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文檔簡介

“Belowthatthinlayercomprisingthedelicateorganismknownasthesoilisaplanetaslifelessasthemoon”

Unlessyouareafarmer,youprobablythinkofsoilasdirt—somethingyoudon’twantonyourhands,clothes,orcarpet.Youareacutelyawareofyourneedforairandwater,butyoumaybeunawarethatyourlifeandthatofotherorganismsdependonsoil,especiallytheupperportionknownastopsoil.Thenutrientsinthefoodweeatcomefromsoil.Toalargeextent,allfleshissoilnutrients.Soilalsoprovidesyouwithwood,paper,cotton,andmanyothervitalmaterialsandhelpspurifythewateryoudrink.Aslongassoilisheldinplacebyvegetation,itstoreswaterandreleasesitinanourishingtrickleinsteadofadevastatingflood.Soil’sdecomposerorganismsrecyclethekeychemicalsweandmostotherformsoflifeneed.Bacteriainsoildecomposedegradabletakesdecadestohundredsofyearsintoday’scompacted,oxygen-deficientlandfills.Soilistrulythebaseoflifeandcivilization.Yet,sincethebeginningofagriculture,wehaveabusedthisvital,potentiallyrenewableresource.Entirecivilizationshavecollapsedbecausetheymismanagedthetopsoilthatsupportedtheirpopulations.Today,weareabusingsoilmorethanever.Eachofusmustbecomeinvolvedinprotectingthelife-givingresourcewecallsoil.Insavingthesoil,wesaveourselvesandotherformsoflife.1土壤衛(wèi)生(一)胡前勝中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)系huqsh@

2一、土壤的組成、性質(zhì)及其衛(wèi)生學(xué)意義二、土壤資源及其環(huán)境問題三、土壤污染對人類健康的影響四、土壤污染的防治講授內(nèi)容:3一、土壤的組成、性質(zhì)及其衛(wèi)生學(xué)意義一)土壤的定義soil—陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層,由地殼表層的巖石經(jīng)過長期的風(fēng)化和生物學(xué)的作用形成的,其厚度一般在2m左右。成土母巖成土母巖長期風(fēng)化生物學(xué)作用土壤4二)土壤的物理特性1、土壤的固相土壤顆粒土壤有機質(zhì)土壤微生物2、土壤的液相3、土壤的氣相5★土壤顆粒soilparticle——土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)

◆主要來自巖石風(fēng)化后形成的礦物質(zhì),也有來源于動植物以及有機無機結(jié)合的顆粒

◆含量是土壤總重量的80%~90%

◆大小和排列狀態(tài)決定土壤的多種物理特性孔隙率、透氣性、滲水性、容水性和土壤的毛細管現(xiàn)象◆粒級soilparticleclassification◆土壤質(zhì)地soiltexture

6◆粒級soilparticleclassification根據(jù)土壤顆粒粒徑的大小可將土壤顆粒分為若干組

7◆土壤質(zhì)地soiltexture

土壤中各粒級所占的相對比例或重量百分?jǐn)?shù)

顆粒土質(zhì)孔隙透氣性排水性能有機物分解砂土砂粒疏松大好強快壤土粘土細粘粒粘重小差弱慢8★土壤水分soilwater◆土壤孔隙中的水分◆參與土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和動植物的新陳代謝

雨雪水、灌溉水大氣中的水汽、地下水

地下水層

土壤表層濾過層地下水位——地下水層表面到地面的距離地下水位↑→地面潮濕,形成沼澤→土壤中有機物的無機化↓9◆滲水性——水分滲透過土壤的能力

土壤顆粒↑→滲水↑→保持干燥

滲水↑↑→地面的污染物滲入地下水→不利于水源保護◆容水量——一定容積的土壤中含有水分的量

土壤顆?!紫丁紫兜目?cè)莘e↑→容水量↑

土壤腐殖質(zhì)↑→容水量↑

容水量↑→滲水性和透氣性↓→不利于建筑防潮和有機物的無機化◆毛細管作用——土壤中的水分沿著孔隙上升

土壤孔隙↓→毛細管作用↑

建筑物地面、墻壁的潮濕與基地的土壤毛細管作用有關(guān)

