ĐỊA CHẤT Y HỌC: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, NHIỆM VỤ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU

VÕ CÔNG NGHIỆP1, ĐỖ VĂN ÁI2, TRẦN TÂN VĂN3, QUÁCH ĐỨC TÍN4

 1Viện Địa chất và Môi trường, 2Hội Địa hóa Việt Nam,
3,4
Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản

Tóm tắt: Địa chất y học với tư cách là một chuyên ngành khoa học chính thống mới được hình thành trong mấy thập kỷ gần đây nhằm nghiên cứu mối quan hệ giữa môi trường địa chất với sức khỏe cộng đồng về cả hai mặt: tích cực và tiêu cực, từ đó áp dụng các biện pháp hạn chế những tác động xấu, đồng thời tận dụng những yếu tố thuận lợi nhằm phòng chống bệnh tật, căng thẳng thần kinh, v.v. Địa chất y học có nhiệm vụ điều tra, nghiên cứu những yếu tố địa chất môi trường liên quan đối với sức khỏe con người, chủ yếu là những vấn đề sau đây: 1. Sự phân bố, hành vi địa hóa, tác động sinh học của các nguyên tố thiết yếu và độc hại trong môi trường địa chất; 2. Liều lượng, ngưỡng sinh địa hóa của các nguyên tố và hiệu ứng của chúng lên cơ thể; 3. Tác dụng tăng cường hoặc  ức chế giữa các nguyên tố trong môi trường có ảnh hưởng đến cơ thể sống; 4. Đường phơi nhiễm, điểm phơi nhiễm và tính khả dụng sinh học của các nguyên tố lên cơ thể; 5. Những dị thường địa chất sinh thái, đới địa bệnh nguyên và những bệnh địa phương có căn nguyên từ môi trường địa chất; 6. Sự ô nhiễm môi trường địa chất do những hoạt động nhân sinh và tác động đối với cơ thể; 7. Phản ứng của cơ thể đối với những tác động của môi trường địa chất; 8. Việc sử dụng những tài nguyên địa chất vào mục đích chữa bệnh và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

     Là ngành khoa học phục vụ trực tiếp sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường sinh thái, địa chất y học đang thu hút sự quan tâm của giới khoa học ở nhiều quốc gia. Trên phạm vi quốc tế, một tổ chức khoa học - nghề nghiệp lớn “Hiệp hội Địa chất Y học quốc tế (IMGA)”, đã ra đời và đang triển khai những hoạt động ban đầu nhằm liên kết, hỗ trợ, xúc tiến các hoạt động điều tra nghiên cứu về địa chất y học ở các nước, tạo cơ sở phát triển mạnh mẽ ngành khoa học non trẻ này trên quy mô toàn cầu trong thời gian tới.


I. KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Do yêu cầu của việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phòng chống bệnh tật có nguyên nhân từ môi trường địa chất, trong thời gian gần đây giữa địa chất và y học có sự ghép nối những khía cạnh tương đồng để hình thành nên một lĩnh vực khoa học liên ngành, gọi là Địa chất y học (Medical geology) hay Địa y học (Geomedicine) (tại Hội thảo Quốc tế “Sức khỏe và môi trường địa hóa” ở Upsala (Thụy Điển) từ ngày 4 đến 6/9/2000 các nhà khoa học đã thông qua khuyến nghị nên thống nhất dùng thuật ngữ “Địa chất y học”). Địa chất y học (ĐCYH) chuyên nghiên cứu mối quan hệ giữa môi trường địa chất (gồm thổ nhưỡng, đất đá, khoáng vật, nước dưới đất, các hoạt động kiến tạo - địa động lực, các trường địa vật lý tồn tại trong phần trên cùng của thạch quyển) với sức khỏe con người và động vật trên hành tinh về cả hai mặt: tích cực (tạo thuận lợi cho sự sống) và tiêu cực (gây bệnh tật, căng thẳng thần kinh, kìm hãm phát triển), từ đó áp dụng các biện pháp chế ngự những tác động xấu, đồng thời tận dụng những yếu tố thuận lợi của môi trường địa chất nhằm bảo đảm sự sống khỏe mạnh, an toàn.

Là một lĩnh vực khoa học còn non trẻ, hiện nay ĐCYH đang bắt đầu xây dựng cơ sở lý thuyết và phương pháp luận nên trước mắt còn rất nhiều vấn đề mới mẻ: từ những nguyên lý cơ bản đến những nhận thức về mục đích, đối tượng, nhiệm vụ, nội dung, phương pháp nghiên cứu và mối liên quan giữa nó với các lĩnh vực khoa học tiếp cận (địa lý, địa chất, địa hóa, địa vật lý, sinh học, y học, dinh dưỡng học, độc học v.v.), cần được tiếp tục nghiên cứu.

Trước thực trạng đó và trong hoàn cảnh tài liệu tham khảo còn thiếu, các tác giả bài báo này không có tham vọng trình bày đầy đủ và có hệ thống các kiến thức về ĐCYH hiện đại mà chỉ xin đề cập tới một số nội dung cơ bản: “Cơ sở lý thuyết, nhiệm vụ, nội dung và phương pháp luận nghiên cứu của ĐCYH”, nhằm góp phần xây dựng và phát triển ĐCYH thành một lĩnh vực khoa học phục vụ đắc lực công cuộc chăm sóc sức khỏe cộng đồng ở nước ta.


II. ĐIỂM QUA QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỊA CHẤT Y HỌC

Vào những thập niên đầu của thế kỷ XX, nhà bác học Nga V. Vernadskij đã nêu lên vai trò to lớn của sinh vật trong các quá trình địa hóa và đưa ra học thuyết về sinh địa hóa học (biogeochemistry). Đó là khoa học nghiên cứu những mối tương tác giữa sinh vật với môi trường địa hóa (đá, đất, nước, không khí) trong quá trình phát triển địa chất, tham gia vào sự tạo đá, tạo khoáng và hình thành mỏ.

Trên cơ sở đó, A.Vinogradov đã nghiên cứu ảnh hưởng của các quá trình địa chất - địa hóa tới sức khỏe và sự sống của con người cũng như sinh vật và đề ra lý thuyết về tỉnh sinh địa hóa (biogeochemical province) [26]. Đó là những vùng trên Trái đất có hàm lượng các nguyên tố hóa học khác biệt với những vùng bên cạnh, làm nảy sinh các phản ứng sinh học khác nhau dẫn đến hậu quả là gây bệnh cho con người và động vật, thực vật. Những vùng này thường có giới hạn phân bố nhất định của đất đá, nước, không khí, dân cư v.v. với mức độ thiếu hay thừa một số nguyên tố hóa học hoặc hợp chất nào đó so với mức trung bình trên Trái đất (Clarke). Có nhiều loại tỉnh sinh địa hóa như tỉnh sinh địa hóa thừa Cu, Pb; tỉnh sinh địa hóa thiếu I, Mn v.v. Cũng có tỉnh sinh địa hóa thừa một hoặc một số nguyên tố này, nhưng lại thiếu một hoặc một số nguyên tố khác. Nhờ lý thuyết trên mà người ta có thể tìm hiểu và giải thích nhiều chứng bệnh địa phương (endemic diseases) do các yếu tố bất lợi của môi trường địa hóa gây ra.

Về nguồn gốc phát sinh các tỉnh sinh địa hóa có thể chia ra hai kiểu chính:

1. Kiểu thứ nhất: tồn tại trên diện rộng, thường được giới hạn trong một số đới thổ nhưỡng - khí hậu hiện đại. Kiểu tỉnh sinh địa hóa này thường có đặc trưng là thiếu các nguyên tố I, Ca, Se, Cu, Co, Fe, Mn, Zn, B v.v.

2. Kiểu thứ hai: là các tỉnh sinh địa hóa có những bệnh địa phương ở người, vật nuôi, cây trồng liên quan với các cấu trúc địa chất, các đới sinh khoáng. Kiểu này có thể gặp ở bất kỳ đới thổ nhưỡng - khí hậu nào. Chúng thường tồn tại ở những vùng có các vành phân tán địa hóa liên quan với sự dư thừa một hoặc một số nguyên tố nào đó trong môi trường địa hóa và cơ thể sinh vật, vì vậy nghiên cứu chúng chẳng những cần thiết cho y tế và nông nghiệp mà còn giúp ích cho công tác tìm kiếm khoáng sản.

