健康地質：探究地質環境與人類健康關系的新興學科

（本文發表于2024年第2期）

第一作者簡介

張隆隆，高級工程師、碩士研究生導師，主要從事礦山治理、土壤修復、邊坡植被恢復、國土空間生態規劃、生態地質與健康地質調查、鹽堿地改良和生態質量評價等方面的研究工作。主持項目10余項，編寫專著2部、編寫《健康地質100例》《大地質支撐健康中國》《健康地質這樣做》等健康地質與生態修復領域科普報告5部，發表論文（第一作者）6篇，授權發明專利2項。

隨著經濟社會的不斷發展，不當的人類活動對地球環境的破壞加劇，氣候變化、環境污染、資源枯竭、物種多樣性銳減、濕地退化等系列生態問題日益凸顯。《健康星球，健康人類》指出，全球每年23%的死亡人口（其中28%為5歲以下的兒童），是由于自然環境因素改變導致不健康的生態環境及突發性疾病造成的，如空氣污染導致世界每年700萬人死亡，化學品暴露（石棉、鉛中毒）導致世界每年死亡超百萬人，人類所有傳染病中，大約60%是人畜共患病，占新發傳染疾病的75%。世界衛生組織（WHO）預估2030—2050年間，每年會有額外的25萬人死亡，主要死于由氣候變化導致的營養不良、瘧疾、腹瀉和熱應力造成的。生態資源的消耗及人類活動污染足跡的快速擴增，使人類在生命健康和社會福祉方面承擔日益增長的成本。空氣污染、化學品暴露及自然資源開采等，都是以消耗自然生態系統——人類生命的支持體系為代價的。

為了贏得未來對突發性災難、病毒性疾病斗爭的勝利，同時確保地球上后代生物的完整性、多樣性，需要跨學科、跨部門地思考應對方法。

為貫徹落實“健康中國”戰略，中國地質調查局國家地質實驗測試中心發揮地質行業的專業優勢，將人類演化史置于地質歷史時期中統一思考，積極探索構建健康地質新學科研究體系。健康地質，是對人類健康永續發展與地球生態宜居關系的探索；是數字化變革下，在人類健康、生物健康、系統健康、行星健康等共有健康視角下，地質新研究范式的嘗試；是地質調查轉型到大地質、大調查、大資源、大視野、大數據、大重構、大服務新時期的具體體現；是運用系統地球科學方法，研究元素、空間、地質過程、資源等對人類健康的影響，以此來監測、評估、預測、防控與預警；是著力解決制約經濟社會高質量發展的重大資源、環境、生態、災害與疾病等問題，全面落實 “健康中國”與“美麗中國”戰略。

>綠水青山 攝圖網/供

健康地質起源于醫學地質

希波克拉底（Hippocrates，公元前460年—約公元前370年，古希臘醫師，被西方尊為“醫學之父”）在其著作《空氣，水與地方》（Airs, Waters and Places）中寫道：“如果你想知道一個地方人群的健康狀況，就去觀察他們呼吸的空氣，飲用的水和居住的地方。”探討了氣候、土壤、水源等環境因素對人類疾病的影響。盡管水、空氣和土壤都與地質過程、物質狀態與屬性有關，人類也一直在利用礦物治愈疾病，改善健康。但是很長一段時間內，人們并沒有將地質與人體健康建立聯系。因為當時科學技術所限，人類的許多認知基于直接觀察，直觀體驗和生活經驗，而當時地球科學和地質學還尚未成形，未將元素等核心概念納入研究范疇，其研究僅限于礦物和金屬的一些物理屬性和巖層的繪制等。

1997年，國際地質科學聯合會（International Union of Geological Sciences）在第四次研討會上正式提出“醫學地質”（Medical Geology），并將其定義為：“研究常見的環境因素對人類和動物健康問題空間分布影響的科學”。醫學地質的出現，代表著人們對地球系統有了深入了解后，對人類與地球關系的一種認知程度。2003年，瑞典地質調查局的地質學家Olle Selinus將醫學地質定義為：“處理自然地質因素與動物和人類健康的科學，理解常見的環境因素對人類和動物健康問題空間分布影響的科學”，并強調需要多學科領域研究者來參與，這表明科學家開始關注人類及動植物和地質環境的相互作用，以及人類與動物活動對地質環境的影響。

科學技術的革新推動著科學家們嘗試去拓展醫學地質的內涵與外延，而目前醫學地質大量研究仍集中在化學元素影響人體健康的作用機理上。例如，硒與克山病的關系；鋰、鍶與各種精神障礙和絕經后骨質疏松癥的關系；鈾與腎臟損害、患癌風險，以及危害發育和生殖健康的關系；氟化物和氟斑牙的關系；炭疽感染可能受到土壤中某些元素（如鈣、錳、磷、鍶）濃度的影響，等等。

