深地醫(yī)學(xué)研究新進(jìn)展

謝和平，劉吉峰，高明忠，王 領(lǐng)，文 巧，劉 飛，吳 江

(1.四川大學(xué) 華西醫(yī)院深地醫(yī)學(xué)研究中心，四川 成都 610041；2.四川大學(xué) 華西醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，四川 成都 610041；3.深圳大學(xué) 綠色深地科學(xué)與綠色能源研究院，廣東 深圳 518060)

隨著淺部礦產(chǎn)資源逐漸枯竭，深部探明資源量的逐步增加，資源開發(fā)已不斷走向地球深部。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國千米級埋深煤礦47座，金屬礦16座，深部資源開采將逐漸成為新常態(tài)。國際上，主要礦業(yè)大國也相繼進(jìn)入深部開采，目前超過1 000 m的礦井已有100余座，其主要分布在南非、加拿大、德國、俄羅斯、波蘭等國家，其中以最具代表性的南非礦井深度已深達(dá)4 000 m以上。這必然會導(dǎo)致深地作業(yè)人員的急劇增加。然而，深部礦井的作業(yè)環(huán)境對人體生理、心理、病理的影響程度與機制研究基本處于空白；更談不上有效應(yīng)對深地的健康不利因素。甚至，連“深地”本身的概念都未進(jìn)行準(zhǔn)確的界定；不同的行業(yè)對深地的界定有較大的差異。深部資源和空間開發(fā)利用如何實現(xiàn)作業(yè)人員的安全與健康保障，需揭示深部地下特殊環(huán)境對人體健康的影響機制、深地環(huán)境與疾病的互饋機理與發(fā)生發(fā)展規(guī)律。然而，目前該領(lǐng)域研究成果鮮有報到，僅有的深地健康數(shù)據(jù)也幾乎均來源于為數(shù)不多的深地實驗室特定環(huán)境的有限研究。

在國家部署開發(fā)深地戰(zhàn)略之際，筆者團隊于2015年率先提出，在開發(fā)深地資源和空間的同時，應(yīng)著力于超前布局深地醫(yī)學(xué)研究，特別是關(guān)注深井礦工的健康問題；并于2017年6月發(fā)表學(xué)術(shù)論文論證開展深地醫(yī)學(xué)研究的可行性及當(dāng)下迫切需要開展的研究方向。深地醫(yī)學(xué)研究的開展不僅可以為深井礦的開采利用提供健康保障，更是在深地維度推進(jìn)“健康中國”建設(shè)，為促進(jìn)人民健康和布局未來提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

初期國際上深地環(huán)境的研究多從生物角度出發(fā)，近年來逐漸受到重視。2015年國際深地實驗室成立專門的國際深地實驗室生物學(xué)整合研討會(Deep Underground Laboratory Integrated Activity in Biology,DULIA-bio)，標(biāo)志著深地生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了快車道。筆者系統(tǒng)分析了深地醫(yī)學(xué)的研究新進(jìn)展，提出了深地醫(yī)學(xué)未來迫切需要開展的研究方向，從而為今后深地醫(yī)學(xué)及相關(guān)生物學(xué)、生命科學(xué)研究提供參考。

1 深地醫(yī)學(xué)概念的提出

國際上深地實驗室開展的研究主要是針對深地環(huán)境對部分模式生物的影響。深地生物效應(yīng)的觀察，始于PLANEL等在地下200 m處觀察草履蟲增殖活性的研究；1995年起，SATTA等在LNGS開展了一系列的深地低本底輻射環(huán)境生物效應(yīng)的探索研究。2011年SMITH等在美國核廢料儲存工廠(Waste Isolation Pilot Plant,WIPP)觀察深地環(huán)境對耐輻射奇球菌()生長影響的研究，開創(chuàng)了美國深地生物研究的先河。2017年課題組在中國黃金集團夾皮溝礦業(yè)有限公司二道溝礦(Erdaogou Mine,Jiapigou Minerals limited Corporation,China National Gold Group Corporation，CJEM)深地醫(yī)學(xué)實驗室開展了深地醫(yī)學(xué)研究，這是首次將深地實驗的生物研究提升到醫(yī)學(xué)研究的層面。2020年英國WADSWORTH等和加拿大PIRKKANEN等也分別報道了在伯畢(Boulby Underground Laboratory,Boulby)和斯諾(Sudbury Neutrino Observatory,SNOLAB)實驗室開展的深地生物研究工作。

