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一、概念
地方性氟中毒（简称地氟病）是在较高氟含量的特定地理环境中，由于人体长期通过饮水、食物和空气等途径摄入过量氟，并不断蓄积体内而引起的一种全身性慢性中毒疾病。地氟病在全世界50多个国家流行。我国除上海市和海南省外，各省、市均有不同程度的流行，是受威胁人口最多，病情最重的国家之一。地方性氟中毒根据氟摄入途径的不同分为三种类型：饮水型、燃煤污染型、饮砖茶型氟中毒。
二、氟在自然界中的分布
氟(fluorine,F)在自然界中分布广泛，其化学性质活泼，常温下能同所有的元素化合，尤其是金属元素，所以氟一般不以游离状态存在，而是以化合物形式存在。氟的成矿能力很强，各种岩石都含有一定量的氟，平均为550mg/kg。地下水中含氟量较地表水高。空气含氟较低，但大气受到较严重的氟污染时，可从空气中吸入较多氟。各种食物都含有不同浓度氟，植物中氟含量与品种、产地土壤及灌溉用水的氟含量有关。瓜果类含氟较低，即使在氟中毒病区，鲜品含氟量多在0.5mg/kg以下。叶类蔬菜氟含量较果实类为高，用高氟水灌溉有时可达较高浓度。粮食含氟量一般高于瓜果类，有些地区含量可以超过1mg/kg。除奶类含氟很低外，动物性食物往往高于植物性食物，且与动物生长环境有关。多数情况下海产动物食品高于陆生动物食品。在动物食品中，骨组织及筋腱等部位含氟较高。每千克食盐可含氟数毫克至数十毫克。燃烧高氟煤取暖、做饭和烘烤粮食可引起室内空气和粮食氟的污染。砖茶中氟含量很高，一般在100mg/kg以上。
三、氟在人体内的代谢
人体氟通常主要来源于饮水及食物，少量来源于空气。氟主要经消化道吸收，其次是经呼吸道。皮肤虽可吸收少量的氟，但与消化道和呼吸道相比其量甚微。溶解于水溶液中的氟，包括饮水和饮料中的氟，几乎可以全部被消化道吸收，食物中氟80%左右可被吸收。环境受到燃煤污染时，空气中含有大量氟化物经呼吸道进入体内。
影响消化道中氟吸收的因素很多，包括氟化物性状、携氟介质、食物成分、个体因素等。食物和饮水中的无机物对氟的吸收有很大影响，铝、钙、磷酸盐较高时可减少氟吸收。在肠道中，这些成分可与氟离子相结合形成氟化钙、氟磷酸钙、氟化铝等难溶性化合物，使其在肠道吸收减少。因此，在氟中毒病区口服这些无机物可减少氟吸收以控制病情。一般来说饮水氟的吸收率高于食物氟。个体状况对氟吸收有一些影响，胃酸分泌过多者氟吸收比胃酸分泌低者多，主要对食物中氟吸收有较大影响，而以水为携氟介质时则影响不大。含氟烟尘或粉尘颗粒大小对氟的吸收也有较大影响。动物实验显示高蛋白和维生素C有减轻氟的毒性作用，而低蛋白高脂肪可加重氟的毒作用，并使实验动物骨氟含量增加。
氟吸收后进入血液，在血液中约75%的氟存在于血浆，25%与血细胞结合。血浆中氟约75%与血浆白蛋白结合，游离的氟离子占25%。因此，用氟离子选择电极直接测定血浆氟时其量是很低的，即使在氟中毒病区也很少超过0.5mg/L。在血浆中氟离子与血浆白蛋白结合氟之间呈动态平衡。
当较多氟进入体内时，血浆氟离子浓度上升。通过血液循环氟被逐渐转运到全身组织中，血浆氟离子浓度增高时，转运到各组织中氟也增多。氟在体内分布于全身各器官组织，主要是硬组织如骨骼和牙齿等分布较多。
氟通过尿液、粪便和汗液等途径排出体外，其中以肾脏排氟的途径最为重要。此外，乳汁、唾液、头发、指甲等也排出微量的氟。
