生活和职业环境与健康科技

第二章生活和职业环境与健康 热爱地球 热爱我们赖以生存的家园 爱它的青山绿水 爱它的碧草蓝天 第二章生活和职业环境与健康 环境相关节日 十大环境祸患威胁人类 一 土壤遭到破坏二 气候变化和能源浪费三 生物的多样性减少四 森林面积减少五 淡水资源受到威胁六 化学污染七 混乱的城市化八 海洋的过渡开发和沿海地带被污染九 空气污染十 极地臭氧层空洞 优美的自然环境 现代城市环境 北京立交桥 主要内容 环境污染有关概念第一节人类健康与疾病的生态学基础第二节人与环境的辨证统一关系第三节微量元素与健康第四节环境有害物质的来源第五节环境有害物质与生物体的相互作用第六节环境有害物质对健康的影响第七节环境与健康关系研究方法第八节健康危险度评价 一 人类环境的基本构成二 生态系统与生态平衡三 生态环境与人类健康 第一节人类健康与疾病的生态学基础 人类环境的基本构成 一 大气圈地球表面包围着很厚的并随着地球旋转的空气层 称为大气圈 二 水圈水圈一般可分为地表水 地下水两大类 另外还包括大气中的水 三 岩石圈岩石圈通常指地壳主要有岩浆岩和沉积岩构成 人类环境的基本构成 四 生物圈 biosphere 有生物体生存的地球表层 称为生物圈 它有生物生存的大气圈 水圈 岩石圈所构成 其范围包括海平面以下约12公里厚度的岩石圈 水圈和土壤圈及海平面以上约10公里高度的大气层 生态系统与生态平衡 一 生态系统 ecosystem 的基本组成生态系统是指生物群落 包括微生物 动物 植物及人类等 与非生物环境 空气 水 无机盐类 氨基酸等 所组成的自然系统 在生物群落中 又分为生产者 绿色植物 化能合成菌等 消费者 草食 肉食 大型肉食动物 分解者 细菌 真菌及放线菌等微生物 三个部分 生态系统与生态平衡 生态系统与生态平衡 二 生态平衡 ecologicalbalance 生态平衡是指生态系统各个环节的质和量相对稳定和相对适应的状态 即指生态系统各部分的结构与功能均处于相互适应 相互协调的状态 生态系统与生态平衡 生态系统能维持平衡的原因 具有自动调节自己的功能 生态系统内小生物类型愈多 物种愈丰富 愈容易维持生态系统的平衡 生态平衡是生物生存 活动 繁衍得以正常进行的基础 生态系统与生态平衡 三 食物链 foodchain 一种生物被另一种生物吞食 后者在被第三种生物吞食 并为其提供物质和能量 彼此以食物联接起来的锁链关系 称为食物链 它是生态系统最基本的功能和特性 高位营养级生物体内的浓度比低位营养级生物体内的浓度增加的现象 称为生物放大作用 有些污染物在生物体之间可沿着食物链浓度逐级增高 并超过原环境中的浓度 这种现象叫做生物浓集作用 生态环境与人类健康 生态环境问题可分为二类 一类是原生环境问题 另一类是次生环境问题 目前存在的主要环境问题是 一 全球气候变暖温室效应 greenhouseeffect 大气中的CO2和水蒸气能够吸收由地球发射的波长较长的辐射 从而对地球起到保温作用 生态环境与人类健康 它对人类健康的影响主要有 心脏病和呼吸系统疾病的发病率增加 一些虫媒疾病发病率增加 陆地和海洋生态系统发生影响 生态环境与人类健康 生态环境与人类健康 二 臭氧层破坏臭氧层位于地球表面上约20 50公里的平流层内 平流层内的氧分子受到短波紫外线的照射经化学反应而生成臭氧 臭氧层破坏对生物及人类健康主要影响有 皮肤癌发生率增高 对居民呼吸道及眼部的损伤 对生物活动的影响 生态环境与人类健康 生态环境与人类健康 三 酸雨酸雨是指降水中含有一定数量酸性物质的自由降水现象 其pH值小于5 65 降水包括雨 雪 雹和雾等 酸雨的形成主要是SO2和NOX等酸性污染物经化学反应而成 酸雨对人类生态环境造成的的影响 主要是以下几个方面 对水体生态环境的影响 对土壤植物生态的影响 对人群健康的危害 生态环境与人类健康 生态环境与人类健康 四 其它方面1 水污染与淡水资源危机2 土壤资源破坏与生态恶化3 生物多样性资源锐减4 全球森林危机5 