，2019），得出菠菜、大葱、蒜苗对重金属的富集系数均相对较大，蔬菜对重金属富集能力为 Cd>Ni>Cr>As>Pb，大棚蔬菜重金属总体不存在明显的人体健康风险，但是藁城蔬菜Cr存在明显的健康风险。Awoke Guadie等（2021）研究城市废水用于农业生产，对人类健康和生态系统构成了重大威胁,用含重金属的废水灌溉蔬菜，相应的重金属对白菜、生菜、番茄等植物污染更高,直接导致成人和儿童的健康风险。Yu等（2021）研究西安市居住区粉尘中V、Ni、Mn含量，粉尘中Cr、Zn、Pb、Cu、Ba的含量明显大于陕西的土壤本底值，Zn、Pb和Cu主要来源于能源燃烧，Ba和Cr分别来自建筑源和燃煤电厂。

3 西北地区健康环境现状及研究

3.1 西北健康地质异常与区划

3.1.1 健康地质异常区带划分

根据西北地区以往区域地球化学调查（1∶50万、1∶25万和1∶20万水系沉积物调查、1∶25万土地质量地球化学调查）、水资源调查及地方病调查成果等，以水系沉积物As、Cu、Hg、Pb、Cr、Cd、Ni等元素异常内带范围，土地调查中8种重金属超标范围及地下水As>10ug/L、F>1.5mg/L圈定超标区，综合圈定西北地区9处水土异常区（图3）。

（1）环塔里木盆地异常区。该异常区位于南疆塔里木盆地周围，为堆积沙漠景观区, 主要为第四系沙土。该异常区主要为地下水F、Se超标，岩石中Cu、F、Cd等元素超标，涉及阿克苏、巴州、和田、喀什等城市，人口约300万人，存在氟中毒、甲状腺等健康问题。

（2）中天山南缘异常区。该异常区位于天山南坡—库尔勒地区，为堆积沙漠景观区，主要为酸性-中酸性花岗岩。该异常区主要为地下水F、Se超标，岩石中Cu、F、Cd、Pb等元素超标，涉及乌鲁木齐、昌吉、奎屯、乌苏等城市，人口约200万人，存在氟中毒、甲状腺等健康问题。

（3）柴达木盆地异常区。该异常区位于柴达木盆地及其周围，为干旱-半干旱高寒山区景观区，主要为酸性岩-超基性岩。该异常区主要为地下水F、Se超标，岩石中Cu、Cd、Pb、Hg等元素超标，涉及格尔木、德令哈等城市，人口约50万人。

（4）吐哈盆地异常区。该异常区位于新疆东天山北部，为干旱荒漠戈壁残山景观区。该异常区主要为地下水F、Se超标，岩石中Cu、F、Cd、Pb等元素超标，涉及哈密等城市，人口约80万人。

图3 西北地区水土异常图Fig.3 Water and soil anomaly map in Northwest China

（5）甘肃北山异常区。该异常区位于祁连山北麓—内蒙古西部地区，为干旱荒漠戈壁残山景观区，主要为基性岩区。该异常区主要为地下水F超标，岩石Se、Cu、Cd、Pb、Hg等元素超标，涉及酒泉、张掖、武威、白银等城市，人口约300万人，存在氟中毒等健康问题。

（6）玉树玛多异常区。该异常区位于青藏高原区，为干旱-半干旱高寒山区景观区，主要为片麻岩区。该异常区主要为地下水Se超标，岩石中As、Cu、Cd等元素超标，拉脊山中土壤中的Cu、Pb、Hg等元素超标，涉及果洛、玉树等城市，人口约50万人。

（7）西宁-兰州异常区。该异常区位于青藏高原区，为堆积戈壁绿洲景观区，主要为酸性-中酸性岩体。该异常区主要为地下水F、Se超标，岩石中Cu、F、Cd、Pb等元素超标，涉及西宁、兰州、临夏等城市，人口约300万人，存在氟中毒、甲状腺等健康问题。

（8）延安-宝鸡异常区。该异常区为黄土覆盖景观区, 主要为第四纪黄土区。该异常区主要为地下水F、Se超标，涉及延安、宝鸡等城市，人口约600万人，存在氟中毒、甲状腺、大骨节、克山病等健康问题。