四、氟的生理及毒理作用
氟对人体健康具有双重作用，适量的氟是人体必需的微量元素，而长期大量摄入氟可引起氟中毒。
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生理作用
1.构成骨骼和牙齿的重要成分。正常人体内含有一定量的氟，主要分布在富含钙、磷的骨骼和牙齿等硬组织中。氟易与硬组织中的羟基磷灰石结合，取代其羟基形成氟磷灰石，后者的形成能提高骨骼和牙齿的机械强度和抗酸能力，增强钙、磷在骨骼和牙齿中的稳定性。此外，适量氟对参与钙磷代谢酶的活性有积极影响，氟缺乏使其活性下降而影响钙、磷代谢，导致骨质疏松。生活在低氟区居民摄入氟过低可引起骨密度下降、骨质疏松，临床上给以适量氟可收到较好防治效果。对骨折病人，适量氟也有助于骨折愈合。牙齿中含有较高浓度氟，对于增强牙齿机械强度有一定意义。牙釉质中适量氟使其抗酸蚀能力增强，从而在一定程度上提高抗龋能力，这也是应用氟化物防龋的原因之一。此外，氟在口腔内对细菌和酶的抑制作用可减少酸性物质的产生，且氟与口腔液体中磷酸根、钙离子共同作用，引起釉质表面再矿化等，也是增强牙齿抗龋齿的原因。动物饲以低氟饲料易发生龋齿而影响进食。
2.促进生长发育和生殖功能。在动物实验中，缺氟可使其生长发育减慢，且使动物的繁殖能力下降，其子代生活能力差，易发生死亡，且子代的繁殖能力也较低。人类由于从环境中容易得到所需氟，一般不存在严重的缺氟问题。
3.对神经肌肉的作用。氟能抑制胆碱酯酶活性，从而使乙酰胆碱的分解减慢，乙酰胆碱是神经传导介质，因而提高了神经传导效果。氟抑制腺苷三磷酸酶，使腺苷三磷酸分解减少，有利于提高肌肉对乙酰胆碱的敏感性及肌肉本身的供能效果。此外，适量氟对动物造血功能有刺激作用，氟不足可使妊娠母鼠及发育中的幼鼠发生贫血。
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氟的毒理作用
①局部作用：单质氟及其多种化合物对皮肤、黏膜有强烈的刺激、腐蚀作用；②破坏钙、磷正常代谢：氟与钙有较强的亲和力，在血液内形成难溶的氟化钙，产生一系列的影响；③对硬组织的作用：影响硬组织的正常矿化过程，破坏正常骨质晶体的结构，引起骨细胞代谢障碍或导致变性坏死；④抑制某些酶的活性；⑤对原生质具有毒性作用，引起氧应激，即自由基代谢紊乱。
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氟化物的卫生标准
1.人群总摄氟量卫生标准8～15周岁：燃煤污染型病区每人2.0mg/d;饮水型病区每人2.4mg/d。15周岁以上：燃煤污染型病区每人3.0mg/d;饮水型病区每人3.5mg/d。
2.环境氟卫生标准①饮水含氟量不超过1.0mg/L。②大气氟含量：日平均允许浓度0.007mg/m³,一次最大允许浓度0.02mg/m³。③地面水：水氟含量不超过1.0mg/L。④污水灌溉用水：水氟含量不超过3.0mg/L。⑤食品氟含量标准：大米、面粉氟含量≤1.0mg/kg;其他粮食氟含量≤1.5mg/kg;豆类氟含量≤1.0mg/kg;蔬菜氟含量≤1.0mg/kg;水果氟含量≤0.5mg/kg;肉类氟含量≤2.0mg/kg;蛋类氟含量≤1.0mg/kg。
五、病因
地氟病病因清楚，饮水型氟中毒主要是通过长期饮用含氟量较高的水引起；燃煤污染型氟中毒主要是通过敞炉敞灶燃用含氟量较高的煤烘烤粮食所引起；饮茶型氟中毒是由于长期大量饮用含氟量较高的砖茶所引起。