海洋污染与海洋环境保护6 固体废弃物污染和有害化学物质的越境转移等 第二节人与环境的辨证统一关系 一 机体与环境间的作用二 环境有害因素对机体作用的一般特征三 健康效应谱与敏感人群 机体与环境间的作用 一 人体对外界环境的适应能力 二 人类有改造环境的主观能动作用 环境有害因素对机体作用的一般特征 一 剂量 效应 反应 关系环境有害因素引起机体的生物效应与剂量或强度有关 不同的剂量可引起不同的生物效应 环境有害因素引起的生物效应可从两个方面加以表达 剂量 效应关系 dose effectrelationship 随着环境有害因素剂量增加 它在机体内所产生的有害的生物学效应增强 主要针对个体而言 环境有害因素对机体作用的一般特征 剂量 反应 doseresponserelationship 它是指随着剂量增加 产生某种特定生物学效应的个体数增加 它是针对群体而言 环境有害因素对机体作用的一般特征 二 作用时间化学性污染物在机体内的蓄积称为物质蓄积 毒物在机体的蓄积量主要受摄入量 生物半衰期和作用时间三个因素的影响 有些环境有害因素 进入机体后 能较快的分解并以多种形态迅速排出体外 不在机体内蓄积 但该物质在靶组织或靶器官上产生的功能改变可逐渐积累 从而机体对该物质的反应性增强 功能或生化代谢改变加重 最终造成器官或组织的损害 这称为功能蓄积 健康效应谱与敏感人群 susceptivepersons 一 健康效应谱剂量 效应关系个人健康效应与人群健康效应近期效应与远期效应剂量 反应关系特异效应与非特异效应人群健康效应谱与高危险人群 健康效应谱与敏感人群 作用死亡强患病度机能代偿疾病前状态生理反应异常变化生理反应正常范围内变化人群对环境异常变化的反应 健康效应谱与敏感人群 二 敏感人群易受环境因素损伤的人群称为敏感人群 机体对环境有害因素的反应与人的健康状况 生理功能状态 遗传因素等有关 有些还与性别 年龄有关 另外还存在个体差异 另外近年来研究表明在人群中普遍存在着外显率低的等位基因变异即基因多态型 genepolymorphisms 这些基因在控制个体对环境暴露的反应和相关性疾病的易感性有着重要作用 第三节微量元素与健康 由于地质原因使得生活人群对某种化学元素摄入量过多或过低而引发的疾病称为生物地球化学性疾病 人体内元素可分为常量元素和微量元素两大类 微量元素有分为必需微量元素和非必需微量元素 一 微量元素在环境中的分布二 微量元素的生物学效应三 微量元素与疾病 微量元素在环境中的分布 地下水由于影响因素较少 水中常量和微量元素相对稳定 地面水水体中微量元素来源多样 影响因素复杂 其含量极不稳定 岩石和土壤中的微量元素因各地区类型不同 其化学元素组成各异 大气中的微量元素种类和含量由于人为及自然的原因有很大变异 在某一地区植物中微量元素含量相对较为稳定 微量元素的生物学效应 一 对酶活性的影响 二 对内分泌的影响 三 影响某种特殊功能蛋白 四 对生殖功能的影响 五 调节体液渗透压和酸碱平衡 微量元素与疾病 一 微量元素过多过少所致疾病 二 微量元素的抗癌效应 环境污染 environmentalpollution 公害 publicnuisance 大量的有害物质排入环境 环境质量下降 破坏生态平衡 影响人体健康 造成资源破坏和经济损失 人为造成广泛的环境污染 严重危害居民健康 破坏生态 公害造成的地区性疾病称作 公害病 publicnuisancedisease 光化学烟雾 photochemicalsmoke 事件 排入大气中的NOx和烃类在强烈的太阳紫外线作用下 发生光化学反应产生具有很强刺激性的浅蓝色烟雾 其主要成分为臭氧 过氧酰基硝酸酯 醛类 酮类等 日本的水俣病 环境汞污染引起的公害病 严重的公害可引起许多居民患病或死亡称为 公害事件 publicnuisanceincident 如 一次污染物 primarypollutant 由污染源直接排入环境 其物理和化学性状都未发生改变的污染物 如 汞 SO2 