（9）秦岭异常区。该异常区位于秦岭南麓，为湿润-半湿润中低山景观区，主要为基性岩区。该异常区主要为岩石Cd、Hg、Zn等元素超标，涉及安康、商洛等城市，人口约200万人，存在环境Cd超标，大骨节病、甲状腺等健康问题。

3.1.2 主要地方病现状及研究

（1）西北主要地方病分布现状。中国是地方病流行严重的国家，地方病分布广、病情重、受威胁人口多。多年来, 在党和政府的关心下, 在全国地方病防治科研人员的努力下，在全国人民的支持参与下, 地方病防治工作取得了很大成绩，克山病已基本得到控制，I缺乏病防治已基本实现阶段目标，东部地区大骨节病已达控制标准，地氟病中重病区的改水数量已超过半数，地砷病病区改水措施已发挥防病作用（孙殿军，2002）。

西北地区是中国地方病较严重的地区，具有病种多、分布面积广、患病人数多等特点。与地质环境有关的地方病主要有砷氟中毒、地甲病、大骨节病、克山病、克丁病和伽师病，除伽师病为新疆伽师县独有外，其他病种在陕西、青海、甘肃、宁夏四省均有分布（图4）（叶成明，2011）。

图4 西北地区主要地方病分布图Fig.4 Distribution map of major endemic diseases in Northwest China

陕西省是全国地方病重病区之一，主要地方病类型均有分布。陕西省有107个县市为缺碘地区，秦巴山区最为严重；9个市66个县有地方性氟中毒，截止2006年有氟斑牙患者162万人，氟骨症22万人，陕北主要为饮水型氟中毒；495个乡镇，病区人口630万分布大骨节病，受克山病危害人口330万（冯清华等，2006）。

甘肃省与饮用水有关的地方病主要有地方性氟中毒、大骨节病等，地方性氟中毒在河西走廊、陇西、陇东、甘南危害较广，张掖红沙窝、酒泉临水、民勤西渠比较典型。克山病在陇南礼县、宕昌和陇东华池最早发现，大骨节病在陇东、陇南呈点状分布，泾川、灵台、镇原患病人数较多。

宁夏地方病主要有地方性氟中毒、地方性砷中毒和甲状腺肿大。地方性氟中毒分布范围广，盐池是地氟病最严重的地区。1996年，平罗县发现砷中毒，主要分布于宁夏北部，其他区域仅有零星分布。

青海省是全国地方病危害最严重的省（区）之一，现已查明的地方病主要有地甲病、氟中毒病、大骨节病和砷中毒病4种。地甲病以西宁市、海东地区及环青海湖地区病情较重，病情农业区重于农牧区和城镇。氟中毒以互助、贵德县最重，大骨节病以贵德县和兴海县最重。

新疆维吾尔自治区是全国地方病危害最严重的省（区）之一，地方病主要有地甲病、克丁病、氟中毒病、砷中毒病和伽师病。地甲病、氟中毒病人数量较多，南北疆均有分布，危害较重；砷中毒、伽师病、克丁病人数较少，呈点状分布，主要威胁北疆乌苏车排子一带的各农业团场及南疆伽师、巴楚等县个别乡村。

据各省卫生防疫部门不同时期的资料不完全统计，西北5省各类地方病的患病涉及202个县，受威胁人口869.1万，其中地甲病、氟中毒、砷中毒人数最多，达260万人。

（2）主要地方病与地质环境的关系。前人研究认为地貌与地方病关系密切,如在封闭的盆地区,由于水流等作用使含F物质聚集，环境F含量日益增加，可导致氟中毒病加深；在高原、坡地等排泄畅通区,含I物质很少，由于缺碘可导致地方性甲状腺肿大病情严重；其他地方性疾病也在一定程度上受地貌因素影响（表1）（贺群众，2005）。

表1 常见地方病与地貌关系表Tab.1 Relationship between common endemic diseases and landforms

在高山、高原地区因受重力作用、风化作用及迁移作用的影响，往往会造成某些地球化学元素的损失，从而导致某些元素缺乏而致病，如克山病、地方性甲状腺肿等。海拔愈高，气压和氧分压愈低，空气越稀薄，含氧量越低，致使人摄氧量愈小，肺泡中氧分压也下降,氧合血蛋白的百分数也相应减少,从而出现一些高山反应或高山病。高原环境和某些癌症的发病率也有一定的关系。但陈英（1999）通过研究发现，高山、高原环境对类风湿关节炎，血压患者、局部缺血性心脏病患者、肺和支气管病患者、神经系统疾病患者及对神经衰弱反而具有康疗作用。