长期摄入过量氟是发生本病的根本原因，人体摄入总氟量超过4mg/d时即可引起慢性氟中毒。
六、流行特征
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地域分布特征
饮水型地方性氟中毒：饮水型氟中毒病区按照病区成因类型分类可以分为浅层高氟地下水病区、深层高氟地下水病区、高氟温泉型病区和富氟岩矿型病区。饮水型地方性氟中毒分布在我国大陆除上海和海南的所有省份。由于饮用高氟水而引起氟中毒，其特点是饮水中氟含量高于国家饮用水标准1.0mg/L,最高甚至可达17mg/L。氟中毒患病率与饮水氟含量呈明显正相关。
燃煤污染型地方性氟中毒：主要分布在长江两岸及其以南的边远山区，涵盖贵州、四川、云南、重庆、湖北、湖南、陕西、江西和广西等省份。由于居民燃用当地含高氟煤做饭、取暖，敞灶燃煤，炉灶无烟囱，并用煤 火烘烤粮食、辣椒等严重污染室内空气和食品，居民吸入污染的空气和摄入污染的食品引起的地方性氟中毒。
饮茶型地方性氟中毒：主要分布在西藏、四川、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、新疆等有长期饮用砖茶习惯的少数民族聚居地区。
我国氟中毒病区分布特点，北方以饮水型为主，南方以燃煤污染型为主，交汇区大致在长江以北，秦岭、淮河以南。饮茶型主要在中西部和内蒙古等习惯饮茶民族聚居区。
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地方性氟中毒人群分布特点
地方性氟中毒的发生与摄入氟的剂量、时间长短、个体排氟能力及对氟敏感性、蓄积量、生长发育状况等多种因素有关，显示出其人群分布规律。
当地居民氟中毒的发病时间与接触氟的剂量有关，氟含量高者氟骨症潜伏期短。发病时间长者可达10-30年，而重病区2-3年即可发生氟中毒。在饮水型和燃煤污染型病区的发病与民族、职业无关，而主要与摄氟量有关，如居民的生活条件和生活习惯可影响氟的摄入量。牧民饮茶较农民多，因而其发病率也较高。在燃煤污染型病区农民摄氟多于吃商品粮的干部和工人，从而显示发病上差异。在饮砖茶型氟中毒病区，则嗜饮高氟砖茶民族发病多于饮茶量少者，当地汉族几乎不发病。无论是氟斑牙还是氟骨症，其发生率和病情均与氟摄入量呈正相关。不同类型病区发病程度上可有不同，但此规律是一致的。以饮水型病区为例，大体上水氟在0.5mg/L以上开始出现氟斑牙，在1.0mg/L时氟斑牙发生率可达20%-30%,高于1.5mg/L时氟斑牙明显增多，超过10.0mg/L时发生重度氟骨症。
1.年龄：
地方性氟中毒与年龄有密切关系。氟斑牙主要发生在正在生长发育中的恒牙，乳牙一般不发生氟斑牙。恒牙形成后再迁入高氟地区一般不患氟斑牙。而氟骨症发病主要在成年人，发生率随着年龄增长而升高，且病情严重。
2.性别：
地方性氟中毒的发生一般无明显性别差异。但是，由于生育、授乳等因素的影响，女性的病情往往较重，特别是易发生骨质疏松软化，而男性则以骨质硬化为主。
3.居住时间：
恒牙萌出后迁入者一般不会再发生氟斑牙，但氟骨症发病往往较当地居民更敏感。在病区居住年限越长，氟骨症患病率越高，病情越重。非病区迁入者发病时间一般较病区居民短，迁入重病区者，可在1-2年内发病，且病情严重，民间有“氟中毒欺侮外来人”的说法。
4.其他影响因素：