由于深地實驗室多處于偏僻地區(qū)、深地環(huán)境諸多不可控因素等客觀原因，導(dǎo)致研究成本極高、進(jìn)展緩慢。盡管屈指可數(shù)的深地實驗室開展了一些有限的研究，還是發(fā)現(xiàn)了一些有趣的生命現(xiàn)象，諸如：細(xì)胞增殖減緩、果蠅壽命延長及繁殖能力下降、細(xì)胞對基因損傷因素應(yīng)答能力下降等。但是，后續(xù)研究也發(fā)現(xiàn)了相反的現(xiàn)象。因此，深地的生物效應(yīng)，尚需要開展進(jìn)一步的研究，例如在同等低本底輻射條件下量化環(huán)境條件，并選擇不同的模式生物，觀察低本底輻射環(huán)境對不同模式生物不同時間點的生物效應(yīng)。

為探明深部礦井作業(yè)環(huán)境對礦工的安全和健康影響機制，課題組首次提出了深地醫(yī)學(xué)研究構(gòu)想，并定義了深地醫(yī)學(xué)(Deep Underground Medicine，DUM)，即系統(tǒng)研究深地環(huán)境因素對人的生理、病理、心理影響及其潛在機制，也即深地的物質(zhì)和空間健康效應(yīng)，并探索對深地有害影響因素的防護措施，有益環(huán)境因素開發(fā)利用的專門學(xué)科。

這一學(xué)科與醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)，既有區(qū)別又有聯(lián)系。醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)是有關(guān)環(huán)境和健康的學(xué)科。其主要研究目的為地質(zhì)物質(zhì)和地質(zhì)過程對動物和人類健康的影響，側(cè)重于地質(zhì)中存在的各種物質(zhì)和在其時空演化過程中的生物與健康效應(yīng)。而深地醫(yī)學(xué)是瞄準(zhǔn)向深地進(jìn)軍戰(zhàn)略目標(biāo)而可能存在的潛在健康問題，以解決深地特有環(huán)境條件下人類生活、工作、休閑的可能相關(guān)的健康問題，及其解決方案，從機理上得到科學(xué)解釋，并加以實際應(yīng)用。這也提示深地醫(yī)學(xué)除了研究醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)考慮的物質(zhì)健康效應(yīng)外，還有深地特有的空間(如低輻射、高溫、幽閉空間等)可能產(chǎn)生的心理、生理和病理的影響。

為加快DUM的實質(zhì)性進(jìn)展，課題組于2017-12-20在CJEM建成了世界上首個也是當(dāng)前惟一一個專門服務(wù)于礦業(yè)工人從事醫(yī)學(xué)研究的深地實驗室，2018年1月成立了深地醫(yī)學(xué)中心的實體研究機構(gòu)。

2 礦業(yè)工程深部環(huán)境基本特征

針對深部礦井環(huán)境特征對礦工的影響及其防護措施難題，課題組開展了深部地下基本環(huán)境參數(shù)特征的摸底工作。在對國內(nèi)的深井礦充分調(diào)研、分析的基礎(chǔ)上，以深部代表性的CJEM(金屬礦)和中國平煤神馬集團十二礦(煤礦)2個深井礦的主要環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了測評。

