预防医学课件：人类和环境

1、 人类和环境（Population and Environment）第一节人类的环境人类改造环境：适合人类生存、繁衍、发展环境影响人类：结构、功能改变，适应环境变化当前环境污染几个引人注目的问题：酸雨、温室效应、臭氧层空洞形成一、环境及其基本构成WHO专家认为：环境是指在特定时刻由物理、化学、生物及社会各种因素构成的整体状态，这些因素可能对生命机体或人类活动直接或间接地产生现时或远期作用。大气圈水圈生物圈岩石圈自然环境环境社会环境 上层建筑经济、文化人际关系社会心理城市、交通家庭人口项目原生环境次生环境定义天然形成的，未受或少受人为因素影响的环境人类活动影响下形成的环境对健康的有益影响清洁的空

2、气、水、土壤及适宜的阳光照射和小气候改造环境过程重视生态平衡，使其优于原生环境，更适合人类生存，有益健康对健康的不良影响某些地区水、土中某些微量元素过多或过少而引起生物地球化学性疾病（地方病）改造环境或生活、生产活动破坏了生态平衡，产生环境污染 原生环境：天然形成的,未受或少受人为因素影响的环境有利健康因素不利健康因素促进健康地 方 病空气,水,土壤,阳光,微小气候,风光水、土壤：元素含量异常次生环境：人类活动下形成的环境，环境污染是主要问题 破坏生态平衡:次生环境质量恶化 保持生态平衡:次生环境优于原生环境促进健康引起疾病构成环境的主要因素有：生物因素（Biological factors

3、）化学因素（ Chemical factors ）物理因素（ Physical factors ）社会心理因素（ Social and mental factors ）（一）生物因素（Biological factor）微生物寄生虫支原体原虫生物毒素环境中能引起健康危害的的生物病原因子 老传染病与新传染病共存：霍乱、伤寒、鼠疫、炭疽HIV、疯牛病、非典、禽流感、人-猪链球菌感染（二）化学因素（Chemical factor） 人为原因自然原因:洪水、地震、风景、火山爆发生活性三废排放生产性三废排放交通运输 化学组成变化空气 水 土壤 食物 硫氧化物SOx 氮氧化物NOx 一氧化碳CO 烟尘 挥

4、发性烃类CHx 重金属化合物Pb，Mn 苯并芘B(a)P（三） 物理因素（Physical factor）气象因素：温度、湿度、气流、气压、热辐射 电离辐射:X线和射线 非电离辐射:红外线、紫外线、激光微波、超短波、短波、中波、长波噪声、振动 电磁辐射:雷达站、手机、微波炉、电磁灶、电视、电脑 物理因素人类环境（四）社会心理因素 (Social psychological factor)政治制度经济水平文化程度生活方式卫生服务心理人类健康二、生态系统与生态平衡 Ecosystem and ecological balance定义：生物群落与非生物所组成的自然系统称为生态系统要素：生产者；消费者

5、；分解者；非生物环境功能：能量流动、物质循环和信息传递（一）生态系统及其基本构成生物群落无机环境物质、能量(连续)交换二级消费者分解者无机界（空气、水、土壤、太阳辐射等）生产者一级消费者生态系统四要素及其关系无机物光能有机物化学能有机物矿物质无机物在一定的时间内，生态系统中的生产者、消费者和分解者之间，生物群落与非生物环境之间，物质、能量的输出和输入，生物学种群和数量，以及各数量之间的比例，始终保持着一种动态平衡关系。 （二）生态平衡（Ecological balance）破坏生态平衡的事例和危害自然因素 火山爆发、强烈地震、泥石流、洪水泛滥。人为因素 人类对自然资源的不合理开发和利用，以及对