Dưới ánh sáng của các học thuyết nêu trên, vào những năm 60 của thế kỷ 20, nhà địa hóa Nga V. Kovalsky đã hoàn thiện phương pháp luận cho một môn khoa học mới của địa hóa học là địa hóa sinh thái (ecological geochemistry, ĐHST) [14], chuyên nghiên cứu mối tương quan giữa sự sống với môi trường địa hóa, đánh giá tác động của các yếu tố địa hóa (sự thừa thiếu một hay một số nguyên tố hóa học trong thạch quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển; hoàn cảnh địa hóa của môi trường v.v.) tới con người, động vật và thực vật, đồng thời đề xuất các biện pháp khắc phục sự thoái hóa của môi trường sống bằng cách tác động vào chuỗi sinh địa hóa (Hình 1) nhằm lặp lại cân bằng sinh thái về mặt hóa học, tạo ra môi trường địa hóa thuận lợi cho sự sống và phòng chống các bệnh địa phương. Như vậy ĐHST có hai nhiệm vụ:

1. Nghiên cứu các đặc điểm của môi trường sống ở mỗi vùng nhất định. Nhiệm vụ này thuộc lĩnh vực điều tra cơ bản của ĐHST.

2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường địa hóa bất lợi đối với con người, động vật và thực vật, phát hiện các bệnh địa phương, đề xuất biện pháp khắc phục theo hướng cân bằng sinh thái về địa hóa, hạn chế khả năng gây bệnh, tăng năng suất vật nuôi, cây trồng và tạo môi trường sống lành mạnh.


 

Hình 1. Sơ đồ chuỗi sinh địa hoá thức ăn ở người và động vật (theo [14]).


Cũng ở Liên Xô (cũ) trên cơ sở các lý thuyết về cảnh quan, thổ nhưỡng và địa hóa đã hình thành môn địa hóa học cảnh quan (landscape geochemistry). Trong số các nhiệm vụ của địa hóa học cảnh quan có việc nghiên cứu các bệnh địa phương do hàm lượng bất thường của một số nguyên tố hóa học nào đó trong môi trường gây ra. Theo A.I. Perelman [20]: “trên Trái đất không có một cảnh quan tự nhiên nào mà trong thực phẩm và nước ở đó chứa đủ tất cả các nguyên tố hóa học với hàm lượng thích hợp”. Từ đó dẫn đến khái niệm về hàm lượng thích hợp của các nguyên tố hóa học trong môi trường để cung ứng một cách đầy đủ nhất cho nhu cầu của con người.

Trong những thập kỷ gần đây, từ nhu cầu phải bảo vệ Trái đất trước những tai họa sinh thái do con người gây ra (thải khí nhà kính phá hủy tầng ozon, gây hiện tượng nóng lên toàn cầu, dâng cao mực nước biển, v.v.), trong địa chất học đang hình thành một chuyên ngành mới: Địa chất sinh thái (Ecological geology) hay Địa sinh thái học (Geoecology). Theo E.A. Kozlovskij, địa sinh thái học là “một định hướng mới, ghép nối giữa địa chất học và sinh thái học nhằm nghiên cứu mối quan hệ có tính quy luật giữa các cơ thể sống (kể cả con người) và môi trường địa chất”. Nhiệm vụ chủ yếu của địa sinh thái học là “nghiên cứu và đánh giá sự biến đổi của môi trường địa chất do các hoạt động nhân sinh gây ra, trong đó có sự gây ô nhiễm (kể cả ô nhiễm không khí, thổ nhưỡng, nước) ảnh hưởng đến sức khỏe con người, thực vật và động vật” [15].

Thuật ngữ địa chất sinh thái học được dùng rộng rãi ở Nga, nhưng ở phương Tây người ta lại hay dùng thuật ngữ địa chất môi trường (environmental geology), hoặc địa lý y học (medical geography) hoặc thậm chí “tự do” hơn: “địa chất và sức khỏe” (geology and health) hay “địa hóa môi trường và sức khỏe” (environmental geochemistry and health).

Trên cơ sở những học thuyết về địa hóa cảnh quan, địa hóa sinh thái, địa chất sinh thái, địa lý y học, từ những năm cuối của thế kỷ 20, ở nhiều quốc gia bắt đầu hình thành một chuyên ngành mới gọi là địa y học, hay địa chất y học, có nhiệm vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường sinh thái. Đến năm 1996 trong khuôn khổ của Hiệp hội Quốc tế các Khoa học Địa chất (IUGS) và Hội Địa hóa và Hóa học Vũ trụ Quốc tế (IAGC) đã thành lập Nhóm Công tác Quốc tế về Địa chất Y học (International Working Group on Medical Geology) với mục đích liên kết hoạt động của các nhóm công tác quốc gia về địa chất y học nhằm thúc đẩy sự phát triển lĩnh vực khoa học này trên phạm vi toàn cầu. Nhóm công tác đã triển khai được một số công việc bước đầu như: tổ chức một số hội thảo khoa học về địa chất y học, địa hóa môi trường; phát hành bản tin về địa chất y học, công bố các công trình nghiên cứu trong các tạp chí: Episodes, Cogeoenvironment Newsletter, Environmental Geology, v.v. và đặc biệt là biên soạn và xuất bản quyển “Essentials of Medical Geology” (2005, chủ biên Olle Selinus). Đến tháng 8/2004 tại Hội nghị Địa chất quốc tế lần thứ 32 tại Florence, Italia, nhóm công tác kể trên đã được chuyển thành Hiệp hội Địa chất Y học Quốc tế (International Medical Geology Association, IMGA: http://www.medicalgeology.org) nhằm tăng cường tổ chức và đẩy mạnh các hoạt động của ĐCYH trên quy mô rộng rãi hơn. Từ đây ĐCYH trở thành một bộ môn chính thống của địa chất học, có liên kết quốc tế và hoạt động trên phạm vi toàn cầu. Hiện tại IMGA đang chủ trì dự án nghiên cứu ĐCYH mã số IGCP-454 thuộc Chương trình Liên hệ Địa chất Quốc tế IGCP,: http://home.swipnet.se/medicalgeology.

III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT, NHIỆM VỤ, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỊA CHẤT Y HỌC

Hiện tại, ĐCYH đang trong giai đoạn hoàn thiện cơ sở lý thuyết và phương pháp luận khoa học, nhưng những ý tưởng sơ khai đã được đề cập trong nhiều công trình nghiên cứu riêng lẻ, có thể hệ thống hóa thành 8 luận điểm khoa học cơ bản, theo đó hình thành những nhiệm vụ và nội dung chủ yếu sau đây.

1. Những nguyên tố hóa học thiết yếu và có tiềm năng độc hại đối với cơ thể

Để tồn tại và phát triển, cơ thể sinh vật cần hấp thụ từ môi trường những nguyên tố hóa học cần thiết cho sự sống, gọi là những nguyên tố thiết yếu (essential elements) hay nguyên tố dinh dưỡng (nutritional elements) [21]. Chúng đi vào cơ thể theo thức ăn, nước uống, khí thở, hoặc thẩm thấu qua da và tích tụ trong các bộ phận khác nhau. Ở đó, chúng thực hiện chức năng duy trì sự sống bình thường của sinh vật; thí dụ: Ca, P, F, là những nguyên tố thành tạo và duy trì độ cứng của xương; Fe tham gia cấu tạo hemoglobin và myoglobin trong máu, có chức năng vận chuyển oxy từ phổi đến các cơ quan và đưa CO2 theo chiều ngược lại để thải ra ngoài. Cơ thể thiếu hụt một nguyên tố thiết yếu nào đó sẽ trở nên gầy yếu (suy dinh dưỡng) hay phát sinh bệnh tật, có thể tử vong, thí dụ: thiếu iod sẽ mắc bệnh bướu cổ; thiếu fluor sẽ mắc bệnh về xương, răng, v.v..

Mức nhu cầu về các nguyên tố thiết yếu cần được cung cấp cho cơ thể để bảo đảm duy trì sự sống khỏe mạnh được cơ quan y tế quy định, với các chỉ tiêu như RDA (Recommended dietary allowance - khẩu phần dung nạp khuyến cáo); RNI (Recommen-ded nutrient intakes - khẩu phần dinh dưỡng khuyến cáo); RDI (Recommended daily intakes - khẩu phần ăn hàng ngày khuyến cáo), phân biệt theo lứa tuổi, giới tính hay trên 1 kg trọng lượng cơ thể. Bộ Y tế Việt Nam đã ban hành RNI đối với 7 nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu là Ca, P, Mg, Fe, Zn, I, Se (Thông tư số 8/TT-BYT ngày 23/8/2004).

Mức nhu cầu của cơ thể về các nguyên tố thiết yếu khác nhau. Những nguyên tố có nhu cầu rất cao (tới hàng trăm, hàng nghìn mcg/ngày) gọi là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (macronutrient elements) như Ca, Na, P, K, Cl, Mg, v.v.. Những nguyên tố có nhu cầu thấp (khoảng vài chục mg/ngày đến vài chục mg/ngày) là những nguyên tố dinh dưỡng vi lượng (micronutrient elements) như Fe, Cu, Zn, Mn, B, Mo, Co, I, Se, F, v.v.. Những nguyên tố có nhu cầu cực thấp (dưới 1 mcg/ngày) gọi là những nguyên tố dinh dưỡng siêu vi lượng (ultramicronutrient elements).

