环境卫生学-环境与健康的关系

第二章环境与健康的关系,安徽理工大学医学院预防医学教研室,1、掌握人类环境的基本构成：生态系统、生态平衡、食物链、生物放大作用。了解全球性环境问题及其对人类健康的影响。2、掌握环境与人体的关系、环境有害因素对机体作用的一般特征。3、掌握环境污染对健康的不同影响。4、掌握环境与健康关系的研究方法。,深入研究环境与健康的关系，阐明其相互作用规律，对于更好地利用有益因素，避免有害因素，消除环境污染，预防疾病，增进健康，具有十分重要的意义。,自然环境：指环绕在人类周围的各种自然因素（大气圈-atmosphericsphere、水圈-hydrosphere、土壤岩石圈lithosphere、生物圈-biosphere）；人为环境(anthropogenicenvironment)：工农业生产活动过程造成环境污染；人为环境：利用有利因素、抵御不利因素（严寒、酷暑等）社会环境（socialenvironment）由政治、经济、文化等社会因素构成。,第一节人类的环境,一、人类自然环境的构成(constitutionofnaturalenvironmentforhumankind),（一）大气圈（atmosphericsphere）包括整个大气层：对流层、平流层、中间层、热层、逸散层各种气体：O2、N2、Ar、CO2、CH4等,臭氧层：在平流层中，因强烈日光辐射，与氧发生光化学反应生成臭氧（O3），臭氧层能吸收太阳辐射中具有对生物强烈杀伤力的短波紫外线，从而保护地球表面的生物得以生存。,（二）水圈（hydrosphere）包括地表水和地下水，还有大气中的水水圈中的总水量13.6亿km3，覆盖地球面积的71%。除海洋以外的地表水约3500多万km3。,功能：可进行水循环。当某种水体（如河水）受到污染，污染物也将会通过水循环而进入大气、土壤、食物和人体。,（三）岩石圈（lithosphere）通常指地壳，主要由岩浆岩和沉积岩构成。岩浆岩是由地球深处的炽热岩浆侵入地壳或喷出地表冷却而形成的岩石，组成以SiO2为主。沉积岩又称水成岩，由沉积在水盆地中或陆地上的物质固结而形成的岩石。大多含有动植物化石。占地壳岩石总体积的5%，地表分布面积的75%。所含矿产极为丰富，如煤、石油等。,土壤是岩石经过风化作用和生物作用而形成的。成分：矿物质、有机质、微生物、水和空气。当土壤受到污染时，可能通过生物富集、水分蒸发和渗透使污染物向植物、大气及水体转移。,（四）生物圈（biosphere）,有生物生存的地球表层，叫生物圈。包括大气圈下层、岩石圈的上层、水圈和土壤圈，其范围通常指海平面以下12km至海平面以上约10km。生物圈内生存着200多万种生物,我国有60多万种，其中昆虫20多万种。各种生物之间相互依赖、相互制约，不断进行着物质循环（substancecycle）、能量流动（energyflow）和信息传递（messagetransmission），使生物圈充满了生机与活力。,二、生态环境(Ecologicalenvironment),生态环境与人类生存和发展有关的生态系统所构成的自然环境。生态系统的组成：生产者（producer）（绿色植物、光合细菌等）消费者（consumer）（动物，根据食物类型可分为多个级别）分解者(decomposer)（微生物）无机界（theinorganicworld）（空气、水、阳光、矿物质等）,（一）生态系统（ecosystem）的主要特征稳态系统,整体性开放性自调性可持续性,（二）生态系统的服务功能,生态系统服务由自然系统的生境、物种、生物学状态和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能。生境（habitat，Biotope希腊语bios=生命+topos=地点）指生物的个体、种群或群落生活地域的环境，包括必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。,（三）生态系统健康,生态系统健康(ecosystemhealth)是指具有活力、结构稳定和自调节能力的生态系统，是生态系统的综合特性。