6、自然环境的污染。环境污染赤潮水华食物链（三）食物链与生物放大作用水水生浮游生物鱼贝类鸟禽类畜类空气土壤昆虫植物人对人类重要性正面：在生态系统中维持物质能量流动，保持生态平衡负面：污染物通过食物链生物放大生物放大作用(biomagnification)：环境中某些污染物含量在生物体之间沿着食物链逐级增高，使生物体内浓度超过环境中浓度食 物 链一种生物被另一种生物吞食，后者再被第三种生物吞食，形成以食物连接起来的链锁关系，叫“食物链” ( food chain )。食物链对环境中物质的转移和蓄积有重要作用。环境污染物发生生物放大的条件: 环境化学物质易为各种生物体吸收 进入生物体的环境化学物质较难

7、分解和排泄 污染物在生物体内富集和逐渐积累时，尚不 会对该生物造成致命性的损害 在生物放大过程中是通过食物链进行生物放大示意图（DDT）（一）人与环境的统一性（二）人对环境的适应性（三）人与环境的相互作用三、人类与环境的关系(一) 人与环境的统一性通过物质、能量、信息交换保持动态平衡， 形成统一体人体血液中和地壳中元素含量的相关性适应长期适应短期适应(二) 人体对环境的适应性长期进化，形成了对环境的适应。在不同纬度，人肤色差异很大。人的大拇指两节,便做精细动作，猩猩大拇指三节，便握持攀援。生理生化调节，与不利环因素保持平衡，在进入黑暗的空间后，瞳孔会扩大。从事高温作业一段时间后，汗液的分泌会减

8、少。 “久入芝兰之室，不闻其臭”利用环境中的有利因素、避免不利因素，主动的依赖环境、适应环境、改造环境(三) 人与环境的相互作用第二节 环境污染及对健康的影响日本四日市污染状况（1961年）中国某城市大气污染E n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n a n d i t s e f f e c t o n h e a l t h环境污染（environmental pollution） 由于各种人为的或自然的原因，使环境的构成发生 大变化，造成环境质量恶化，破坏了生态平衡，对人类健康造成直接的、间接的或潜在的有害影响。环境污染物（ environme

9、ntal pollutant） 进入环境并能引起环境污染的物质：自然污染和人为污染，后者为主。概 念公害（public nuisance） 严重的环境污染叫公害。特点：区域性，多为人为，连续污染，受害人数多，动植物同时受害。公害病（public nuisance disease） 公害病是严重环境污染造成的地区中毒性疾病。 名 称原 因 后 果伦敦烟雾事件燃煤烟尘及SO2污染约4000人死亡洛杉矶光化学烟雾事件汽车废气在日光下形成光化学烟雾影响数千人水俣病事件含汞废水污染，甲基汞慢性中毒数百人患病，数十人死亡痛痛病事件含镉废水污染水源及水稻数百人患病，数十人死亡博帕尔事件工厂泄漏异氰酸甲酯污染

10、大气20万人中毒，2500人死亡，5万人失明切尔诺贝利核电站事件放射性污染197人受害，9人死亡，影响东欧几次重大的公害事件 废水 生产性污染 废气 工业性“三废” 废渣 污水 生活性污染 粪尿 生活性“三废” 垃圾 其他污染 来源环境污染物（pollutant)：进入环境并能引起环境污染的物质叫做环境污染物。一、环境污染及来源环境内分泌干扰物（EEDs）持久性有机污染物（POPs）环境内分泌干扰物(environmental endocrine disruptingchemicals,EEDs)是指可通过干扰生物或人体内保持自身平衡和调节发育过程天然激素的合成、分泌、运输、结合、反应和代谢等

11、，从而对生物或人体的生殖、神经和免疫系统等的功能产生影响的外源性化学物质。它们主要是通过人类的生产和生活活动排放到环境中的有机污染物。 常见的EEDs：洗涤剂：壬基酚、辛基酚等；有机氯农药：DDT、甲氧DDT、六六六等；有机磷农药：乐果、马拉硫磷、乙酰甲胺磷等；拟除虫菊酯：氯氰菊酯、氰戊菊酯等；除草剂：利谷隆、除草醚、莠去净等；塑料增塑剂：邻苯二甲酸脂类等；塑料制品焚烧产物：四氯联苯、二恶英等；合成树脂原料：双酚A、双酚F等；绝缘材料：阻燃剂、多氯联苯、多溴联苯等 持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）指人类合成的能持久存在于环境中、通过生