Ngược lại với những nguyên tố thiết yếu, trong môi trường đồng thời cũng tồn tại những nguyên tố có tiềm năng độc hại (potentially harmfull elements - PHEs). Khi cơ thể bị phơi nhiễm những nguyên tố này ở mức nhẹ thì chỉ xảy ra những rối loạn tạm thời (nôn nao, khó chịu, mệt mỏi, choáng váng, mất ngủ v.v.), nhưng nếu ở mức nặng sẽ phát sinh bệnh tật hoặc tử vong. Thí dụ, khi hít phải khí CO nồng độ đậm đặc ở đáy giếng có thể chết tức thời do bị ngạt. Vì vậy, trong các tiêu chuẩn môi trường và vệ sinh người ta đề ra những giới hạn tối đa về nồng độ các chất độc hại trong thức ăn, nước uống, không khí hít thở nơi làm việc v.v. không được vượt quá để bảo đảm an toàn sức khoẻ, gọi là MAC (maximum acceptable concentration - nồng độ tối đa có thể chấp nhận), MAD (maximum acceptable dose - liều tối đa có thể chấp nhận), MAL (maximum allowable limit - giới hạn tối đa có thể chấp nhận), MPC (maximum permissible concentration - nồng độ tối đa cho phép), MPL (maximum permissible level - mức tối đa cho phép), v.v.. Những nguyên tố thiết yếu hoặc có tiềm năng độc hại và vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn Mendeleev được nêu trong Bảng 1.


Bảng 1. Bảng tuần hoàn nêu những nguyên tố có các hiệu ứng sinh học (theo [21]).

+H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

He

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

+C

+N

+O

F

Ne

+Na

+Mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*Al

Si

+P

+S

+Cl

Ar

+K

+Ca

Sc

Ti

V

Cr

+Mn

+Fe

+Co

Ni

+Cu

+Zn

Ga

Ge

*As

+Se

§Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

+Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

*Cd

In

*Sn

*Sb

Te

+I

Xe

Cs

Ba

La1

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

*Hg

*Tl

*Pb

Bi

#Po

#At

#Rn

#Fr

#Ra

#Ac2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

2

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lw

Ghi chú:      + Cần thiết cho nhiều sinh vật (có thể độc hại nếu quá thừa);

* Thường độc hại đối với phần lớn các loài sinh vật;

≠ Cần thiết ít nhất cho một loài nhưng có thể độc hại cho những loài khác;

§ Chức năng sinh học chưa rõ;

# Chất phóng xạ.


Từ đó ĐCYH có nhiệm vụ nghiên cứu tác dụng dinh dưỡng hay độc hại của các nguyên tố trong môi trường cùng các tiêu chuẩn hấp thụ khuyến cáo hay mức phơi nhiễm cho phép nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng (đối với nguyên tố thiết yếu) hoặc bảo đảm an toàn sức khoẻ cho người và sinh vật (đối với nguyên tố độc hại).


2. Liều lượng đáp ứng và nồng độ ngưỡng của các nguyên tố

Việc phân chia ra các nguyên tố thiết yếu và có tiềm năng độc hại nhiều khi chỉ có ý nghĩa tương đối, vì một nguyên tố có thể vừa là thiết yếu vừa là độc hại tuỳ theo liều lượng. Trong ĐCYH và độc học môi trường người ta thường nhắc đến nguyên lý Paracelsus (Paracelsus principle) dựa trên câu nói nổi tiếng của nhà y học và giả kim Thụy Sĩ Paracelsus (1493-1541) từ thế kỷ 16: “Độc tố có ở khắp mọi vật và không có nơi nào mà vắng mặt độc tố. Tuỳ theo liều lượng, một chất có thể vừa là chất độc, vừa là thuốc chữa bệnh”.

Tác dụng dinh dưỡng hay độc hại của một nguyên tố chỉ thể hiện khi nồng độ của nó đạt tới một giá trị nhất định, được gọi là nồng độ ngưỡng (threshold limit) và được biểu diễn bằng những đường cong liều lượng - đáp ứng (dose-response curves), phân biệt 3 trường hợp (theo C.W. Montgomery [18]):

a. Nguyên tố không có tác dụng gì (không lợi cũng không hại) đối với cơ thể khi liều lượng thấp, nhưng lại là chất độc khi đạt nồng độ cao và gây tử vong khi nồng độ rất cao, tiêu biểu là Pb, Hg (Hình 2A).

b. Nguyên tố có lợi cho sức khỏe với liều lượng vừa phải nhưng mức tối ưu chỉ nằm trong một khoảng nhất định. Sau đó nếu tăng thêm nữa cũng không có tác dụng gì. Tiêu biểu là Ca (Hình 2B).

c. Nguyên tố cần cho cơ thể trong một khoảng liều lượng nhất định, ít quá hoặc nhiều quá đều không tốt. Tiêu biểu là I, F, Cu, Mo v.v. (Hình 2C).


 


Theo V.V. Kovalskij [14] giới hạn ngưỡng của một số nguyên tố trong đất có thể gây ra các phản ứng sinh học khi thiếu hụt hoặc dư thừa như sau (Bảng 2):


Bảng 2. Hàm lượng ngưỡng của các nguyên tố hoá học trong đất
và khả năng phản ứng của cơ thể
(theo Kovalskij [14]).

Nguyên tố

Các mức hàm lượng, mg/kg

Thiếu hụt (dưới mức cần thiết)

Bình thường

Dư thừa (quá mức cần thiết)

Co

2-7: Gây bệnh thiếu cobalt, thiếu máu, thiếu vitamin B12, tăng bệnh bướu cổ

7-30

>30: Có khả năng ức chế sự tổng hợp vitamin B12

Cu

<6-15: Gây bệnh thiếu máu, bệnh xương cốt, mất điều hoà trong trường hợp thừa Mo và sulfat. Giảm sản lượng ngũ cốc, khô ngọn cây ăn quả

15-60

>60: thiếu máu, vàng da, đau gan; cây cỏ bị bạc lá

Mn

<400: Bệnh xương cốt, tăng bướu cổ, xuất hiện đốm vàng ở củ cải đường, bạc lá và hoại tử

400-3000

>3000: Bệnh xương cốt. Có thể gây độc cho thực vật ở vùng đất chua

Zn

<30: Bệnh giả sừng ở lợn, cây ít lá, bạc lá

30-70

>70: Có thể thiếu máu, ức chế quá trình oxy hoá

Mo

<1,5: Gây bệnh cho thực vật

1,5- 4

>4: Bệnh gút ở người, nhiễm độc ở động vật

B

3-6: Thối đầu thân và rễ thực vật. Thối lõi củ cải đường, thủng lốm đốm lá bắp cải

6-30

>30: Gây viêm ruột ở người, bệnh nhiễm độc ở động vật

Sr

Không xác định

<600

600-1000: Loạn dưỡng sụn và xương, cong vẹo xương (bệnh Urov), còi xương

I

2-5: Bướu cổ. Bệnh cơ thể nặng thêm khi mất cân bằng với Co, Mn, Cu

5-40

>40: Làm giảm chức năng tổng hợp các hợp chất iod trong tuyến giáp trạng


Việc xác định “liều lượng - đáp ứng” và “giới hạn ngưỡng” là nhiệm vụ đặc biệt quan trọng của ĐCYH nhằm định ra chế độ dinh dưỡng tối ưu khi sử dụng nguyên tố thiết yếu hoặc duy trì giới hạn an toàn khi phơi nhiễm yếu tố độc hại, từ đó áp dụng biện pháp xử lý thích hợp để bảo vệ sức khỏe, phòng tránh tai biến.

Thí dụ trong cư dân vùng Keshan (Khắc Sơn) thuộc huyện Hoàng Lan, tỉnh Thiểm Tây (Trung Quốc) rất phổ biến bệnh cơ tim địa phương (endemic cardiomyopathy) do lương thực chủ yếu ở đây là lúa mì, đỗ tương quá nghèo Se (một vi chất thiết yếu cho cơ thể) với hàm lượng chưa đến 30 mg/kg, so với mức bình thường ở những vùng không có bệnh này là 50-80 mg/kg. Để chế ngự bệnh, người ta áp dụng biện pháp bón phân có trộn Se vào đất trồng. Kết quả là hàm lượng Se trong ngũ cốc tăng lên đáng kể, nhờ đó bệnh tim mạch đã được khống chế.

Ở Việt Nam, như ta đã biết, theo quyết định của Thủ tướng Chính phủ, từ năm 1995 toàn dân sử dụng muối iod để tăng hàm lượng nguyên tố thiết yếu này trong khẩu phần ăn hàng ngày nhằm phòng chống bướu cổ, một căn bệnh phổ biến, nhất là ở miền núi nước ta. Tuy nhiên, theo nguyên lý “liều lượng - đáp ứng”, các nhà khoa học còn tỏ ý e ngại là liệu có nguy cơ “quá liều”, dẫn đến nhiễm độc tuyến giáp khi sử dụng đại trà và kéo dài muối iod hay không?

