華北平原典型剖面地下水碘分布及對(duì)配碘影響

張媛靜,張玉璽, 向小平, 孫繼朝,李亞松

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,河北 石家莊 050061)

碘是人體必需的微量有益元素,有“智力元素”之稱(chēng),它在人體中的含量甚微但功能巨大,在維持機(jī)體健康中發(fā)揮著重要作用。同時(shí)碘是合成甲狀腺激素的重要原料,碘缺乏或攝入碘過(guò)量均會(huì)誘發(fā)甲狀腺疾病。有數(shù)據(jù)表明食用碘鹽會(huì)導(dǎo)致尿碘中位數(shù)增高[1],且水碘、尿碘和甲狀腺腫大率之間存在相關(guān)關(guān)系,并且水碘與甲狀腺腫大率之間的關(guān)系強(qiáng)于尿碘與甲狀腺腫大率之間的關(guān)系[2]。

位于華北平原的河北、河南、山東、天津和北京等5省市為我國(guó)主要高碘地區(qū),在此地區(qū)約90%以上居民以地下水為主要供水水源,地下水在此區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[3],然而碘卻成為部分地區(qū)影響地下水質(zhì)量的重要指標(biāo)[4]。在這些地區(qū)“一刀切”的補(bǔ)碘模式已暴露出弊端,“因地制宜、科學(xué)補(bǔ)碘”的防治原則越來(lái)越受到普遍認(rèn)同。隨著全民食鹽加碘防治碘缺乏病的持續(xù)深入,如何在防治碘缺乏病的同時(shí),避免高水碘地區(qū)群眾受到高碘危害,是需要迫切解決的重要問(wèn)題[5]。本次研究選擇華北平原典型剖面,研究地下水中碘元素的分布特征,查明飲用水缺碘、適碘、高碘的范圍,針對(duì)不同區(qū)域制定科學(xué)配碘模式,其結(jié)果對(duì)保護(hù)人體健康和合理利用碘資源具有重要意義。

1 典型剖面概況

本研究選取橫穿碘高值區(qū)和低值區(qū)的代表性剖面作為典型取樣剖面(圖1)。該剖面西起邯鄲岳城水庫(kù),東至天津大港及滄州黃驊,途徑邯鄲、邢臺(tái)、衡水、滄州、天津22個(gè)市縣,橫跨滏陽(yáng)河沖洪積扇、漳衛(wèi)河古河道帶、滹沱河古河道帶、子牙河古河道帶、漳衛(wèi)河沖積海積平原和子牙河沖積海積平原各地下水系統(tǒng),穿越了華北平原主要高碘地下水分布區(qū)[6]。

2 野外調(diào)查及樣品采集

自2011年10月31日至2011年11月27日,在此典型剖面內(nèi),選擇居民的集中或分散供水井,共采集地下水樣品224組,同時(shí)詳細(xì)調(diào)查了周?chē)貐^(qū)的飲用水、食用碘鹽類(lèi)型及配碘情況。樣品送至國(guó)土資源部地下水礦泉水及環(huán)境監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行測(cè)試,采用通用的離子色譜法測(cè)試碘質(zhì)量濃度[7],檢出限為0.02 mg/L。

3 地下水中碘化物的分布及其形成機(jī)理

根據(jù)衛(wèi)生部提出的GB/T 19380—2003《水源性高碘地區(qū)和地方性高碘甲狀腺腫病區(qū)的劃定》標(biāo)準(zhǔn),居民飲用水碘化物質(zhì)量濃度超過(guò)0.15 mg/L為高碘地區(qū),超過(guò)0.3 mg/L為高碘病區(qū),超過(guò)1 mg/L為超高碘區(qū)域。

通過(guò)對(duì)224組地下水中碘化物測(cè)試分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出,該剖面碘化物的平均質(zhì)量濃度為0.136 mg/L,已經(jīng)接近了0.15 mg/L的高碘區(qū)劃分界限值。碘化物質(zhì)量濃度分布見(jiàn)表1。高于0.15 mg/L的樣品數(shù)量為59組,占到了該剖面總樣品數(shù)量的26.3%,即有約1/4的地下水樣品為高碘地下水;其中高于0.3 mg/L的樣品數(shù)量為14組,即該剖面約6.25%區(qū)域?yàn)楦叩獠^(qū)(圖1)。

表1 剖面碘化物質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)

