《环境与健康概论》PPT课件.ppt

第一章环境与健康概论 大纲要求 一 环境污染的概念 环境污染 environmentalpollution 由于自然或人为的因素 使环境的构成或状态发生变化 扰乱和破坏了生态平衡和人类正常的生活和生产环境 对人类的健康造成直接的 间接的 或潜在的有害影响 公害 publicnuisance 严重的环境污染 公害病 与公害有因果关系的地域性疾病 一 环境污染 二 环境污染物及其来源 环境污染物 pollutant 进入环境并能引起环境污染的物质 环境污染物的来源 自然污染 人为污染 生产性污染 工业生产 工业 三废 农业生产 农药 生活性污染 粪便 垃圾 污水 废气 其他污染 交通运输 通讯设备等产生噪声 废气 电磁辐射等 环境污染物的分类 化学性污染物物理性污染物生物性污染物 一次污染物 primarypollutant 从污染源直接进入环境 其理化性质未发生改变的污染物 二次污染物 secondarypollutant 指排入到环境中的一次污染物在环境中发生化学变化 形成理化性质与一次污染物不同的新的污染物 二 环境中污染物的转归 污染物转归 指污染物进入环境以后 在环境物理化学和生物因素的作用下 发生迁移转化等作用的全部过程 转归过程可使污染物的性质和数量发生变化 特点 1 梯度性 在非生物环境介质中 污染物由高浓度处 低浓度处迁移 2 广泛性 污染物在非生物环境和生物环境中均可分布 3 多向性 非生物环境间生物体之间以及生物环境与非生物环境之间均可互相迁移 分布 distribution 或迁移 transference 生物转化 biotransformation 指污染物进入生物体内 在其酶系统的催化作用下进行代谢转化的过程 问题 污染物经生物转化后毒性均可降低 例 汞 水体 底泥 微生物酶系统作用 甲基汞 BaP 人体 MFO作用 7 8二氢二醇9 10环氧化物 生物富集 bioconcentration 生物浓集 指某些污染物进入生物体内 逐渐蓄积和 或 通过食物链的方式逐级转移 使污染物在生物体内的浓度逐渐提高的过程 自净作用 selfpurification 指染物进入环境后 在自然的物理 化学或生物因素作用下 经过一定时间 受污染的环境中污染物浓度或总量降低的过程 机理 物理作用 稀释 扩散 沉降 吸附 蒸发 等 化学作用 中和 氧化 还原和水解 等 生物作用 吸收 分解 降解 转化 等 注意 环境自净的能力是有限的 一 环境污染的特点 作用对象广泛性 个体差异大 低剂量长期性 探索敏感而特异的反应指标较难 多因素影响的复杂性 多因素 多渠道作用于人体 作用结果的多样性 特异性与非特异性损害 局部作用与全身作用等 三 环境污染的健康危害 人体对环境异常变化的反应 剂量 正常调节 失代偿 代偿 健康 临床前期 疾病 死亡 人体对环境异常变化的反应 二 环境污染的毒效应 人群对环境异常变化的反应 健康效应谱 生物标志 biomarker 生物标志物 指机体由于接触环境因子而产生的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 分子生物标志物 环境因子与机体细胞 尤其是生物大分子 相互作用所引起的一切分子水平上的改变 生物标志物的种类 接触生物标志物 效应生物标志物 易感性生物标志物 包括内剂量和生物有效剂量 指在机体内可测定的生化生理或其它方面的改变 包括确证的或潜在的健康损害或疾病的标志 指在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性缺陷的指标 三 