2.1 深井礦作業(yè)區(qū)環(huán)境本底輻射特征

由于巖層對宇宙射線具有屏蔽作用，因此隨著巖層覆蓋厚度的增加，宇宙射線逐漸衰減，這是深地特有、當(dāng)前技術(shù)手段尚不能模擬的最主要環(huán)境特征。對CJEM的本底伽馬射線在不同深度進(jìn)行多次測量數(shù)據(jù)顯示，伽馬本底射線劑量隨巖層厚度增加逐漸下降。在實驗室內(nèi)部的伽馬射線劑量為45 nGy/h，是地表對照實驗室的1/3；實驗室本底水平干凈，與當(dāng)前國際主流實驗室的本底輻射水平相當(dāng)。同時，CJEM深地實驗室伽馬射線下降的水平也與課題組在中國平煤神馬集團十二礦測量的下降趨勢基本相同。當(dāng)然，伽馬射線還受周圍覆蓋巖層及混凝土微量放射性元素的影響，在CJEM其他測點測得的伽馬射線水平，有局部波動現(xiàn)象，伽馬射線最低點在深地500 m左右。由于深地環(huán)境限制，課題組尚未獲取深地醫(yī)學(xué)實驗室和中國平煤神馬集團十二礦的總體宇宙射線通量，這需要條件成熟后，在后續(xù)研究中進(jìn)行系統(tǒng)測量、深入分析。

2.2 深井礦作業(yè)區(qū)環(huán)境溫度與濕度

早在18 世紀(jì)，英國學(xué)者發(fā)現(xiàn)在深部地下溫度隨深度的增加而升高，一般認(rèn)為深度每下降100 m，溫度升高3～5 ℃，當(dāng)然溫度升高的幅度還受多重因素影響。課題組對CJEM和中國平煤神馬集團十二礦不同深度的溫度進(jìn)行了多次測量(圖1)，同樣發(fā)現(xiàn)隨著深度增加溫度逐漸升高。在通風(fēng)、降溫措施實施良好的環(huán)境下，千米以下層位的環(huán)境溫度已經(jīng)達(dá)到30 ℃，部分通風(fēng)較差的硐室溫度達(dá)32 ℃，在巖層覆蓋1 565 m處，溫度可達(dá)34 ℃。由于測量點均需在通風(fēng)環(huán)境下人工測量完成，因此溫度隨深度變化的自然規(guī)律尚需要進(jìn)一步的研究。

圖1 主要環(huán)境參數(shù)與巖層覆蓋深度關(guān)系

深地環(huán)境中除溫度外，濕度也隨著深度的增加，呈上升趨勢。課題組反復(fù)測量的數(shù)據(jù)顯示，無論是在CJEM還是在中國平煤神馬集團十二礦，在600 m深度以上，濕度均已超過90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體舒適濕度的上限(70%)。

2.3 深井礦作業(yè)區(qū)其他關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)

在深地環(huán)境中，除宇宙射線通量隨深度增加逐漸衰減外，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)以及氣壓隨深度呈上升趨勢。雖然二氧化碳體積分?jǐn)?shù)受通風(fēng)的影響較大，但在夾皮溝埋深1 500 m處，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)可達(dá)1 500×10。由于持續(xù)泵入壓縮空氣，氧氣體積分?jǐn)?shù)始終維持在相對穩(wěn)定的水平，因此在不同深度環(huán)境下測得的氧氣體積分?jǐn)?shù)未發(fā)現(xiàn)有明顯的差異。

封閉的空間內(nèi)氡氣容易發(fā)生聚集，課題組在CJEM選擇多點進(jìn)行氡氣活度濃度測量。距地表0 m處氡氣活度濃度為60 Bq/m，在1 005 m處氡氣活度濃度達(dá)160 Bq/m，而1 500 m為130 Bq/m。而這一水平低于CJPL氡氣活度濃度的平均水平。氡被世界衛(wèi)生組織列為主要的環(huán)境致癌物之一,也是引起肺癌的第二大因素。根據(jù)GB/Z 116—2002《地下建筑氡及其子體控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：已用地下建筑中氡氣活度濃度不應(yīng)超過400 Bq/m，因此深地環(huán)境下的氡氣濃度尚處于正常范圍，尚不構(gòu)成明顯的健康風(fēng)險。