圖1 典型取樣剖面位置

利用各采樣點(diǎn)地下水碘化物測(cè)試結(jié)果繪制該剖面的碘化物濃度曲線(圖2),可以看出,整個(gè)剖面上有4個(gè)區(qū)域?yàn)楦叩獾貐^(qū),分別為A區(qū):位于滏陽(yáng)河沖洪積扇,自邯鄲臨漳縣西羊羔鎮(zhèn)杜城營(yíng)村至邯鄲曲周縣白寨村; B區(qū):位于漳衛(wèi)河古河道帶,自邢臺(tái)南宮市南便鄉(xiāng)大馬村至衡水冀州市周村鎮(zhèn)后新寨村;C區(qū):位于中部湖積平原,自衡水阜城縣霞口鎮(zhèn)董家庵村至滄州泊頭市洼里王鎮(zhèn)北段莊村; D區(qū):位于子牙河沖積海積平原,自滄州市新華區(qū)榮官屯鎮(zhèn)至天津?yàn)I海新區(qū)蘇家鎮(zhèn)園村。此外在碘化物濃度曲線外還散落著7個(gè)異常點(diǎn)落在了高碘病區(qū)界線以上,異常點(diǎn)信息見(jiàn)表2。

圖2 碘化物質(zhì)量濃度剖面曲線

異常點(diǎn)異常點(diǎn)位置井深/m碘化物質(zhì)量濃度/(mg·L-1)1邯鄲臨漳縣臨漳鄉(xiāng)崗麥城村1100.782邯鄲市成安區(qū)漳河店鎮(zhèn)吳家曈村2000.713邯鄲市肥鄉(xiāng)元固鎮(zhèn)郝莊100.854邢臺(tái)市廣宗縣大平臺(tái)鄉(xiāng)崔南蘇村350.505邢臺(tái)市廣宗縣核桃園鎮(zhèn)邱家莊3000.386衡水市武邑縣審坡鎮(zhèn)王家屯300.477滄州市泊頭鎮(zhèn)文廟鎮(zhèn)李樓村280.45

對(duì)碘化物高值區(qū)成因進(jìn)行初步分析,A區(qū)位于太行山山前滏陽(yáng)河沖洪積扇,太行山區(qū)有大面積的海相和陸相沉積巖石,以及燕山期中性雜巖體裸露,組成地層和巖體的巖石普遍含碘,為地下水碘化物的基本來(lái)源[8],地下水在向東部流動(dòng)的過(guò)程中,在東部沖洪積平原區(qū)漸變?yōu)榈推交虻屯莸貏?shì),地下水交替微弱,阻礙了碘化物的遷移,富集形成高碘區(qū);B和C區(qū)屬于沖積湖積平原與黃河沖積平原的交接部位,由于河流在地質(zhì)歷史中不斷改道而形成了古淺水洼地,因集水閉流,使碘化物滯留而富集;D區(qū)位于海侵平原,海生動(dòng)物及微生物在邊灘潮浦潟湖相生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生碘,隨著沉積殘留富集在沉積物中形成大量有機(jī)質(zhì),在生物化學(xué)及物理化學(xué)作用下處于還原環(huán)境中,細(xì)胞、蛋白質(zhì)分解,硫酸鹽生物化學(xué)作用,脫硫酸作用等使有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步分解,在海相淤泥質(zhì)中富集碘,部分淤泥質(zhì)中水?dāng)y帶碘而遷移到地層中,導(dǎo)致該區(qū)地下水富碘,高碘主要與海進(jìn)、海相層有關(guān),但每次海進(jìn)形成海相層的含碘量會(huì)有所差異。

4 各地區(qū)食用碘鹽情況調(diào)查及合理配碘建議

在野外調(diào)查及取樣過(guò)程中,詳細(xì)調(diào)查了該剖面上各地區(qū)的食用碘鹽情況,發(fā)現(xiàn)絕大部分地區(qū)以食用碘鹽為主,僅邯鄲市成安縣北鄉(xiāng)義鄉(xiāng)、滄州市新華區(qū)及滄州市開(kāi)發(fā)區(qū)這3個(gè)地區(qū)食用無(wú)碘鹽,沿途在高碘區(qū)亦發(fā)現(xiàn)多例甲亢患者,但多數(shù)地區(qū)仍在食用加碘鹽。

本次調(diào)查結(jié)果顯示,該剖面碘化物的平均質(zhì)量濃度為0.136 mg/L,人體的正常飲水量為每天2.5 L,如果按2 L計(jì)算,則每日從飲水?dāng)z入的碘量約為340 μg,已大大超過(guò)了WHO等國(guó)際組織推薦的每日碘攝入量[9]。結(jié)合剖面碘化物濃度分析,對(duì)該剖面上以地下水作為飲用水源的居民進(jìn)行合理配碘建議如下:生活在邯鄲臨漳縣西羊羔鎮(zhèn)杜城營(yíng)村至邯鄲曲周縣白寨村、邢臺(tái)南宮市南便鄉(xiāng)大馬村至衡水冀州市周村鎮(zhèn)后新寨村、衡水阜城縣霞口鎮(zhèn)董家庵村至滄州泊頭市洼里王鎮(zhèn)北段莊村和滄州市新華區(qū)榮官屯鎮(zhèn)至天津?yàn)I海新區(qū)蘇家鎮(zhèn)園村的居民,以及以異常點(diǎn)地下水作為飲用水源的區(qū)域,應(yīng)停止食用加碘鹽,改食用無(wú)碘鹽。