10★土壤空氣soilair◆土壤孔隙中的氣體◆植物、土壤微生物生長發(fā)育所必需◆土壤上層的空氣的成分與大氣類似◆土壤中的CO2↑,O2↓◆土壤空氣中還可含有NH4、CH4、H2、H2S◆土壤空氣成分的變化與土壤污染程度、土壤生物化學(xué)作用、大氣壓力、土壤深度和濕度有關(guān)11

有害氣體逸出土層

滲入地下室、防空洞、隧道、地鐵內(nèi)形成的塵土,污染空氣

居住區(qū)大氣和室內(nèi)空氣的成分

居民的健康,甚至引起中毒↓↓12三)土壤的化學(xué)特性1、土壤的無機成分

◆主要來自巖石風(fēng)化的產(chǎn)物◆與地殼各部分的成土母巖成分密切相關(guān)

以沉積巖為主的土壤中含有人類生命的必需元素以火成巖為主的土壤往往缺少某些必需微量元素◆人體內(nèi)的化學(xué)元素和土壤中的化學(xué)元素之間保持著動態(tài)平衡◆土壤中微量元素的分布存在著地區(qū)間的差別

——生物地球化學(xué)性疾病

◆土壤背景值和土壤環(huán)境容量

13◆土壤背景值/本底值backgroundlevel

某地區(qū)未受污染的天然土壤中各種元素的含量

衛(wèi)生學(xué)意義●評價化學(xué)污染物對土壤污染程度的參照值●制訂土壤中有害化學(xué)物質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)●評價水土化學(xué)環(huán)境對居民健康影響的重要依據(jù)●土地資源開發(fā)利用和地方病防治工作的科學(xué)依據(jù)

1415◆土壤環(huán)境容量

一定環(huán)境單元、一定時間內(nèi),在不超過土壤衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的前提下土壤對該污染物能夠容納的最大負荷量。

環(huán)境容量=衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)-自然本底值

某地土壤中砷的自然本底值是9mg/kg,土壤砷的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是15mg/kg,那么該土壤對砷的環(huán)境容量是?

不同土壤的環(huán)境容量不同同一土壤對不同污染物的環(huán)境容量也不同

反映區(qū)域內(nèi)的污染狀況和環(huán)境質(zhì)量水平從總量控制上提出環(huán)境治理和管理的具體措施6mg/kg162、土壤的有機成分

◆動植物殘體和腐殖質(zhì)◆腐殖質(zhì)humus

有機物在土壤微生物的作用下分解成簡單的化合物的同時,又重新合成復(fù)雜的高分子化合物

黑色的膠體物質(zhì)

成分復(fù)雜,含有木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪和腐殖酸等

強的吸附性

植物和微生物的營養(yǎng)來源

土壤中腐殖質(zhì)含量越高,衛(wèi)生上越安全

173、土壤膠體◆粘土-礦物-有機質(zhì)的復(fù)雜膠體體系◆土壤顆粒直徑小于1μm的微細粒子

腐殖質(zhì)為主的有機膠體和粘土礦物的無機膠體◆巨大的表面能,大量的電荷→強的吸附能力、離子交換能力◆進入土壤中各種污染物能否保持活性,取決于它們與土壤膠體結(jié)合的狀態(tài)18

“潛毒物質(zhì)”的危害性

污染物與土壤膠體形成穩(wěn)定的難溶性“潛毒物質(zhì)”,不易進入土壤溶液,從而暫時退出生物循環(huán)。它們不能被一般的常用溶劑溶解,所以不能被常規(guī)方法檢測出來,但一旦土壤的酸堿度等條件發(fā)生變化,這些“潛毒物質(zhì)”又可以重新被釋放出來,為植物所利用,通過食物鏈對人體健康產(chǎn)生不良后果。4、酸堿性、氧化還原性,etc.19四)土壤的生物學(xué)特征

