碘的发现应用及认识
碘的发现应用及认识
碘是一种重要的化学元素，在医学、工业、农业等多个领域都有广泛应用。本文将为您详细介绍碘的发现历程、分布情况及其在防治地甲肿方面的应用，带您深入了解这一神奇元素的科学价值。
碘及其分布
碘（Iodine）是一种卤族化学元素，化学符号为I，原子序数为53。单质碘呈紫黑色晶体，易升华，具有毒性和腐蚀性。碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料。作为人体必需的微量元素之一，碘在自然界中以化合物的形式存在，在地壳中的含量位居第47位。
碘在自然界中的丰度虽然不高，但几乎所有物质都含有碘。从坚硬的土块到岩石，甚至最纯净的透明水晶，都含有相当数量的碘原子。海水是碘的主要来源之一，土壤和流水也含有一定量的碘，而动植物和人体中的碘含量则更高。
全球碘的总产量约为3.5-4万吨/年，产能主要集中在智利、日本、美国等国家，这3个国家的碘总产量约占世界碘产量的94%。其中，智利是最大的碘产地和出口国，年产量达1.65-1.8万吨。智利北部的阿塔卡马盐湖区不仅是世界最大的碘资源产地，同时还是世界最大的锂及硝酸盐产地。
碘的发现
18世纪末至19世纪初，法国皇帝拿破仑发动战争，需要大量硝酸钾制造火药。1809年，西班牙化学家发现利用海草或海藻灰的溶液可以将天然硝酸盐转变为硝酸钾。法国第戎的制造硝石商人、药剂师库尔图瓦（Bernard Courtois）就利用海草灰的溶液与硝酸钙作用生产硝酸钾。
1811年，库尔图瓦在实验中发现盛装海草灰溶液的铜制容器很快被腐蚀。他推测是海草灰溶液中含有一种不明物质与铜发生了反应。在一次实验中，他将硫酸倾倒进海草灰溶液中，发现放出一股美丽的紫色气体。这种气体在冷凝后不形成液体，却变成暗黑色带有金属光泽的结晶体。库尔图瓦将这一发现发表在1813年的论文《海草灰中新物质的发现》中。为了纪念这一发现，第戎的一条街道以他的姓氏命名。
随后，库尔图瓦将取得的碘送请当时的法国化学家克莱门、德索梅、盖·吕萨克等人进行研究鉴定。最终，法国化学家和物理学家盖·吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac, 1778-1850）将这种元素命名为碘。
碘在防治地甲肿方面的应用
1820年，瑞士著名的医生与政治家科因德（Coindet）发现，海带或海洋软体动物的干灰等传统医学方法能治疗甲状腺肿，他因此产生用碘制剂防治甲状腺肿的想法。科因德尝试用碘剂治疗甲状腺肿，取得了治疗效果。但每天165毫克碘，并逐渐加到双倍剂量。165毫克的碘摄入量几乎是正常推荐摄入量的1000倍，最高耐受量的100多倍，有些敏感个体服用后出现了碘致甲亢和副作用。
1833年，法国著名化学家布森戈（Jean-Baptiste Boussingault）在中美洲工作时观察到，食用含碘量低的盐的人群中出现甲状腺肿病人，而在食用富含碘的盐的人群中没有人发生甲状腺肿。因此，布森戈提出用富含碘的盐治疗甲状腺肿。这是第一位提出向盐中添加碘防治甲状腺肿的人。但由于当时人们不了解缺碘是甲状腺肿的原因，这一方法并未得到推广。
1851年，法国医生夏丁（Gaspard Adolphe Chatin，1813-1901）通过测试大量日常食物后得出结论：人体由于碘缺乏而导致甲状腺肿。他建议法国人改变食物种类以预防甲状腺肿，方法就是用碘盐来预防。尽管法国科学院认为其理论证据不足，但法国政府还是在三个甲状腺肿高发地区实行了他的建议。1869年，《柳叶刀》杂志发表了题为“The stamping-out of goiter”的文章，报道了在5000名儿童患者中，80%的患者甲状腺肿得到治愈或显著改善。然而，由于夏丁建议的碘含量过高（100-500mg/Kg），导致一些成年人出现碘诱甲亢，加上逃避兵役等因素，最早加碘盐的尝试最终被取消。
1896年，德国化学家鲍曼（Baumann，1846-1896）首次证实甲状腺有聚碘的功能，并从甲状腺中分离出碘。他证实了甲状腺素是甲状腺中的活性成分，并且甲状腺肿患者的甲状腺中碘含量明显偏低。鲍曼的贡献在于发现碘存在于甲状腺，并与某种蛋白结合构成活性物质，为解释缺碘与甲状腺肿的关系提供了关键依据，也为防治碘缺乏病提供了依据。