地方性氟中毒的发生也受其他因素影响，主要为饮食营养因素。蛋白质、维生素类、钙、硒和抗氧化物具有拮抗氟毒性作用。在暴露相同氟浓度条件下，经济发达、营养状况好的地区氟中毒患病率低，病情较轻。相反，营养状况不佳的地区患病率高，病情较重，甚至在饮水氟低于1mg/L情况下也有氟斑牙发生。其次，饮水中钙离子浓度低、硬度小、pH高等可促进氟的吸收。含钙、镁离子较高的饮水型病区发病较轻。气候因素影响水消耗量，从而影响发病。温度较低的湿润地区，用水量少发病轻。如新疆阿勒泰地区水氟在1.0mg/L时氟斑牙发生率很低，而干旱且夏季炎热的莎车地区，水氟在0.6mg/L左右，氟斑牙率却超过30%。氟中毒发病存在个体差异。同一病区，甚而同一家人存在发病与不发病或病情程度上的差异。
七、地方性氟中毒病区划分及控制标准
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病区划分
饮水和燃煤污染型地方性氟中毒病区
轻度病区
当地出生居住的8周岁～12周岁儿童中度及以上氟斑牙患病率≤20%,或经X线检查证实有轻度氟骨症患者但没有中度以上氟骨症患者。
中度病区
当地出生居住的8周岁～12周岁儿童中度及以上氟斑牙患病率>20%且≤40%,或经X线检查证实有中度以上氟骨症患者，但重度氟骨症患病率≤2%。
重度病区
当地出生居住的8周岁～12周岁儿童中度及以上氟斑牙患病率>40%,或经X线检查证实重度氟骨症患病率>2%。
饮茶型地方性氟中毒病区
轻度病区
经X线检查，36周岁～45周岁人群没有中度及以上氟骨症发生。
中度病区
经X线检查，36周岁～45周岁人群中度及以上氟骨症患病率≤10%。
重度病区
经X线检查，36周岁～45周岁人群中度及以上氟骨症患病率>10%。
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控制标准
饮水型病区
饮水含氟量：农村大型集中式供水≤1.0mg/L;农村小型集中式供水≤1.2mg/L。
当地出生居住的8～12周岁儿童氟斑牙患病率≤30%。
燃煤污染型病区
合格改良炉灶率(包括使用清洁能源，如电能、液化气、沼气等)和炉灶正确使用率均在90%以上。
当地出生居住的8～12周岁儿童氟斑牙患病率≤30%。
饮茶型病区
砖茶含氟量≤300mg/kg。
连续3年，30～60周岁当地居民临床氟骨症患病率降低，经X线检查证实无新发中度及以上氟骨症病人。
当地出生居住的8～12周岁儿童氟斑牙患病率≤30%。
八、发病机制
一般认为，慢性地方性氟中毒的发病机制与过量氟破坏钙磷正常代谢、抑制某些酶活性、损害细胞原生质以及抑制胶原蛋白合成等有关。
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对骨组织的影响
氟进入骨组织后，骨骼中的羟基磷灰石的羟基可被氟置换形成氟磷灰石，氟进一步取代其磷酸根最终形成难溶性氟化钙(CaF2)。氟化钙主要沉积于骨、软骨、关节面、韧带和肌腱附着点等部位，造成骨质硬化、骨密度增加，并可使骨膜、韧带及肌腱等发生硬化。成骨细胞和破骨细胞活动，又促进新骨形成，骨内膜增生，因而造成骨皮质增厚、表面粗糙、外生骨疣等病变。氟离子可改变骨基质胶原的生化特性，导致异常胶原蛋白的形成。氟对胶原的影响使骨基质性质改变，也影响了骨盐沉积，导致骨质疏松和软化。对软骨细胞的毒害影响软骨成骨作用，严重者使身高发育受阻。对骨膜、骨内膜刺激常导致骨膜、骨内膜增生和新骨形成，发生骨骼形态和功能改变。