土壤中的生物體系和功能

微生物:細菌、真菌、放線菌、原生動物、藻類

直接參與氧化、還原、分解和腐殖質(zhì)形成動物:原生動物、蠕蟲動物、節(jié)肢動物、腹足動物

維持土壤性質(zhì)和有機污染物的降解轉(zhuǎn)化

土壤形成、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、物質(zhì)遷移、污染物降解、轉(zhuǎn)化和固定的重要參與者

20※小結(jié)土壤是由多相組成的能容納各種污染物質(zhì)的多孔疏松的系統(tǒng);是一個具有吸附和交換作用的膠體系統(tǒng);是一個具有絡(luò)合作用、螯合作用和氧化還原作用的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng);還是一個充滿各種微生物活動的陸地生態(tài)系統(tǒng)21五)土壤的功能1、聯(lián)系有機界和無機界的中心環(huán)節(jié)

222、生產(chǎn)生命能源的基地

能量物質(zhì)233、陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心及其食物鏈的首端244、有害廢棄物的處理和容納的場所

土壤的背景值backgroundlevel土壤的環(huán)境容量土壤容水量土壤滲水性土壤的毛細管作用腐殖質(zhì)humus25二、土壤資源及其環(huán)境問題一)土地危機1、水土流失2、土地荒漠化3、耕地退化,鹽漬化4、城市擴大化5、土壤污染261、水土流失嚴(yán)重

在水流作用下,土壤被侵蝕、搬運和沉淀◆水土流失面積達3百多萬km2,占國土面積的

37.42%,每年流失表層土在50億t以上◆水土流失→土壤肥力↓→化肥用量↑→污染↑◆水土流失→江河湖庫淤積→洪水災(zāi)害◆土壤流失的速度比土壤形成的速度快120-400倍

現(xiàn)狀:點上有治理,面上有擴大,治理趕不上破壞

2728◆水土流失加劇的成因

自然因素:水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕

人為因素●不適當(dāng)?shù)拈_墾●過度采伐和過度放牧●基本建設(shè)不符合水土保持要求→植被破壞29日喀則地區(qū)的水土流失植被破壞引起的水土流失302、土地荒漠化加劇◆我國沙化土地168.9萬km2,約占國土總面積的17.6%◆石漠化

山高坡陡、表層土壤薄,植被破壞,平均每年流失土壤厚度在0.5~1cm,有些地方高達2~5cm,出現(xiàn)了大面積的裸石山31◆土地沙化加劇的原因

自然原因:氣候變化和自然災(zāi)害

不適當(dāng)?shù)娜藶榛顒樱?)盲目開墾(2)過度放牧(3)濫采濫伐(4)水資源開發(fā)利用不合理

32荒漠化的西部貴州日趨嚴(yán)重的石漠化333、耕地退化,鹽漬化發(fā)展迅速在干旱和半干旱地區(qū),不合理的耕作方式特別是不適當(dāng)?shù)挠盟绞健叵滤弧}分積聚→土壤鹽漬化→農(nóng)作物產(chǎn)量↓↓,棄耕4、非農(nóng)業(yè)建設(shè)用地增加,耕地資源減少345、土壤污染soilpollution人類生產(chǎn)和生活活動中排出的有害物質(zhì)進入土壤中,直接或間接地危害人畜健康的現(xiàn)象土壤中含有害物質(zhì)過多,超過土壤的自凈能力,就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,微生物活動受到抑制,有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累,通過“土壤→植物→人體”,或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收,達到危害人體健康的程度

35種類代表物種來源生物性污染物病原體,包括腸道致病菌、腸道寄生蟲(蠕蟲卵)、鉤端螺旋體、炭疽桿菌、破傷風(fēng)桿菌、肉毒桿菌、霉菌和病毒等人畜糞便、垃圾、生活污水和醫(yī)院污水等化學(xué)性污染物鎘、鉛等重金屬以及有機氯等農(nóng)藥工業(yè)三廢、汽車尾氣以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等放射性污染物氣體、液體或固體放射性廢棄物核爆炸,工業(yè)、科研和醫(yī)療機構(gòu)◆土壤污染物的種類和來源36◆土壤污染物污染土壤的類型及其分布和特點類型方式分布和特點氣型污染大氣污染物沉降工業(yè)廢氣和汽車尾氣