12、物食物链（网）累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。它具备四种特性：高毒、持久、生物积累性、亲脂憎水性，而位于生物链顶端的人类，则把这些毒性放大到了7万倍。 二、环境污染物的迁移与自净(一) 环境污染物的迁移污染物在空气中迁移 污染物在水中迁移 污染物在土壤中迁移 污染物在生物间迁移(二) 环境污染物的自净污染物进入环境后，在物理、化学或生 物因素作用下，经过一定时间，环境污染物浓度或总量降低自净是运用环境自身能力消除污染物的重要途径环境的自净能力有限环境：结构、状态污染物：性质、数量影响因素自净方式物理净化：稀释、混合、扩散、沉降、挥发、逸散、凝聚 化学净化：氧化、还原、水解及中和、光解

13、 生物净化：吸收、分解或降解、转化 影响因素环境物理条件(温度、流量、流速、风速)污染物的物理特性(比重、形态、粒度)影响因素环境化学条件(pH值、化学组分、氧化还原电势)污染物的化学性质三、环境污染物的吸收、分布、代谢和排泄Absorption, distribution, metabolism and excretion of environmental pollutant吸收分布代谢排泄环境污染物的吸收、分布与排泄吸收（Absorption ） ：环境污染物经各种途径通过机体生物膜进入血液的过程称为吸收呼吸道消化道皮肤（表皮；毛囊、汗腺和皮脂腺）吸收形式：呈气体、蒸汽和气溶胶形态的环境污

14、染物影响因素：固体微粒的颗粒大小 气体微粒在吸气中的分压 脂溶性气体或能与血液成分结合的气体不经过肝的转化、解毒直接进入全身血液循环吸收形式：存在于水和食物中的有害物质影响因素：污染物的酸碱度 肠道内的多种酶和菌丛 胃肠道内容物多少、排空时间和蠕动状吸收形式：既脂溶又水溶的物质以及某些金属和电解质影响因素：污染物的脂溶性和水溶性 污染物的浓度、接触面积和时间、环境的温湿度以及皮肤的完整性不经过肝的转化、解毒直接进入全身血液循环(一)环境污染物的吸收肺泡总表观面积大，壁薄，毛细血管丰富：吸收迅速不经肝，直接进入大循环肺泡/血液浓度(分压)差大，吸收快血/气分配系数大，易吸收入血颗粒大小、分散度、

15、溶解度活动强度、肺通气量环境气象因素1. 呼吸道：气体、蒸气、气溶胶特点影响因素血液污染物经肺吸收与转运模式图胃肠道 鼻 咽气管支气管肺 泡淋 巴2. 消化道吸收：水与食物中的有害物质主要经小肠吸收绒毛增加吸收面积600倍扩散方式为主，也可经载体可在肠肝循环过程中反复被吸收pH值胃肠道内容物多少、排空时间、蠕动状况 2. 消化道吸收：水与食物中的有害物质特点影响因素3. 皮肤吸收：水溶性同时具脂溶性环境毒物主要经表皮，少量经毛囊、汗腺、皮脂腺透过三层屏障 表皮角质层：阻止分子量300的物质 连接角质层：阻止水、电解质、水溶性物质 通过脂溶性物质 基膜(表皮与真皮间)：阻止少数物质不进入肝脏，直

16、接进入大循环脂/水分配系数 易溶于脂、难溶于水、易挥发：吸收少，如苯 易溶于脂、水、不易挥发：吸收多，如有机磷皮肤完整性特点影响因素3. 皮肤吸收：水溶性同时具脂溶性环境毒物(二)环境污染物在体内的分布与贮存器官或组织血流量大，灌注速率高，如肝脏化学物与器官亲和力：90%铅盐沉积在骨骼屏障作用(血脑、胎盘、血眼、血睾)： 甲基汞易通过血脑和胎盘屏障1. 分布：环境污染物通过吸收后，随血液和淋巴 液分散到全身各组织的过程 影响污染物在体内非均匀分布的因素2. 贮存(storage)靶器官：多数情况下污染物贮存的部位就是毒物直接作用部位，称为靶部位（靶组织或靶器官）贮存库：化学物含量高，但不显示明