3 礦井環(huán)境下深地醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展

3.1 礦井特殊環(huán)境對細(xì)胞生長的影響及分子水平改變

深部礦井環(huán)境對作業(yè)人員身體健康的潛在影響及機制，目前尚處于空白。基于實驗室和代表性礦井的主要環(huán)境參數(shù)測評數(shù)據(jù)，沿襲國際深地實驗室生物研究的主要思路，筆者團隊在CJEM深地醫(yī)學(xué)實驗室培養(yǎng)了中國倉鼠肺成纖維細(xì)胞株(V79)、人高分化喉鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞株(FD-LSC-1)和人甲狀腺上皮細(xì)胞等，研究顯示深地的低本底輻射環(huán)境可以抑制這些細(xì)胞的生長速度(圖2)，這與文獻(xiàn)[16，19，21-22]的結(jié)果相似，且該結(jié)果還與在CJEM開展的第2批細(xì)胞(配對的鼻黏膜上皮細(xì)胞和鼻咽癌細(xì)胞)的表現(xiàn)也是一致的(圖2)。因此，這進(jìn)一步表明細(xì)胞在剛置入深地低本底輻射環(huán)境時，其生長速度確實會受到不同程度的抑制(如喉癌細(xì)胞在地表培養(yǎng)2 d后細(xì)胞增加37.73%，而地下組僅增長7.53%；地表組V79細(xì)胞的倍增時間為2 d，而地下組2 d增加11.13%)。假設(shè)生長減緩可以延長壽命，該結(jié)果還與MORCIANO等在深地實驗室觀察到果蠅壽命延長的結(jié)果類同。而深地低本底輻射環(huán)境能夠延長果蠅的壽命，是否能夠作用于其他生物，特別是人，還需進(jìn)一步的研究和長期的觀察。

圖2 深地環(huán)境下培養(yǎng)的不同細(xì)胞的增殖曲線[6,10-11]

轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，V79細(xì)胞的增殖抑制，可能主要與細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄抑制有關(guān)，特別是V79細(xì)胞的mRNA和長鏈非編碼RNA的表達(dá)明顯受到影響。LIU等對在CJEM深地實驗室培養(yǎng)的V79和FD-LSC-1細(xì)胞蛋白組學(xué)分析還發(fā)現(xiàn)，核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、剪接體是差異蛋白富集的主要代謝通路，其中RPL26，RPS27，ZMAT2，PRPF40A，SNRPD2，SLU7，SRSF5，SRSF3，SNRPF，WFS1，STT3B，CANX，ERP29，HSPA5，COX6B1，UQCRH和ATP6V1G1可能是深地環(huán)境下細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的主要蛋白。

在CJEM培養(yǎng)的第2批配對的鼻黏膜上皮和鼻咽癌細(xì)胞的不同時間點轉(zhuǎn)錄組的結(jié)果表明，深地環(huán)境對細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的影響大于時間的影響(同一培養(yǎng)環(huán)境3 d和7 d的細(xì)胞差異表達(dá)基因為1 000余條，而地上和地下的差異表達(dá)基因為2 000～4 000條)，鼻咽癌細(xì)胞對低本底輻射環(huán)境的影響更為明顯(圖3，其中，地上為地上組；地下為地下組；“-數(shù)字”為培養(yǎng)天數(shù))。而不同的細(xì)胞，特別是癌細(xì)胞，其差異表達(dá)的基因多富集在與環(huán)境有關(guān)的Hippo信號通路，該通路為典型的增殖抑制通路(圖4)。這一結(jié)果也與前期的喉癌細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果類似。