Cũng vậy, chúng ta không khỏi lo lắng khi nghe tin từ tháng 10/2008 sẽ bắt đầu thực hiện việc fluor hoá (tương tự iod hoá) muối ăn một cách đại trà để phòng tránh bệnh sâu răng. Bởi vì, như người ta thường nói: F là “con dao 2 lưỡi” - vừa là nguyên tố thiết yếu (khi hàm lượng từ 0,7 đến1,5 mg/l nước uống), vừa là nguyên tố độc hại (khi vượt quá 1,5 mg/l) nên có một thời gian (1999) trên báo chí xuất hiện tin tức về căn bệnh tai hại phổ biến ở vùng Ninh Hoà (Khánh Hoà) gọi là bệnh “chết răng” với biểu hiện hàm răng đen xỉn, sứt mẻ, xiêu vẹo, xấu xí. Nguyên nhân được xác định là do sử dụng nguồn nước chứa nhiều F (đến hàng chục mg/l) khiến răng bị nhiễm độc fluor (dental fluorosis). Toàn huyện có 8 xã với trên 7000 người bị mắc bệnh với mức độ khác nhau [8, 9, 29].

Một số đề tài nghiên cứu cho biết chứng bệnh tương tự cũng phổ biến ở Bình Định, Phú Yên [8, 9]. Theo tài liệu điều tra địa chất thuỷ văn, cả miền Nam Trung Bộ có nhiều nguồn nước khoáng fluor với hàm lượng từ 5-6 tới 15-16 mg/l, xâm nhập vào các tầng chứa nước đang được sử dụng vào mục đích sinh hoạt, khiến nước dưới đất cũng bị ô nhiễm fluor. Những vùng như vậy mà còn “bổ sung” F nữa thì chẳng khác nào “đổ thêm dầu vào lửa”. Vì vậy việc thực hiện chủ trương fluor hoá muối ăn trong toàn dân cần phải được cân nhắc cẩn thận với sự tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc: nơi thiếu (fluor) nhiều - dùng (muối trộn F) nhiều; nơi thiếu ít - dùng ít; nơi không thiếu - không dùng; nơi thừa - phải khử bớt. Việc xác định nơi thừa-thiếu, mức thừa-thiếu F và biện pháp xử lý thích hợp là nhiệm vụ của ĐCYH.

3. Tác động tăng cường hoặc ức chế giữa các nguyên tố

Trong tự nhiên, các nguyên tố không tồn tại riêng lẻ mà thường đồng hành theo từng cặp hay nhóm; thí dụ: Ca thường đi đôi với Sr; Mo với Cu; Ni với Cu; Cu với Mo-sulfat; I với Co; I với Co-Cu; Cu với Mn; Mn với Co; Ca với B-Cu; Zn với Ca; Cu với Zn; Cu với Zn, Ca, v.v. [14]. Trong những nhóm và cặp đó, các nguyên tố hoặc tương tác tăng cường hoạt tính sinh học với nhau, hoặc ức chế làm giảm hiệu lực của nhau. Chẳng hạn trong môi trường vừa thiếu I vừa thiếu Co, Cu, Se, hoặc thiếu I nhưng lại thừa Mn, F (so với ngưỡng) thì bệnh bướu cổ gia tăng hơn mức bình thường, hoặc dư thừa Sr đồng thời thiếu Cu sẽ làm trầm trọng thêm bệnh xương khớp địa phương (bệnh Urov). Còn As và Se khi đứng riêng lẻ thì rất độc, nhưng nếu chúng đi với nhau thì độc tính của cả hai đều giảm. Độc tính của Ag cũng giảm khi hàm lượng Ca và Cl trong nước tăng. Đất có hàm lượng P cao, thường nghèo Zn. Sự thiếu Zn làm giảm khả năng chống lại sự tích tụ Cd trong thực vật, do đó rau quả chứa nhiều Cd là nguyên tố độc hại [18].

Có những cặp nguyên tố cùng tồn tại theo tỷ lệ nhất định. Khi môi trường duy trì mức tỷ lệ đó thì cơ thể động vật phát triển bình thường. Ngược lại, nếu tỷ lệ bị phá vỡ mà cơ thể không có khả năng tự điều tiết thì sẽ phát sinh bệnh tật; thí dụ: Cu và Mo xác lập trong tự nhiên hệ số cân bằng Cu/Mo = 1/2. Khi tỷ lệ đó bị lệch về bên này hay bên kia, chẳng hạn khi hàm lượng Mo quá lớn, thì nó cản trở sự hấp thụ Cu là nguyên tố thiết yếu cho sự chuyển hoá trong tuyến dạ dày - đường ruột và càng làm tăng độc tính của Mo. Một trường hợp điển hình cho sự tương phản giữa Cu và Mo đã được nghiên cứu là ở miền Trung nước Anh cơ thể nhiều loài vật nuôi có biểu hiện thiếu Cu, trong khi đất trồng cỏ ở đây được hình thành từ đá phiến là loại đá không nghèo Cu. Qua điều tra người ta thấy nước ở các dòng suối trong vùng chứa nhiều Mo, khiến cho tỷ lệ Cu/Mo giảm thấp (< 2). Để bảo vệ sức khoẻ cho gia súc, người ta phải bổ sung Cu vào thức ăn của chúng để lập lại thế cân bằng Cu/Mo.

Người ta cũng nhận thấy sự có mặt của oxit sắt trong nước hạn chế tính linh động của As, làm giảm tác dụng độc hại của nó (do sự thành tạo các oxit). Thí dụ trong vùng lân cận mỏ Globe và Phoenix ở Zimbabue, đất có hàm lượng Fe <5% có thể chứa As hoà tan trong nước trên 100 ppm, khiến cho hàm lượng As trong lương thực tăng lên đáng kể (tới 10 ppm trong hạt ngô), còn trong vùng có hàm lượng Fe cao thì As trong nước rất thấp, vì ở đây nó liên kết trong tổ hợp hydroxit Fe-As và trở nên kém linh động nên giảm tính độc hại [21].

Nhiệm vụ của ĐCYH là xác lập mối quan hệ “cộng hưởng” hoặc “ức chế” lẫn nhau giữa các nguyên tố và vận dụng quy luật đó để giải thích căn nguyên bệnh tật liên quan với môi trường địa hoá và định hướng xử lý thích hợp (bổ sung hay khử các nguyên tố tương tác vào đất trồng, nguồn nước, thực phẩm v.v.) nhằm bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.

4. Đường phơi nhiễm, điểm phơi nhiễm và tính khả dụng sinh học

Mức độ tác động của các yếu tố độc hại lên cơ thể, ngoài liều lượng, còn tuỳ thuộc vào đường phơi nhiễm (exposure pathways) và điểm phơi nhiễm (exposure points).

Đường phơi nhiễm là con đường theo đó chất độc từ môi trường xâm nhập vào cơ thể (đường tiêu hoá, đường hô hấp, xuyên qua da). Cùng một yếu tố độc hại nhưng mức độ tác hại không giống nhau tuỳ theo đường phơi nhiễm. Thí dụ sự phơi nhiễm chất chlorur methylen qua đường hô hấp sẽ gây ung thư, nhưng qua đường tiêu hoá thì không nguy hiểm lắm.

Điểm phơi nhiễm là bộ phận cơ thể có tính nhạy cảm cao và trực tiếp chịu tác động của yếu tố độc hại. Thí dụ cùng một nguồn phóng xạ nhưng điểm phơi nhiễm nguy hiểm nhất lên cơ thể là cơ quan tạo huyết, tế bào sinh dục, còn tay chân ít chịu tác hại hơn.

Hiệu ứng của sự phơi nhiễm còn phụ thuộc vào tính khả dụng sinh học (hay sinh khả dụng - bioavailability), tức là khả năng của một chất dinh dưỡng hay độc hại tạo nên những phản ứng tích cực hoặc tiêu cực khi tiếp xúc cơ thể. Một chất được xem là độc hại nhưng nếu nó tồn tại dưới dạng không có tính khả dụng sinh học thì có thể không ảnh hưởng gì, hoặc chỉ có tác hại nhẹ đối với sức khoẻ. Cũng vậy, một chất được xem là dinh dưỡng sẽ không có tác dụng gì đối với cơ thể nếu nó không có tính khả dụng sinh học (không có hiệu nghiệm do cơ thể không hấp thu được). Vì vậy trong y học người ta rất quan tâm đến tính khả dụng sinh học của các loại thuốc chữa bệnh hay thuốc bổ để tăng hiệu quả sử dụng của chúng.