17、显毒作用的部位 血浆蛋白(白蛋白为主)是暂时贮存库 肝、肾、脂肪组织是多数污染物的贮存库 硫蛋白(metallothionein)环境污染物在体内的分布与贮存蓄积 物质蓄积：进入机体的污染物或其代谢产物，不能完全排出而逐渐蓄积于体内，是引起慢性中毒的基础。 功能蓄积：毒物进入体内后，用现代检测技术不能发现其在体内有明显贮留，但由该物质引起的功能改变却逐渐累积，导致机体对该毒物的反应性增强环境污染物在体内的分布与贮存(三)环境污染物在体内的转化生物转化：进入机体的环境化学物，在体液或组织内参与机体固有的复杂生化过程，使其本身的化学结构发生一系列变化。污染物 第一阶段反应(降解反应): 氧化、还原

18、、水解第二阶段反应(II相反应)：结合反应生物解毒作用 (detoxication)经过体内的转化，环境污染物毒性降低如大多数毒物生物活化作用 (bioactivation) 经过生物转化，环境污染物毒物增毒 如对硫磷，乐果；苯并(a)芘、芳香胺对硫磷氧化对氧磷水解水解产物污染物排出体内的途径：经肾脏随尿排除；经肝、胆通过肠道随粪便排出；随各种分泌液如汗液、乳汁、唾液、月经及毛发指甲排出；挥发性物质可直接经过呼吸道排出。 (四)环境污染物的排泄1.经肾随尿排出：主要途径污染物或其代谢物肾小球被动过滤肾小管解离.水溶性未解离.脂溶性被动扩散尿重吸收入血不易排除2.经肝、胆通过肠道随粪便排出肝脏生

19、物转化代谢物肝细胞胆 汁肠 道随粪排出肠肝循环3.经呼吸道排出 气态或挥发性物质(CO、SO2、HS、C4H6)可经肺呼出以下因素可加速排出血中溶解度低肺泡分压小：移至空气新鲜环境肺通气量大4.其他排除途径 毛发、唾液、乳汁、月经生物监测指标(生物标记物)： 血液、尿液、呼出气、毛发及脂肪组织等生物样品中某些化学物或其代谢产物的含量，可作为评价体内该化学物量的生物检测指标，即生物标记物空气土壤水食物环境污染物肺皮肤肠道血器官靶细胞排泄转移蓄积浓集吸收结合、分布、代谢排泄环境污染物吸收、分布、代谢、排泄模型图四、环境污染物的常用毒性参数及安全限值 毒性（toxicity） ：化学物引起机体损害的

20、能力 毒物（toxicant） ：存在于自然环境中，较少剂量进入机体后就能引起机体病理性损害的化学物质 环境毒物（environmental toxicant） ：环境中存在的毒物 生产性毒物（occupational toxicant） ：存在于生产环境中的毒物(一) 致死剂量绝对致死量(LD100)：毒物引起全部受试对象死亡所需要的最低剂量，如再降低剂量，即有存活者 最小致死剂量(LD01)：毒物引起受试对象中的个别成员出现死亡的剂量，低于此剂量即不能引起死亡 最大耐受剂量(LD0)：毒物不引起受试对象出现死亡的最高剂量，高于此剂量即可出现死亡半数致死剂量(LD50)：毒物引起一半受试对象

