第一章 导论
第一节 研究背景与目的
一、研究背景
1.碘与人口健康
碘缺乏病（iodine deficiency disorders，简称IDD）是指因碘缺乏而影响人的生长、发育，尤其是大脑发育而导致的疾病。此类疾病可以通过碘营养的改善得到预防与防治（Mitchell，1974）。
人们对碘影响人口健康状况的认识经历了一个漫长的过程。虽然公元前几世纪我国就有用海产品的提炼物治疗甲状腺疾病的记载，欧洲自公元5世纪就开始用海绵灰治疗甲状腺肿，但是在一个相当长的时期内，对碘元素如何影响人体健康的认识一直模糊不清。直到1811年考托斯（Courtois）在用海草灰处理硝酸钙产生硝酸钾的过程中发现了碘元素，才使人们认识到海生植物之所以能治疗甲状腺肿是由于碘的作用。1820年化学家杜麦斯和内科医生科因特合作研究了碘治疗甲状腺肿的案例。1830年泊里伏斯脱对饮水中的碘和甲状腺肿之间的关系进行了研究。1831年法国医师Boussin-gauit首次建议用食盐加碘的方案防治地方性甲状腺肿。1850-1854年恰丁通过测定法国的空气、水和土壤的含碘量，第一次提出甲状腺肿的发生与摄取的碘不足有关。1895年波曼证明了甲状腺中碘含量特别丰富，奠定了碘防治甲状腺肿的理论基础（方如康和戴嘉卿，1993：91）。
碘缺乏的生物学意义在于妨碍生物体甲状腺素合成，因为一个甲状腺素分子包含四个碘原子。目前认为甲状腺素缺乏是碘缺乏影响健康的主要原因，因为甲状腺中40%以上的碘集中在甲状腺素里。甲状腺素是所有脊椎动物的基本激素，并且控制着其生长发育。碘缺乏对人类健康有着广泛的负面影响，其影响程度取决于人体发育成长的不同时期和碘缺乏的程度，例如，众所周知的碘缺乏病等。
过去人们习惯用甲状腺肿大（goiter）来表示碘缺乏的影响，因为甲状腺肿大是碘缺乏病最明显的特征。但是，在近10年里，学术界进一步拓宽了对碘缺乏病的理解和认识。它的病征不仅仅是甲状腺肿大，而且包括对胎儿、新生儿、少年儿童和成年人的发育成长，以及对大脑机能的影响，甚至对生殖健康和婴幼儿存活率的影响（Hetzel，1989）。
碘缺乏影响人类健康主要体现在妨碍新生儿的生长发育，直接导致新生儿和婴儿死亡率的升高，并且导致与大脑发育不全有关的痴呆症、聋哑病等。在碘缺乏严重的地区，常常伴随着很高比例的新生儿先天性甲状腺功能减退，结果发展为儿童痴呆症。
因甲状腺素缺乏导致的痴呆症，被称之为克丁病。因碘缺乏引起的痴呆症被称之为地方型克丁病。目前，碘缺乏被世界上认为是引起痴呆症的最主要原因之一。如果碘缺乏不是很严重，并不直接引起克丁病，但是影响智力、精神发育和身体生长，进而影响人口整体素质的提高。
此外，碘缺乏还是大脖子病（甲状腺肿大）和儿童、成年人甲状腺机能减退的主要原因。据现代医学研究，许多疾病与碘缺乏有关，其主要病征见表1-1（Hetzel，1993；Thilly等，1980；Chaouki等，1994；Pharoah等，1987；DeLong，1993）。
表1-1 不同人群表现出的碘缺乏病（IDD）
2.碘缺乏病的地理分布与我国碘缺乏的控制形势
环境中的碘主要来源于不同地质时期的成土母岩、空气和大气降水。因此，碘缺乏病主要是由环境缺碘造成的，主要分布在边远内陆、高海拔以及冰川覆盖、有常年冻土和多雨水、洪水常年泛滥的地区。如阿尔卑斯山区的南欧、中欧及部分东欧国家；安第斯山脉的秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚、阿根廷、智利、巴西等国家；喜马拉雅高山区的尼泊尔、不丹、锡金等国家；北美大湖区的冰蚀盆地；南亚次大陆的巴基斯坦、印度、孟加拉以及阿富汗等中亚国家；中非古大陆的边缘地区（Medeiros-Neto，1989）。所以，碘缺乏病是与自然环境缺碘紧密联系在一起的，常常被称之为“地方病”。
我国是世界上地方性碘缺乏病流行较严重的国家之一。流行病区广泛分布于山区和内陆，滨海地区较少。长白山、张广才岭、大小兴安岭、燕山、吕梁山、秦岭山系、川东和川西山地、云贵高原、青藏高原以及天山山脉、昆仑山脉都是严重流行区（武少兴等，1998）。图1-1更加清晰地再现了我国地方性甲状腺肿的地区分布。