健康损害作用的表现 急 慢性危害致癌危害致畸危害致突变危害其它危害 特异性损害 非特异性损害 环境污染对人群的急 慢性危害 概念 大量毒物短时间内进入机体所致的不良反应 急性中毒甚至死亡 急性危害 发生条件 有一个比较严重的污染源或事故性排放 同时有不良的气象条件或特殊的地形存在 烟雾事故博帕尔农药泄漏事故核电站事故急性传染病 慢性危害 概念 是环境中有毒 有害的污染物低浓度 长期 反复对机体作用所产生的危害 发生条件 物质蓄积 功能蓄积 环境污染与致癌 致畸和致突变危害 突变 mutation 是指机体的遗传物质在一定条件下发生突然的变异 基因突变 genemutation 染色体畸变 chromosomeaberration 即染色体结构和数目的改变 即DNA分子上一个或几个碱基对发生变异 突变 生殖细胞 致畸 体细胞 致癌 环境污染与致突变危害 国际癌症研究机构 IARC 对化学致癌物的分类 环境致癌物 生物性致癌物 化学性致癌物 物理性致癌物 占5 占90 占5 环境污染与致癌危害 环境污染与致畸危害 出生缺陷 又称为 先天缺陷 或 先天畸形 主要是指出生时发现的人类胚胎在结构和生理生化功能方面的异常 敏感期 胚胎器官发育形成阶段是致畸因子作用的敏感期 人类 妊娠第21 56天 大鼠 第7 16天 兔子 第6 18天 猴子 第20 45天 存在剂量 反应关系 存在种属差异性 致畸作用的基本特征 流行病学调查资料 目前获得的大多是描述性流行病学资料 反应停事件甲基汞与先天性水俣病2 4 5 T与致畸孕期过量饮酒与胎儿畸形吸烟与先天缺陷环境激素效应 四 环境污染引起的疾病 公害病职业病传染病食物中毒 公害病 广义的概念 是严重环境污染造成的地区性中毒性疾病 狭义的概念 具有法律意义 历史上重大的公害事件 P 20 21 表1 1 影响环境有害因素作用的主要因素 与有害因素有关的因素 理化性质 剂量或强度 作用时间 等 与机体有关的因素 机体的感受性 与环境有关的因素 气象条件 多因素的联合作用 等 四 影响环境污染物健康损害程度的因素 一 理化性质 1 化学结构 决定污染物的理化性质和化学活性 毒性 例 在脂族烃中 随碳原于的增加 其毒性增强 脂肪族化合物引入 OH 毒性 构效关系 2 物理特性 有毒气体 水溶性 作用于上呼吸道 水溶性 作用于下呼吸道 脂溶性物质易在脂肪中蓄积 易侵犯NS 溶解度 分散度 颗粒小 比表面积大 生物活性强 分散度与颗粒物进入呼吸道的深度有关 10 m 上呼吸道 5 m 下呼吸道 分散度 挥发性 挥发性 易经呼吸道吸收 还有可能经皮肤吸收 对于易挥发的外源化学物 还需注意二次污染的问题 剂量 进入机体的化学污染物的数量 常用 被机体吸收的化学污染物的数量 到达靶器官或靶组织的数量 难测定 在实际工作中 一般都指暴露或染毒剂量 mg kg强度 指物理因素作用于机体的数量 1 剂量或强度 二 作用条件剂量或强度 作用时间 进入人体的途径 一定的剂量会引起一定的生物学效应 这是毒理学作用的基本规律 剂量 效应关系 dose effectrelationship 有害物质的剂量与某个体所呈现出的某生物学效应强度间的关系 如 CCl4接触量 血清GPT 的关系 剂量 反应关系 dose responserelationship 有害物质的剂量与群体中出现某种生物学效应并达到一定强度的个体在整个群体中所占比例的关系 如 吸烟量 肺癌死亡率的关系 2 作用持续时间 时效关系 研究环境污染物在体内毒性的显现与消逝的过程 时间与毒性的变化规律 物质蓄积功能蓄积 影响物质在体内蓄积量的因素 摄入量 取决于污染物的环境浓度 