Tính khả dung sinh học của một chất phụ thuộc vào:

- Bản chất và dạng tồn tại của nó (hoá trị, dạng hợp chất, hoạt tính sinh học, độc tính v.v.);

- Bản chất của cơ thể sinh vật được tiếp xúc (lứa tuổi, giới tính, cơ địa, khả năng đồng hoá v.v.);

- Phương thức phơi nhiễm (liều lượng, thời lượng, con đường và điểm phơi nhiễm v.v.);

- Hoàn cảnh địa hoá môi trường (pH, Eh, độ cứng của nước, sự tồn tại đồng thời các nguyên tố tăng cường hay ức chế hiệu ứng sinh học v.v.).

 ĐCYH có nhiệm vụ xác định đường phơi nhiễm, điểm phơi nhiễm, với tính khả dụng sinh học của các chất dinh dưỡng hay độc hại đối với sinh vật nhằm, một mặt, bảo vệ cơ thể khỏi phải chịu những tác động xấu của những yếu tố độc hại, mặt khác, tăng cường hiệu quả của việc sử dụng các chất dinh dưỡng hay thuốc chữa bệnh trong quá trình can thiệp sức khoẻ.

Thí dụ, đối với những người làm việc thường xuyên trong môi trường không khí bụi bặm (công nhân mỏ, làm đường v.v.) thì sự phơi nhiễm nguy hại nhất xảy ra chủ yếu theo đường hít thở nên trong công tác bảo vệ lao động phải đặc biệt chú ý đến biện pháp khử bụi và bảo vệ cơ quan hô hấp. Hoặc trong việc phòng chống bệnh bướu cổ bằng biện pháp bổ sung I vào muối ăn, trên thực tế có nơi không đạt hiệu quả do môi trường có những yếu tố cản, khiến cơ thể khó hấp thụ I. Trong trường hợp đó cần áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp như khử độ kiềm của nước hay loại trừ những nguyên tố cản (Mn, F v.v.) để làm tăng tính khả dụng sinh học của I, giúp cơ thể hấp thụ dễ dàng hơn, nhờ đó ngăn ngừa được bệnh tật.

5. Những dị thường địa sinh thái, đới địa bệnh nguyên và bệnh địa phương

Từ lâu người ta đã biết, trên Trái đất có những vùng địa lý đặc biệt mà con người và sinh vật sống ở đây luôn mạnh khoẻ, không bệnh tật, tuổi thọ cao, cả hệ sinh thái hoặc một số giống loài luôn phát triển sung mãn. Đó là những vùng khí hậu ôn hoà, cảnh quan tươi tốt, môi trường địa chất có những yếu tố thuận lợi cho sự sống: thổ nhưỡng, đất đá, nguồn nước chứa nhiều nguyên tố thiết yếu đối với sức khoẻ, không có những tai biến thiên nhiên, v.v.. Các nhà khoa học gọi đó là những đới tiện nghi sinh học (zone of biological comfort) [25]. Ngược lại, có những vùng thường xuyên bị bệnh tật, hoặc những căng thẳng thần kinh khác thường, kìm hãm sự phát triển của sinh vật đến nỗi người ta gán cho những nơi ấy nhiều cái tên kỳ bí: “xứ ma thiêng nước độc”, “miền sơn lam chướng khí”, “vùng đất chết”, “thung lũng tử thần”, v.v..

Thực ra, dưới ánh sáng khoa học những hiện tượng trên không có gì khó hiểu: tất cả đều do môi trường sống bất lợi, trong đó có môi trường địa chất, mà tác nhân chính có thể là những yếu tố sau đây:

- Sự dư thừa các nguyên tố độc hại trong thạch quyển, thuỷ quyển, khí quyển, sinh quyển vượt ngưỡng an toàn sinh thái hay thiếu hụt các nguyên tố thiết yếu cho sự sống (tác nhân địa hoá học).

- Những tác động bất thường của các trường địa vật lý (từ trường, điện từ trường, trọng trường, trường nhiệt, bức xạ) quá liều lượng chấp nhận (tác nhân địa vật lý).

- Sự gia tăng cường độ địa chấn, phun trào núi lửa, hoạt hoá các đứt gãy, kèm theo sự giải phóng năng lượng, thoát khí độc, phóng xạ, hơi thuỷ ngân, v.v. từ lòng đất (tác nhân địa động lực).

Những “vùng gây bệnh” lần đầu tiên được các nhà khoa học Nga gọi là đới địa bệnh nguyên (tạm dịch thuật ngữ “geopathogenic zones”) với định nghĩa: “Đới địa bệnh nguyên là những đới hay vùng địa lý có các dị thường địa vật lý, địa hoá, địa động lực hình thành do sự bất đồng nhất của vỏ Trái đất, có ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ (gây bệnh) của con người và sinh vật” [22].

Ngoài những yếu tố nêu trên, có một số nhà khoa học cho rằng những đới địa bệnh nguyên còn có thể hình thành do những tia bức xạ, dòng năng lượng thoát ra từ lòng đất theo những “đới thẩm thấu” (permeable zone) [1], “đới địa hoạt” (geoactive zone) [16], “đới lưu thoát năng lượng” (zone of energy discharge) [13], hoặc do những mạch nước dưới đất chảy đan chéo nhau trong lòng đất, tạo ra những dòng điện cảm ứng truyền lên mặt đất, ảnh hưởng xấu đến cơ thể sinh vật [7]. Dù sao đó hãy còn là những giả thuyết đang tranh luận và là đối tượng nghiên cứu của cảm xạ học (radiesthesy) [7].

Để thống nhất thuật ngữ, các nhà khoa học đề nghị sử dụng một tên gọi chung cho những vùng hay đới có những yếu tố khác thường về mặt địa chất tác động lên cơ thể sinh vật (tốt hoặc xấu) phát sinh từ các địa quyển là những “dị thường địa sinh thái” (geoecological anomalies) [13].

 Có thể kể một số thí dụ về những dị thường địa sinh thái dưới đây:

- Dải đồng bằng ven biển Cực Nam Trung Bộ nước ta là nơi có khí hậu khắc nghiệt với lượng mưa thấp nhất nước, trong khi lượng bốc hơi rất cao, khiến cho đất đai cằn cỗi, thảm thực vật nghèo nàn, nhưng khi đến vùng đất này người ta không khỏi ngạc nhiên thấy nghề chăn nuôi bò, dê ở đây rất phát triển. Có những đàn đông tới hàng trăm con, đều béo tốt, khỏe mạnh. Nguyên nhân được giải thích là trong điều kiện khí hậu khô cằn, thổ nhưỡng bị muối hoá, theo đó hàm lượng khoáng trong cây cỏ và nước dưới đất tăng cao. Được nuôi bằng những thức ăn, nước uống giàu chất khoáng như vậy, cơ thể gia súc hấp thụ đủ nguồn dinh dưỡng nên rất mau lớn và sinh sản nhanh.

- Một công trình nghiên cứu bệnh tim mạch tại bang Georgia (Hoa Kỳ) cho thấy phần lớn vùng thuộc cao nguyên Appalache, số người chết vì bệnh này rất ít, trong khi ở các vùng đồng bằng ven Đại Tây Dương số người chết vì bệnh tim mạch rất nhiều. Qua kết quả nghiên cứu địa hoá thổ nhưỡng người ta thấy đất ở đồng bằng ven biển rất nghèo các vi nguyên tố do bị rửa lũa nhiều, còn đất ở cao nguyên thì rất giàu Cr, Cu, Mn, V, là những nguyên tố có tác dụng tốt đối với hệ tim mạch nên giúp ngăn ngừa được bệnh tật [18].

- Theo thông tin từ báo chí Nga, một số địa điểm thuộc thành phố Moskva, nhất là khu điện Kremli, Bách hoá GUM đang nằm trên vùng đất nguy hiểm do năng lượng bức xạ thoát lên từ lòng đất, nguyên là một lòng sông cổ bị vùi lấp. Tại các phố Smirnov, Simferopol có một hiện tượng kỳ lạ: cứ vào một khoảng thời gian nhất định trong ngày, khi xe ô tô đi ngang qua đây thì tài xế bị mất tập trung vài giây nên hay gây ra tai nạn [28]. Ở thành phố Varsawa (Ba Lan) cũng có một địa điểm tương tự: khi lái xe qua đó, tài xế cảm thấy đầu óc quay cuồng, mất phương hướng, tay lái chao đảo. Người ta gọi đó là “tam giác Bermuda trên mặt đất”. Các nhà khoa học giải thích nguyên nhân của hiện tượng trên là do năng lượng bức xạ phát ra, tác động vào cơ thể người.

Những dị thường địa sinh thái và đới địa bệnh nguyên là căn nguyên của những bệnh địa phương (endemic diseases), đó là những chứng bệnh chỉ phát sinh ở một số vùng nhất định do tác động của môi trường địa chất, thường gặp nhất là:

- Bệnh bướu cổ (goitre) và đần độn (cretinism) - một biểu hiện của sự rối loạn do thiếu hụt iod (iodine deficiency disorders).

