第二十章人类环境与健康

第二十章人类环境与健康第一节人类的环境环境（environment）通常是指人类和生物赖以生存的空间及外部条件WHO定义：环境是特定时刻由物理、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、交通家庭人口原生环境与次生环境原生环境（primaryenvironment）是指天然形成的、未受或少受人为因素影响的环境。次生环境（secondaryenvironment）是指在人为影响下形成的和人工改造了的环境，如城乡居民点、厂矿、农田、风景区。原生环境清洁的空气、水、土壤及适宜的阳光照射和小气候水或土壤中某种微量元素过多或过少可引起生物地球化学性疾病，如克山病（一种与低硒环境有关的地方性心肌病）、地方性砷中毒。次生环境环境自然环境社会环境：社会心理因素生活环境生产环境环境介质化学因素物理因素生物因素按性质分类空气水体土壤食物生物一、构成环境的因素生物因素（Biologicalfactor）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、SARS、禽流感、人-猪链球菌感染

超级细菌

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合成化学品

化学组成变化空气水土壤食物化学因素（Chemicalfactor）

硫氧化物SOx

氮氧化物NOx

一氧化碳CO

烟尘

挥发性烃类CHx

重金属化合物Pb，Mn

苯并芘B(a)P燃料废气：烟、COx、NOx、SOx

汽车尾气、火车废气、废渣金属与重金属：镉、铬、汞、铅、锌、砷、农药化肥：有机磷、有机氮其他有机物：氰、酚、塑料、洗涤剂、环境雌激素、二噁英、持久性有机污染物（POPs）对人类健康有损害的化学物气象因素：温度、湿度、气流、气压、热辐射电离辐射:X线和γ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（Physicalfactor）物理因素人类环境社会心理因素(Socialpsychologicalfactor)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行为因素，如吸烟、酗酒、药物成瘾、不洁性行为等，是现代社会影响人类健康的一个重要因素二、生态环境生态系统生态系统是生物群落与周围环境之间构成的相互作用的功能系统，是在一定时间和空间内，生物与生物之间、生物与非生物之间，通过不断的物质循环、能量交换和信息传递而相互作用、相互依存的统一体。特征整体性自调控能力开放性和稳定性可持续性生态系统的结构和功能生产者：主要指绿色植物，凡是能进行光合作用制造有机物的植物，包括单细胞和多细胞藻类，和能利用化学能把无机物转化为有机物的微生物，是人类和其他生物的食物和能量的供应者。消费者：主要指食草和食肉的动物和人。分解者：是指各种具有分解能力的微生物，还包括一些微型动物，如鞭毛虫、土壤线虫等，它们将动植物尸体分解成简单的化合物，回归到环境，重新供植物利用，这种作用保证了生态系统的物质循环。无生命物质：是指生态系统中各种无生命的无机物、有机物以及各种自然因素如空气、水、土壤和各种矿物质等，这些无生命物质为各种生物有机体提供了必要的生存条件。生态系统生态平衡生态系统中的能量流动、物质循环和信息传递在通常情况下总是平稳地进行着，与此同时生态系统的结构也保持相对的稳定状态，称作生态平衡。健康的生态系统：生态系统具有活力和自我调节能力、结构稳定，是生态系统的综合特性。满足人类社会合理要求的能力，生态系统本身自我维持与更新能力食物链（foodchain）人类食物链水空气土壤植物畜类鸟禽类鱼贝类水生浮游生物昆虫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富集作用（bioconcentration）：有毒金属或难分解物质在生物体内积蓄，使其在体内浓度大大高于环境浓度。生物放大作用（biomagnification）：环境污染物沿食物链在生物体间转移并在生物体内浓度逐级升高，使高位营养级生物体内的浓度高于低位营养级生物体内浓度。环境污染物发生生物放大的条件:①环境化学物质易为各种生物体吸收②进入生物体的环境化学物质较难分解和排泄③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④在生物放大过程中是通过食物链进行水俣病Minamatadisease

(水俣病),isa

neurological

syndromecausedbysevere

mercurypoisoning.Symptomsinclude

ataxia（共济失调）,

numbnessinthehandsandfeet,general

muscleweakness,narrowingofthe

fieldofvision

anddamageto

hearing

andspeech.Inextremecases,

insanity（精神错乱）,

paralysis（痳痹）,

coma,and

death

followwithinweeksoftheonsetofsymptoms.Acongenital

formofthediseasecanalsoaffect

fetuses

inthewomb.

