外贝加尔大骨节病地区水文地球化学特征分析.pdf

第3 7 卷第3 期 2 0 1 0 年6 月 中国地质 G E o L o G YI NC H I N A V 0 1 3 7 N o 3 J u n ，2 0 1 0 H y d r o g e o c h e m i s t r yi nK a s c h i n B e c kD i s e a s e ( K B D ) a r e a so fT r a n s b a i k a l i a ，R u s s i a L e o n i dV Z a m a n a ( I n s t i t u t eo f N a t u r a lR e s o u r c e s ，E c o l o g ya n dC r y o l o g yo f S i b e r i a nB r a n c hR A S ，C h i t a ，6 7 2 0 1 4 ，R u s s i a ) A b s t r a c t ：T h er e s u l t so fh y d r o g c o c h e m i c a lr e s e a r c h e ss h o wt h a tn a t u r a lw a t e r so fK a s h i n - B e c kd i s e a s ea r e a si n T m n s b a i k a l i aa r cr e m a r k a b l ef o rh i g hc o n c e n t r a t i o no fp h o s p h o m s ( u pt o3 5r a g L ) ，m a n g a n e s e ，s i f i c o n ，l e a d 鹊w e l l 觞 s o m ea d d i t i o n a lg e o c h e m i c a lf e a t u r e s B a s e do nh y d r o g e o c h e m i c a ld a t a ，t h ed i s e a s em a yh a v er e l a t i o n st om u l t i f a c t o r s w i t l lb i o g e o c h e m i c a ln a t u r e T h ef u r t h e rs t u d yo ng e n e s i so fK B Dn e e d sm o r en e wr e l i a b l ed a t aa b o u te n v i r o n m a n t g e o c h e m i s t r y K e yw o r d s ：K a s c h i n B e c kd i s e a s e ；b i o g e o c h c m i c a ln a t u r e ；g e o c h e m i c a le n v i r o n m e n t ；d r i n k i n gw a t e r ；p h o s p h o r u s ； m a n g a n e s e ；p o l y - f a c t o r i a lc a u s e s C L Cn m b e r ：P 6 4 1 3A r t i c l ea 璩l c I 盯：AA r t i d em ：1 0 0 0 - 3 6 5 7 ( 2 0 1 0 ) 0 3 - 0 5 8 2 - 0 5 1I n t r o d u c t i o n K a s c h i n - B e c kd i s e a s e ( K B D ) i Sak i n do fs i c k n e s s o fO S S E O U S a r t i c u l a rs y s t e mo fh u m a n sa n da n i m a l s w h i c hs h o w si t s e l fi nt h em o s ts e v e r ef o r m sb y s h o r t e n e de x t r e m i t i e s ，d e f o r m a t i o n so fj o i n t sa n dt o t a l s k e l e t o n I nt h em i d d l el9 t hc e n t u r y , t h ed i s e a s eW a s d i s c o v e r e da n dd e s c r i b e df o rt h ef i r s tt i m ei nt h eU r o v R i v e rB a s i n ( o n eo ft h e l e R - s i d et r i b u t a r i e so ft h e A r g u nR i v e r ) ，s o u t h e a s t e r nT r a n s b a i k a l i a ( F i g 1 ) ，a n d t h e r e f o r ei ti Sa l s ok n o w na sU r o ve n d e m i cd i s e a s e I n a d d i t i o nt oR u s s i a ，t h ed i s e a s ec a na l S Ob ef o u n di n C h i n aa n dK o r e a np e n i n s u l a 2 O p i l l i o I 坞o nc a u s e s0 fK B D 1 1 1 ec a u s eo ft h ed i s e a s er e m a i n e du n c l e a rf o ra l o n gt i m ea n di sa c t u a l l yn o tw e l lk n o w nu n t i ln o w r i g 1M a po f h y d r o g e o c h e m i c a lr e s e a r c h e sl o c a t i o no f K a s c h i n - B e c kd i s e a s ea r e a si nT r a n s b a i k a l i a A l t h o u g ht h e r ew e r em a n ya s s u m p t i o n sf o rt h eg e n e s i s o fK B Dd u r i n gt h ep e r i o df r o mt h e19 4 0 st ot h e m i d d l e19 8 0 si nR u s s i a ，o n eo ft h em o s tp o p u l a r e x p l a n a t i o n sw a st h eb i o g c o c h c m i c a