NOx CO CO2等 由一次污染物造成的环境污染称一次污染 二次污染物 secondarypollutant 一次污染物在物理 化学 生物等因素作用下发生变化 形成物理 化学性状与一次污染物不同的新污染物 如 光化学烟雾 酸雨 甲基汞等 例如 NOx 碳氢化合物 hydrocarbons 在阳光中发生光化学反应产生的具有很强氧化力的化合物 如臭氧 过氧酰基硝酸脂 醛类等 称为光化学烟雾 一 大气有害物质的来源 一 生活环境产生的有害物质1 生活炉灶和烹调油烟2 室内人的活动3 建筑材料及装饰材料和物品4 室内生物性污染5 家用电器的电池辐射 第四节环境中有害物质的来源 二 职业环境产生的有害物质1 生产过程中存在的有害物质2 交通运输3 某些意外事故性排放 二 水中有害物质的来源 一 工业废水 二 生活污水 三 农业污水 水体富营养化 由于大量含氮 磷污水排入水体 致水中营养物质过剩 引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖 使水面呈现绿色 红色 棕色 乳白色等 这这种现象出现在湖泊中称为水华 在海湾中称为赤潮 藻类死亡后若被需氧微生物分解则水中溶解氧不断减少 如为厌氧分解便产生硫化氢 甲烷等气体 上述两种情况都能使水质恶化 造成鱼类和其他水生生物死亡 三 土壤中有害物质的来源 一 土壤本身所含的有害物质生物地球化学性疾病 由于地壳表面各种化学元素分布不均匀 造成地球上某一地区的水和土壤中某种化学元素过多或不足或比例失常 通过食物和水体作用于人体而引起的疾病 二 气型污染 三 水型污染 四 固体废弃物型污染 第五节环境有害物质与生物体的相互作用 一 有害物质在环境中的转归1 迁移污染物在环境中发生空间位置的移动及其所引起的富集 食物链 foodchain 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 食物链对环境中物质的转移和蓄积有重要作用 生物富集 bio enrichment 环境中某些有毒物质可通过食物链传播使浓度逐级提高 2 转化污染物在环境中通过物理 化学或生物作用发生形态改变或转变成另一种物质的过程 3 自净少量污染物一时性进入环境 可经过各种自然过程的作用达到自然净化 使生态系统不致遭到破坏 环境的这种功能称为自净 其过程兼有物理作用 扩散 稀释 沉降 吸附 蒸发等 化学作用 氧化 还原 分解 中和等 生物作用 生物降解 生物拮抗 生物转化 二 有害物质进入人体的途径1 呼吸道 气体 蒸汽 气溶胶2 皮肤 脂水两溶的物质如芳香族的氨基 硝基化合物 有机磷酸酯化合物 四一铅等 3 消化道 固体 粉末状污染物 三 有害物质在生物体内的过程 包括吸收 分布 代谢及排泄 其中吸收 分布 排泄称为生物转运过程 bio transportation 在体内发生化学变化称为生物转化过程 bio transformation 1 分布2 生物转化 氧化 还原 水解及 结合3 排泄 肾脏 呼吸道 消化道 唾液 乳汁 头发和指甲4 蓄积 有害物质在体内逐渐累积的现象称为蓄积 accumulation 有害物质的蓄积作用是引起慢性中毒的物质基础 第六节环境有害物质对健康的影响 一 环境有害物质对健康影响的特点 1 广泛性 污染影响范围大 人口多 对象广泛 2 长期性 可长时间作用于人群 甚至终生 3 多样性 有特异性 非特异性损害 有局部的 全身的 有急性 慢性的 有近期 远期的 4 复杂性 各种因素的联合作用 一 人体对有害物质的反应 二 剂量 效应 反应 关系个体对环境有害物质暴露量的增加所产生的生物学效应变化称为剂量 效应关系 does effectrelationship 群体对环境有害物质暴露量的增加 所引起的具有某种生物效应的人数变化 则称为剂量 反应关系 does responserelationship 三 时间 反应关系大部分的环境有害物质对机体的影响是低浓度 长时间暴露 