活力指生态系统的功能性，包括维持系统本身复杂特性的功能和为人类的服务功能；结构稳定指具有平衡、完整的生物群落，多样的生物种群；生态系统自调节功能主要靠其反馈作用，通过正、负反馈相互作用和转化，在受胁迫时出现维持系统的正常结构和功能，保证系统达到一定的稳态。,负反馈：反馈信息与控制信息的作用方向相反，因而可以纠正控制信息的效应。负反馈调节的主要意义在于维持机体内环境的稳态，在负反馈情况时，反馈控制系统平时处于稳定状态。正反馈：反馈信息不是制约控制部分的活动，而是促进与加强控制部分的活动。正反馈的意义在于使生理过程不断加强，直至最终完成生理功能，在正反馈情况时，反馈控制系统处于再生状态。,自然资源的过度开发、森林植被的破坏、野生动植物生存环境恶化等，导致生物种群减少及其关系失调，自然生态环境中生物结构和组成改变等，即造成生物多样性（biodiversity）锐减。人类生产、生活活动排放的“三废”，农药、化肥的大量施用等均可污染环境，造成环境破坏，影响人类健康。,第二节人与环境的辩证统一关系,“人与天地相参，与日月相应”、天人合一的观点，即人与环境之间的对立统一。客观环境的多样性和复杂性：（1）多种环境介质，（2）生活环境、居住环境，（3）受污染的环境，（4）气候条件的变化，（5）社会环境因素,一、人与环境在物质上的统一性,1、人与环境之间的生态平衡动态平衡2、人与环境在物质上的统一性地壳和人体血液中化学元素丰度相关,地球表层92种元素人体81种,二、人对环境的适应性,“顺四时而知寒暑、服天气而通神明”进化论：人类适应自然环境的能力是长期自然选择的结果。气候适应：人在某气候条件下生活和工作一段时间后，机体对这种气候的适应能力，包括生理行为、新陈代谢等方面的适应性变化。热应激反应热应激蛋白,新生儿褐色脂肪血脑屏障、胎盘屏障、皮肤粘膜的机械屏障高原反应即急性高原病(acutehighaltitudedisease,AHAD)，是人到达一定海拔高度后，身体为适应因海拔高度而造成的气压差、含氧量少、空气干燥等的变化，而产生的自然生理反应，海拔高度一般达到2700米左右时，就会有高原反应。机体在适应一段时间后可以发生一系列的适应性变化,如通气量增加,以便使组织利用氧达到或接近正常水平；加快心脏速率、加大心脏泵血能力,以使每分钟心脏搏出血量增加，改善缺氧状况；增加红细胞和血红蛋白量以增加携氧能力来保证肌体的氧气供应等。,三、人与环境的相互作用,人类改造和利用环境的主观能动性1、利用环境中的有利因素（profitablefactors)，抵御不利因素（harmfulfactors）2、人类为了生存发展向大自然索取、开发资源、创造财富过度开发引起环境破坏危害人类健康。1998年长江流域特大洪灾，是三分天灾，七分人祸。,长江流域的水旱灾害所以严重，除了气象方面的客观原因外，主要的还是由于流域内生态系统的失调，集中表现为：在人口急剧增长的情况下，土地资源过度利用和不合理的开发。在山区，毁坏森林、陡坡开荒；在平原，盲目围湖造田，占用行洪洲滩。这些都招致自然界的报复。在长江流域，山区水土流失对当地的危害，比黄河更大。这是因为，长江流域为岩石山区，表土层很薄，经过一定时期的冲刷，表土冲光，岩石裸露，形成“石化”，使当地人民完全失去生存条件。贵州省已有不少“石化”山区，令人触目惊心。,（一）机体与环境之间的相互作用,环境基因组计划简介：1997年10月美国国家环境卫生科学研究所（NationalInstituteofEnvironmentHealthSciences，NIEHS）提出环境基因组计划（EnvironmentalGenomeProject，EGP），拟在美国人口中寻找环境相关疾病的遗传基因的多态性（genepolymorphisms）。收集、分析和确定200多个环境疾病易感基因。,EGP的主要目标：推进有重要功能意义的环境应答基因的多态性研究，确定它们引起环境暴露致病危险性的差异；推进基因-环境相互作用对疾病发生影响的流行病学研究。