使最大蓄积量低于有害效应水平的每日摄入量 可视为可接受水平 生物半减期 t1 2 指污染物在生物体内浓度减低一半所需要的时间 某一化学物质对某种生物来说是一相对稳定的常数 作用时间 所以 在一定的污染环境中 某种毒物在人体内的蓄积量主要就决定于作用时间 每日摄入量一定条件下的理论蓄积曲线 敏感人群 高危人群 三 个体感受性 在同样的环境条件下 敏感人群中出现某种不良反映的反应率明显高于普通人群 1 年龄或生理状态2 遗传因素3 营养状况4 健康状态5 生活习惯 影响人群易感性的因素 四 环境因素的联合作用 在环境中 人们实际接触的情况是 多种化合物的混合物 研究外源化学物的毒性时必须要考虑多种毒物间的联合作用问题 联合作用的类型 问题 化学物和物理因素之间以及各种物理因素之间是否也存在联合作用问题 相加作用相乘作用拮抗作用独立作用 第二章生活环境与健康 大纲要求 第一节大气 紫外线 200 400nm 可视线 400 760 红外线 760nm 1mm 第二届国际哥本哈根光学会议确定的紫外线分段及其作用方式 200 400 275 320 UV C UV B UV A 波长 nm 生物作用 杀菌作用 红斑作用抗佝偻病作用 色素沉着作用 长波紫外线还有增强机体免疫力等作用 过强的紫外线接触 日光性皮炎 眼炎 皮肤癌 等 紫外线 一 大气物理因素的健康效应 一 太阳辐射 三 红外线 760 1mm 生物学作用的基础是热效应 适当量红外线经皮肤吸收后 可使局部组织温度升高 血管扩张充血 促使细胞新陈代谢和细胞增生 并有消炎和镇痛作用 过量的红外线照射 皮肤烧伤 体温调节机制障碍 热射病 日射病 红外线白内障 二 空气离子化 airionization 指大气中空气分子或原子形成带电荷的正 负离子的过程 空气分子或原子 外因作用 电子 正离子 与中性分子结合 负离子 形成过程 去向 正负离子 相互中和成为中性分子 吸附10 15个中性分子 轻离子 n n 附着在粉尘或气溶胶 重离子 N N 卫生学意义 一般认为正负离子对机体的生物学作用相反 负离子有良好的作用 镇静 镇咳 催眠等 正离子有不良作用 若浓度过高 106 cm3 则无论是阳离子或阴离子均对机体产生不良作用 用于评价空气清洁度 N n 不应大于50 二 大气污染 大气污染来源 燃料燃烧 SOX NOX CHX COX和颗粒物 生产过程中排放的烟尘废气 工业企业 生活炉灶和采暖锅炉交通运输 NOX CO CHX 醛类 铅化物 等 常见的大气污染物 二氧化硫 SO2 氮氧化物 NOX NO和NO2为主 可吸入颗粒物 IP 指大气中颗粒直径小于10 m的微粒 光化学烟雾 NOX CHXO3 PANS 微粒 日光 常见的大气污染物对健康的危害有害气体对呼吸道的作用部位与水溶性有关 直接作用 急性中毒 烟雾事故长期刺激作用产生炎症 慢性阻塞性肺部疾患 COPD 心血管疾病免疫功能下降变态反应 四日市哮喘慢性中毒致癌作用 B a P间接作用 酸雨 温室效应 臭氧层破坏 二氧化硫 sulferdioxide SO2 污染来源 燃料的燃烧开采及冶炼含硫矿石硫酸及其它含硫化合物制造业 二氧化硫是大气中最常见的污染物 也是评价空气环境质量好坏的重要指标 健康影响 主要是对呼吸系统的影响 对粘膜的刺激作用 刺激眼结膜和鼻咽部粘膜 急慢性炎症 主要作用于上呼吸道 短期高浓度接触 刺激和腐蚀 急性支气管炎 喉头水肿 甚至死亡 长期低浓度 纤毛运动受抑制 呼吸道抵抗力减弱 COPD 变态反应 支气管哮喘 IP吸附SO2 变应原 促癌作用 亚硫酸离子是一种强亲核剂 与BaP联合作用时 肺癌 颗粒物 