受到大氣污染源性質(zhì)以及氣象因素的影響水型污染污水灌田工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)牧廢水

進水口土壤中污染物濃度比出水口高;較淺的耕作層;容易造成地下水污染固體廢棄物型污染任意傾倒和不當(dāng)填埋工業(yè)廢渣、生活垃圾、糞便、農(nóng)藥和化肥

污染范圍比較局限和固定;污染持續(xù)時間長,不易自凈,影響長久37◆土壤污染的特點1、隱蔽性和滯后性2、累積性和地域性3、不可逆轉(zhuǎn)性4、難治理性38三、土壤的自凈和污染物的轉(zhuǎn)歸一)土壤的自凈soilself-purification

受污染的土壤通過物理、化學(xué)和生物學(xué)作用,使病原體死滅,各種有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化到無害的程度,土壤可恢復(fù)到污染前的狀態(tài)。

土壤污染及其去污,決定于污染物進入量與土壤天然

凈化能力之間的消長關(guān)系▲

土壤的凈化能力決定于土壤物質(zhì)組成及其特性,也和

污染物的種類和性質(zhì)有關(guān)。

391、物理凈化多相的疏松多孔體系→2、化學(xué)凈化化學(xué)反應(yīng)體系→→阻留稀釋吸附遷移揮發(fā)

水解反應(yīng)氧化還原反應(yīng)中和反應(yīng)etc.

轉(zhuǎn)化降解遷移403、生物凈化◆無機化

含氮有機物硝酸鹽

含碳化合物

含硫和磷的有機物氨化二氧化碳、水甲烷有氧厭氧氨硝化有氧厭氧硫酸鹽和磷酸鹽

硫醇、H2S、磷化氫

41◆腐殖質(zhì)化

有機物在土壤微生物的參與下不斷分解又不斷形成,最后變成腐殖質(zhì)的過程

(人工堆肥)◆被生長在土壤中的植物吸收、降解,并隨莖葉、種子離開土壤◆被土壤中的蚯蚓等軟體動物食用421、遷移流動擴散

外力作用→轉(zhuǎn)移二)污染物的轉(zhuǎn)歸2、轉(zhuǎn)化化學(xué)物質(zhì)通過物理、化學(xué)、生物學(xué)作用改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的過程3、降解復(fù)雜化合物→簡單化合物4、殘留43◆農(nóng)藥降解:光化學(xué)降解、化學(xué)降解和生物降解◆重金屬轉(zhuǎn)化:土壤膠體和腐殖質(zhì)的吸附和螯合

影響重金屬轉(zhuǎn)化的土壤特性▲土壤的pH酸性:重金屬離子→水溶性化合物→吸收或遷移↑▲土壤的氧化還原狀態(tài)還原條件下:重金屬→不溶于水的硫化物→固定→吸收↓44四、土壤污染的危害一)嚴(yán)重的經(jīng)濟損失土壤重金屬污染造成全國每年糧食減產(chǎn)1000多萬噸被重金屬污染的糧食每年多達1200萬噸合計經(jīng)濟損失至少200億元

二)食物品質(zhì)不斷下降每年生產(chǎn)的“鎘米”多達數(shù)億公斤

多個城市的蔬菜都受到一定程度的硝酸鹽污染453、危害人體健康

◆途徑:土壤-作物-(動物)-人體◆特點:作用對象廣泛,影響區(qū)域廣、危害人口多◆毒性:急性、慢性和遠期效應(yīng)4、導(dǎo)致其他環(huán)境問題

◆大氣污染◆地表水污染、地下水污染◆生態(tài)系統(tǒng)退化46六、土壤污染對健康的影響一)重金屬污染對健康的影響

鎘、汞、鉛、鉈、砷、鉻1、鎘cadmium,Cd污染對健康的影響◆工業(yè)用途:鋅、銅、鉛礦的冶煉,電鍍、蓄電池、合金、油漆、塑料◆污染來源:含鎘磷肥的施用、污水灌溉◆鎘的本底值:0.06mg/kg◆鎘的環(huán)境容量:1mg/kg◆進入途徑:消化道與呼吸道47★鎘與痛痛病Itai-ItaiDisease

