中国环境科学
CHINA ENVIRONMENTAL SCIENCE
1998年 第18卷 第3期 No.3 Vol.18 1998
科技期刊

江苏省丰、沛、铜重氟病区动物体
中氟的含量及其与环境的关系*
张景荣1　章　敏2　朱法华1　黄凌云1　方　东2　(1.南京大学地球科学系，
南京 210093；2.南京大学环境科学及工程系，南京 210093)
文　摘　丰、沛、铜重氟病区，禽、畜体内氟主要积聚在骨骼中(羊骨1096×10-6～2001.9×10-6，鸡骨335×10-6～378×10-6)及生理功能强的内脏(肝、心、肾等)器官中，氟的含量3.3×10-6～7.17×10-6，肌肉和蛋、奶品中氟的含量大多接近或低于氟的卫生标准，显然肉、蛋、奶食品不是该区地氟病的致病因子。研究表明，动物体内氟含量与环境水氟及叶菜和树叶(含水分高)中的氟含量呈明显的正相关。因而造成食草动物比以食粮食为主的家禽体内的氟含量明显偏高。说明水是氟的传播媒界，为该区地氟病的主要致病因子。
关键词　丰、沛、铜地区　重氟病区　动物　水氟
Fluoride centent and distribution in animal bodies in heavey fluorosis region-Feng,Pei and Tongsan counties.Zhang Jingrong1，Zhang Min2,Zhu Fahua1,Huang Lingyun1,Fang Dong2(1.Department of Earth Sciences,Nanjing University,Nanjing 210093；2.Department of Environmental Science and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210093).China Environmental Science.1998,18(3):256～259
Abstract―Fluoride accumulates mainly in bones (sheep bone 1096×10-6～2001.9×10-6,chicken bone 335×10-6～378×10-6) and internal organs (liver,heart and kidney of strong physiological function with 3.3×10-6～7.17×10-6) of domestic animals in heavy fluorosis region in Feng,Pei and Tongsan counties.Fluoride content in milk,egg and muscle is mostly close to or less than fluoride hygienic standard,showing obviously that these foods are not disease-causing factors of the fluorosis.The results also show that there is a positive relationship between fluoride content in the animal bodies and that in water environment and leave of vegetables and trees,so the fluoride content in the body of aniamal eating grass is higher obviously than that of domestic fowl eating grain.It is a clarified that water is a spreading medium of fluoride and main disease-causing factor of the epidemic fluorosis in the region.
Key words:Feng，Pei and Tongsan counties　heavy fluorosis region　animal　water fluoride
　　动物体内氟的含量和分布，是氟环境地球化学循环中的重要环节。因此，开展动物体内氟的含量和分布的研究，不仅为预防氟在食物链中扩大提供依据，同时也是探讨氟的毒理效应的重要资料。然而，目前这方面的研究资料甚少，为此，笔者在江苏省丰、沛、铜氟地方病区，采集了生活习性不同和食物有差异的鸡、羊和鱼的样品，进行了氟的测定。并根据取得的数据，讨论了动物体内氟的含量与环境的关系。结合实验和调查资料，探讨了氟的毒理效应。
1　样品处理、制备及分析方法
　　羊奶：滴氯仿防腐，置冰箱保存备用。蛋类：煮熟去壳，以四分法取蛋白、蛋黄混均、研碎，置冰箱保存备用。肉类、内脏及骨：以四分法取样，混合后剪碎待处理。
　　样品炭化：将样品放入坩锅中，加50%硝酸镁溶液10mL，加1N NaOH溶液数滴，使成碱性，80℃烘干。炭化后的样品移入马弗炉中650℃灰化至样品呈灰白色。
　　样品测定：灰化后的样品小心移入50mL容量瓶中，分别用10mL蒸馏水少量多次冲洗坩锅，一并将洗液倒入容量瓶中密闭，提取半小时，加入总离子强度液25mL，用2.5N NaOH调至pH值为5～6，用蒸馏水稀释至刻度、混匀，以氟离子电极法测定。
2　结果与讨论
2.1　氟在动物体各组织中的分布
　　测试有效样品共42个，结果列于表1。从表1可看出，氟在动物体中的含量是极不均匀的，其中骨骼中氟的含量最高，例如羊关节骨中氟的含量高达2001.9×10-6，鸡骨中氟含量也在335×10-6以上。这与国内外报道的资料十分相似。戴国钧的资料表明〔1〕，人体骨中氟含量最高在1000×10-6以上，Dinman B D等〔2，3〕，应用放射性示踪技术，发现进入体内的氟有50%被排出，余下部分90%积聚在骨骼和牙齿中，仅少量进入其它组织，这就解释了为什么氟中毒病首先反映在骨质和牙齿中。
表1　江苏省丰、沛、铜地区动物样品氟含量(1×10-6)
Table 1　Fluoride content in animal sample in Feng,Pei and Tongsan counties