particulatematter PM 污染来源 工业企业 燃料燃烧 煤碳 石油 天然气 生产过程中排出的污染物 生活炉灶和采暖锅炉 交通运输 其它来源 人为源 自然源 如火山爆发 森林火灾 字宙灰尘 以及土壤颗粒 理化特点 粒径大小与进入呼吸道的关系 10 m 飘尘 suspendeddusts PM10 可吸入尘 IP 5 m 主要滞留于气管和支气管 5 m 主要滞留于细支气管和肺泡 1 m 在肺泡内沉积率最高 0 4 m Brown运动 自由进出肺泡 沉积较少 IP的 载体 作用 可成为空气中有害物质的载体到达肺泡 促成多种急慢性疾病的发生 如砷吸附于IP 动物染毒 肺癌 IP的金属成分具有催化作用 使其它有害物质毒性加强 如 微量元素 如Fe Mn v等 关于PM2 5 PM2 5 指粒径 2 5 m的颗粒物 PM2 5对消光的影响最大 能严重降低大气能见度 更易进入深部呼吸道 健康影响 慢性阻塞性肺部疾患 COPD IP对局部组织有堵塞作用 通气功能 特殊毒性 随颗粒物成分不同而不同 氮氧化物 nitrogenoxides NOX 污染来源 自然界的NOX 雷电或高温 火山爆发 森林火灾 等 工业企业 燃料燃烧 生产过程 硝酸 氮肥 炸药 染料等生产过程 石油冶炼 兰州 交通运输 随着汽车数量的激增 我国城市大气污染正从煤烟型转向汽车尾气型 理化特点 是NO N2O NO2 NO3 N2O3 N2O4 N2O5等的总称 NO无色无味 不具刺激性 易氧化成NO2 NO2是红棕色气体 有刺激性 毒性为NO的4 5倍 低于0 时 主要以N2O4形式存在 呈无色的晶体 NOX水溶性较小 二次污染物 硝酸雾和光化学烟雾 肺功能改变 对呼吸系统的影响 主要作用于呼吸道深部的细支气管及肺泡 健康影响 中毒性肺水肿 高浓度接触所致 前驱期 潜伏期 肺水肿期 恢复期 对血液及其他系统的影响 NO在肺中形成NO2 能与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白 即变性血红蛋白 引起组织缺氧 NO与Hb的亲合力为O2的30万倍 免疫机能降低 IgG IgA 吞噬作用 当污染物以NO2为主时 肺的损害比较明显 当污染物以NO为主时 高铁血红蛋白症及中枢神经损害比较明显 合理安排工业布局和城镇功能分区改革工艺 减少污染物排出量加强绿化贯彻执行大气卫生标准 四 空气污染的防护措施 第二节水体 水是无可替代的物质水是人体重要的组成成分水是庄稼的命根子 是工业的血液有水走遍天下无水难成美景 Whenthewell sdry weknowtheworthofwater BenjaminFranklin介水传染病急 慢性化学性中毒 一 饮用水的卫生学要求 生活饮用水与健康 生活饮用水水质基本要求 流行病学上安全 所含化学物质对人体健康无害 感官性状良好 水量充足 取用方便 二 生活饮用水水质标准 我国 生活饮用水卫生标准 GB5749 85 1994年修订 生活饮用水卫生规范 2001年 生活饮用水卫生标准 GB5749 2006 2007年7月1日实施 水质指标由85版的35项增加至106项 水质常规指标 39项消毒剂常规指标 4项 游离氯 总氯 O3 ClO2 感官性状和一般化学指标 为了保证水的感官性状良好毒理学指标和放射性指标 为了保证对人体健康不产生毒性和潜在危害细菌学指标 为了保证流行病学上安全 常规检测项目 微生物学性状指标 意义 判断有无病原微生物的污染 常用指标 细菌总数 大肠菌群数 等 粪链球菌 指示菌 细菌总数总大肠菌群耐热大肠菌群 粪大肠菌群 大肠埃希氏菌 大肠杆菌 