三、人与环境的关系人与环境的统一性人对环境的适应性人与环境相互作用人与环境的统一性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人体对环境的适应性进化调节，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，便于持攀援。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，汗液的分泌会减少。人与环境的相互作用第二节环境污染对健康的影响环境污染（environmentalpollution）：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（environmentalpollutant）：进入环境并能引起环境污染的物质。污染物（pollutant）一次污染物是指由污染源直接其理化性质未发生变化的污染物。二次污染物是指进入环境中的一次污染物在各种理化因素或生物因素作用下形成的理化性状与一次污染污染物不同的新污染物。二次污染物往往比一次污染物的毒性更强、危害更大。一、环境污染物及其来源生产性污染生活性污染其他污染：交通工具、电磁波、同位素污染自然灾害等生产性污染工业三废：废水、废气、废渣云南曲靖铬渣污染事件

农业：导致食物中农药畜药残留，空气、水体和土壤污染。生产性污染特点：有组织排放、污染量量大、成分复杂、毒性强，但相对较易治理生活性污染生活性三废：污水：医院污水、生活污水垃圾：成分复杂，含致突变致癌物粪尿：主要是生物性污染生活性三废除含大量有机物，还可能有病原菌、病毒和寄生虫，可导致传染病流行塑料、金属和高分子化合物煤烟：产生大量有害气体和灰尘。特点：成分相对简单、毒性较低、但呈无组织排放、难治理汽车尾气污染二、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、光解生物净化：吸收、分解或降解、转化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三、环境污染物的吸收、分布、代谢和排泄吸收（absorption）呼吸道：以气体、蒸汽和气溶胶形式存在的污染物。血/气分配系数、颗粒直径、化学物在气溶胶中的水溶性等消化道：水或食物中的污染物。主要在小肠吸收皮肤：主要通过表皮和皮肤附属器。取决于污染物溶解度、分子大小、pH、脂水分配系数，皮肤完整性和接触条件等分布（distribution）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。组织器官的血流量、化学物和组织器官的亲和力、化学物在血液中的状态、穿透生物膜及屏障作用的能力贮存（storage）靶器官：毒物直接作用部位称为靶部位（靶组织或靶器官）。多数情况下污染物贮存的部位就是其靶器官贮存库：化学物含量高，但不显示明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；功能蓄积：毒物进入体内后，检测技术不能发现在体内有明显贮留，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生物转化（biotransformation）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(I相反应):氧化、还原、水解第二阶段反应(II相反应)：结合反应生物转化结局：生物解毒作用（detoxication）生物活化（bioactivation）生物转化酶的多态性可影响污染物对机体的作用（遗传-环境相互作用）排泄（excretion）经肾脏随尿排出：除与大分子蛋白质结合化学物外，几乎所有分子量化学物均可经肾小球达肾小管。受尿pH影响。经肝脏胆汁随粪便排出气态或挥发性物质通过呼吸道排出：血溶解度低、肺泡中毒气体分压小、肺通气量大有利于排出铅、汞、砷等可通过毛发、唾液和乳汁排出。乳汁：化学物进入婴儿体内，或通过牛奶进入人体四、污染物毒性评价常用参数及安全限值毒性（toxicity）：化学物能造成机体损害的能力，是化学物引起有害生物学效应的固有特性。毒物（toxicant）：存在于自然环境中，较少剂量进入机体后就能导致机体病理损害的化学物质。环境毒物毒物的毒性通常以引起毒效应所需的剂量表达（一）致死剂量致死剂量（lethaldose）绝对致死剂量（LD100）最小致死剂量（LD01）最大耐受剂量（LD0）半数致死剂量（LD50）LD50指毒物引起一半受试对象出现死亡所需要的剂量，又称致死中量。是评价毒物急性毒性大小的重要参数，也是毒物急性毒性分级的基础标准。（二）观察到有害作用的最低量Lowestobservedadverseeffectlevel（LOAEL）设定暴露条件下，以现有技术手段和指标观察到的一种物质引起机体形态、功能、生长发育或寿命发生有害变化的最低剂量。（三）未观察到有害作用量Noobservedadverseeffectlevel（NOAEL）设定暴露条件下，以现有技术手段和指标未观察到的一种物质引起机体形态、功能、生长发育或寿命发生有害变化的最高剂量。（四）阈值（threshold）一种物质使机体产生某种效应的最低剂量或暴露浓度。个体差异可影响个体对某种物质的阈值在危险度评价中常用NOAEL或LOAEL替代（五）安全限值是对各种环境介质（空气、土壤、水、食品等）中的化学、物理和生物性有害因素规定的浓度和暴露时间的限制量。卫生标准针对有有害效应阈值的化学物低于安全限值，有害作用可以忽略包括最高容许浓度、可耐受最高摄入量、时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度安全限值NOAEL阈值LOAELLD0LD01（MLD）LD50LD100低高剂量毒性参数和安全限值与剂量关系五、环境污染物对人类健康的影响作用强度生理反应的异常变动机体代偿状态生理反应正常范围内的变动患病死亡潜在健康效应健康效应人体对环境因素反应的健康效应谱预防医学生物标志物（biologicalmarker）在机体暴露于环境污染的早期阶段，机体会出现一系列生物学变化，包括污染物在体内含量变化、特殊代谢物的出现以及产生的毒效应，这些变化可利用现代技术加以测定或识别。被识别的外源性物质及其代谢物，或者内源性活性物质可视为一种标志物，能特定显示机体对环境污染的暴露或早期损害情况。由于标志物存在于机体生物材料（血、尿、头发等）中，故称为生物标志物。暴露生物标志物（biomarkerofexposure）效应生物标志物（biomarkerofeffect）易感性生物标志物（biomarkerofsusceptibility）（一）环境污染对人类健康影响的特点广泛性多样性复杂性长期性（二）环境污染对健康危害的主要表现形式急性危害慢性危害致癌作用遗传毒性生殖毒性和发育毒性对免疫功能的影响干扰内分泌功能急性危害是由于短时间内大量污染物进入人体所引起的，通常表现为快速、剧烈、呈明显中毒症状。煤烟型烟雾事件光化学烟雾事件生产事故煤烟型烟雾事件光化学烟雾事件印度博帕尔农药中毒博帕尔事件发生于1984年12月3日凌晨，印度中央邦的博帕尔市（Bhopal）美国联合碳化物（UnionCarbide）属下的联合碳化物（印度）有限公司（UCIL），设于博帕尔贫民区附近一所农药厂发生氰化物泄漏事件。当时有二千多名博帕尔贫民区居民即时丧命，后来更有两万人死于这次灾难，二十多万博帕尔居民因而永久残废。2004年12月2日，在印度中央邦的首府博帕尔市，20年前毒气泄漏灾难的受害者家属手持亲人画像，围绕在烛光旁为亲人守夜。