圖3 深地環(huán)境培養(yǎng)3 d和7 d鼻黏膜上皮(HNEPC)和鼻咽癌細(xì)胞(HNE)的差異表達(dá)mRNAs

圖4 深地實驗室培養(yǎng)的FD-LSC-1細(xì)胞差異基因富集到Hippo通路的示意

這些研究從深井礦低本底輻射角度觀察多種細(xì)胞的行為特征，打開了深地低本底輻射環(huán)境生物效應(yīng)的大門，可能為后續(xù)開展深井礦作業(yè)人員的健康保障研究提供了重要的參考依據(jù)。深地低本底輻射環(huán)境對癌細(xì)胞的影響較正常細(xì)胞明顯，也就是說深地低本底環(huán)境對癌細(xì)胞具有明顯抑制作用，也可能為研究腫瘤的特征提供了新的研究視角。同時，深地環(huán)境可以延長果蠅壽命，在深地低本底輻射環(huán)境是否可以延年益壽，也值得深入研究。

3.2 礦井特殊環(huán)境對人體健康的影響

從模式生物的培養(yǎng)結(jié)果來看，在深井礦作業(yè)可能會對礦工的機體產(chǎn)生影響，特別是長期在礦井特殊環(huán)境中，而目前相關(guān)的知識基本處于未知狀態(tài)。因此，筆者課題組在對環(huán)境特征測評的基礎(chǔ)上，還初步調(diào)研了分別隸屬中國黃金集團公司夾皮溝礦業(yè)有限公司和平煤集團深井作業(yè)的400余名礦工的主觀感受、心理狀態(tài)以及軀體感受。研究發(fā)現(xiàn)疲勞、聽力損失和耳鳴是3種最常見的軀體癥狀。不同礦井的工人，均有2/3的受試者出現(xiàn)睡眠障礙，主要表現(xiàn)為入睡困難和易做夢。尿液代謝組的結(jié)果還表明，深井作業(yè)人員的尿液與地表對照人員有較為明顯的差異(圖5)。在這些環(huán)境因素中，引起礦工身心不適的最常見環(huán)境因素為高溫、高濕以及光線欠佳。這與筆者團隊對CJEM和平煤十二礦的環(huán)境測評數(shù)據(jù)相吻合。為此，應(yīng)該盡量讓礦工避免長時間暴露于高溫、高濕環(huán)境中，從而改善工作環(huán)境體驗并提高工作效率。

圖5 長期井下作業(yè)人員與地表對照組尿液代謝差異熱圖

從目前研究結(jié)果來看，深部礦井環(huán)境對人體可能會產(chǎn)生潛在的影響，而這些環(huán)境因素有利有弊。針對高溫、高濕環(huán)境，迫切需要改善通風(fēng)措施，從而達(dá)到井內(nèi)舒適的溫度和濕度，保障礦工的安全和健康。針對深地低本底環(huán)境抑制癌細(xì)胞生長、可能延長礦工壽命的研究結(jié)果，還需要進(jìn)一步深入探索，爭取早日進(jìn)入臨床，造福礦工以及今后可能在深地環(huán)境長期活動的人員。而其他環(huán)境因素可能對機體產(chǎn)生的影響，尚需后續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)和深入的研究。這也是向深地進(jìn)發(fā)，迫切需要攻克的技術(shù)難題。

粉塵是礦業(yè)生產(chǎn)中的主要健康殺手，而由此導(dǎo)致的塵肺病，是我國最常見、最嚴(yán)重、衛(wèi)生負(fù)擔(dān)最重的職業(yè)病。其中，以肺部彌漫性纖維化為特征的矽肺占塵肺的35.98%，在報告的塵肺病總病例數(shù)中占比較高(2017年數(shù)據(jù))；每年新增病例在6 000例，居世界首位。目前矽塵致肺纖維化的確切機制尚不清楚，缺乏反映肺纖維化程度的特征指標(biāo)，也無突破性的治療藥物及針對性的治療措施；矽肺合并致病微生物感染，會加劇矽肺的病情發(fā)展。