lh y p o t h e s i sg i v e n R e c e i v e dd a t e ：2 0 1 0 - 0 1 - 1 5 ：R 州b 阿d a t e ：2 0 1 0 - 0 3 - 2 4 F u n d a f i o ni t e m ：T h i sw o r kw & ss u p p o r t e db yg r a n tP r e s i d e n tR Ft oS c i e n c eS c h 0 0 1 p r o j e c t “U n d e r g r o u n dW a t e r sC h e m i s t r y 雒 T h e o r e t i c a lF o o t i n go f S y s t e mW a t e r - R o c kE v o l u t i o n ”，N o3 5 6 1 2 0 0 8 5 B i o g r a p h y ：L e o n i dV Z a m a n a ，m a l e , b o r ni n1 9 3 7 ，D rP h ，H e a do f L a b o r a t o r yG e o e c o l o g ya n dH y d r o g e o c h c m i s t r y , m a i ns t u d y 丘e l 小一 h y d r o g c o l o g y o f m o u n t a i n t e r r i t o r i e s h y d r o g e o c h e m i s t r y , m i n e r a l a n d t h e r m a l w a t e r s ；E - m a i l ：1 V z a m a n a m a J l n L 万方数据 第3 7 卷第3 期1 e , o n i dV Z a r n a n a ：H y d r o g e o c h e m i s t r yi nK a s c h i n B e c kD i s e a s e ( K B D ) a r e a so f T r a n s b a i k a l i a ，R u s s i a5 8 3 b yA c a d e m i c i a nA P V i n o g r a d o v 【1 1t h a tt h ed i s e a s ei s i n d u c e db yl a c ko fc a l c i u ma n de x c e s so fs t r o n t i u mi n g e o l o g i c a lb a c k g r o u n di n c l u d i n gd r i n k i n g w a t e r s F u r t h e r m o r e V V K o v a l s k i y 圆c o n s i d e r e dt h a tK B D c o u l dr e s u l tf r o mn o to n l ye x c e s so rl a c ko fc e r t a i n c h e m i c a l e l e m e n t si nf o o dc h a i nb u ta l s ot h e i r i m b a l a n c e T h i sp o i n to fv i e ww a st h eb a s i so ft h e s u g g e s t i o no fu s i n gC a S rr a t i oa sah y d r o g e o c h e m i c a l i n d i c a t i o no fK a s c h i n B e c k d i s e a s e S p e c i f i c a l l y s p e a k i n g ，t h eC a S rr a t i ol e s st h a n1 0 0w a ss u g g e s t e d t ob eu s e da sas i g nf o rt h i sd i s e a s e 嘲 I nt h e e a r l y 19 8 0 s ，s o m eT r a n s b a i k a l i a n p h y s i c i a n so f f e r e dan e wh y p o t h e s i sf o rK B Dg e n e s i s a c c o r d i n gt ot h ef a c tt h a tK B Dw a sa s s o c i a t e dw i t h p h o s p h o r u s - m a n g a n e s ei n t o x i c a t i o n o fo r g a n i s m 【4 】 n e i ri n v e s t i g a t i o n sh a ds h o w nt h ea b n o r m a lh i 曲 c o n c e n t r a t i o n so fp h o s p h o r u sa n dm a n g a n e s ei ns o i l s a n d d r i n k i n g w a t e r si nK B Dc e n t e r s T h e a c c u m u l a t i o n o ft h e s ee l e m e n t si su s u a li ns o m e s p e c i a le n v i r o n m e n t sw h e r et h ep r e s e n c eo ff r o z e n e a r t ha n db o g g i n e s sh a sb e e nd e t e c t e d I nC h i n a ，t h em o s ta c c e p t e de x p l a n a t i o nf o rt h e o c c u r r e n c eo fK a s c h i n B e c kd i s e a s ei st h a tt h ed i s e a s e i si n d u c e db ym e t a b o l i cs u l f u ri m b a l a n c ei nh u m a n o r g a n i s mw h i c hr e s u l t Sf r o mt h ep r e s e n c eo fo r g a n i c s u b s t a n c e s ( h u m i ca c i d sg r o u p ) i nd r i n k i n gw a t e ri s H o w e v e r , t h ec o n c e n t r a t i o n so fo r g a n i cs u b