- Bệnh sún răng (dental caries), loãng xương (osteoporosis) - do thiếu F.

- Bệnh giòn xương (osteosclerosis), sứt mẻ răng (dental fluorosis) - do nhiễm độc F.

- Bệnh nhiễm độc As (arsenicosis) - do thừa As.

- Bệnh Keshan (Keshan disease), bệnh cơ tim địa phương (endemic cardiomyopathy) - do thiếu Se.

- Bệnh Kashin-Beck (Kashin-Beck disease) còn gọi là bệnh Urov (Urov disease) - hay bệnh xương khớp địa phương (endemic osteoarthropathy) - do thừa Sr đồng thời thiếu Ca.

Ngoài ra còn có những bệnh nghề nghiệp thường gặp có căn nguyên từ hoạt động địa chất, khai thác khoáng sản như bệnh nhiễm bụi asbest (asbestosis), bệnh nhiễm bụi than (anthracosis), bệnh nhiễm bụi silic (silicosis), v.v..

ĐCYH có nhiệm vụ điều tra, phát hiện các dị thường địa sinh thái, các đới địa bệnh nguyên và các bệnh địa phương, bệnh nghề nghiệp do môi trường địa chất; tìm hiểu bản chất, nguồn gốc, quy luật phân bố và tác động sinh học của chúng, đề ra biện pháp phòng chống tác hại, đồng thời tận dụng tác động tích cực của chúng nhằm mục đích phát triển kinh tế xã hội, bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và cải tạo môi trường sinh thái.

6. Ô nhiễm môi trường địa chất và tác hại đối với sức khoẻ

Sự phát triển nhanh chóng và trên quy mô lớn của công nghiệp hoá, hiện đại hoá đang gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường sống do chất thải công nghiệp, nông nghiệp sinh hoạt và những hoạt động khai thác khoáng sản, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khoẻ và gây nhiều bệnh tật nguy hiểm cho con người và sinh vật, trong đó ĐCYH đặc biệt quan tâm đến vấn đề ô nhiễm đất đá, nước dưới đất. Thí dụ điển hình về một thảm hoạ sinh thái lớn nhất xảy ra ở vùng Bengal (Bangladesh) là nạn ô nhiễm nước dưới đất bởi As do tác động nhân sinh. Vùng ô nhiễm chiếm diện tích trên 90.000 km2, nơi sinh sống của 77 triệu dân, một nửa trong số đó phải thường xuyên sử dụng nước dưới đất khai thác từ trầm tích Đệ tứ, nước chứa hàm lượng As trên 0,05 mg/l (so với tiêu chuẩn cho phép là không quá 0,01 mg/l), nên ở đó rất phổ biến bệnh nhiễm độc As như sạm da, dày biểu bì, rụng tóc, ung thư, v.v.. Đi tìm nguyên nhân ô nhiễm As, các nhà khoa học nhận thấy rằng trước kia dân cư vùng này không mắc những bệnh trên, chỉ trong vài thập kỷ gần đây, từ khi triển khai chương trình nước sạch nông thôn, người ta đã khoan hàng vạn giếng để khai thác nước dưới đất, khiến cho gương nước dưới đất bị hạ thấp, trầm tích tầng nông bị tháo khô, tạo điều kiện cho các hợp chất chứa As trong đó bị oxy hoá và xâm nhập vào nước dưới đất, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Để đối phó với tai biến này, người ta phải trở lại sử dụng nước mặt, nước mưa và áp dụng các biện pháp xử lý nước [12].

Những tai biến ô nhiễm As tương tự cũng xảy ra ở Ấn Độ, Thái Lan [30], v.v.. Ngoài ra, ở hai nước này còn phổ biến nạn ô nhiễm nước dưới đất bởi F, trong đó ở Ấn Độ có khoảng 25 triệu người tại 150 huyện thuộc 15 bang đã mắc bệnh nhiễm độc F do sử dụng nước dưới đất chứa F với hàm lượng vượt quá 2,5 mg/l.

Những thảm hoạ sinh thái do con người gây ra thường được nhắc đến là vụ nổ hai quả bom nguyên tử của Mỹ ném xuống đất Nhật tháng 8/1945 và sự cố nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Ukraina năm 1968, gây ô nhiễm phóng xạ trên phạm vi lớn mà tác hại vẫn còn tiếp diễn đến tận ngày nay.

Nói đến tai biến môi trường do tác động nhân tạo, nhân dân Việt Nam không thể nào quên tội ác ghê gớm của quân đội Mỹ đã rải một lượng lớn chất độc dioxin trên lãnh thổ Việt Nam trong thời kỳ chiến tranh, gây ô nhiễm đất, nước, chẳng những gieo rắc thảm họa trực tiếp cho lớp người đương thời mà còn di hại cho các thế hệ sau.

Trong xây dựng, do không điều tra kỹ, người ta đã sử dụng những vật liệu chứa nhiều chất phóng xạ, gây ô nhiễm nội thất, khiến cho những người sống trong nhà luôn đau ốm, còi cọc, có khi kế tiếp nhau chết bởi cùng một căn bệnh bí hiểm nên người ta gọi đó là “căn nhà ma ám”. Trong những năm gần đây, trên báo chí thường xuất hiện nhiều tin tức về những “làng ung thư”, “dòng sông chết”, gây bức xúc trong dân chúng, mà nguyên nhân chính là do chất thải độc hại từ các cơ sở công nghiệp, kho thuốc trừ sâu phát tán ra môi trường.

Nạn ô nhiễm môi trường cũng thường xảy ra do những tác nhân tự nhiên như hoạt động địa chấn làm hoạt hoá các đứt gãy, phun trào núi lửa, đưa vào khí quyển, nguồn nước và lên mặt đất những chất độc hại tác động xấu đến sức khoẻ. Tất cả các điểm ô nhiễm đều là nguồn gây bệnh nguy hiểm, nhất là ô nhiễm phóng xạ. Vì vậy:

 ĐCYH có nhiệm vụ điều tra, đánh giá, tìm hiểu nguồn gốc và tác hại của chúng, từ đó đề xuất biện pháp xử lý nhằm bảo vệ môi trường và sức khoẻ cộng đồng.

7. Phản ứng của cơ thể đối với những tác động của môi trường địa chất

Cơ thể con người và sinh vật luôn bị tác động, cả tốt lẫn xấu, của môi trường sống. Đối với những tác động tích cực, chẳng hạn được cung cấp đủ các nguyên tố thiết yếu, thì cơ thể kích thích chức năng chuyển hoá để hấp thụ chất dinh dưỡng. Ngược lại, khi bị phơi nhiễm chất độc, cơ thể phải tăng cường hoạt động đối kháng để đào thải độc tố, hoặc phát huy bản năng tự điều tiết để thích nghi. Chỉ khi nào tác động bên ngoài vượt quá giới hạn chịu đựng, cơ thể mới phát sinh bệnh tật hoặc tử vong.

Một số thí dụ về phản ứng cơ thể:

1. Phản ứng sinh bướu cổ: Iod là nguyên tố thiết yếu đối với động vật. Nó được cơ thể hấp thụ chủ yếu theo thức ăn, nước uống và tập trung ở tuyến giáp. Tuyến giáp dùng iod làm nguyên liệu để sản xuất thyroxin (T4) và triodo-thyroxin (T3) là những hocmon có tác dụng điều hoà sự chuyển hoá chất trong cơ thể, duy trì thân nhiệt, củng cố xương và đặc biệt quan trọng là phát triển trí tuệ. Hàng ngày cơ thể cần khoảng 100-200 mcg I. Khi không được cung cấp đầy đủ, tuyến giáp phải tăng cường hoạt động để sản xuất đủ lượng hocmon cần thiết, khiến nó phình to ra thành bướu. Đó chính là cơ chế phản ứng của cơ thể nhằm đối phó với triệu chứng thiểu năng giáp và là lý do buộc người ta phải trộn I vào muối ăn để phòng ngừa và chữa trị các rối loạn do thiếu hụt iod (iodine deficiency disorders - IDD).

2. Phản ứng “đỏ da”: Trong y học thuỷ liệu pháp sử dụng nước khoáng sulfur hydro nóng, khi toàn thân bệnh nhân ngâm trong nước chỉ trong mấy phút, làn da bỗng trở nên đỏ ửng, mịn màng (nên người ta gọi đó là “phản ứng đỏ da”), do những mao mạch dưới da bị kích thích, giãn nở, giúp tăng cường sự lưu thông của máu trong cơ thể và tác động tốt đối với chức năng của hệ tuần hoàn. Nhờ cơ chế phản ứng đặc trưng như vậy, nước khoáng sulfur hydro có tác dụng chữa trị một số bệnh tim mạch.