慢性危害低浓度的环境污染物长期少量作用于人体所造成的损害慢性中毒慢性非特异性危害发生在日本的水俣病、痛痛病是慢性中毒的经典例证。环境污染物慢性暴露和慢性病致癌作用肿瘤(tumor,neoplasm)：具有分裂潜能的细胞受致癌因素作用后，发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生物。人体任何部位、任何组织都可以发生肿瘤。肿瘤分类：良性肿瘤：呈膨胀生长，与周围组织有明显界限，多有包膜，生长具有“自限性”，对机体的破坏性小。恶性肿瘤：呈增殖失控，细胞异常分化，且具有侵袭和转移能力。癌（carcinoma）：上皮细胞来源的恶性肿瘤;肉瘤（a）：由间质细胞来源的恶性肿瘤化学致癌作用(chemicalcarcinogenesis)：是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展成为肿瘤的过程。化学致癌物(chemicalcarcinogen)：能引起生物体肿瘤，增加其发病率或死亡率的化学物。遗传毒性遗传毒性（genetictoxicity）：对基因组的损害能力，包括对基因组的毒作用引起的致突变性及其它各种效应。致突变作用（mutagenesis）：外来因素，特别是化学物引起细胞遗传物质发生改变的能力，且此改变可随细胞分裂过程而传递。致突变物（mutagen）：能引起突变的物质，又称遗传毒物（genotoxicagent）或诱变剂。致突变性（mutagenicity）：引起遗传物质发生突变的能力，在一个实验群体中突变率可以定量检测。突变的后果突变的后果取决于化学毒物所作用的靶细胞体细胞：其影响仅能在直接接触该物质的个体身体上表现出来，不可能遗传到下一代（肿瘤）生殖细胞：其影响有可能遗传到下一代（遗传性疾病）DNA损伤修复的效率体细胞突变生殖细胞突变良性肿瘤恶性转化细胞衰老未分化的胚胎细胞分化的胚胎细胞受损显性致死隐性致死存活突变动脉硬化未知疾病癌变老化出生缺陷（流产/死胎）癌变出生缺陷（功能或结构畸形）流产死产出生缺陷基因负荷先天性疾病化学物和遗传危害示意图生殖毒性和发育毒性生殖毒性（reproductivetoxicity）：外源性化学物对雄性或雌性生殖功能或生殖能力的损害及对子代的有害影响。表现为：性功能障碍、不育、不孕、性发育异常、生殖器官和内分泌功能异常，以及不良妊娠结局。发育毒性（developmentaltoxicity）:出生前经父体或（和）母体接触外源性理化因素，引起在子代到达成体之前这段时间内出现的有害作用。主要表现为生长改变：一般指生长迟缓结构异常（structureabnormality）功能缺陷（functionaldeficiency）发育生物体死亡：具体表现为自然流产、死产，死胎率增加。