48◆我國主要的鎘污染區(qū)貴州赫章鉛鋅礦鎘污染區(qū)江西大余鎘污染區(qū)浙江溫州鎘污染區(qū)沈陽張士灌區(qū)鎘污染區(qū)上海市郊的川沙污染區(qū)、松江煉鋅廠地區(qū)污染區(qū)接觸人群鎘攝入量536.52μg/天/人我國平均水平37-46μg/天/人WHO的建議限量57-71μg/天/人,日本“痛痛病”區(qū)的攝入量是267-353μg/天/人49◆鎘的毒性

分布:與金屬硫蛋白結(jié)合而分布于體內(nèi)各臟器

腎、肺、肝、睪丸、腦、骨骼和血液系統(tǒng)

半衰期:

10~30年

建議每周攝入量<400~500μg

長期、低劑量接觸

▲腎臟損傷(以近曲小管損傷為主):腎小管吸收功能↓尿中低分子蛋白含量↑,尿糖↑,尿酶改變▲腸粘膜損傷:鈣吸收↓▲干擾與膠原代謝有關(guān)的酶活性→維生素D的合成↓→體內(nèi)鈣磷代謝失調(diào),尿鈣和尿磷增加→

骨質(zhì)疏松或骨質(zhì)軟化50

致癌性:▲動物實驗:引起皮下注射部位、肝、腎和血液系統(tǒng)的癌變▲流行病學(xué)調(diào)查:污染區(qū)居民的惡性腫瘤標(biāo)化死亡率>非污染區(qū)居民提示污染區(qū)居民的腫瘤高發(fā)生率可能與鎘污染有關(guān)1993年國際癌癥研究機構(gòu)將鎘確定為IA級致癌物51◆鎘慢性中毒(痛痛?。┑呐R床表現(xiàn)

易感人群:40歲以上的多胎生育婦女

最短潛伏期:2~4年

主要臨床表現(xiàn):腰背痛、膝關(guān)節(jié)痛→全身刺痛多發(fā)性骨折、四肢彎曲變形,脊柱受壓縮短變形骨軟化和骨疏松行動困難,被迫長期臥床

52◆《環(huán)境鎘污染健康危害區(qū)判定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了環(huán)境鎘污染健康危害區(qū)的

判定原則

觀察對象

健康危害指標(biāo)

聯(lián)合反應(yīng)率53★聯(lián)合反應(yīng)率cooperationrate幾項健康危害指標(biāo)都達到判定值,而且同時出現(xiàn)在同一受檢者的例數(shù)與受檢總?cè)藬?shù)的百分比人群臨界濃度populationcriticalconcentration▲理論基礎(chǔ)54健康危害指標(biāo)及其聯(lián)合反應(yīng)率的判定標(biāo)準(zhǔn)健康危害指標(biāo)判定值聯(lián)合反應(yīng)率判定值(%)尿鎘(μg/g肌酐)尿β2球蛋白(μg/g肌酐)尿NAG酶(U/g肌酐)*1510001710注:*NAG酶:N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶55

觀察對象▲觀察地區(qū):有明顯的工業(yè)鎘污染源和環(huán)境長期受到含鎘工業(yè)廢棄物污染,當(dāng)?shù)仫嬘盟?、灌溉水和自產(chǎn)糧食、蔬菜等食品含鎘量或單項或多項超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的含鎘限量的地區(qū)▲觀察人群:長期居住在污染區(qū)并食用當(dāng)?shù)刈援a(chǎn)的糧食、蔬菜等主要食品的非流動居民。平均每日鎘攝入量達到300μg,年齡在25~54歲的長期定居居民●應(yīng)用:確定個體健康危害和群體健康危害●適用地區(qū):環(huán)境受到含鎘工業(yè)廢棄物污染,并以食物鏈為主要接觸途徑而能導(dǎo)致鎘對當(dāng)?shù)匾欢〝?shù)量的定居人群產(chǎn)生靶器官腎臟慢性損傷的污染危害區(qū)56●確定方法:

▲根據(jù)鎘污染區(qū)現(xiàn)場環(huán)境流行病學(xué)調(diào)查資料▲

先決條件:當(dāng)?shù)亟佑|鎘的定居人群鎘負荷量(尿鎘)↑▲

排除職業(yè)性鎘接觸▲結(jié)合健康危害指標(biāo)及聯(lián)合反應(yīng)率水平●判定原則▲三項健康危害指標(biāo)同時達到判定值的受檢者——

鎘污染所致慢性早期健康危害個體并列為追蹤觀察對象▲三項健康危害指標(biāo)同時達到判定值的一群受檢者例數(shù)占受檢總?cè)藬?shù)的聯(lián)合反應(yīng)率達到判定值的地區(qū)——

該污染區(qū)鎘已構(gòu)成對當(dāng)?shù)囟ň尤巳旱穆栽缙诮】滴:?72、鉈thallium,Tl污染對健康的危害◆理化性質(zhì):稀有金屬元素,銀白色,質(zhì)軟自然界中,多以一價形式存在強親硫性◆工業(yè)用途:制造光電管、合金、低溫溫度計、顏料、染料和焰火

58◆毒性:

進入途徑:呼吸道和消化道

分布:

腎、骨骼、肝、胃腸、心、脾、神經(jīng)組織及肌肉組織

排泄:腎臟和腸道

靶器官:神經(jīng)系統(tǒng)、毛囊、肝腎

毒性:高毒性,Tl3+>Tl+

59

作用機制:▲Tl+mt-SH→干擾含巰基的氨基酸代謝抑制氧化磷酸化過程▲影響細胞內(nèi)鉀、鈉離子平衡→影響Na+—K+—ATP酶的去磷酸化作用▲作用于神經(jīng)系統(tǒng)的某些酶、遞質(zhì)→腦細胞的脂質(zhì)過氧化速度↑→兒茶酚胺代謝紊亂,抑制線粒體δ—ALA合成酶的活性▲直接抑制毛囊角質(zhì)生成→脫發(fā)▲影響生殖功能,降低性欲和男性的性交能力▲致畸性60◆鉈慢性中毒的臨床表現(xiàn)

鉈中毒特征:毛發(fā)脫落,呈斑禿或全禿

61

神經(jīng)系統(tǒng)癥狀:▲周圍神經(jīng)系統(tǒng)癥狀

下肢酸、麻和蟻走感,痛覺異常過敏,輕觸即劇痛難忍,并由足底向上擴展,兩腿沉重感、無力,甚至不能行走或站立上肢較少波及▲腦神經(jīng)損害癥狀視、動眼、三叉和面神經(jīng)麻痹,視力下降甚至失明,視網(wǎng)膜炎、球后視神經(jīng)炎和視神經(jīng)萎縮

62

▲中毒性腦病譫妄、驚厥及昏迷,或精神異常、行為改變▲自主神經(jīng)系統(tǒng)紊亂心動過速或過緩、暫時性高血壓◆鉈慢性中毒的輔助診斷▲神經(jīng)-肌電圖檢查:早期發(fā)現(xiàn)周圍神經(jīng)損害▲尿鉈檢測:正常值上限——尿鉈5μg/L63二)農(nóng)藥污染對健康的影響1、農(nóng)藥用途:防治農(nóng)業(yè)病蟲害和控制雜草的化學(xué)藥品控制某些疾病的病媒昆蟲的重要藥劑2、農(nóng)藥種類:有機氯類:滴滴涕、六六六有機磷類:對硫磷、馬拉硫磷有機砷類:福美砷有機汞類:西力生氨基甲酸酯類:一甲呋喃丹菊酯類:敵殺死3、進入途徑:呼吸道、消化道、皮膚643、農(nóng)藥對健康的危害:1)急性毒性作用:有機磷農(nóng)藥→膽堿酯酶↓→乙酰膽堿分解↓→乙酰膽堿聚積→神經(jīng)功能紊亂→

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