3. Phản ứng gây xốp xương: Trong xương của người và động vật có khoảng 70% là hydroxyl-apatit Ca5(PO4)(H2O), với trọng lượng khoảng 6 kg ở người trưởng thành, trong đó bình thường tỷ lệ Ca/P là 2/1. Nếu cơ thể tiếp thu từ thức ăn, nước uống nhiều P mà ít Ca, khiến cho tỷ lệ trên <2 thì apatit trong xương phải hoà tan để duy trì tỷ lệ cần thiết. Tình trạng tương tự cũng xảy ra khi Ca nhiều mà P ít (tỷ lệ Ca/P >2). Trong cả hai trường hợp thành phần apatit trong vật chất kết cấu cơ bản của xương không còn giữ nguyên trạng thái nguyên thuỷ và dẫn đến bệnh xốp xương (osteoporosis). Vì vậy, trong chế độ ăn uống cần phải duy trì tỷ lệ cân bằng giữa Ca và P trong khẩu phần để bảo đảm sự bền vững của bộ xương.

Những phản ứng của cơ thể là bản năng sinh lý ở mọi sinh vật trước những tác động của môi trường, trong đó có những tác động xấu, nhằm bảo vệ sự sống. Khi phản ứng không đủ hiệu lực chống lại những tác động xấu đó thì sức khoẻ sẽ bị xâm hại và phát sinh bệnh  tật hay căng thẳng thần kinh (stress). Do đó:

 Nhiệm vụ của ĐCYH là tìm hiểu cơ chế, nguyên nhân, tác hại của những phản ứng và áp dụng những biện pháp giúp cơ thể phòng ngừa hoặc chống đỡ có hiệu quả những tác động xấu của môi trường nhằm bảo vệ sức khoẻ và môi trường.

8. Tài nguyên chữa bệnh của môi trường địa chất

Đồng thời với việc điều tra, tìm hiểu mối liên quan giữa môi trường địa chất với sức khỏe, bệnh tật,  ĐCYH còn có nhiệm vụ tìm kiếm, phát hiện những tài nguyên địa chất có giá trị sử dụng vào mục đích chữa bệnh và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng - gọi chung là tài nguyên chữa bệnh. Được con người biết đến và sử dụng từ lâu đời là những khoáng chất chứa các nguyên tố thiết yếu dùng làm nguyên liệu bào chế thuốc chữa bệnh hay tăng cường sinh lực. Thí dụ những khoáng chất caolin dùng để bào chế thuốc điệu trị bệnh dạ dày - đường ruột; các khoáng chất chứa fluor - chữa sún răng, xốp xương, v.v.. Người ta cũng cho rằng các loại đá quý đeo trên người không chỉ để làm đồ trang sức mà còn có tác dụng chữa bệnh.

Một tài nguyên địa chất cũng có giá trị chữa bệnh rất tốt, đó là những nguồn nước khoáng, nước nóng thiên nhiên. Nhờ có chứa nhiều nguyên tố đặc hiệu (khí CO2, H2S, Rn, H2SiO3, HBO2, F, As, v.v.) và có tính chất vật lý khác thường (nhiệt độ, hoạt tính phóng xạ, v.v.), chúng có tác dụng tăng cường sức khoẻ và chữa được nhiều chứng bệnh (thấp khớp, thần kinh, da liễu, tim mạch, dạ dày v.v.). Đi kèm theo các nguồn nước khoáng thường tích tụ những khối bùn khoáng cũng có giá trị chữa bệnh rất hữu hiệu.

Ở những cảnh quan đá vôi karst, do quá trình rửa lũa carbonat tạo nên nhiều hang động ngầm lớn, trong đó hình thành một kiểu vi khí hậu ôn hoà với bầu không khí chứa nhiều ion và các nguyên tố dinh dưỡng, như Br, I, Mg, P, v.v. có lợi cho sức khoẻ nên thường được sử dụng làm cơ sở điều dưỡng chữa bệnh bằng liệu pháp hang động (cave therapy hay speleotherapy). Những hang động cũng thường gặp ở các mỏ muối do quá trình hoà tan tự nhiên hoặc là những hầm lò do con người tạo ra để khai thác muối. Trong hang người ta xây dựng những cơ sở chữa bệnh, nghỉ dưỡng kết hợp du lịch với cách bài trí rất tiện nghi, hấp dẫn đông đảo du khách và bệnh nhân. Liệu pháp hang động có hiệu nghiệm tốt đối với các bệnh về đường hô hấp, tuần hoàn, da liễu, suy nhược thần kinh, căng thẳng thần kinh, v.v.

IV. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT Y HỌC

Để đạt được kết quả cao, việc nghiên cứu ĐCYH cần dựa trên những phương pháp luận khoa học sau đây:

1. ĐCYH là lĩnh vực khoa học gian ngành giữa địa chất học và y học nên việc nghiên cứu nó vẫn được thực hiện chủ yếu bởi các chuyên gia của mỗi ngành theo kỹ năng chuyên môn riêng. Công việc chính của những người làm công tác ĐCYH là sử dụng các kết quả nghiên cứu riêng lẻ đó bằng cách xử lý, tập hợp số liệu và vận dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá và giải quyết những vấn đề khoa học và thực tiễn theo yêu cầu ĐCYH. Một báo cáo điều tra ĐCYH không phải là tập tài liệu lắp ghép một cách cơ học hai báo cáo địa chất và y học độc lập mà phải là công trình khoa học được nhào nặn một cách nhuần nhuyễn cả hai nội dung. Muốn vậy, tác giả phải có kiến thức cơ bản về cả hai mặt địa chất và y học với sự cộng tác chặt chẽ của tập thể chuyên gia các lĩnh vực chuyên sâu.

2. Như trên đã nói, trong thiên nhiên các nguyên tố không tồn tại đơn độc mà thường đồng hành theo từng cặp hay từng nhóm, tương tác hay tương phản lẫn nhau khi tác động lên cơ thể sinh vật. Vì vậy, khi nghiên cứu hành vi địa hoá và tác dụng sinh học của các nguyên tố, không nên chỉ chú ý tới từng nguyên tố riêng biệt mà phải nghiên cứu cả nhóm hoặc cặp đồng hành và trong việc xử lý môi trường, phòng chống bệnh tật phải quan tâm đầy đủ đến tính tương tác-tương phản của các nguyên tố mới đạt kết qủa tốt. Thí dụ, trong việc phòng chống bướu cổ không nên chỉ áp dụng một biện pháp độc tôn là trộn iod vào muối ăn mà còn phải chú ý loại trừ những nguyên tố cản như Mn, F, đồng thời bổ sung các nguyên tố tăng cường tác dụng của iod như Co, Cu, Se, v.v.. Cũng cần chú ý đến chế độ ăn uống (không dùng những thực phẩm chứa các chất gây bướu cổ như củ sắn...).

3. Việc nghiên cứu ĐCYH ở một vùng cụ thể không bao giờ được tách rời, mà phải liện hệ với việc nghiên cứu khu vực. Bởi vì trong thời đại mà sự giao lưu kinh tế - xã hội không ngừng được mở rộng như hiện nay thì dấu ấn về đặc trưng môi trường của một địa phương này có thể biểu hiện ở một địa phương khác rất xa: thịt, cá, rau, quả thiếu một số nguyên tố dinh dưỡng nào đó ở nơi sản xuất, có thể gây bệnh cho người hay gia sức ở nơi tiêu thụ các thực phẩm đó. Vật liệu xây dựng hay nhiên liệu có chứa những nguyên tố độc hại, được khai thác từ miền núi, nông thôn, khi cung cấp cho thành phố sẽ gây nhiễm độc cho dân đô thị, v.v.. Trong những trường hợp đó mà chỉ tìm nguyên nhân gây bệnh từ các yếu tố môi trường địa phương thì không tránh khỏi bế tắc. Ngược lại, có những vùng mà tài liệu điều tra ĐCYH cho thấy có nhiều yếu tố bất lợi, nhưng người dân và sinh vật nơi bản địa vẫn phát triển bình thường do được sử dụng thức ăn, nước uống từ nơi khác đưa tới, hoặc do đã thích nghi từ lâu đời với môi trường địa phương. Tác hại chỉ thể hiện đối với những người từ xa đến “bất phục thuỷ thổ”. Điều đó cần được lưu ý khi thực hiện chính sách di dân, di thực.

4. Trong nghiên cứu ĐCYH có khi cần phải có kiến thức và biết vận dụng phương pháp điều tra xã hội học, dân tộc học. Chẳng hạn, có trường hợp trên cùng một vùng có nhiều dân tộc khác nhau cư trú (nghĩa là môi trường tự nhiên như nhau) nhưng chỉ thấy một số bệnh đặc thù nào đó phổ biến ở một vài cộng đồng nhất định, không gặp hoặc ít phổ biến ở các cộng đồng khác. Điều đó được giải thích là có thể do gien di truyền của tộc người hay do tập tục ẩm thực khác nhau (thí dụ quen sử dụng thường xuyên một vài loại thực phẩn thiếu vi chất dinh dưỡng hay chứa nguyên tố độc hại nào đó, v.v.).