s t a n c e si n t h ew a t e r so ft h eU r o vR i v e r B a s i n ( c o n t a i n i n g a b n o r m a lp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o n ) d on o td i f f e r e v i d e n t l yf r o mt h eb a c k g r o u n dv a l u e s ，w h i c hm e a n s t h a tt h i sf a c t o ri sn o ts i g n i f i c a n tf o rt h eK B Da r e a si n T r a n s b a i k a l i a 3 H y d r o g e o c h e m i c a l f e a t u r e sO f K B Da r e a si nT r a n s r a i k a l i a I nt h el a t e 1 9 8 0 s ，w em a d e as e r i e so f h y d r o g e o c h e m i c a ls t u d i e s i ns o m eK B Da r e a so f T r a n s b a i k a l i a ,a n dt h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h e f o l l o w i n gg e o c h e m i c a lf e a t u r e so fn a t u r a lw a t e r sa l e r e s p o n s i b l ef o rt h eo c c u r r e n c eo f K B D 随t8 酬 T h em o s ts i g n i f i c a n ta n o m a l yo fn a t u r a lw a t e r g e o c h e m i s t r yi no u rs t u d ya r e a sw h e r eK B Di s p r e v a l e n ti sv e r yh i 曲c o n c e n t r a t i o no fp h o s p h o r u su p t o3 5 m g L w h e r e a st h eb a c k g r o u n dv a l u ea c r o s s T r a n s b a i k a l i ai sj u s t0 1m e t , H y d r o g e o c h e m i c a l a n o m a l i e si nm o s tc a s e sa p p e a r e dt ob ec o n f i n e dt o i g n e o u s - s e d i m e n t a r yf o r m a t i o n so fu p p e rJ u r a s s i c l o w e rC r e t a c e o u sa g ep r e s e n t e db ye f f u s i v er o c k so f b a s i ct oa c i d i cc o m p o s i t i o n A c c o r d i n gt og e o c h e m i c a l s u r v e y s ，t h er a t i oo fp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o ni nt h e s e r o c k sr e a c h e s16 7C l a r k ea n dw a st h em a x i m u mf o r t h ea r e a T h ee s t i m a t i o no ft h e r m o d y n a m i c e q u i l i b r i u mh a ds h o w nt h a tw a t e r sw e r es u p e r s a t u r a t e d o ns e v e r a lm a t h e m a t i c a ld e g r e e si nr e l a t i o nt o h y d r o x y l a p a t i t e ，t h em o s tp r o b a b l em i n e r a lf o r mo f p h o s p h o r u si nw a t e r - c o n t a i n i n gr o c k s T h er e a s o n so f t h i sp h e n o m e n o nr e m a i n e do b s c u r ea n d c a nh a v ea t w o - w a ye x p l a n a t i o n o t h e r m i n e r a lf o r mo f p h o s p h o r u si nr o c k so rf o r m a t i o ni nw a t e r so fs t a n d i n g p o l y p h o s p h a t ec o m p l e x e s I nw a t e r sw i t hab a c k g r o u n dc o n c e n t r a t i o no f p h o s p h o r u s ，t h eC a Pr a t i or e a c h e sh u n d r e d so re v e n t h o u s a n d su n i t s ( T a b l e1 ) ，w h e r e a sa ta na b n o r m a l p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o n ，i td o e sn o te x c e e d2 5 0 3 0 0 u n i t s I nt h eK B Da f f e c t e da r e a s ，i tm a yg od o w nt o t e n so f u n i t s T h el e v e lo fC a Pr a t i oc a nb ec o n s i d e r e d 雏ah y d r o g e o c h e m i c a lc r i t e r i o nf o r i d e n t i f y i n g w h e t h e rK B Dm a yo c c u ri na na r e ao rn o t O u rc o n v i n c i n gd a t ao fm a n g