因此随时间的延长 环境有害物质可发生物质蓄积和功能蓄积 四 多种环境有害物质的联合效应1 相加作用 additivejointaction 1 1 22 协同作用 synergism 1 1 23 拮抗作用 antagonism 1 1 24 单独作用 singleaction 1 1 1 二 环境有害物质对健康的影响 一 对呼吸系统的影响1 急性呼吸道疾患急性上呼吸道炎症肺炎 a 中毒性肺炎b 过敏性肺炎中毒性肺水肿与急性呼吸窘迫综合征 ARDS 阻塞性气道疾患 20 28内容略 2 慢性呼吸道疾患慢性化学性支气管炎及COPD慢性纤维化性肺病 尘肺肺部及胸膜肿瘤 二 对血液系统的影响1 再生障碍性贫血2 巨幼细胞性贫血3 铁粒幼细胞性贫血4 溶血性贫血5 高铁血红蛋白血症6 硫化血红蛋白血症 7 白细胞减少症和粒细胞缺乏症8 血管性紫癜9 血小板减少症10 血小板功能异常11 低凝血酶原血症12 骨髓增生异常综合征13 白血病 三 对神经系统的影响1 对中枢神经系统的影响急性中毒性脑病 类神经症慢性中毒性脑病2 对周围神经系统的影响 四 对泌尿生殖系统的影响 1 对泌尿系统的影响急性中毒性肾病 a 急性肾小管坏死b 急性过敏性肾炎c 急性肾小管堵塞 职业性慢性中毒性肾病 a 肾小管功能障碍b 无症状性蛋白尿c 慢性间质性肾炎泌尿系统其他职业性中毒性损害 2 对生殖的影响1 已确证的病因 二硫化碳 CS2 二溴氯丙烷 DBCP 铅和口服避孕药 CS2能损伤男性性功能和影响精液质量 尚待确证的病因 麻醉性气体 砷 苯 硼 锡 西维因 氯代烃类 氯丁二烯 二硝基甲苯 二氨基甲苯 二溴化乙烯 锰 汞 五氯酚 电离辐射 非电离辐射 溶剂 二恶烷 氯乙烯和2 二甲氧基乙醇等 2 环境有害物质与女性生殖损伤 对月经的影响 对妊娠经过及妊娠结局的影响胚胎发育和子代健康的影响其他 五 对免疫系统的影响1 免疫抑制2 变态反应3 自身免疫反应 六 外源化合物的致癌作用1 化学致癌物及其分类 1 按化学性质分类 2 按作用机制分类 直接致癌物和间接致癌物 遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物 3 按作用结果分类根据流行病学研究和动物实验结果 致癌物可分为3类 确认致癌物 可疑致癌物 潜在致癌物 2 环境有害物质所致肿瘤的预防原则 1 控制与致癌物质的接触 2 高危人群的保护 3 化学预防 二 环境污染对人体健康的危害 一 急性作用 acuteeffect 污染物一次大量或24小时内多次接触机体后 在短时内使机体发生急剧的毒性损害 二 慢性作用 chroniceffect 污染物浓度较低 长期反复对机体作用时所产生的危害 水俣病 Minamatadisease 甲基汞污染痛痛病 Itai itaidisease 镉污染 慢性作用 是由于毒物在体内的蓄积 物质蓄积 或由于毒物对机体微小损害的累积 机能蓄积 所致 慢性作用表现为慢性中毒和慢性非特异性影响 慢性中毒 是指引起特定功能或器质性改变后出现的疾病状态 慢性非特异性影响 是指影响机体正常生长发育和功能 使机体的非特异免疫功能下降 导致受污染区的人群抵抗力下降 发病率死亡率增加等 三 远期作用 remoteeffect 1 致突作用 mutagenesis 化学致突变物占重要地位 类型 基因突变 染色体畸变 染色体数目改变 体细胞突变 肿瘤生殖细胞突变 不孕 早产 畸胎 遗传疾病 2 致癌作用 carcinogenesis 致癌因素 物理因素如射线 白血病 肺癌化学因素如苯并 a 芘 肺癌 石棉 间皮瘤生物因素如乙肝病毒 肝癌 3 致畸作用 teratogenesis 四 间接效应 1 温室效应 greenhouseeffect 燃料燃烧产生大量CO2 使大气中CO2含量增加 CO2能吸收红外线等长波辐射 使气温变暖 并妨碍地面散热 致地球表面气温上升 2 臭氧层的破坏 3 酸雨 臭氧层能吸收短波紫外线 