采样地点动物蛋奶肉心胃肺脑肝皮鳃肾骨关节骨
丰县司坡鸡　　　4.72　4.16　3.32　　1.09
沛县姜梨园鸡　　　7.17　2.13　3.4
沛县栖山鸡　　0.383.3　　　　1.65
沛县刘庄鸡　　　1.38　　　4.4　　6.54
铜山县袁庙鸡　　　4.65
铜山县平楼鸡0.31　0.77　0.61　0.42　2.05　　355
铜山县黄西鸡0.33　0.98　0.72　0.58　2.30　　378
丰县华山羊　0.281.00　　1.25　　　　　10962001.9
沛县栖山羊　　1.35　　1.47　　　　1.4313701378　
铜山县黄西鱼　　0.57　　　　0.591.242.050.732.13

　　　　在软组织中，以内脏器官氟含量较高，其氟含量变化在1.38×10-6～7.17×10-6，大多在3×10-6以上。山县登〔4〕报道：鸡、牛、鱼和猪的内脏中，氟含量介于2.3×10-6～10.1×10-6之间，与本文数据大体相当。计算其平均值，各脏器中氟含量排序如下：
　　　　　　　平均值　　变异系数(δn)
　　心　　　　　4.42　　　1.90
　　肝　　　　　3.19　　　0.99
　　肾　　　　　3.02　　　2.493
　　肺　　　　　2.25　　　1.148
　　胃　　　　　0.67　　　0.055
　　十分明显，在生理机能强的心脏、肝脏和肾脏中氟含量较高，而肌肉中氟含量较低，变化在0.38×10-6～1.35×10-6之间，平均值0.934×10-6(δn2.6)，而国外报道的数据，肉类氟含量变化在0.2×10-6～2×10-6之间〔4〕，武进县少数鸡肉中氟分析数据变化在0.35×10-6～1.58×10-6，均值1.047×10-6*，与本文数据十分近似。
　　少数鸡蛋和羊奶样品的测定表明，氟含量均较低，鸡蛋中氟含量0.33×10-6，奶仅0.28×10-6，远低于氟的卫生指标。
　　鱼体中氟的测试数据再次表明，生理机能强的器官中氟相对富集。例如鳃中氟含量2.05×10-6是鱼肉含量(0.57×10-6)的近4倍。
　　从以上数据可以看出，家禽、家畜和蛋、奶食品中，氟含量均低于或接近卫生指标，而内脏中氟含量虽高出卫生指标，但其重量占畜体总量的比例很少，对人体不会构成危害。也就是说，在苏北氟病区肉、蛋、奶食品不是致病因子。饮食习惯不同的禽、畜，其体内氟的含量不同，从表1中的数据可看出，羊、鸡、鱼体内氟含量有明显的差异，其中尤以羊和鸡差别最明显，例如羊骨骼中氟的含量变化在1096×10-6～1370×10-6之间，关节骨中氟含量高达2001.9×10-6；而鸡骨的氟含量变化在335×10-6～378×10-6，仅相当于羊骨骼的1/3和羊关节骨的1/6。羊肉中氟的含量在1×10-6以上，而鸡肉中的氟含量均小于1×10-6(变化在0.38×10-6～0.98×10-6之间)。造成这种差别的原因，无疑是由于这两种动物的饮食不同造成的，鸡以食粮为主(饮水量很小)，本区粮食中的氟含量在0.73×10-6～0.85×10-6之间，均在氟卫生标准之内，故鸡体内吸收积聚的氟也少；羊以食草和树叶为主，本区叶菜中氟的含量远高于氟的卫生标准，变化在2.97×10-6～4.69×10-6之间，树叶中氟的含量高达19.44×10-6～34.29×10-6，羊体内吸收的氟也多。青草和叶子里水分是较高的，更说明水是该区氟转移聚集的媒介和致病的重要因素。
2.2　动物体中氟含量与环境之间的关系
　　动物机体通过消化道吸收氟量的多少，取决于动物从环境中的摄取量、摄取形式(饮水或食物)、氟化物的溶解度(或离解度)及其机体内在状态等因素。一般摄取多吸收也多，经水比食物吸收迅速得多(食物中氟化物的吸收率仅相当于水中氟化物吸收率的20%)，氟化物溶解度(或离解度)越大则吸收率越高，这些因素都取决于环境条件。
　　易于迁入地下水或易被植物吸收的氟是土壤中的水溶氟。据研究本区土壤中水溶性氟含量变化在2.39×10-6～19.85×10-6，平均值为8.34×10-6，占土壤总氟量的1%以上，有的样品甚至占2.23%。而一般土壤中水溶态的元素不超过土壤总量的1%，可见该区土壤中水溶氟量是较高的。土壤水溶氟含量高，导致植物摄取的氟也多，从而造成叶菜和树叶中氟含量都远高于氟的卫生标准值〔5〕。相应生活在这样环境中的动物体中吸收氟的量也高。例如丰县司坡和沛县姜梨园村是氟的重病区，相应鸡的心脏氟含量也最高，分别是4.72×10-6和7.17×10-6；而轻氟病区，鸡心脏氟的含量大多在3.3×10-6以下。
　　这种对应的关系，还可从动物体与环境水氟含量的关系中反映出来(图1)。
　　图1是鸡心脏氟含量与环境中的浅层地下水氟含量的关系图，从变化看两者有较好的一致性。此外，叶菜(萝卜叶)与鸡心脏氟含量之间也呈良好的正相关(图2)。再次说明动物体中氟含量取决于环境水氟和食物中的氟含量。