a n e s ep r o v et h e h y p o t h e s i st h a tm a n g a n e s ep l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei n t h eK B Do c c u r r e n c en o ta c c e p t a b l e A c c o r d i n gt ot h e e s t i m a t i o nb ys c h o l a r sw h op u tf o r w a r dt h eh y p o t h e s i s o fm a n g a n e s e h u m a nb o d yi n g e s t s6 0 o fd a i l y p h y s i o l o g i c a lr e q u i r e m e n to fM nf r o md r i n k i n gw a t e r O u rd a t as h o wt h a tt h em a n g a n e s ec o n c e n t r a t i o n si n t h eK B Da r e a sd i dn o te x c e e d0 2 8m g L ( t h e m a x i m u ma l l o w a b l ec o n c e n t r a t i o n ( M A C ) i nd r i n k i n g w a t e ri s O 1m e L ) H o w e v e r t h eh i g h e rm a n g a n e s e c o n c e n t r a t i o n si n g r o u n d w a t e r s t h a nt h e d r i n k i n g w a t e rs t a n d a r da l e v e r yc o m m o ni nT r a n s b a i k a l i a ， w h i c hi sc a u s e db yt h em i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o no f m a n g a n e s ei ng r o u n d w a t e r T h e yi n c r e a s e 、 ，i t ht h e r e d u c t i o no fo x i d a t i v e r e d u c t i v ep o t e n t i a lo ft h ew a t e r e n v i r o n m e n tc a u s e db yt h ep r e s e n c eo fs e d i m e n t a r y 万方数据 中国地质2 0 1 0 拒 T a b l e1A v e r a g ec o n t e n t so fm a j o ra n dt r a c ec o n s t i t u e n t si nn a t u r a lw a t e r so fU r o v b i o g e o c h e m i c a ia g e 8 ( T r a n s b a i k a l i a , R u s s i a ) N o t e n q u a n t i t yo fs a m p l 鼯；f r o mC 0 2 t OS r m g L Z n M o m k g L r o c k sc o n t a i n i n go r g a n i c ( c a r b o n b e a r i n g ) s u b s t a n c ei n g e o l o g i c a lc r o s s s e c t i o na n da l s oi ns w a m pw a t e r H o w e v e r ，t h ef a c t so fK a s c h i n B e c kd i s e a s e a t s u b s t a n d a r dw a t e r so n m a n g a n e s e u s eo u t s i d e e n d e m i ca r e a sa r en o tk n o w n I tp l a c e si nq u e s t i o nt h e r o l eo ft h eg i v e nf a c t o ra sad e t e r m i n a t i v eo n ei nt h e d i s e a s ep r o g r e s s i o n O t h e rw a t e rc o n s t i t u e n t sw e r en o ta n a l y z e db yt h e s c h o l a r sw h op u tf o r w a r dt h ep h o s p h o r u s m a n g a n e s e h y p o t h e s i s A c c o r d i n gt oo u rd a t a , t h ew a t e r si nt h e K B Da r e a sh a v es o m ea d d i t i o n a lg e o c h e m i c a l f e a t u r e s I np a r t i c u l a r ，t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no f s i l i c o n i n w a t e r s w i t h a b n o r m a l p h o s p h o r u s c o n c e n 仃a t i o nw a s1 2m g L ，t h em a x i m u mb e i n g2 8 m g La n dM A C f o rd r i n k i n gw a t e rb e i n g10m g L T h e e x c e s so fS ia sw e l la st h el a c ko fi o d i n ea n dc o b a l ti n w a t e r o ft h e s t u d y a r e a sc a nc a u s em e t a b o l i c c a l c i u m - p h o s p h o ri m b a l a n c ei nh u m a no r g a n i s m s 9 1 B i o c h e m i c a le f f e c to fw a t e r sw i t hl o wm a g n e s i u m c o n c e n t r a t i o n so nh u m a no r g a n