臭氧层的破坏主要是由于人类大量生产与使用氯氟烃 chlorofluorocarbons 氟利昂 CFCs 接触过量的短波紫外线可使皮肤癌和白内障等发病增加 PH值小于5 65 对酸雨中起主要作用的是H2SO4和HNO3 母质气体主要是硫氧化物和氮氧化物 第七节环境与健康关系研究方法 一 环境流行病学调查研究方法二 环境毒理学研究方法 环境流行病学调查研究方法 一 研究内容和特点通常采用描述性 包括生态和现况 研究 分析性 病例 对照 定群 的研究和实验性流行病学的研究方法 从不同人群发病率或死亡率的差异 群体其他反应差异来探讨发病因素及防治对策 其特点为 1 环境流行病学是研究某个或某几个环境因素对人群健康产生的影响 环境流行病学调查研究方法 2 环境流行病学是研究疾病前状态及包括生理功能 生化代谢改变 疾病前期等各种健康效应指标 3 在探讨环境因素对人群健康影响时 通常是两种类型 已知暴露因素 研究其对健康的影响 出现健康异常 探索引起健康异常的暴露因素研究 4 环境流行病学研究最终目的是消除污染 改造环境和保护人群健康 环境流行病学调查研究方法 二 环境流行病学研究基本方法与用途主要为描述性 生态性 流行病学方法 分析流行病学方法 实验性和理论性流行病学调查 需解决的问题主要有以下两类 1 已知暴露因素 欲研究对人群健康的危害及其程度 以便为采取预防对策制定卫生学标准提供科学依据 2 出现健康异常或临床表现后探索环境病因 环境流行病学调查研究方法 三 环境暴露与健康效应1 暴露测量环境暴露水平是指人群接触某个环境因素的浓度或剂量 1 环境暴露测量通常在不同的环境暴露区域按照调研计划要求在不同的时间或空间进行测量 2 生物测量又称生物监测 直接测量人体组织 体液或器官中某中环境暴露因素的含量 以代表人体暴露水平 称为 生物剂量 也称 体内负荷 环境流行病学调查研究方法 2 健康效应测量与评价 1 健康效应指标的正常值范围 2 暴露 效应关系与暴露 反应关系 3 健康效应的测量 环境流行病学调查研究方法 四 环境流行病学研究基本方法与用途主要为描述性 生态性 流行病学方法 分析流行病学方法 实验性和理论性流行病学调查 需解决的问题主要有以下两类 1 已知暴露因素 欲研究对人群健康的危害及其程度 以便为采取预防对策制定卫生学标准提供科学依据 2 出现健康异常或临床表现后探索环境病因 环境毒理学研究方法 一 环境毒理学的基本方法1 一般毒性测试方法见图2 8 2 特殊毒性测试方法 1 致突变性测试方法见图2 9 2 动物致癌性试验方法见图2 10 3 致畸形测试方法 二 环境毒理学监测1 现场直接监测 2 环境样品监测 环境毒理学研究方法 三 环境与健康研究中的生物标志物生物标志物 biologicalmarker 是指机体由于接触污染物而产生可在生物介质中测定到的细胞 生物化学和生物分子的改变 生物标志物分为三大类 接触生物标志物 biomarkersofexposure 指在机体内某个隔室中测到的外来物质及其代谢产物 或外来因子与某些靶分子或细胞相互作用的产物 环境毒理学研究方法 效应生物标志物 biomarkersofeffect 指机体内可测定的生化生理或其他方面的改变 依据这些改变的程度 可表现为确证的或健康损害或疾病的标志 易感性生物标志物 biomarkersofsuscep tibility 指机体接触某种特定环境因子时 其反应能力的先天性或获得缺陷的指标 环境毒理学研究方法 四 制定环境卫生学标准的重要依据毒理学研究资料成为制订最高容许浓度 MAC 的主要参考依据 通常 制订有害物质最高容许浓度较完整的毒性试验包括 环境毒理学研究方法 1 急性毒性试验2 亚慢性试验3 代谢试验4 慢性试验5 特殊毒性试验 第八节健康危险度评价 健康危险度评价 healthriskassessment HRA 是对某一特定环境条件下 该环境中的有毒有害物质 因素 可能引起个人和群体产生某有害健康效应 伤 残 病 出生缺陷和死亡等 的概率进行定