问题 为什么不直接检查水中的病原微生物 一 细菌总数 bacteriacount 指1ml水在普通琼脂培养基中经37 培养24h后所生长的细菌菌落总数 以菌落形成单位 CFU 表示 它可反映水体受生物性污染的程度 但不能表示水中所有的细菌 更不能指出有无病原菌存在 卫标 100CFU mL 二 大肠菌群 coliformbacteria 是指一群需氧及兼性厌氧菌 在37 生长时能使乳糖发酵 在24h或48h内产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌 注意 大肠菌群 大肠杆菌 大肠菌群细菌基本上包括粪便内全部需氧的革兰氏阴性杆菌 即包括埃希氏菌属 柠檬酸杆菌属 肠杆菌属和克雷伯氏菌属等的细菌 卫标 总大肠菌群 0CFU 100mL或MPN 100mL耐热大肠菌群 0CFU 100mL或MPN 100mL大肠埃希氏菌 0CFU 100mL或MPN 100mL注 只有当水样检出总大肠菌群时 才进一步检验耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌 二 水质污染的健康危害 生物性污染 介水传染病 水体富营养化物理性污染 放射性污染 热污染化学性污染 汞 铬 氰化物 多氯联苯 生物性污染的危害 介水传染病 water borneinfectiousdisease 水性传染病 1 流行原因 水源受病原体污染后 未经妥善净化和消毒即供居民饮用 处理后的饮用水重新被病原体污染 如管网系统漏水 可在管网出现负压时遭受污染 2 常见疾病 霍乱 伤寒 痢疾 肝炎等肠道传染病 血吸虫病 贾第虫病等寄生虫病以及钩端螺旋体病等 3 介水传染病的流行特点 水源一次严重污染后 可出现暴发流行 绝大多数病例发病日期集中在最短和最长潜伏期之间 病例的分布与供水范围一致 绝大多数患者都有饮用同一水源的历史 一旦对污染源采取治理措施并加强饮用水的净化和消毒后 流行能迅速得到控制 水体富营养化 是水体污染的重要问题之一 1 概念 由于富含P N的污水 长期不断地排入水体 使水体中P N含量日渐增加 为水中的水生植物特别是藻类 如兰藻 硅藻类 提供了丰富的营养料 在日光照射下 藻类进行旺盛的光合作用 因而大量繁殖 使水体外观呈现不同颜色 淡水 水花 waterbloom 兰藻繁殖为主 海水 赤潮 redtide 水体中植物营养素的循环 植物营养素 藻类过度繁殖 死亡腐烂 植物营养素所以 已经富营养化的水体 即使切断外界营养素来源 也难以自净 2000年5月18日上午 中国海监3808 飞机在舟山海域进行跟踪监视时 在北纬29度45分至30度30分 东经122度30分至123度发现大面积赤潮 赤潮区域连绵长约80公里 宽约57公里 呈褐色 形状为条状和片状 面积约为4560平方公里 一 汞和甲基汞 汞在环境中的量及污染来源 未受污染的天然水体中含量较低 一般 1 g L 主要污染来源 汞的开采冶炼 氯碱 化工 仪表 电子等 汞 水环境 底质 食物链 浓度 甲基汞 毒性 环境中汞污染对人体健康的危害最根本的问题是甲基汞对人体的危害 化学性污染的危害 2 汞的吸收 代谢和分布 消化道吸收 无机汞吸收少 甲基汞吸收率 90 可通过血脑屏障 脑部症状 水俣病 可通过胎盘屏障 胎儿畸形 先天性水俣病 T1 2 70 全身 240天 脑 汞作用阈值 障碍阈值 日本100mg 人 瑞典30mg 人 最大无作用阈值 10mg 人 50kg 0 17mg 周 水俣病 Minamatadisease 是水环境中的甲基汞经过食物链富集在人体中蓄积而引起的慢性中毒 