,拟研究的环境相关疾病和缺陷有7类：1、癌症：肺癌、膀胱癌、乳腺癌及前列腺癌2、呼吸系统疾病：哮喘、纤维囊性肿3、退行性神经系统疾病：早老性痴呆、帕金森综合征、肌萎缩内侧硬化症4、发育紊乱：智力低下、注意力缺陷-多动症5、先天缺陷：口面裂6、生殖功能缺陷：不育、子宫肌瘤、子宫内膜异位、青春期早熟7、自身免疫疾病：全身性红斑狼疮、多发性硬化症,提出的需鉴定的十类基因：,DNA修复基因外源化合物代谢及解毒基因激素代谢基因信号转导基因受体基因免疫和炎症反应调节基因参与氧化过程的基因营养因素调节基因细胞周期基因细胞死亡控制基因,我国开展环境基因组研究的研究意义研究基因与环境暴露在中国有很大的前途。虽然在人类基因组计划实施过程中越来越多的基因被发现，但引起人类复杂疾病的相互作用基因和环境因素还有待进一步研究。中国有众多人口，具有研究复杂疾病的很多优点。如13亿的人口资源，包含有大量罕见或常见疾病的个体；在很多地区保留下来的相对异质性人群；分层相差较远；城市/乡村和地理上环境因素和疾病发生的情况相差很大；家系成员趋于聚集性；流行病学调查较西方国家的费用低得多。因此，有选择地研究环境对特种人群的影响，对于提高公众的健康，具有非常现实的社会效益。,（二）机体与环境相互作用的分子生物学基础,基因多态性(genepolymorphism)多态性（polymorphism）是指在一个生物群体中，同时和经常存在两种或多种不连续的变异型或基因型（genotype）或等位基因（allele），亦称遗传多态性（geneticpolymorphism）或基因多态性。从本质上来讲，多态性的产生在于基因水平上的变异，一般发生在基因序列中不编码蛋白的区域和没有重要调节功能的区域。对于一个体而言，基因多态性碱基顺序终生不变，并按孟德尔规律世代相传。,在预防医学方面，基因多态性的研究涉及的范围广泛，包括基因多态性与病因未知的疾病关系的研究，也包括对已知特定环境因素致病易感基因的筛选。由于基因多态性有明显的种族差异，因此在基因-环境交互作用模式上，不同的种族之间有可能不同。所以，开展我国人群的基因多态性与环境的作用关系的研究具有重要的意义。基因多态性的研究在职业病医学中则更具有实际的意义。对易感基因和易感性生物标志物的分析，将某些携带敏感基因型的人甄别开来，采取针对性预防措施，提高预防职业性危害工作的效率。对特定的污染物易感人群和耐受人群的基因多态性研究，有助于阐明环境因素的致病机制，也推动遗传易感性标志物的研究。,我国儿童“血铅”现状,2011年怀远县百名儿童“血铅”超标事件：根据1月5日和6日，安徽省环境监测中心站在博瑞电源有限公司周边1公里范围内开展的铅污染水平监测，表明该企业对周边土壤已产生不同程度的污染，可以判定儿童血铅超标是由该企业违法排污造成的。由卫生部妇幼司、世卫组织儿童卫生合作中心、首都儿科研究所共同完成的“儿童铅中毒调查”显示：北京06岁组儿童中，有近7%的人血液中铅含量超标。实际上，在我国，儿童血铅含量偏高已是普遍存在的现象。来自中国疾病预防控制中心的数据显示：1990年，我国有57.5%的27岁儿童铅摄入量超标，2000年数字上升到62.1%，目前仍有1/3的儿童通过饮食摄入超量的铅。,相关研究指出，人体中的铅主要是由环境铅通过各种途径进入体内的，而工业废水、废气以及汽车排放的尾气，都是造成环境铅污染的主要原因。生活环境中的铅是儿童接触铅的主要途径，资料显示，居住在主要公路平行线60米以内的儿童血铅明显偏高；高浓度的铅尘大多距地面一米以下，1米的高度恰好与儿童呼吸带高度一致，因此，儿童通过呼吸吸入体内的铅远远超过成人。专家们指出，多年来血铅检查往往不被重视，而铅污染却越来越严重，特别是近年经济迅猛发展，交通繁忙，家居装修普遍，儿童玩具日渐丰富，来自汽油和油漆中的铅也构成对环境的污染。随着工业化的深入以及产业结构的调整，越来越多的企业将工厂从沿海地区转移至内地的中西部地区。在产业转移的过程中，对于环境污染的监管不力，导致各地血铅事件频发。