致病微生物容易在高溫高濕環(huán)境中滋生。在深地中，粉塵、微生物與高溫高濕環(huán)境因素是否產(chǎn)生協(xié)同作用，對礦工構(gòu)成更加嚴(yán)重的健康威脅，是不可忽視的重要問題，然而當(dāng)前的研究尚未涉足該領(lǐng)域?；诖?，筆者團隊也在前期對深地主要環(huán)境參數(shù)的測評基礎(chǔ)上，正在計劃對深井礦中的粉塵及微生物分布的特點進(jìn)行測評，以為今后的職業(yè)防護及深地空間及資源開發(fā)，提供健康參考依據(jù)。

深地環(huán)境是否存在特有的化學(xué)成分或微生物，從而產(chǎn)生生物效應(yīng)，也即醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)涉及的主要內(nèi)容，是今后需要考慮的重要方向。這需要對深井礦的化學(xué)組成進(jìn)行詳細(xì)采樣分析。

4 結(jié)語與展望

4.1 結(jié) 語

深地資源開采成為常態(tài)、深地空間開發(fā)成為必然，人類的作業(yè)與生活環(huán)境不斷向深部延伸。隨著地下空間開發(fā)和利用的規(guī)模逐漸擴大，可以預(yù)見，在地下空間活動的人類數(shù)量將大幅增加，人類在地下空間活動的時間也將不斷增加。筆者前期的研究主要對代表性深部礦井環(huán)境特征進(jìn)行了摸底，研究顯示當(dāng)前高溫、高濕是威脅深井礦工的主要環(huán)境因素，而礦工的心理狀況及睡眠狀況也不容樂觀。在CJEM深地醫(yī)學(xué)實驗室的研究證實了深地低本底輻射環(huán)境可以抑制多種細(xì)胞的增殖，轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究還顯示細(xì)胞在深地環(huán)境下分子水平的改變比時間帶來的改變更為明顯。

然而，無論國際深地實驗室還是深地醫(yī)學(xué)研究中心開展的探索工作，這些研究均停留在比較粗淺、簡單的現(xiàn)象觀察上，尚談不上機制的研究，更談不上有效的為深地作業(yè)礦工的健康保駕護航。即便是礦工職業(yè)健康相關(guān)的研究，也幾乎未見專門涉及深井礦特定環(huán)境健康效應(yīng)的研究。因此，研究深地原位生命體的生物學(xué)特征與代謝規(guī)律，以及礦工或其他生命體在深地特殊環(huán)境下的生物學(xué)特征與適應(yīng)機制，尤其是深地環(huán)境對礦工及其疾病的影響及其程度，將越來越迫切的需要加以關(guān)注。特別是DULIA-bio成立以來，在深地環(huán)境下發(fā)現(xiàn)的多種生物醫(yī)學(xué)現(xiàn)象，更是引起了科學(xué)界的興趣。

目前，除了正在開展深地生物醫(yī)學(xué)研究的深地實驗室外，澳大利亞、韓國和阿根廷分別建設(shè)的Stawell、Y2L和ANDES地下實驗室也公布了其生物醫(yī)學(xué)研究計劃。清華大學(xué)于2021-05-29召開了第1屆深地低本底生物研究會議，為今后開展深地生物醫(yī)學(xué)研究梳理了方向，標(biāo)志著我國學(xué)者也開始關(guān)注深地環(huán)境的生物及健康效應(yīng)。隨即，四川大學(xué)華西醫(yī)院于2021-06-17也召開了第1屆深地微生物與生命健康的研討會，標(biāo)志著該領(lǐng)域研究方向也漸受科學(xué)界的重視。

從目前研究結(jié)果看，地下環(huán)境特別是深地環(huán)境對人的影響有不利因素，也有更多的可取之處。事實上，人類利用地下環(huán)境治療疾病的歷史由來已久。19世紀(jì)以來興起的洞穴療法，更是在中歐及東歐地區(qū)方興未艾。地下微生物的研究，也在抗生素的開發(fā)、石油開采等方面具有潛在的應(yīng)用價值。當(dāng)前地下實驗室發(fā)現(xiàn)的生物數(shù)據(jù)顯示，低本底輻射環(huán)境下基因的不穩(wěn)定性增加及腫瘤細(xì)胞的敏感性，這對特定疾病(例如腫瘤)的治療是否有利；果蠅壽命的延長，對減緩代謝從而延長人類壽命是否有利；深地特有的微生物，是否有害或者具有潛在的開發(fā)利用價值，這些隱藏在深地的奧秘，都有待于深入探索。

