深地医学研究新进展

世界主要矿业大国相继进入深部开采,我国的深部资源开采也已经成为新常态。然而,深地作业环境,尤其是1000 m以下,对矿业工人等深地作业人群的生理、心理以及病理的影响规律及其作用机制基本处于空白。基于前期的调研、初步研究成果,提出深地医学新概念;即系统研究深地环境因素对人的生理、病理以及心理影响程度及其潜在机制,也即深地的物质和空间健康效应,并探索对深地有害影响因素的防护措施,有益环境因素开发利用的专门学科。从医学视角深入分析了深井矿业工程作业环境的基本特征,本底辐射随深度逐渐下降、温度湿度随深度增加、氡气浓度尚在安全范围之内。发现矿井深部低本底辐射环境可以明显抑制正常细胞与癌细胞的生长速度,如喉癌细胞在地表培养2 d后细胞增加37.73%,而地下组仅增长7.53%,深部低本底辐射环境对癌细胞的生长速度抑制更胜正常细胞,且发现核糖体、线粒体可能是细胞应答深地低本底辐射环境主要细胞器。剖析了深部矿井矿工心理和作业环境的相关关系,深井矿作业工人的状态差于健康常人,约2/3的人群伴有睡眠问题,且其不佳的心理状况与井下的不良作业环境有关。提出深地医学未来迫切需要开展的前瞻性研究课题,为今后深地医学及相关生物学、生命科学研究提供参考。

深地医学研究进展及构想

21世纪是开发利用地下空间的世纪,可预见未来人类在地下空间生活与工作占比时间会越来越多,然而地下空间环境对人类健康的影响程度及其机制研究依然空白。本文系统提出深地医学研究的战略构想,以期揭示地下空间环境对生命体生理和病理,以及对人心理的影响及机制,并研究应对策略。本文系统概括了深地医学研究进展及构想,构建的研究方向主要包括:(1)不同深度地下空间人居环境参数(温度、辐射、气压、围岩性质、微生物等)的模型构建、定量表征及其对人类健康的影响及其机制;(2)深地环境下生物机体的生理功能改变、稳态维持和生物节律模式;(3)不同岩层、岩性的物性特征对人类健康的影响及其机制,分析地下区域岩性环境变迁对生物体的生长贡献模式;(4)地下空间的建造深度、结构类型、物理环境及作业时间与人类心理健康之间的关联关系;(5)深地环境下细胞生长、代谢及能量交换规律、应答反应、生长响应、衰老和适应机制;(6)深地环境下微生物的生理特征、发育变化以及与宿主的相互作用机制;(7)深地模拟舱及深地环境下生物医学技术、设备研发。课题组在岩层覆盖厚度达1 470m地下建成世界上第一个深地医学实验室,并已开展多个不同深度水平深地医学的相关测试与分析。