反应停（thalidomide）事件1953年，联邦德国一家名为ChemieGruenenthal的制药公司研究人员发现，反应停（沙立度胺）具有一定的镇静安眠作用，而且对孕妇怀孕早期的妊娠呕吐疗效极佳。1957年10月1日该公司将反应停正式推向市场。当时反应停成了“孕妇的理想选择”，在欧洲、亚洲、非洲和南美洲被医生大量处方给孕妇以治疗妊娠呕吐。1960年，欧洲的医生们开始发现，本地区畸形婴儿的出生率明显上升，包括四肢畸形(主要是双上肢的短肢畸形)、腭裂、内脏畸形、眼盲或耳聋等。辐射放射克汀病（缺碘）糖尿病多氯联苯吸烟放射性碘叶酸缺乏可卡因核爆炸散落物高温苯丙酮尿症香豆素抗凝血药乙醇感染风疹病毒巨细胞病毒（CMV）风湿症和先天心脏传导阻滞药物或化学物质环氧乙烷氟康唑，高剂量已烯雄酚疱疹单纯病毒Ⅰ和Ⅱ弓形体病委内瑞拉马脑炎病毒雄激素类化学物质血管紧张素转换酶抑制剂：卡托普利，依托普利碘化物锂金属：有机汞、铅梅毒细小病毒B-19（传染性红斑）水痘病毒母体创伤和代谢失调酒精中毒抗生素：四环素抗肿瘤药物：氨基蝶呤、甲氨蝶呤环磷酰胺、白消安抗惊厥药：苯妥英钠、三甲双酮、丙戊酸抗甲状腺药物：甲巯咪唑螯合剂：青霉胺米索前列醇视黄醛衍生物：13-顺式-视黄酸、阿维A酯反应停某些可引起人类发育毒性的化学、生物和物理因素

对免疫功能影响环境毒物对免疫功能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引起免疫抑制或超敏性反应的部分常见环境化学物化学物名称对机体免疫功能的影响化学物名称对机体免疫功能的影响免疫抑制超敏性反应免疫抑制超敏性反应铅++多氯联苯++汞++多溴联苯++镍++狄氏剂+？铬++DDT+？镉++2,3,7,8,-四氯苯-对二噁英（TCDD）+？砷++一氧化碳+-二甲基苯蒽+？二氧化硫+-三甲基胆蒽+？苯及同系物++苯并（a）芘+？三氯乙烯++甲苯二异氰酸酯？+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可影响人类的生殖功能、免疫功能、神经内分泌功能，有些环境雌激素可导致癌症（三）环境污染引起的疾病公害病职业病传染病食源性疾病六、环境污染物对健康损害的影响因素污染物的化学结构和理化特性剂量和强度暴露时间环境因素个体易感性污染物的理化特性化学结构：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：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl>CH4

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剂量和强度同一化学物在不同剂量对生物体的作用不同，通常以剂量-反应关系或剂量-效应关系表示作用时间在一定剂量或强度下，暴露时间长短或频率对作用的后果具有重要影响急性暴露亚慢性暴露慢性暴露化学物在体内的蓄积取决于化学物摄入量、生物半衰期和作用时间

y=I/K(1-e-kt)