4.2 展 望

深地醫(yī)學(xué)是向深地進(jìn)軍重大國家戰(zhàn)略實施的有力保障，然而，目前還處于萌芽或起步階段，仍需要科學(xué)家的深入探索與實踐，本文梳理出如下幾個迫切需要開展的研究方向：① 礦井深地環(huán)境的基本環(huán)境表征及建模，為定性定量研究深地環(huán)境特征提供基礎(chǔ)條件，進(jìn)而從健康的角度對“深地”的概念進(jìn)行界定；② 高溫、高濕環(huán)境下礦工的應(yīng)激機制，以及高溫、高濕的適應(yīng)性訓(xùn)練及防護；③ 深地低本底輻射環(huán)境下，生物的遺傳及進(jìn)化特征，腫瘤損傷因素敏感性改變及應(yīng)答機制，輻射對生物影響閾值的鑒定等；④ 礦井作業(yè)空間微生物分布特征，深地環(huán)境對本底微生物及外侵微生物的互作關(guān)系，以及深地致病微生物的防控；⑤ 深地環(huán)境粉塵分布特點、致病機制以及塵肺防治研究；⑥ 深地特種環(huán)境職業(yè)健康相關(guān)設(shè)備及技術(shù)的研發(fā)。

目前世界上深地實驗室主要分為2種類型，即真正的地下實驗室和位于既有隧道內(nèi)的實驗室。如美國的WIPP和加拿大的SNOLAB實驗室為真正位于地下的實驗室，而意大利的LNGS和我國的CJPL屬于隧道型。筆者課題組在建設(shè)的CJEM深地醫(yī)學(xué)實驗室開展研究獲得初步成功后，在本底輻射最低的CJPL(世界上巖層覆蓋最厚的地下實驗室)專門留置的醫(yī)學(xué)實驗室也即將完成裝修并投入使用。CJPL深地醫(yī)學(xué)實驗室包含埋深1 000，1 500，2 400 m的研究點和地表對照實驗室(圖6，表1)。CJEM也將在前期一個觀察點的基礎(chǔ)上，增加不同深度的觀察點。由于高溫是目前迫切需要解決的對人體影響的主要環(huán)境因素，因此課題組與宜賓國家應(yīng)急救援隊開展合作，擬利用模擬的地下高溫環(huán)境開展高溫應(yīng)激機制及防護研究。為定量研究深地環(huán)境參數(shù)，課題組還設(shè)計并開發(fā)了用于模擬深地環(huán)境的初級版，即可模擬氣壓和氣相的深地醫(yī)學(xué)模擬艙。

圖6 錦屏深地醫(yī)學(xué)地下實驗室概覽

表1 錦屏深地醫(yī)學(xué)研究基地各實驗室面積

這些實驗室和模擬裝置建設(shè)的完成，必將有助于對不同深度賦存環(huán)境影響人體健康程度和疾病發(fā)生發(fā)展的基本規(guī)律的研究，進(jìn)一步延伸和拓展深地科學(xué)和生物學(xué)、醫(yī)學(xué)研究范疇，從而揭開深地環(huán)境的生物醫(yī)學(xué)奧秘，進(jìn)而以防護其有害因素，利用有益因素服務(wù)于我國乃至世界的深地空間和資源戰(zhàn)略。作為深地先行軍的深井礦工，將是深地醫(yī)學(xué)研究成果的最先受益者。這些全新領(lǐng)域研究的開展，還將大大提高對地球生命-環(huán)境-資源相互作用的客觀認(rèn)識，為實現(xiàn)向地球深部進(jìn)軍的“深地”科技戰(zhàn)略提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。