i s m si Ss i m i l a r 万方数据 第3 7 卷第3 期L e o n i dV Z a m a n a ：H y d r o g e o c h e m i s t r yi nK a s c h i n - B e c kD i s e a s e ( K B D ) a f e a so f T r a n s b a i k a l i a ，R u s s i a 5 8 5 M a g n e s i u mc o n t e n ti nw a t e rs a m p l e sw i t hp h o s p h o r u s c o n c e n t r a t i o ni sa b o u th a l fo ft h ea v e r a g ev a l u ei n U r o vb i o g e o c h e m i c a la r e a A m o n gh e a v ym e t a l e l e m e n t s ，c o p p e r ，m o l y b d e n u ma n dl e a dh a v eh i g h c o n c e n t r a t i o n sa n da r e i m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i c s o f w a t e r s L e a dh a sb e e nf o u n dw i t he x c e s s i v eq u a n t i t i e s i nb o n e so fK B Ds u f f e r e r s T h ea s s u m p t i o nt h a tK B Dh a sc l o s er e l a t i o n sw i t h f l u o r i n ea n dl i t h i u mi nd r i n k i n gw a t e r sw a s p u t f o r w a r db y 【姗F l u o r i n ec o n t e n ti nw a t e r so ft h es t u d y a r e a sd o e sn o tr e a c ht h eo p t i m u mv a l u ef o rd r i n k i n g w a t e ri nm o s tc a s e s ( 0 5r a g L ) ；f o rw a t e r sw i t h p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o n , i td o e sn o te x c e e d0 7 4 m g L S p o r a d i cd a t a a b o u tl i t h i u ms h o wt h a ti t s c o n c e n t r a t i o ni nw a t e r si s e x t r e m e l yl o w I s o m e m k g L ( 1 e s st h a n10 ) T h e s er e s u l t si n d i c a t et h a ti ti s n o tr e a s o n a b l et oa s s o c i a t eK B Dw i t hh i g h e r c o n c e n t r a t i o n so fFa n dL ii n g e o c h e m i c a l e n v i r o n m e n t 4C o n c l u s i o n s T h u s ，t h eo b t a i n e dd a t an o to n l yc o n f i r mt h a tt h e a b n o r m a lc o n c e n t r a t i o n so f p h o s p h o r u s a n d m a n g a n e s ea l ee x i s t e n ti nw a t e r so ft h el Da r e a s b u ta l s o i n d i c a t et h ep r e s e n c eo fs o m ea d d i t i o n a l g e o c h e m i c a lf e a t u r e so fd r i n k i n gw a t e r sw h i c hc a i l i n d u c eK B Ds y m p t o m s B a s e do nh y d r o g e o c h e m i c a l d a t a 。t h ed i s e a s em a yh a v er e l a t i o n st om u l t i f a c t o r s w i t hb i o g e o c h e m i c a ln a t u r e T h ef u r t h e rs t u d yo n g e n e s i so fK B Dn e e d sm o r en e wr e l i a b l ed a t aa b o u t e n v i r o n m e n tg e o c h e m i s t r y H y d r o g e o c h e m i c a ld a t a h a v ea d v a n t a g e si nc o m p a r i s o nw i t hg e o c h e m i c a ld a t a o fr o c k sa n ds o i l ss i n c et l l e vc a nr e p r e s e n tt h e c h a r a c t e r i s t i c so fg e o c h e m i c a le n v i r o n m e n tw i m s m a l l e rn u m b e ro fd a t a F o rb i o g e o c h e m i c a lc h a i n f r o mr o c k st oh u m a no r g a n i s m ，c h e m i c a le l e m e n t s a n y h o wp a s st h r o u g ht h ew a t e re n v i r o n m e n t A c k n o w l e d g e m e n t s ：T l l i sp a p e rw a sp r e p a r e db y s u p p o r to f p r o j e c t3 5 6 1 2 0 0 8 5 “U n d e r g r o u n dW a t e r s C h e m i s t r y a sT h e o r