,四、环境因素对健康影响的双重性,紫外线：杀菌、抗佝偻病红斑作用、致癌效应气温：人类生存必不可少酷暑、严寒致人死亡光照：生产生活必需闪光盲、眼睛不良反应,hormesis（兴奋效应）某些物质在低剂量时对生物系统具有刺激作用，而在高剂量时具有抑制作用。,闪光盲：核爆炸的强光刺激眼睛后，使视网膜上感光的化学物质视紫质被“漂白分解”，从而造成暂时的视力障碍，成为闪光盲。人员发生闪光盲后，立即出现视力下降，眼发黑，“金星飞舞”，色觉异常，胀痛等，严重者出现头痛、头晕、恶心、呕吐等植物神经功能紊乱症状，但症状持续时间短，不经治疗，在爆后几秒到34小时即可自行恢复，不留任何后遗症。,第三节环境改变与机体反应的基本特征,环境因素的改变,作用的对象人群及其反应,一、环境介质与环境因素暴露,环境化学物质,环境自净,有害性增加,转归,（一）环境物质在环境介质中的迁移,1、单一介质内的迁移,高浓度,低浓度,空气、水、土壤,扩散、对流,剧毒物污染莱茵河事件,1986年11月1日发生在瑞士巴塞尔市，该市桑多兹化工厂仓库失火，近30吨剧毒的硫化物、磷化物与含有水银的化工产品随灭火剂和水流入莱茵河。顺流而下的150公里内，60多万条鱼被毒死，500公里以内河岸两侧的井水不能饮用，靠近河边的自来水厂关闭，啤酒厂停产。有毒物沉积在河底，将使莱茵河因此而“死亡”20年。,2、不同介质间的迁移,化学物质,生物体,空气,水体,土壤,3、生物性迁移生物性迁移指污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程而发生的迁移。这是污染物在环境中迁移的最复杂而又最具体最具有意义的迁移方式。,食物链（foodchain）,在生态系统中不同营养级的生物逐级被吞食以满足生存需要而建立起来的链锁关系，称食物链。其本质是生物通过食物链使物质和能量在生物种群间得以循环和流动。食物链对环境中的物质转移和累积起重要作用。,生物放大作用（biomagnification）,环境中的重金属（heavymetal）元素和难降解（degradation）的有机物，可通过食物链而转移到高位营养级生物的体内，而使其浓度逐级在生物体内放大，即生物放大作用。,生物富集作用（bioenrichment）,生物从环境中摄入浓度极低的重金属元素或难降解的化合物，在体内逐渐累积起来，使生物体内该元素或化合物的浓度大大超过环境中的浓度，这种现象称为生物富集作用。例如，海水DDT浓度0.00005ppm浮游生物0.04ppm（约1000倍）鱼2.07ppm（约4万倍）海鸟75.5ppm（约100万倍）,世界上已确认的公害病（publicnuisancedisease）如水俣病（Minamatadisease）、痛痛病（Itai-Itaidisease）都与食物链的生物放大作用有关。,（二）环境化学物在环境介质中的转化,1、化学转化洛杉矶光化学烟雾事件1946年5-12月，美国西海岸的洛杉矶市。该市250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。,2、生物转化水俣病事件1953年发生在日本熊本县水俣镇,一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。当时，最先发病的是爱吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛，纷纷跳海自杀(也就猫跳海事件)。没有几年，水俣地区连猫的踪影都不见了。1956年，出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清，所以用当地地名命名。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。,（三）环境介质中的迁移和转化对环境因素暴露的影响,1、扩大暴露范围切尔诺贝利核泄漏事件印度博帕尔事件1984年12月3日，美国联合碳化公司在印度博帕尔市的农药厂因管理混乱，操作不当，致使地下储罐内剧毒的甲基异氰酸脂因压力升高而爆炸外泄。45吨毒气形成一股浓密的烟雾，以每小时5000米的速度袭击了博帕尔市区。