图1　丰、沛、铜地区鸡心脏与水氟含量关系
Fig.1　The relationship between fluoride content of chicken
heart and that of water in Feng ,Pei and 
Tongsan counties
1.鸡心脏氟含量　2.水氟含量

图2　丰、沛、铜地区鸡心脏与叶菜中氟含量关系
Fig.2　The relationship between fluoride content in chicken 
heart and that in vegetable leave in Feng ,Pei and 
Tongsan counties
1.鸡心脏氟含量　2.叶菜氟含量
2.3　氟在动物体中毒理效应
　　动物体中氟主要积聚在骨骼中，在软组织中又以生理机能强的器官(心脏、肝脏和肾脏等)含量较高，氟在这些器官的毒理效应和中毒机理是值得深入研究的问题。在苏北重氟病区调查时发现，不仅出现氟骨病和氟斑牙，而是人的平均寿命短，健康状况普遍较差。姜绍伦主任医生在长期诊治氟中毒病的工作中，也得出氟中毒病可导致高血压、心脏病高发。笔者在氟的亚急性毒理实验中发现，给氟小鼠血清和肾酸性磷酸酶活力显著升高，给氟4个月后Alp活力升高都在50%以上，说明肾脏负担加重而受到损伤。刘华莲〔6〕也发现，贵州金县氟中毒可导致左心功能减弱和形态变形。大剂量氟化钠染毒家兔，发现肾小管上皮变性、坏死与钙化〔7〕。Bogin〔8〕每天给小鼠饮用含氟量为100mg/L的水，两个月后酸性磷酸酶降低了34%，胆碱脂酶降低24%，说明肝脏受到损伤。Mohammed A H〔9〕和刘华莲等的实验证实,高浓度的氟化钠溶液能引起小鼠染色体畸变率明显增高，从而提出氟化物具有遗传损伤和致突变效应〔9〕。此外，神经细胞对氟的敏感性极高,神经细胞在氟的作用下发生变性、坏死，可引起一系列神经损伤。不难得出，氟中毒对人体产生多方面的严重损害。但是，至今氟中毒机理及其氟中毒引起的生理、生化反应，尚未见系统而深入的研究工作。为了预防地氟病的发生和地氟病患者的诊治迫切需要加强这方面的深入研究。
3　结论
3.1　动物体中氟主要积聚在骨骼中，在软组织中生理机能强的器官(心脏、肝脏和肾脏)中含量较高；而肌肉和蛋、奶品中氟含量远远低于氟的卫生指标。
3.2　动物体中氟含量与土壤水及含水分高的叶菜和树叶中氟的含量呈正相关。
3.3　氟中毒不仅表现在氟骨病和氟斑牙，还可引起肝、肾损伤，高血压和心脏病高发等症状。
参考文献
1　戴国钧主编.地方性氟中毒.呼和浩特：内蒙古人民出版社，1985.57
2　中国医学百科全书编辑委员会主编.中国医学百科全书毒理学.上海：上海科学技术出版社，1985
3　Dinman B D，Alorie Y,Amdur M O,et al.Absorption and excretion of fluoride immediately after exposure.J.Occup Med.，1976， 18：7～13
4　山县登.乔志清等译.微量元素与人体健康(日文).北京：地质出版社，1987
5　邱士保，郭兆林，朱法华等.徐州地区环境氟的分布与地氟病病因及其防治研究.南京大学学报(地球科学版)，1994,6(3)：281～288
6　刘华莲.无机氟诱变作用的研究.见：中国环境科学学会.中国环境科学学会首届学术年会文集.北京：中国环境科学出版社，1989.417～421
7　Muhler J C,Hine M K.The pharmacology and Toxicology of Fluorine.Indiana,USA:Indiana Univ.Press，1959.263
8　Bogion E,Singh M,et al.Effect of fluoride on engymes from serum,liver,kidney,skeletal and heart muslea of mice.Fluoride，1976,9(1):42～45
9　Mohammed A H.Induced recessiue lethals in second chromosomes of drosophila melanogaster by hydrogen fluoride.Chem. Eng. News,1976,54:30
作者简介
张景荣　男，1938年10月生。现任南京大学地球科学系教授。主要从事元素地球化学和生物地球化学研究。承担国家自然科学基金和国家攻关项目多项，其中“江南金矿床层控地球化学研究”获1990年国家教委科技进步一等奖；“粤西金矿床地球化学研究”获1992年国家教委科技进步一等奖；“中国东南部沉积盐系金矿床地球化学研究”获1996年国家教委科技进步二等奖。发表论文60多篇，与人合作出版有关地球化学的编著5部。
收稿日期：1997-07-07
* 江苏省科学基金资助项目(省科委［91］219号)
* 江苏省农业厅，江苏省环保局.江苏省农业环境质量报告书.1990年8月