西北地区具有中国4大高原中的2个，即青藏高原和黄土高原，具有中国4大盆地的3个，即新疆南部的塔里木盆地、北部准噶尔盆地及青海西北部的柴达木盆地。高原和盆地区分布了近千万人口，研究西北地区地形与典型地方病的关系，评价健康风险，提出人群健康建议，是健康地质调查研究的内容之一。

3.1.3 长寿村分布及环境研究

健康长寿是健康中国的基础，也是中华复兴的重要保障，健康长寿古今中外一直都受到全社会关注。人类学家指出，人的寿命极限为150～180岁，而目前人类平均寿命只达到极限寿命的一半，人类对长寿村的研究和追求前景广阔。

截至2019年12月，中国有10个县乡获得联合国老龄认证“世界长寿之乡”，分别为江苏如皋市、江苏溧阳市、广西上林县、广东大埔县、河南夏邑县、山东费县、广东蕉岭、湖北钟祥县、海南澄迈县、广西巴马、海南万宁县、新疆和田市。其中涉及西北地区的为新疆和田地区。

新疆和田地区每10万人中有21.8名百岁老人，数倍超出中国东部沿海发达地区。和田也是仅有的位于干旱环境的长寿区，与全国其他长寿区气候有着明显不同。和田市属干旱荒漠性气候，年均降水量只有35 mm，年均蒸发量高达2 480 mm，但和田绿洲内的小环境却比较优越，有昆仑山积雪融水浇灌的农田，养育着和田人和当地的农作物。该雪水中富含Mg、Mn等多种矿物质，水质十分优质。和田地区百岁以上老人以牛羊肉及奶、蛋类为主食，蔬菜以番茄、辣椒、洋葱为主，100岁以上的老人每天吃水果大于1 kg者约有96.76%，一年食用6个月以上者约有91.09%；该区独特的自然条件和饮食习惯，成就了和田地区成为著名的长寿地区。

同时值得注意的是，目前西北地区存在多个达到中国老年学和老年医学学会长寿之乡认定标准乡，目前尚未开展相关长寿乡认证，因而尚未人知。如商洛市柞水县金星村，该区地处秦岭南麓，全村植被覆盖率为78%、森林覆盖率可达65%，负氧离子高达5万个/cm3，是西安的4倍，人均89岁高龄。陕西安康镇坪县，森林覆盖率86.4%，空气负氧离子1.3～11万个/cm3，空气质量良好天数保持在350d/a以上，水体质量优良，尤其是“溶解氧含量”、“碘含量”、“pH值”均超过国家及世界标准；截至2017年底，全县90岁以上老人181人，其中百岁老人6人，年纪最长的已经114岁。

调查已知长寿村环境，提出健康环境样板；发现已有未知的长寿村，申请长寿村称号，提高知名度，服务当地人民康养和经济发展将是以后健康地质调查的重要任务之一。

3.2 健康风险调查研究探索

中国地质调查局西安地质调查中心自2021年以来陆续开展了健康地质调查，一方面在重点地区开展健康风险评价，另一方面开展西北地区健康地质调查示范专项研究。以南疆温宿县高氟、低碘、高硒人居环境风险调查为例，自2016年西安地质调查中心实施的西北五省土地质量地球化学调查项目，在西北地区陆续发现了大批绿色富硒土地，给当地经济带来巨大效益，同时也发现了一些地区存在F、I异常；环境元素异常给当地人群带来一定的健康风险。例如，环塔里木盆地异常区存在大面积富硒、高氟低碘地区，I、F、Se元素均是人体需要的元素，缺乏或过多均可对人体造成影响。I缺乏可引起甲状腺功能紊乱，成人碘缺乏会患甲状腺肿大、体能低下等病症;儿童和青春期碘缺乏会影响其骨骼、肌肉、神经和生殖系统的生长发育。氟的缺失会损害牙齿，使它们轻易脱落，而F超标会对环境质量和疾病的减少造成不利影响，包括牙齿氟中毒（>1.5 mg/L）、氟骨症（>4.0mg/L）等（Reddy DV et al.，2010）。Se元素是人体必需的15种营养素之一，人体缺硒可引起某些重要器官的功能失调，导致许多严重疾病发生。开展高氟低碘高硒地区健康地质调查对于保障该区人民健康，评价健康风险十分必要。因此，2021年西安地质调查调查中心在温宿县开展探索研究工作。