隨著科技智能化向智慧化轉型，尤其是人工智能的深入應用，人類的認知視野和認知模式出現了深刻的拓展與變化，人們對人類與自然及地球的關系認識達到了前所未有的廣度和高度。因此，研究地質—健康關聯的學科更需要將地球的大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、地幔和地核，以及近地空間視作一個密切聯系的整體環境空間，積極探討它們相互作用的機理及作用過程，追求人類健康、生物健康、系統健康、行星健康等共有健康，健康地質應時而生。

>污染物（元素、有機物）對人類健康的主要影響（各個器官或系統的損傷）

（據《全球土壤污染評估》修改，2021）

健康地質的核心要義

“人的命脈在田，田的命脈在水，水的命脈在山，山的命脈在土，土的命脈在樹”詮釋了人與自然的內在聯系。地質構造在一定程度上控制著地形地貌與地層巖性，地貌與地層一定程度上影響著土壤類型、地下水、河流與地表植被，其綜合作用影響著人類居住的健康生存環境。健康地質研究擴展地質空間研究對象，與醫學地質研究領域相比范圍更寬泛。健康地質既是理論與研究方法的創新，又是對生命體與地球物質之間關系的一種全新思維模式，是地球科學與醫學、生態學、農學、土壤學、園林景觀、環境科學、植物營養學等相結合，系統性研究的新興交叉學科；聚焦研究生命體健康與地球空間的結構、組分與交互關系，揭示人類健康與疾病問題的起源、分布、預測與防控的規律；著重探討改善區域環境、預警預測未來趨勢，協調平衡發展的機理與前景應用；揭示山、水、林、田、湖、草、沙等空間載體的演化與利用，聚焦人類的飲食、住行、醫療、康養、賞游、認知探索等方面。

飲食方面 人不但要吃飽，也要吃好，更要吃出健康、吃出滋味、吃出品質。要實現這樣的生活，就需要對與飲食有直接關系的水、土、氣、植物、動物等環境要素，做到餐飲鏈過程把控及源頭綠色品質培育。如天然富硒、富鍺土地種植出的富硒、富鍺有機農產品。健康地質就是去揭示飲食源頭的秘密，為大眾飲食健康進行過程追溯、情景分析及科學建言。

住行方面 世界衛生組織（WHO）發布的健康公式指出，在人類健康影響因素中，生活方式占60%，環境占17%，因此，住行環境和條件對人體健康的影響起著關鍵性作用。健康地質就是解析地質環境、自然生態中各要素的規律，不斷提高我們對自身住行環境的認知和把控，以便合理開發和利用“好的”，有效防治和改良“差的”，讓“山水林田湖草沙”生命共同體更加具有完整性與連續性。同時，讓南水北調、退耕還林、國家儲備林建設等改造工程，始終圍繞 “面向人民生命健康”開展，方便住行，改善環境，讓大自然充分“做功”，讓人民大眾天然“享用”。

醫療方面 人體的元素構成與地殼中的元素分布高度相似、緊密相連，人的生命健康與所在的居住環境、活動空間息息相關。一些自然元素對于人類必不可少，適度攝取、合理使用才益于健康，若攝入過量（即使是有益的“硒”，）對人體健康也會有害。如人體缺硒是克山病、大骨節病的重要病因，但人體攝入過量硒，也會出現手指變形、硒中毒等危害。健康地質致力于破解地球化學元素與生命健康之間的聯系，揭示地質材料與地質過程對公眾健康的影響，為一些疾病防控、致病溯源提供依據和支撐。

康養方面 人們享受天然有益物質組分或養分的滋養，達到愉悅心情、平衡心態的作用。健康地質調查發現，長壽之鄉、森林康養地、溫泉療養池、自然風景區、道地藥材等，均是讓大自然撫慰心靈、祛除病痛的康養勝地與保健品。

賞游方面 豐富多彩、賞心悅目的地質環境、地質遺跡屬于“天工造物”，具有美妙絕倫、猶如置身仙境的功能與奇效。健康地質發掘這些在漫長地質演化歷史時期，逐步形成、發展并遺留下來的自然產物。地質環境、地質遺跡大多以不同的美學形式和空間感官來增強人類的身心愉悅感，以實現游覽、觀賞、追求高品質生活之目的，如怪石嶙峋的黃山，蒼翠欲滴的九寨溝等，其不僅是自然資源的重要組成部分，更是珍貴的健康地質遺產。

認知探索方面 人類健康受何因素影響、生存宜居空間如何、地球未來向著何方去等重大課題提上議事日程。智慧化時代推動我們的生活方式深刻變革，讓大尺度、大空間、長時序的地球系統科學與小尺度、高精度的生命科學彼此清晰地聯結，推動人類演化與地質歷史過程的科學模擬與探索。面向小到元素、大到行星宇宙，我們既可在微觀世界鉆研探秘，揭示生命之源，也可以仰望天空，進行生命體與自然平衡、和諧共處的遨游暢想。如英國科學家利用金屬同位素技術，血檢鋅含量可發現早期乳腺癌。健康地質，目標就是模擬預測生命之過程，探索生命之未來，掌控生命之本身。