死亡近两万人，受害20多万人，5万人失明，孕妇流产或产下死婴，数千头牲畜被毒死。,2、增加暴露途径,空气,土壤,水,生物体,有害物质,痛痛病(Itaitadisease),1955-1972年日本富山县神通川下游：镉污染稻谷，引起的“痛痛病”大腿、腰和关节痛，随后发展为全身，造成病理骨折、骨骼变形，从而导致呼吸和进食困难。多见于40岁以上的妇女,3、改变污染物性质和毒性SO2SO3酸雨硫化砷（As2S2、As2S3）有机砷,北美死湖事件美国东北部和加拿大东南部是西半球工业最发达的地区，每年向大气中排放二氧化硫2500多万吨。其中约有380万吨由美国飘到加拿大，100多万吨由加拿大飘到美国。上世纪七十年代开始，这些地区出现了大面积酸雨区，酸雨比藩茄汁还要酸，多个湖泊池塘漂浮死鱼，湖滨树木枯萎。,4、影响暴露剂量,环境化学物质,环境介质,生物迁移,稀释过程,生物放大作用,二、暴露特征与反应,（一）暴露途径,一种或多种污染来源,有害化合物,危害效应,环境介质,1、影响总暴露量暴露途径越多总暴露量越大效应越明显2、影响吸收率吸收率因暴露途径不同而不同：吸收率高、吸收量大，效应就强、危害就大；反之，亦然。3、改变作用靶进入体内途径不同，最先接触的器官、组织不同，作用机制不同。,汞蒸气,蒸气由呼吸道吸收，金属汞由消化道吸收量其微（约为摄食量的万分之一），但氯化汞（HgCl2）则吸收迅速。汞盐也可由皮肤、粘膜吸收。金属汞和一价汞化合物进入血液后，在血内可氧化为二价汞离子，后者与血浆蛋白、血红蛋白结合，形成蛋白结合型汞。汞蒸气吸入后，可透过血脑屏障进入脑内。汞主要由尿和粪中排出，唾液、乳汁、汗液亦有少量排泄，肺部呼出甚微。汞是许多酶的非特异性抑制剂。汞离子对巯基（-SH）、二巯基（-S-S）具有高度亲和力，使体内具有重要生物活性的与巯基有关的酶，如细胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等失去活性；汞还与氨基、羧基、磷酰基结合而影响功能基因的活性。由于这些酶和功能基因的活性受影响，阻碍了细胞生物活性和正常代谢，最终导致细胞变性和坏死，从而引起中枢和植物神经系统功能紊乱和肾、消化道等脏器损害。汞还可引起免疫功能紊乱，产生自身抗体，发生肾病综合征或肾小球肾炎。升汞致死量为0.30.5g，氧化汞为11.5g，甘汞为23g。,水银温度计破的话，首先要打开窗户通风；然后带上手套，用小铲子把水银收集起来深埋，或在上面撒些硫磺粉末，硫和汞反应能生成不易溶于水的硫化汞，危害会大大降低。由于水银在常温下即可蒸发成气态，很容易被吸入呼吸道，引起中毒，所以，处理散落在地的水银时最好带上口罩。,（二）剂量-反应关系,剂量-效应（dose-effect）关系随着环境有害因素剂量的增加，它在机体内所产生的有害的生物学效应增强，这称为剂量-效应关系。它表示进入机体的剂量与某个机体所呈现出的生物效应强度间的关系。剂量-反应（dose-response）关系是指随着剂量增加，产生某种特定生物学效应的个体数增加，通常以出现特定生物学效应的个体占总测试个体数的百分数来表示。这是环境有害因素作用于人群后，机体反应的一般表示方法。,剂量-效应（反应）关系可以曲线来表示。不同化合物的曲线形状和特征不同,有三种类型。1、无阈值化合物指遗传毒性致癌物。从理论上说，一个致癌物分子即可能在一个细胞引发肿瘤，因此认为这类化合物无安全剂量。2、有阈值化合物在大于其阈值才产生有害效应，属于阈值化合物。3、必需元素有两个阈值，低于或高于其阈值均会产生有害效应。,钙缺乏与过量,缺失：婴幼儿表现为佝偻病成年人表现为骨质软化和骨质疏松。我国现有膳食结构的营养调查表明，居民钙摄入量普遍偏低。仅达原AI的50左右。因此钙缺乏症是较常见的营养性疾病。,过量:增加肾结石的危险性：草酸、蛋白质、植物纤维摄入高，易与钙结合成结石相关因子干扰其他元素的吸收：高钙抑制铁、镁、磷的吸收；降低锌的生物利用率奶碱综合征：高血钙、碱中毒和肾功能障碍（使用过量不吸收的含钙抗酸药并用牛奶所引起的高血钙称奶碱综合征。