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对钙磷代谢的影响
过量氟可消耗大量的钙，使血钙水平降低，刺激甲状旁腺分泌激素增多，抑制肾小管对磷的重吸收，使磷排出增多，继而导致磷代谢紊乱。血钙减少和甲状旁腺激素的增加反过来又刺激钙从骨组织中不断释放入血，造成骨质脱钙或溶骨，临床上可表现为骨质疏松及骨软化甚至骨骼变形。钙和维生素D不足、营养不良，加之妊娠、哺乳，使女性受影响更大，易导致严重骨质疏松或骨软化。膳食低钙导致的整体低钙-靶细胞内Ca离子升高这种“钙矛盾”参与了氟骨症的发病机制。
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抑制酶的活性
氟可与某些酶结构中的金属离子形成复合物，或与其中带正电的赖氨酸和精氨酸基团、磷蛋白以及一些亲氟的不稳定成分相结合，改变酶结构，抑制酶的活性。
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对牙齿的影响
过量的氟进入体内，可使大量的氟化钙沉积于正在发育的牙组织中，致使牙釉质不能形成正常的棱晶结构，而产生不规则的球形结构，局部呈粗糙、白垩状斑点、条纹或斑块，重者牙釉质松脆易出现继发性缺损。由于釉质正常的矿化过程受损，使釉质(主要是外层1/3)出现弥漫性矿化不全和疏松多孔区，牙齿硬度减弱，质脆易碎，常发生早期脱落。牙齿萌出后釉质异常处逐渐发生色素沉着，形成色泽逐渐加深的棕色或棕黑色。研究认为，氟对成釉细胞损伤的分子机制与内质网应激途径调节成釉细胞分泌蛋白水解酶和胞内pH而影响成釉细胞功能有关。恒牙牙胚形成于妊娠3.5个月至出生后4年，7-10岁时完成钙盐沉积，大部分牙在7-8岁前完成钙化。儿童在2岁以后逐渐断奶，吃普通食物，此时摄入氟较多则釉质发育易受到损害，导致氟斑牙形成。
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对其他组织的影响
氟不仅损伤骨骼和牙齿，对神经系统、肌肉、肾脏、肝脏、血管和内分泌腺等也有一定的毒性作用，其致病机制可能与氟对细胞原生质和多系统酶活性的有害影响有关。
九、预防及治疗
(一)饮水型地方性氟中毒的主要预防措施
1.改换低氟水源①深层地下水；②低氟地面水；③天然降水。
2.饮水降氟①混凝沉淀法；②活性氧化铝法；③骨炭吸附法；④羟基磷灰石。
3.打低氟深水井的技术要求选好井位；单井设计要求。
4.饮水除氟的基本方法①混凝沉淀法；②活性氧化铝法；③羟基磷灰石或骨炭吸附法。5.降氟炉灶适量评价要求①坚固耐用；②保证热量需要，节约燃料；③符合卫生学要求。
(二)燃煤污染型地方性氟中毒的主要预防措施
1.改炉改灶降低室内空气氟污染。
2.改变玉米干燥方式，避免在炉、灶上直接烘烤。
3.改变玉米食用方法降低氟含量。
4.玉米地膜育秧，提早成熟，避开雷雨季节收获。
5.改变主食成分减少摄氟量。
6.降低煤氟含量，减轻氟污染。
（三）饮砖茶型氟中毒的主要预防措施
研制低氟砖茶和降低砖茶中氟含量，并在饮砖茶习惯病区增加其他低氟茶种代替砖茶。
(四)治疗原则
目前尚无针对地方性氟中毒的特效治疗方法。治疗原则主要是减少氟的摄入和吸收，促进氟的排泄，拮抗氟的毒性，增强机体抵抗力及适当的对症处理。