5. Môi trường địa chất là môi trường động, trong đó các thành phần luôn biến đổi bởi những tác động tự nhiên cũng như nhân tạo, do đó tác động của chúng đến cơ thể sinh vật cũng không cố định: một vùng trước đây được xem là thuận lợi về mặt sinh thái nhờ có môi trường địa chất phong phú những nguyên tố dinh dưỡng, nhưng đến nay những ưu thế đó có thể không còn được bảo tồn do nạn phá rừng làm gia tăng diện tích đất trống đồi trọc, tạo điều kiện phát triển hiện tượng xói mòn rửa trôi hết các khoáng chất có ích. Hoặc một tầng chứa nước dưới đất có chất lượng tốt hiện nay đang được sử dụng vào việc cung cấp nước sinh hoạt nhưng do bị khai thác quá mức có thể sau một thời gian nước sẽ bị nhiễm bẩn (như tăng hàm lượng As, Fe, NH3, v.v.) đến mức không sử dụng được. Vì vậy trong điều tra ĐCYH phải đặc biệt chú ý đến công tác quan trắc (monitoring) nhằm theo dõi, cập nhật đầy đủ những biến đổi đó và áp dụng các biện pháp đối phó kịp thời. Trong trường hợp cần thiết phải tiến hành việc điều tra lặp lại một cách định kỳ.

6. Trong nghiên cứu ĐCYH thường gặp những hiện tượng khó hiểu, như sự tồn tại những đới địa bệnh nguyên, những dị thường địa sinh thái (kiểu “ngôi nhà ma ám”, “tam giác quỷ”, “vùng đất tử thần”, v.v.) [28] mà khoa học ngày nay chưa giải thích nổi, nên đã phát sinh những quan điểm thần bí, dẫn đến việc bói toán, “buôn thần, bán thánh”, như đã từng xảy ra ở một vài nơi. Ngược lại, trước những hoạt động thực sự cầu thị nhằm tìm hiều bản chất của hiện tượng bằng những phương pháp phi truyền thống như cảm xạ học (radiesthesy), phong thuỷ (fengshui), cũng không ít lời bài xích, xem đó như trò “phù thuỷ”, “ma thuật”. Cả hai lối tư duy trên đều trái với phương pháp duy vật biện chứng. Bởi vì ĐCYH là khoa học, nên nó không cho phép áp đặt cách suy nghĩ theo định kiến chủ quan mà chỉ tôn trọng sự thật rút ra từ những kết quả điều tra nghiên cứu, phân tích thí nghiệm chính xác bằng các phương pháp khoa học nghiêm túc. Hãy lắng nghe câu châm ngôn chí lý của người Pháp: “Phải quan sát trước khi luận giải” (Il faut observer avant de raisonner).

VĂN LIỆU

1. Akimova A.A., Volgina A.I., 1997. Dự báo các đới thẩm thấu của vỏ Trái đất. TC Geoekologia, 4. Moskva (tiếng Nga).

2. Alekseenko V.A., 2000. Địa hoá sinh thái. Nxb “Logos”, Moskva (tiếng Nga).

3. Appleton J.D. et al., 1996. Environmental geochemistry and health. Geol. Soc., London.

4. Berger A.R. et al., 2001. Medical geology: An emerging discipline. Episodes, 24/1.

5. Cannon H.L., Hopps H.C., 1971. Environmental geochemistry in health and disease. Geol. Soc. of  America.

6. Catherine H., Skinner W., 2000. Địa chất và sức khoẻ. Thông tin KHKT ĐC “Những vấn đề địa chất sinh thái”. II. Môi trường địa chất với sức khoẻ con người. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội (bản dịch từ tiếng Anh bài “Paracelsus revisited: Geology and health”).

7. Dư Quang Châu, Trần Văn Ba, 2002. Năng lượng cảm xạ với địa sinh học. Nxb Thanh niên, Hà Nội.

8. Đặng Trung Thuận và nnk, 2006. Ô nhiễm flo và bệnh chết răng (dental fluorosis) ở Đồng Xuân, tĩnh Phú Yên. Tuyển tập BCKH, Hội thảo quốc gia Địa sinh thái và công nghệ môi trường, Hà Nội.

9. Đỗ Thị Vân Thanh và nnk, 2002. Sự phân bố flo trong các đá gốc, đất nước của một số vùng ở Phú Yên, Khánh Hoà và bệnh tật liên quan trong cư dân địa phương. Tuyển tập BC tại HNKH lần thứ 15, 3. Địa chất công trình - địa chất thuỷ văn và môi trường. Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

10. Đỗ Văn Ái, Võ Công Nghiệp, 1995. Những vấn đề địa hoá sinh thái trong nghiên cứu địa chất môi trường. Thông tin KHKT ĐC, 9-11/V. Những vấn đề địa chất môi trường và địa chất đô thị. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội.

11. Fortescue J.A.C. The role of major and minor element in the nutrition of plants, animal and man. Rev. of Research on modern problems in geochemistry. UNESCO.

12. Jacobson G., 1998. Arsenic poisoning from groundwater in Bengal. COGEO-ENVIRONMENT Newsl. 13.

13. Kiuntsel V.V., 1996. Các đới lưu thoát năng lượng và tác động sinh thái của chúng đến sinh quyển. TC Geoekologia, 3. Moskva (tiếng Nga).

14. Kovalskij V.V., 1973. Sinh thái địa hoá. Nxb Znanie, Moskva (tiếng Nga).

15. Kozlovskij E.A., 1989. Địa sinh thái học: Một định hướng khoa học mới. Nghiên cứu địa sinh thái ở Liên Xô. BC tại HNĐC QT lần thứ 28. Moskva (tiếng Nga).

16. Melnikov E.K., 1998. Các đới địa hoạt và ảnh hưởng của chúng đến sức khoẻ con người. TC Razvedka i okhrana nedr, 7-8. Moskva (tiếng Nga).

17. Miomir M. Komatina, 2001. Medicinska geologia. Tellur-Beograd (tiếng Serbia).

18. Montgomery C.W., 1989. Environmental geology. 2nd edition. Wm C. Brown Publishers.

19. Ozol A.A., 1995. Những vấn đề cấp bách của nhân địa sinh thái. Thông tin KHKT ĐC. Những vấn đề địa chất sinh thái, II. Môi trường địa chất với sức khoẻ con người. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội  (bản dịch từ nguyên bản tiếng Nga).

20. Perelman A.I., 1966. Địa hoá cảnh quan. Nxb Vyshsaya shkola. Moskva (tiếng Nga).

21. Plant J. và nnk., 1998. Vai trò của địa hoá học trong nghiên cứu môi trường và dịch tễ học ở các nước đang phát triển. Thông tin KHKT ĐC. Những vấn đề địa chất sinh thái, IV. Địa chất y học (dịch từ tiếng Anh trong tạp chí Episodes, 21/1).

22. Prokhorov V.G. và nnk, 1998. Bản chất, phân loại và phân cấp các đới địa bệnh nguyên. TC Geoekologia, 1. Moskva (tiếng Nga).

23. Selinus O., 2005. Essentials of medical geology. Episodes, 30/3.

24. Trofimov V.I., Ziling D.G., 1996. Địa sinh thái học, địa chất sinh thái và địa chất công trình: Sự tương quan về nội dung, đối tượng, mục tiêu và nhiệm vụ. TC Geoekologia, 6. Moskva (tiếng Nga).

25. Trofimov V.I., 1997. Lý thuyết và phương pháp luận của địa chất sinh thái. Nxb Địa học tổng hợp, Moskva (tiếng Nga).

26. Vinogradov A.P., 1938. Tỉnh sinh địa hoá và bệnh địa phương. BC Viện HLKH Liên Xô, 18/4-5. Moskva (tiếng Nga).

27. Võ Công Nghiệp, 1998. Địa hoá sinh thái - nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu. Thông tin KHKT ĐC, I/1-2. Những vấn đề địa chất sinh thái. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội.

28. Võ Công Nghiệp, 2002. Khái niệm về những dị thường địa sinh thái và ảnh hưởng của chúng đến con người và giới sinh vật. Thông tin KHKT ĐC, IV. Những vấn đề địa chất sinh thái. Địa chất y học. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội.

29. Vũ Ngọc Trân, 2002. Ảnh hưởng xấu của các dị thường địa sinh thái và một số vấn đề địa chất y học ở tỉnh Khánh Hoà. Thông tin KHKT địa chất, IV. Những vấn đề địa chất sinh thái. Địa chất y học. Cục ĐC&KS VN. Hà Nội.

30. Waish A.K., Gyani K.C.,1998. Fluorosis: The chronic menace and its remedial measures. A case study from Rajasthan, India. COGEOENVIRONMENT Newsl., 13.