典型特征 Hunter Russel症候群 主项 感觉障碍 运动失调 向心性视野缩小 其它表现 副项 听觉障碍 语言障碍 二项主项 一项副项 可判定为水俣病筛检指标 发汞 50 g g 正常人 10 g g 二 铬 chromium Cr 污染来源 电镀 制革 冶金及耐火材料 颜料和化工等生产中 均有含铬废水和废渣排出 危害 Cr Cr6 Cr3 必需微量元素 参与糖和脂类代谢 在胃肠道吸收率低 0 1 0 2 有害 对局部有刺激和腐蚀作用 进入机体后可使血红蛋白转变为高铁血红蛋白 造成缺氧 具有致突变性和致癌作用 经口摄入大量铬后 可引起恶心 呕吐 腹痛 腹泻 便血等 并可有头痛 头晕 烦躁不安 呼吸急促 口唇指甲青紫 肌肉痉挛等症状 甚至此现尿少或无尿 3 氰化物 cyanide 无机 氰有机 腈 污染来源 无机 电镀有机 石油化工 毒性及危害 剧毒 绝对致死量0 1g 毒性取决于析出游离CN 的数量 CN 抑制细胞色素氧化酶 细胞内呼吸抑制 中毒特征 静脉血氧分压高 接近动脉血 呼气有杏仁味 皮肤粘膜亮红色 主要表现为CNS的缺氧症状和体征 慢性中毒主要表现为 神衰 运动肌酸痛 活动障碍等 代谢与解毒 腈 CN COOH NH3 无毒 CN S2O32 硫氰酸酶 SCN 解毒 由于体内一般无足够的硫代硫酸盐 所以不能解毒 中毒时 注射硫代硫酸钠可解毒 测定尿中含量 以评价人群对氰污染物的接触程度 4 多氯联苯 polychlorobiphenyl PCB 多氯联苯是一组由氯置换联苯分子中的氢原子而形成的化合物 为二恶英类环境毒物 环境激素 污染来源 工业废水和城市污水 工业上常用作增型剂 绝缘剂 高温润滑剂 橡胶软化剂以及油漆的添加剂等 性质 无色或淡黄色油状液体或树脂状 性质稳定 耐酸 耐碱 耐腐蚀 绝缘 耐热 不易燃 基本不溶于水 不易水解和氧化 危害 易蓄积 水溶性小而脂溶性强 在水中极易进入鱼体和其他生物体内 如鱼体内的量为环境的10万倍以上 雌激素样作用 三致 危害 1968年日本的米糠油中毒事件 主要表现 皮疹 色素沉着 浮肿 无力 呕吐 严重者 黄疸 肝昏迷 死亡 胎儿油症 新生儿体重减轻 皮肤颜色异常 眼分泌物增多等 三 改良饮用水的卫生措施 水源选择与卫生防护净化消毒 水源选择与卫生防护 选择水源时 应综合考虑下列四项原则 水量充足水质良好便于防护技术经济上合理 自来水处理流程 水质处理 水源水 混凝 沉淀 过滤 消毒 用户 净化 混凝沉淀 水中杂质 悬浮物胶体物溶解性杂质 100 m 可自然沉淀 0 1 100 m 带负电 不能自然沉淀 真溶液 很稳定 混凝沉淀 在水中加入混凝剂 使分散的胶体颗粒相互粘附聚合成较大颗粒 然后从水中沉降下来的过程 主要去除胶体物质和部分微生物 电中和作用吸附架桥作用 混凝原理 铝盐 硫酸铝 明矾 Al2 SO4 3 K2SO4 24H2O 铁盐 三氯化铁 FeCl3 6H2O 硫酸亚铁 FeSO4 7H2O 碱性式氯化铝 即聚合氯化铝 称三号混凝剂 Al2 OH nCl6 n m n 1 5 m 10 最多用 聚丙烯酰胺 polyacrylamide PAA 常用混凝剂 消毒 目的 杀灭残余微生物 保证饮用水在流行病学上安全 方法 化学消毒法 物理消毒法 煮沸 紫外线 超声波消毒 氯 二氧化氯 臭氧 过氧化物 溴 碘以及某些金属离子等消毒 氯化消毒原理 漂白粉加入水中后也能水解成次氯酸 氯加入水中后 很快水解生成次氯酸 透过细胞壁 细菌体内 影响和干扰多种酶系 特别是能氧化磷酸葡萄糖脱氢酶中的巯基 使糖代谢受阻 最终导致细菌死亡 次氯酸 细胞膜通透性 导致细胞内蛋白质 R