>健康地質研究思維導圖

健康地質大調查

健康地質調查，以研究人類與自然相互作用關系為核心，聚焦受人類改造從弱到強的三類自然狀態（即原始的自然環境，改造的自然環境和損毀的自然環境），調查原始的自然環境，如山川河流、地球化學背景、土壤質量、健康地質資源等，及廣大鄉村與自然的融合發展狀態，以期充分了解自然資源稟賦，最大程度上實現生態產品的價值轉化。核查自然背景與人類活動長期影響后的容量差異及對未來人類健康的影響。關注改造的自然環境，解析城區、鄉村等人居環境、城市變遷與選址、超級生命工程優劣，剖析重點工程、生產生活改造后的自然環境對健康人居環境的影響。聚焦損毀的自然環境，重塑礦集區、自然災害區與農業區的認知資源方式、產業結構與種植習慣，采用新興技術與地球科學思維去設計損毀區的資源、產業的轉型之路，深度思考破壞后再利用與居住群體健康之間的關系。以此為基，強化健康地質的人才團隊建設、技術設備發展、大數據引領下的智慧服務，為大眾對健康的關注帶來強有力的技術、科普文化教育等支撐。

過去百年，地質調查積累的海量數據通過全新的研究范式，進行數據匯總、分類、深度學習、大模型學習等有效手段，獲得進一步的模擬過程，理解地球系統要素關聯過程，提高對未來預測的能力。未來健康地質調查將應對近地表空間的多要素、多界面、多介質、多層次的全方位、立體化調查，必然要轉型為大地質、大調查、大資源、大視野、大數據、大重構、大服務的新時期大地質調查，用“數據—專業知識”一體化解決人類健康、動植物健康與區域生態健康問題，重構更廣泛的地學場景。

大地質 從地下、地表、近地表空間，用地球科學系統性思維解析“水—土—氣—巖—沙—生—人”等多要素的空間狀態、物質組成、能量交換與動力過程。

大調查 依據國家重大戰略需要，從礦產勘查、地球化學等傳統地質調查，積極拓展土壤質量、生態地質、元素生物有效性及健康宜居區等綜合調查評價。

大資源 隨著技術進步，不僅要重新界定傳統資源的可采界限，還要發掘利于人類健康的林草資源、長壽康養區、非常規能源（頁巖氣等）、清潔能源（風能、太陽能等）、地質遺跡、自然風景，等等。

大視野 用地球系統科學領域視角，進行區域生態、社會環境與產業經濟評價與國土空間規劃，從國家或省域層面提出改善區域受損生態或人類活動所造成污染的措施。

大數據 傳統的CS端（專用網絡，小范圍的數據展示）全面地向BS/CS（客戶/服務器）端發展，開展地質數據大模型的預測、模擬、決策、咨詢、設計等擴展服務。

大重構 將原來所關注的地質年代、地質歷史轉向人類活動歷史。不僅關注傳統的石油、有色金屬、非金屬的勘查評價，同時更注重新興資源、道地藥材、有機農業、土地利用轉化、廢棄資源再利用等調查、設計、利用的解決方案。

大服務 以地表生態環境宜居、人類健康為目標，進行國土空間健康地質評價，全面構建體系化的調查—評價—設計—咨詢服務。

>健康地質與人類衣食住行游賞養醫等生活需求關系

健康地質的踐行

健康地質正是在地質學發展過程中，充分順應國家政策導向，將全民健康、生態文明建設與地質充分聯系起來，把人民健康放在優先發展的戰略地位，做好四個踐行。

一是，健康組織踐行。健全政績考核體系，增加人居環境優良在經濟社會評價體系中的權重，把資源消耗、環境損毀、生態效益與人民健康納入經濟社會發展的評價體系，形成綠色GDP的考核體系，從地球系統科學的角度考量，全面整合學科發展，從人—生物—土壤—水—氣—巖等自然資源全要素系統的思考，全面解析人與自然的關系，編制區域國土空間、產業、資源等發展規劃的頂層設計。

二是，健康環境踐行。根據人類健康的需求，制定系列有針對性，區域性的提升人居環境或者保障人類健康的具體措施，如家園行動計劃、長江大保護、黃河流域綜合治理、凈土行動計劃、藍天行動計劃與千萬工程等。

三是，健康產業踐行。利用好大數據、人工智能等新興技術，重新去界定與利用資源，加大清潔能源、戰略資源的利用程度，用新的產業去改變礦集區等損毀地區的產業形態，從根本上改善人居環境。

四是，健康文化踐行。廣泛開展健康地質、綠色低碳等方面的科普教育活動，積極培育全民健康文化、健康道德與健康生態的生活意識。

健康地質作為一門新興學科，還需要廣大學者進行大膽探索與實踐研究。期待青年學者廣泛吸取各個學科的養料，接受并思考數字化變革，發展好健康地質，形成聚合研究效應，爭取讓健康地質未來成為為人類與大自然“診脈”與“療傷”的基礎性學科。

>美麗鄉村

作者： 張隆隆 黃園英 郝景燕 蔡敬怡

編輯： 陳 慧

排版： 張佳楠

審核： 刁淑娟

官網： https://kpwhbjb.cgl.org.cn