21、出现死亡所需要的剂量，又称致死中量 LD50是评价毒物急性毒性大小最重要的参数，也是不同毒物进行急性毒性分级的基础标准。毒物使受试对象死亡所需的剂量(二) 观察到有害作用的最低量（LOAEL）(三) 未观察到有害作用量（NOAEL）在设定暴露条件下，以现有的技术手段和指标未观察到一种物质引起机体（人或实验动物）的形态、功能、生长发育或寿命等产生有害作用的最高剂量。在设定的暴露条件下，以现有的技术手段和指标观察到一种物质引起机体（人或实验动物）的形态、功能、生长发育或寿命等产生有害变化的最低剂量。(四) 阈值(五) 安全限值对存在有害效应阈值的化学物，安全限值是指为保护人群健康，对生活环境和生产

22、环境及各种环境介质（空气、水、食物、土壤）中与人群健康有关的各种因素（物理、化学和生物因素）所规定的浓度和暴露时间的限制量。一种物质使机体（人或实验动物）产生某种效应的最低剂量或暴露浓度，即低于该剂量或暴露浓度就观察不到或预计不会发生某种效应。毒性参数和安全限值与剂量关系五、环境污染对人类健康的影响Effect of environmental pollutions to mankind healthy 痛痛病铊中毒海豹畸形水俣病(一) 环境致病因素的健康效应Health effect of environmental pathogenic factors生理反应的异常变动机体代偿状态生理反应

23、正常范围内的变动患 病死亡作 用 强 度预防医生临床医生健康效应谱(二) 环境污染对人类健康影响的特点 广泛性(university) 多样性(diversity) 复杂性(complexity) 长期性(long-term)骨瘦如柴(三) 环境污染对健康危害的主要表现形式水俣病癌 症胎儿畸形 1.急性危害 特点事故性泄露一次大量排放 不良气候条件、特殊的地形成因常常是事故性排放易感人群发病率高常为多种污染物联合作用2.慢性危害 1）慢性中毒：水俣病、痛痛病 2）致癌作用（化学、物理、生物因素） 3）对免疫功能影响（免疫抑制、变态反 应、自身免疫反应） 国际癌症研究中心（IARC） 致癌物分类

24、： 第1类： 对人类致癌：对人类致癌证据充分 第2类： 2A类 对人类很可能致癌 2B类 对人类可能致癌 第3类：对人类致癌性尚不能予以分类 第4类：对人类很可能不致癌3.致癌作用已确认对人类致癌的物质、混合物及接触环境致癌物质 致癌混合物 致癌的接触环境 扫烟囱工人易患阴囊癌致突变作用：引起生物体细胞遗传物质发生可遗传 改变的作用4.遗传毒性突变类型基因突变：DNA的碱基组成或排列顺序发生了改变染色体畸变：染色体结构和数目的改变基因组突变：基因组中染色体数目的改变 致突变性：化学物或其他环境因素引起遗传物质发生突变的能力5.生育毒性和发育毒性 反应停事件6.对免疫功能的影响环境毒物对免疫功能

25、的抑制化学物作为致敏原引起机体变态反应 少数环境化学物可引起自身免疫反应 7. 干扰内分泌功能 环境内分泌干扰物：能够改变内分泌系统功能，从而对整个机体或其后代，或其（亚）群体引起健康效应的外源性物质或混合物 (四) 环境污染引起的疾病1. 公害病（public nuisance disease ）2. 职业病（occupational disease）3. 传染病（communicable disease）4. 食源性疾病（foodborne disease）公害病的特征它是人为活动造成的严重环境污染所引起引起公害病的环境污染多数是连续性的环境污染有一定病人数，病人往往分布在一定区域范围内公

26、害病的病因是共同的；引起公害病的环境污染因素有时是复杂的，可能是单一污染物，也可能是多种污染物联合作用；可能是一次污染物，也可能是二次污染物污染源数量及其排放污染物性质、浓度与人群损害程度呈一定相关性病区人群不分年龄、性别均可发病公害病可能流行时间长，还可能累及胎儿，危害后代；也可以是急性中毒性疾病患同一公害病的个体其症状与体征相似有些公害病的发病机制尚不清楚，缺乏有效的治疗方法 历史上的几次重大公害事件 名 称原 因后 果年 代伦敦烟雾事件盆地，逆温层形成。自1873年以来，共发生七次，主要是采暖煤烟粉尘与浓雾结合，二氧化硫污染也较严重，烟尘达4.5mg/m3，SO2达3.8mg/m3。仅1