我国生活在碘缺乏地区的人口超过7亿（Wang等，1997），1991年碘缺乏高危人群达4亿（Ma等，1994）。政府对碘缺乏病给予了高度重视。20世纪70年代末，在北方16个省份做了大型抽样调查，结果发现861个县缺碘，患甲状腺肿大的人口超过1.6亿。随后在600个县推广加碘盐措施，甲状腺肿大患病率迅速下降。80年代，据报道在北方省份仍然有800多万人口患有碘缺乏病，而南方患病率远远低于北方（Banister，1987）。1994年国务院办公厅转发卫生部、中国轻工总会《中国2000年消除碘缺乏病规划纲要》，并以163号令发布了《食盐加碘消除碘缺乏危害规划条例》，由此，我国在碘缺乏病的控制方面取得了巨大成就。
图1-1 我国地方性甲状腺肿分布图
迄今为止，科学家们已经完全能够解释碘缺乏病的病因。防治碘缺乏病的根本方法是调节环境和人体的碘平衡。目前比较一致的看法是全球至少有10亿风险人群生活在碘缺乏地区，有2000万人因缺碘导致大脑不同程度地受损伤。因此防治碘缺乏病仍然是国际公共卫生和营养学界的一项重要任务（WHO，1990）。
我国与国际上一样，在控制和预防碘缺乏方面采取了多种方法，并取得了巨大的成就。但是，在控制碘缺乏的过程中也有不尽如人意的地方。预防碘缺乏的两项主要措施都存在较严重的问题。加碘盐存在质量问题，碘油丸存在发放管理问题，造成效率不高，浪费极大，甚至出现较严重的负面效应。据1997年全国碘缺乏病监测结果，虽然全国总体上看碘盐覆盖率接近90%，但是，合格碘盐仅为66%左右。1995-1997年是我国发放碘油丸量最大、最集中的时期，高峰时近1亿粒。结果导致碘制剂、碘制品乱投放，市场上也出现大量碘制品和含碘保健品。据1997年大部分地区监测结果，除西藏外的大部分省区8-10岁儿童尿碘中位数在200μg/L以上，个别高达800μg/L。以致出现“山东单县事件”——学生出现碘摄入过量现象而导致其他疾病（许弘凯，1999）。
3.补碘新思路——环境补碘法
人们居住的生态环境千差万别，经济而有效的补碘方法始终是科学家们探讨的主要问题。世界卫生组织的目标是在2000年消除碘缺乏病，虽然各国都做出了巨大的努力，通过各种类型的补碘方法控制碘缺乏，但是目前还没有一种方法能从根本上解决问题。被广泛接受和推广的方法主要是推广加碘盐和碘油（注射或口服），此外还有碘溶剂、碘片剂和其他的含碘介质。
由于碘易挥发而造成碘盐储运不便，或者是碘盐生产质量不合格，碘油丸和碘油针剂成本较高，而各地区生活习惯差异又很大等原因，在全国消除碘缺乏病任务还很艰巨（Wang，1997）。
新疆和田地区是严重的碘缺乏少数民族地区，政府对此十分重视，投入了大量的人力、物力，实施了各种补碘方法，但是，因民族生活习惯，或是经济水平和思想观念等原因，各种补碘方法都不是很成功。因此，项目组大胆创新补碘思路，在20世纪90年代初进行了一项全新的低成本、效益显著的补碘实验：通过灌溉水系统的环境补碘方法。即在一定的时间段里将碘酸钾溶液均匀地滴入灌溉水中，通过提高土壤的碘含量，改善动植物的碘营养状况，经食物链循环作用，达到对人体补碘来预防或防治碘缺乏病。此方法的基本条件是较为完善的灌溉水系统。
1992-1995年应用此方法分别对和田县的3个乡及墨玉县的1个乡的部分村进行了环境补碘。试验结果显著表明环境补碘不仅提高了土壤、动植物碘含量，而且改善了儿童生长发育状况，使婴儿死亡率下降，牲畜存活率提高（De-Long，2000）。受Kiwanis International, The Joseph P.Kenne-dy Foundation, Thrasher Research Fund和联合国儿童基金会（UNICEF）资助，由新疆卫生厅和美国杜克大学主持的试验小组于1997年在和田地区的和田市、和田县、墨玉县和洛浦县，1998年在喀什地区的莎车县、叶城县、泽普县和英吉沙县，及阿克苏地区的拜城县对119个乡镇的210万人口实施环境补碘；1999年在和田地区的皮山、策勒、于田、民丰等4县，喀什地区的巴楚县，阿克苏地区的拜城和温宿县，共计62个乡的95万人口实施环境补碘。
到目前为止，有关机构对此方法的主要结果已作了初步报道（Cao等，1994b；Jiang等，1997；DeLong等，1997，2000），但尚未从环境、人口和社会经济等方面进行综合评估；而作为一种可能推广的新补碘方法，对之进行详细、系统的研究评价是十分必要的。
二、研究目的与内容
1.选题目的