在1909～1914年期间，美国科学家默润（David Marine，1888-1976年）进行了一系列实验。他发现碘与鲑鱼甲状腺肿大的发生关系密切，而海鱼从未发现有甲状腺肿大。将碘加入水中后，鱼的甲状腺就会恢复正常。
默润团队重复了鲍曼的研究，在甲状腺中发现了碘。默润认为甲状腺肿就是甲状腺在碘缺乏时代偿性肿大的结果。默润在1915年宣布“地方性甲状腺肿是已知的疾病中最易防治的”。
1917-1922年期间，默润和Kimball在美国俄亥俄州的阿克伦地区进行首次大规模碘防治研究。研究结果认为，碘制剂可有效地预防和治疗地甲病。尽管用大剂量，碘中毒（碘过敏，主要表现为皮肤红斑)很少见，仅11例，且停服碘化钠后几天内即可消失。
1924年，美国密歇根州率先在社区范围内大规模推广碘盐。首选其4个县（Houghton，Wexford，Midland和Mccomb）作为观察点，进行学龄儿童地甲肿流行病学调查和饮水碘分析。检查了65537名学龄儿童，地甲肿患病率为38.6%。采用的碘盐中，碘化钾含量为1/5000，即100mg/kg盐。到1929年，儿童的甲状腺肿患病率下降到9%。
密歇根州食盐加碘不是政府行为，而是碘盐的提倡者，主要是科维（David Murray Cowie）医生，通过州医学会推动盐商售卖碘盐。1924年5月1日，碘盐正式开始销售。短短数年时间，甲状腺肿病例减少70-90%，碘盐也就很快地从密歇根州扩展其它州了。到了1940年，正当科维医生雄心勃勃地准备将密歇根州医学会的碘盐委员会向全国发展时，他因病去世。
1951年，Brush和Altland随访了上述4个县的53785名学龄儿童，甲状腺肿患病率仅为1.4%。Michigan地区7个大医院报道结果表明，1950年甲状腺切除术占全部手术的1%，而1939年时为3.2%。没有发现服用碘而造成的中毒症状。
1800年，在瑞士的阿尔卑斯山脉的一个地区，7万人口中就有4000名甲状腺痴呆患者。著名美国作家马克·吐温曾说瑞士的两大景观是布朗克山与瑞士人的大脖子。在默润医生进行实验的同时，1918年，瑞士医生贝亚德（Bayard）也在一个孤立的瑞士山区中进行着类似的实验。当地的学生超过75%有甲状腺肿大，贝亚德医生把碘盐分成三个剂量3、6、15mg/Kg给予当地的家庭，他发现学生的甲状腺状态与接受的碘盐中碘剂量有着明显的量效关系，即使是微量的碘，也能让人受益。
到了1922年，瑞士的外阿彭泽尔州首先采纳了医生们的建议，在所售的盐中加入碘（7.5mg/Kg），其结果令人振奋，新生儿不再有甲状腺肿，没有了新增的甲状腺痴呆症，已有甲状腺肿逐渐消失或者好转。不过瑞士甲状腺肿委员会针对全国的推荐剂量开始是2-5mg/Kg。到1962年7.5mg/Kg；1980年15mg/Kg；1998年20mg/Kg。
因此，采用碘盐进行大规模防治的工作一直到1924年时，才在美国和瑞士等国先后开展。采用碘盐进行大规模防治碘缺乏病的经验源自美国，但瑞士学者在碘盐浓度的探讨，为科学防治，减轻碘致甲肿做出的贡献。
我国最早记载用含碘丰富的海藻治疗瘿（即甲状腺肿）的书籍是成书于东汉（公元25年～220年）的《神农本草》。唐代名医孙思邈所著的的《千金翼方》（成书于公元682年）中治瘿的方剂基本都含有海藻、昆布、海蛤等海产物。
2009年4月，儿科研究的波林(Pollin)奖被授予赫特泽(Hetzel)教授，他在20世纪60-70年代发现了碘缺乏会造成胎儿、婴儿的脑损伤，引起智力发育障碍。他在80年代推动建立了国际控制碘缺乏病理事会（ICCIDD），是国际上推动碘缺乏疾病防治的重要机构之一。
1983年，Hetzel教授首先提出碘缺乏病（Iodine Deficiency Disorders）的概念，从而刷新了人们对碘的认识，为人类控制碘缺乏病事业做出了积极的贡献。碘缺乏病是由于自然环境碘缺乏造成机体碘营养不良所表现的一组疾病的总称。它包括地方性甲状腺肿、地方性克汀病、地方性亚临床型克汀病、胎儿流产、早产、死产、先天畸形等。
1984年9月，Hetzel教授访问佳木斯市桦川县集贤村。Hetzel教授曾多次来中国，走遍了东北、西北、华南、华北等一些碘缺乏病重病区，为中国控制碘缺乏病积极呼吁有关国际组织和政府关注，支持和援助中国防治碘缺乏病事业。
联合国儿童基金会于1990年在纽约召开了有77国元首、政府首脑及其代表参加了世界儿童会议，会议通过的宣告明确要求在2000年全球消除碘缺乏病。这样，控制碘缺乏病的问题被列入