27、952年12月的烟雾事件，比同期多死亡4807人。最近四次发生在1954、1956、1957、1962年比利时马斯河谷烟雾事件狭窄盆地，逆温层形成，含硫矿冶炼厂、炼钢、炼锌、炼焦、发电等排放二氧化硫等有害气体，SO2达25 mg/m3100mg/m3。数千人出现上呼吸道炎症的症状与体征,1周内60多人死亡1930年洛杉矶光化学烟雾事件三面环山，一年中有100天出现逆温，大量汽车（250万辆）排放出的废气，在日光紫外线作用下形成大量以O3为主的光化学烟雾。造成数千人出现红眼病及上呼吸道炎症等，65岁以上的老人死亡400人。1943、1955年 痛痛病事件日本富山县神通川流域，因上游锌冶炼厂排出的

28、含镉废水污染了河水，居民用河水灌田，使稻米含镉量增高。痛痛病患者数百人，死亡34人，100多人出现可疑症状。19551972年水俣病事件日本熊本县水俣镇上游，氮肥公司生产醋酸乙烯、氯乙烯，工厂排放含汞废水，汞经生物转化形成甲基汞，居民长期食用含甲基汞量很高的鱼、虾、贝而中毒。50年来先后有2265人被确诊(其中1573人因病死亡)，另外有11540人获赔偿1953年以来米糠油事件日本九州爱知县，某一食用油厂在炼油时被多氯联苯污染了食用油。1万多人中毒，16人死亡1968年四日市哮喘病日本四日市、大阪市石油化工企业排放废气污染大气，居民长期吸入含二氧化硫、硫酸、铅等污染物的混合气体。四日市哮喘病

29、患者500多，实际患者超过2000人。截至1972年，日本国四日市哮喘总数达6376人1955年以来博帕尔异氰酸甲酯事件印度博帕尔市农药厂贮气罐泄漏异氰酸甲酯污染厂周围居民区中毒15万多人，死亡2500人，5万多人双目失明1984年切尔贝利核电站事件前苏联切尔贝利核电站事故造成厂周围被放射性物质污染共造成30人死亡。污染区人群10年追踪，儿童甲状腺癌发病率增加1986年六、环境污染对健康损害的影响因素Factors influencing toxicity of environmental pollutant（一）污染物的化学结构和理化特性（二）剂量或强度（三）暴露时间（四）环境因素（五）个体

30、易感性 （一）污染物的理化性质影响毒性的因素：化学结构： 醇类毒性依次：丁醇戊醇乙醇丙醇 不饱和化合物饱和化合物:乙炔乙烯乙烷 氯取代氢越多毒性越大：CCl4CHCl3CH2Cl2CH3ClCH4 物理特性: 固体微粒分散度大，进入呼吸道深部 溶解度：易溶于水损害眼结膜、上呼吸道粘膜 难溶于水损害深呼吸道粘膜 脂溶性强损害中枢神经系统 挥发性PM2.5PM10相对发生情况 多为合成（工业和机动车）肺底部沉积有机物硝酸盐铅煤烟上呼吸道沉积 多源于自然灰尘沉积（鼻腔、咽喉和口腔吸收）土壤海盐工业粗粒子大气粒子的大小与分布粒子直径（m）0.010.1110100 （二）剂量或强度剂量：进入机体化学物的数量，一般以mg/kg体重表示 强度：物理性因素作用于机体的数量 剂量-效应关系：表示化学物的摄入量（剂量）与生物个体或群体中发生某种量效应强度之间的关系 主要反映环境因素与个体之间的关系剂量-反应关系：表示化学物的剂量与某一生物群体中出现某种强度生物效应的发生率之间的关系 某一特定生物效应发生在群体的频