3.2.1 温宿县概况

温宿县位于新疆西部天山中段托木尔峰南麓、塔里木盆地北缘，辖区总面积1.43万km2，2016年全县总人口23.4万人，是一个以农业为主、农牧结合的半农半牧边境县。

温宿县地区出露地层从元古宇至第三系和第四系均有出露，其中第四系、第三系分布最广，其次为志留系、泥盆系和石炭系。温宿县属典型的大陆性干旱气候,气候干燥,降雨量小,蒸发量大。其平原区降水以7～8月最多,平原地区年平均雷阵雨占全年降雨量的80%以上。

3.2.2 数据来源及数据处理

（1）数据来源。在充分收集以往土地调查数据、主要农作物调查基础上，在温宿县台兰河流域及主要农耕区采集了岩石样品24件、土壤样品51件、水样品51件、农作物样品15件。样品分析单位为中国地质调查局西安地质调查中心实验测试中心及新疆维吾尔自治区矿产实验研究所；分析项目为：底泥：Cu、Zn、Mo、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、F、I、Se、Ge、Cl、Br；土壤：N、P、K、Corg、B、Cu、Zn、Mn、Mo、As、Zn、Cd、Cr、Ge、Hg、Ni、Pb、F、I、Se；农作物：F、I、Se、Fe、Mn、Ca、Cr、Hg、Pb、Zn、Mo、Ge。

（2）数据处理。碘摄入量计算：通过以下公式来计算采用日均摄入量（PDI）（冯丽荣等，2016）。

PDI=∑（CIi×IR）

（1）

式中：PDI是日均摄入量；CIi是指食物中的I含量；IR是指居民每日摄入的某种食物的量。

缺碘风险（Iodine deficiency risk，IDR）用来评价研究区域居民的缺碘风险。根据居民体重计算日均Se摄入量（ADSel）除以参考摄入量（RfD）,当HQ值小于1时表明摄入较好，无风险或者风险很小；接近于1时表示缺I较大，应予以重视。

IDR=1-ADSel/RfD

（2）

按照中国居民平衡膳食宝塔，国人的摄入主要由每日应摄入的主要膳食包括谷类、薯类及杂豆、水果类、蔬菜类、蛋类、鱼虾类、畜禽肉类、大豆类及坚果、奶类及奶制品、油等 9 大类食品组成,根据实测数据及相关收集数据计算温宿县当地居民I日摄入量（表2）。

表2 温宿居民食物的I日摄入量估计表Tab.2 Estimated daily intake of iodine from food of Wensu residents

该区成人缺碘系数IDR=1-93.78/150=0.375,孕妇缺碘系数IDR=1-93.78/200=0.531。该区成年人群使用地产粮食、水等食物每天仅摄入I为93.78 ug，远低于中国营养学会每天150～200 ug I标准，缺碘系数孕妇高于成人。根据前人研究（钟世荣，2000），成年人当I的日摄人量低于100 g时,人就会出现碘缺乏症。因此，温宿县居民每天还需补充足量I才能保证健康。

氟摄入量计算：采用美国环保局推荐的健康风险评价模型，评价高氟地区饮用水、粮食中的F对人体的健康风险。

①氟的单位体重日暴露剂量：食入途径的单位体重日均暴露剂量DiF为：

DiF=CiF×YF/W

（3）

式中：CiF为污染物i在植物中的平均质量分数（mg/kg），YF为食入暴露途径的日平均摄入量（kg/d），W为人均体质量（kg）。

通过饮水途径暴露的日均暴露剂量Diw为：

Diw=S×Ciw/W

（4）

式中：S为成人平均每日饮水量（L/d）；Ciw为某污染物或躯体毒物质的浓度（mg/L）；W为人均体质量（kg）。

②污染因子的非致癌风险指数：

HQ=Di/RfD

（5）

RfD为非致癌物暴露途径的参考剂量[mg/（kg·d）]。当风险指数大于1时，表示此污染因子可能会产生潜在的非致癌风险；当风险指数小于1时，可以认为没有慢性的非致癌风险。