5 結(jié) 語(yǔ)

本次工作在華北平原選擇典型剖面開(kāi)展地下水樣品采集和測(cè)試分析,共采集224組地下水樣品,詳細(xì)分析典型剖面上地下水中碘化物的含量,圈定了4個(gè)高碘地下水區(qū)以及異常高碘地下水的范圍和位置,并結(jié)合地質(zhì)、水文地質(zhì)和古生物方面的信息對(duì)高碘地下水的分布進(jìn)行了分析,掌握了地下水中碘的來(lái)源以及影響因素。同時(shí)統(tǒng)計(jì)了野外調(diào)查中掌握的實(shí)際配碘情況,結(jié)合地下水中碘化物的含量,計(jì)算得出該典型剖面上的居民每日從飲水?dāng)z入碘量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了WHO推薦的每日攝入碘值,因此建議位于典型剖面高碘地下水區(qū)的居民,應(yīng)食用無(wú)碘鹽。研究成果對(duì)于保護(hù)居民身體健康,防止甲狀腺類(lèi)疾病的發(fā)生有著重要意義。

[1] 黃玉萍,馮冰,劉鳳華,等.某部新兵食用碘鹽和無(wú)碘鹽后尿碘及超敏促甲狀腺素的比較研究[J].武警醫(yī)學(xué),2012,23(11):938-940.(HUANG Yuping,FENG Bing,LIU Fenghua,et al. Changes of urine iodine and thyroid stimulating hormone after non-iodized salt supplement in recruits from Shanghai Armed Police Forces[J].Medical Journal of The Chinese People’s Armed Police Forces,2012,23(11):938-940. (in Chinese))

[2] 王秀紅,駱效宏,王玲芳,等.山東省非缺碘地區(qū)居民水碘、尿碘和甲狀腺腫大率之間的關(guān)系[C]//第二屆泰山微量元素高級(jí)論壇匯編.濟(jì)南：山東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì),2008：143-151.

[3] 聶振龍,陳江,王金哲,等.地下水在京津唐區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(10):75-79.(NIE Zhenlong,CHEN Jiang,WANG Jinzhe,et al. Groundwater＇s role in regional economic and social development in the Beijing-Tianjing-Tangshan area[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment,2011,25(10):75-79. (in Chinese))

[4] 張兆吉,費(fèi)宇紅.華北平原地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)[R].北京:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局,2012:157-173.

[5] 申紅梅,張樹(shù)彬,劉守軍,等.全國(guó)高水碘地區(qū)地理分布及高碘地區(qū)水碘等值線研究[J].中國(guó)地方病學(xué)雜志,2007,26(6):294-296.(SHEN Hongmei,ZHANG Shubin,LIU Shoujun,et al. Study on the geographic distribution of national high water iodine areas and the contours of water iodine in high iodine areas[J].Chinese Jouranl of Endemiology,2007,26(6):294-296. (in Chinese))

[6] 張二勇,張福存,錢(qián)永,等.中國(guó)典型地區(qū)高碘地下水分布特征及啟示[J].中國(guó)地質(zhì),2010,37(3):797-802.(ZHANG Eryong,ZHANG Fucun,QIAN Yong,et al.The distribution of high iodine groundwater in typical areas of China and its inspiration[J]. Chinese Geology,2010,37(3):797-802. (in Chinese))

[7] 王永強(qiáng).離子色譜法測(cè)定水中痕量碘[J].環(huán)境污染與防治,1989,11(1):43-45.(WANG Yongqiang. Determination of iodide in water by ion chromatography[J].Environmental Pollution & Control,1989,11(1):43-45. (in Chinese))

[8] 牛喜貴,王萌興.邯鄲東部平原淺層高碘地下水成因分析[J].地下水,1991(2):108-110.(NIU Xigui,WANG Mengxing. Analysis of iodine in shallow groundwater of Eastern Handan plain [J].Groundwater,1991(2):108-110. (in Chinese))

[9] WHO/UNICEF/ICCIDD. Assessment of iodine deficiency disorders and monitoring their elimination:a guide forprogramme managers[R].2nd edition.Geneva:WHO/NHD,2001: 35-37.