通过环境补碘提高土壤的碘含量，改善生态碘营养，这种大胆的设计不仅达到对人群健康补碘的预期目标，而且还产生了一系列令人惊喜的成果。例如，土壤碘含量明显提高，是补碘前的2-3倍，补碘一次可持续至少6年；儿童和育龄妇女尿碘中位值由小于10μg/L提高到55μg/L以上；新生儿、婴儿死亡率下降了50%以上；各种农作物碘含量提高3-5倍；羊、鸡甲状腺碘含量提高3倍以上（DeLong等，1997）。
然而，在取得上述令人惊喜的初步结果的同时，还有许多问题值得研究。因为这种方法不同于其他方法，有其特殊性。通常的补碘方法一般只是直接作用于人群，对周围环境并不产生影响，容易控制。而环境补碘方法不止达到了改善人体碘含量水平的目的，而且对人们的生存环境，对整个生态系统产生影响。这种方法在全球也是独一无二的，没有文献对此做出过评论。因此，一些重要问题必须做出回答：（1）环境补碘对整个社区的生态环境影响有多大，是否存在负面影响？（2）应用的条件和环境要求是什么？是否可以在更大范围内推广？（3）随着社会的发展，社会经济变量也会相应发生变化，在控制了社会发展变量以后，环境补碘的净作用是多大？（4）碘化物的投放标准是多少，即土壤中碘含量最高限是多少？（5）补碘一次，持续时间多久？（6）环境补碘的成本—效益如何？
在面对令人鼓舞的显著成效的时候，我们应该保持冷静的态度，更加仔细和深入地进行研究，甚至更应该注意到可能隐藏在其背后的负面效应。正如项目主持人DeLong教授所说“我们进行这项研究，不仅仅是出自科学的兴趣，而且更是科学的责任”。显然，本项研究具有重大的理论与实践意义。其具体目的是：
（1）和田地区的实验是中国及全球首次进行的环境补碘项目，需要科学地作出对环境、人口健康状况和社会经济发展正反两方面的评估；
（2）科学地研究环境补碘的实施条件和投放标准，探索出和田县的经验或模式，以便于在其他地区推广；
（3）探索出一条环境干预，改善人口健康水平，促进社会可持续发展的新方法、新思路。
2.研究内容和结构
本书主要以1992-1995年最早补碘的新疆和田县朗如乡、巴克其乡和土沙拉乡，以及墨玉县的扎瓦乡为研究对象，同时参考1997年扩大环境补碘后的和田县其他乡、墨玉县其他乡、和田市和洛浦县相关地区的情况，同时也参考2002年在内蒙古地区开展的实验结果，从而全面评价环境补碘与环境碘含量变化的关系，与人口健康状况的关系，与社区经济发展的关系。本项研究将从以下几个方面展开：
首先，研究环境补碘对人体和环境碘营养状况的影响。重点关注环境中土壤、农作物、牲畜等碘含量的变化；环境补碘后土壤中碘持续的时间；通过研究尿碘含量、儿童生长发育情况、婴儿和新生儿死亡率等来判断环境补碘对人口健康状况的影响。
其次，研究环境补碘对社区经济的影响。因环境补碘的直接结果是生存环境碘营养的改善，对社区经济的影响主要表现为间接作用。我们将从农作物产量、家禽牲畜数量变化、人均年收入的变化等方面揭示环境补碘的间接作用。
最后，综合评价环境补碘对社区综合发展的影响，探讨环境补碘在其他地区推广、应用的可能性。
基于本书的研究思路，本书的篇章结构为：
第一章概述了科学界对碘缺乏影响人口健康的认识，并提出了本书的研究目的、主要内容、相关指标和概念。
第二章回顾了国内外针对人群、牲畜补碘的一些主要方法，并比较了这些方法各自的优缺点，以便使读者更好地理解为什么在新疆和田地区实施环境补碘。同时，阐述了本书研究的理论假设和分析框架。
第三章简略介绍了研究地区的地理环境、碘缺乏病情况，以及控制碘缺乏病的主要措施；对文中所使用的数据资料进行了介绍和评估；概略地介绍了文中将要运用的分析方法，尤其是对方差分析、逻辑斯蒂回归和结构方程模型作了重点介绍。
第四章重点研究环境补碘对土壤、动植物碘含量的影响。回答了诸如环境补碘是否能够有效提高土壤碘含量，补碘一次的持续有效期多久，环境补碘是否能够改善动植物碘含量等等问题。
第五章从人群尿碘含量，婴幼儿生长发育和婴儿死亡率变化等三方面，运用标准化方法和逻辑斯蒂回归方法，揭示环境补碘对人口健康水平的改善作用。
第六章分析了环境补碘后牲畜存栏数或存活率的变化，并重点研究了环境补碘对粮食作物（尤其是水稻）产量和碘营养的影响；比较了实验区和控制区人均收入的差异；粗略估算了环境补碘的成本与收益。
第七章运用结构方程模型，综合定量地分析了环境补碘对社会经济发展和人口健康水平的作用大小和作用方向。
第八章利用在内蒙古地区开展的环境补碘实验结果，探讨了在不同碘环境背景下生态补碘方法的可重复性问题。
第九章总结了环境补碘作为一项廉价、有效的碘缺乏预防与对治方法的主要成果，并提出一些政策性的思考，指出今后需进一步研究的方向。