③非致癌物的年健康风险模型为：

Ri=（Di×10-6/RfDi）/70

（6）

式中：Ri为非致癌物经食入或饮水途径的平均个人年风险（a-1），RfD为非致癌物暴露途径的参考剂量[mg/（kg·d）]；70为人平均寿命（年）。

④氟健康风险模型参数的选择：根据美国EPA化学非致癌物F经食入途径的参考剂量为0.06 mg/（kg·d），饮水途径的参考剂量为0.03 mg/（kg·d）（USEPA，2000）。国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的有毒有害物质个人年风险最大可接受水平是5.0×10-5（刘达等，2019）。

根据新疆居民膳食结构及营养状况调查分析数据估算（表3），成年男子人均谷物消费量为1.1 kg/d，成年女子为成年男子的85%，儿童为成年男子的50%，参考中国人群暴露参数手册——成人卷。

根据测算结果得出，高F区人体暴露途径主要与饮水摄入有关，3种人群健康风险均大于1，尤其以儿童饮水健康风险最高，成年女子最弱；食物摄入F量均较少，风险均小于1，认为安全，没有健康风险。

高F区年健康风险儿童风险最高为2.71×10-8，成年男子为1.97×10-8，成年女子为1.86×10-8，均小于ICRP推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5，属于可接受的风险水平。因此，该区氟健康风险较低，最大风险来自饮水，应予以重视。

硒摄入量计算：采用日均摄入量（PDI）可以通过以下公式来计算。

PDI=∑（CSei×IR）

（7）

式中：PDI是日均摄入量；CSei是指食物中的Se含量；IR是指居民每日摄入的某种食物的量。

表3 不同人群氟健康风险计算表Tab.3 Fluoride Health Risk Calculation Table for Different Populations

危害系数（HQ）用来评价研究区域居民的非致癌风险，根据居民体重计算的日均Se摄入量（ADSel）除以参考摄入量（RfD）。当HQ值小于等于1时，表示硒中毒风险可以被忽略不计；然而，当HQ值大于1时，表示硒的暴露强度已超出健康风险限值。

HQ=ADSel/RfD

（8）

按照中国居民平衡膳食宝塔，国人的摄入主要由每日应摄入的主要膳食由谷类、薯类及杂豆、水果类、蔬菜类、蛋类、鱼虾类、畜禽肉类、大豆类及坚果、奶类及奶制品、油等9大类食品组成。鸡蛋Se含量参考新疆和田地区鸡蛋含Se量，取120 μg/kg（瞿发林，2005），牛羊肉取500 μg/kg,鱼肉取350 μg/kg。

根据表4可知，温宿地区居民每日人均Se摄入量为185.5 μg/d，摄入量同世界其他地区相比，如美国106 μg/d、日本127.5 μg/d、加拿大98～224 μg/d（EFSA，2014），温宿每日Se摄入处于适度偏上水平，利于人群健康。

硒危害系数取国际粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）设定硒的成人耐受上限为 400 μg/d，孕妇为415 μg/d。成人硒危害系数HQ=185.5/400=0.46,孕妇危害系数HQ=185.5/415=0.44,危险指数均小于1，是在最优Se摄入范围内。

3.2.3 风险因素结论

（1）温宿县食用地产粮食、水等人群具有较高缺碘风险，成年人群碘缺乏系数为0.375，孕妇碘缺乏系数0.531，为易缺碘人群，还需补充足量I，才能保证健康。

表4 温宿居民硒摄入量计算表Tab.4 Calculation table of selenium intake from food of Wensu residents

（2）该区高氟年健康风险是可接受的风险水平，最大风险来自饮水，尤其以儿童饮水健康风险最高，应予以重视。

（3）温宿地区成人/孕妇硒危险指数均小于1，且每天Se摄入在最优70～200 μg范围内,利于人群健康。

本次研究是在以往土地调查、农作物调查基础上，结合食谱调查研究，开展异常元素的风险评价，可为同类地区人群提出健康建议；是西安地质调查中心在健康地质研究方面做出的重要探索，获得了地方群众的好评，为后续的专项调查奠定了重要基础。

鉴于2021年健康地质探索研究和人民群众对健康的长期需求，拓展地质调查新方向十分必要。2022年西安地质调查中心成立西北地区健康地质调查示范专项调查，将更加系统、全面整理西北地区健康地质问题，部署相应调查，解决西北地区重大健康问题，开发优质资源，服务西北地区高质量发展。

4 对西北健康地质调查工作的展望

面对西北地区广袤的国土、复杂的环境、大量的人口，健康地质调查关乎民生，关乎国家全局与长远发展、社会和谐和经济高质量发展，具有重要战略意义。根据《“健康中国”行动（2019～2030年）》，按照“2023→2025→2030三步走”的战略，稳步推进健康地质工作，逐步打造西北健康地质品牌，发展健康地质学科，打造技术创新与人才成长平台，持续提供满足政府决策和人民生活需要的健康地质成果，为国家管理、国民健康服务，推动地质工作转型升级和西安地质调查中心事业发展，未来将推动以下工作。

（1）开展健康地质战略规划与综合区划。跟踪分析国内外健康地质相关的最新动态，集成健康地质综合研究及大数据汇聚，开展健康地质战略规划与区划工作；借助“地质云”建立西北地区健康地质数据库、动态监测网络体系及交流合作平台，筑就平台。

（2）开展重点地区、典型流域健康地质调查评价与风险防控。开展地学与流行病学的调查评价，揭示地质环境对人居健康的影响现状，发现规律、认识机理，建立野外示范基地，提升科技创新服务能力，助力遏制因地质环境导致的重特大疾病高发、多发势头。

开展西北高原、盆地地区地方病高发区Se、F、I（低I、高I）成因来源、迁移途径的自然地理、地质环境与地球化学过程的调查研究，提出健康建议；开展典型矿山及其周边地区重点元素在环境中的迁移转化及生物有效性研究，查明矿业活动对环境及健康的影响，提出生态修复与绿色矿业可持续发展建议；开展典型地质体、地质环境背景（地球化学异常）对人体健康潜在影响（有益或危害）评价。

（3）开展绿色、健康与地质基因调查评价。针对特殊区域人群健康、名特优农产品和道地药材的地质基因，充分利用地质调查成果，开展调查评价，建设地质基因库，为绿色农产品和中医药产品生产、宜居城乡（社区）建设提供地质信息数据与决策依据。

开展西北长寿村集中地区健康地质调查评价，圈定优质健康资源，揭示长寿环境组合特征，提出增进人民生命健康的可借鉴建议；开展名特优农产品和道地药材质量的地质基因调查评价，总结地质基因与高效发展的关系，提升农产品品质，服务乡村振兴发展。

（4）探索健康地质调查评价新技术新方法。充分利用现代新型调查评价方法和新技术，研究建立配套支撑健康地质调查评价的新技术新方法，形成具有自主知识产权的健康地质技术产品，打造健康地质调查新技术服务平台，以新型技术研发促进科技创新，推动健康地质技术进步，指导并推动实践，全面支撑健康地质调查评价研究工作。

（5）成立“中国地质调查局西北地区健康地质研究中心”。由西安地质调查中心牵头组建，联合相关高校和研究院所，打造健康地质领域科技创新与人才汇聚的平台，筑就健康地质信息中心、技术咨询交流中心和应用转化中心，研究解决人民生活中关心的环境健康问题，服务地方发展。

相信随着人民对健康日益重视，对健康环境研究日渐深入，在国家“十四五”发展规划期间，西安地质调查中心将按局党组“十四五”地质调查工作战略部署，持续推进地质调查工作转型升级的要求, 结合西北地区健康地质问题，努力推进西北地区健康地质工作, 逐步实现西北地区“生态优美宜居，粮食安全放心，人民健康幸福”的宏伟蓝图。

致谢：本文在撰写过程中得到了中国地质调查局西安地质调查中心领导的大力支持和指导，同时得到了中心自然资源综合调查室、水文地质调查室等各业务处室的大力支持和帮助，是一项集体成果，在此向大家表示衷心感谢！健康地质调查尚处于探索阶段，因此，本文在撰写过程中难免存在诸多不足和错误，敬请各位同行批评指正！谨以此文庆祝中国地质调查局西安地质调查中心成立60周年。