常伴碱中毒与肾功能损伤。因目前不常使用这类抗酸药，该综合征变得少见。）,许多污染物在人体内有蓄积作用，随着时间的延长，污染物在体内的蓄积量增加，当达到中毒阈值时，对机体造成危害。污染物在体内的蓄积量与摄入量、作用时间及污染物本身的生物半减期三个因素有密切关系。污染物摄入量大，生物半减期长，持续作用时间长，污染物在体内的蓄积量大，对人体的危害性也大。暴露量大、生物半减期长、暴露时间长，在体内蓄积量大，易发生慢性中毒。,(三)作用时间与蓄积效应,生物半减期是指污染物在生物体内浓度减一半所需的时间，污染物摄入量相等，生物半减期长的物质对人体毒作用的危险性比半减期短的大。对于具体某毒物来说，暴露浓度相对稳定、生物半减期为一常数，这时是否发生慢性中毒就取决于暴露时间。功能蓄积（functionalaccumulation）：功能受损的累加（体内毒物量未见增加，但对机体的功能损伤作用累加）。耐受性：生物对进入其体内的有害元素积累的忍耐能力，其本质在于解毒酶活性的诱导、代谢与排泄加速。,三、环境多因素暴露与联合作用,（一）环境作用因素的多样性物理性、化学性、生物性化学物的联合毒性作用：凡两种或两种以上的化学物同时或短期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用。,Cookingfume（烹调油烟）我国室内污染的一个特色,Cookingathighoiltemperature(250)canproduceaseriesofcomplexpollutants.Morethan200compoundshavebeenidentifiedfromcookingsmoking.主要有醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、内酯、杂环化合物等。在烹调油烟中还发现挥发性亚硝胺等已知致癌物。,（二）联合作用的类型1、相加作用：1+1=2（大部分刺激性气体和具有麻醉作用的毒物表现为相加作用。）2、协同作用：1+1=20（协同作用的机制复杂，可能是一种毒物促进了其他毒物的吸收，或是阻碍了其代谢解毒和排泄过程。）3、增强作用：0+1=104、拮抗作用：1+12（可分为功能拮抗、化学拮抗、处置拮抗、受体拮抗等。）,四、人群健康效应谱与易感人群,环境有害因素引起的健康危害是一个连续的多个阶段的过程。整个效应从弱到强分为5级。,（一）健康效应谱（spectrumofhealtheffect）：指人群暴露于环境污染物时产生的不良反应在性质、程度和范围上所表现出的征象。它反映了环境污染引起的健康危害在人群中的分布情况。,污染物在体内负荷增加，但不引起生理功能和生化代谢的变化体内负荷进一步增加，出现某些生理功能和生化代谢变化(非病理性的)引起某些生化代谢或生理功能的异常改变，这些改变已能说明对健康有不良影响，具有病理学意义机体功能失调，出现临床症状，成为临床性疾病出现严重中毒，导致死亡,预防医学工作一个很重要的任务就是发现代偿状态（临床前期-preclinicalphase）的早期敏感指标。很多慢性疾病、传染病、地方病、职业病、公害病等在代偿状态时早期发现，对于预防这类疾病的发生非常重要。代偿：当某个器官的组织发生病变时，由原器官的健全部分或其他器官来代替补偿它的功能。,（二）人群易感性,对环境有害因素反应更为敏感和强烈的人群（易受环境有害因素影响的人群），称为敏感人群（susceptivegroup）。机体对环境有害因素的反应，与人的健康状况、生理机能状态、遗传因素（易感基因）等有关。一般说来，老、弱、病、幼和特殊体质者对环境污染物较为敏感。,1、影响人群易感性的非遗传因素年龄、健康状况、营养状态、生活习惯、暴露史、心理状态、保护性措施等。如吸烟者是肺癌的高危人群；交通警察是汽车废气和铅危害的高危人群。,婴幼儿和老人对环境有害因素的作用往往有更高的易感性。伦敦烟雾事件1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的烟尘和二氧化硫。烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难，烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。伦敦烟雾事件期间，年龄在45岁以上的居民死亡人数为平时的3倍，1岁以下婴儿死亡数比平时也增加了1倍，在4000名死亡者中，80以上患有心脏或呼吸系统疾患。,2、影响人群易感性的遗传因素敏感人群对环境污染物敏感性异常增高，最重要的原因是基因对毒物危害易感性高（环境易感基因）。,遗传因素，如：性别、种族、遗传缺陷和环境应答基因多态性等。如：先天性缺乏1-抗胰蛋白酶的个体，对刺激性气体非常敏感，易造成肺的损伤；红细胞6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphatedehydrogenase,G6PD)缺陷者，对硝基苯类化合物及多种氧化物的损害异常敏感；显性慢性乙酰化状态，在白种人和黑种人中约占60%,而在东方人中仅占1020%，由于该类个体乙酰化作用慢而增加芳香胺化合物诱导的膀胱癌发生的危险度。,对环境因素的作用产生应答反应有关的基因称之为环境应答基因（environmentalresponsegene），环境应答基因的多态性是造成人群易感性差异的重要原因。,已知的易感基因多态性及其环境暴露相关疾病,第四节自然环境与健康,原生环境中存在大量对机体艰苦的有益因素：清洁并含有正常化学成分的空气、水、土壤、山珍野味；充足的阳光和适宜的气候；优美的植被；秀丽的风光等。,一、自然环境物理因素与健康,（一）地质灾害对人类健康的影响1、地震,根据美国地质勘探局的权威数据，1900年以来，里氏震级在8.6级以上的大地震有十余次，按震级排序分别为：1.智利大地震(1960年5月21日)：里氏9.5级。发生在智利中部海域，并引发海啸及火山爆发。此次地震共导致5000人死亡，200万人无家可归。2.美国阿拉斯加大地震(1964年3月28日)：里氏9.2级。此次引发海啸，导致125人死亡，财产损失达3.11亿美元。阿拉斯加州大部分地区、加拿大育空地区及哥伦比亚等地都有强烈震感。3.印度尼西亚苏门答腊大地震(2004年12月26日)：里氏9.1级，发生在位于印度尼西亚苏门答腊岛上的亚齐省。地震引发的海啸席卷斯里兰卡、泰国、印度尼西亚及印度等国，导致约30万人失踪或死亡。,4.西太平洋大地震（2011年3月11日）：里氏9.0级。震中位于宫城县以东130公里以外的西太平洋海域，震源深度20公里。根据日本官方统计（截止3月25日11时），日本东北部海域发生的强震及其引发的海啸已确认造成10035人死亡，17443人失踪。5.俄罗斯堪察加半岛大地震（1954年11月4日）：里氏9.0级。震中位于堪察加半岛南部近海。6.厄瓜多尔大地震(1906年1月31日)：里氏8.8级。约1000人在此次地震中遇难，地震引发了大约5米高的海啸冲击了厄瓜多尔海岸，大约500人死于这次海啸中。7.智利大地震（2010年2月27日）里氏8.8级。震源35公里，这次地震至少造成521人死亡，59人失踪，12000人受伤。,8.美国阿拉斯加大地震(1965年2月4日)：里氏8.7级。震中位于阿拉斯加安德烈亚诺夫群岛的埃达克岛附近。9.印度尼西亚苏门答腊大地震(2005年3月28日)：里氏8.6级。震中位于印度尼西亚苏门答腊岛北部近海，震源30公里，共造成1313人死亡。10.美国阿拉斯加大地震(1957年3月9日)：里氏8.6级。震中位于阿拉斯加安德烈亚诺夫群岛的埃达克岛近海，与1965年阿拉斯加8.7级地震震中位置非常接近。11.中国西藏墨脱大地震(1950年8月15日)：里氏8.6级。2000余座房屋及寺庙被毁。中国雅鲁藏布江及印度布拉马普特拉河损失最为惨重，至少有1500人死亡。,地震数据之最世界震级最大的是1960年5月21日的智利9.5级地震中国震级最大的是1950年8月15日的西藏8.6级地震死亡人数最多的是1556年1月23日(明世宗嘉靖三十五年)的陕西华县8级地震，死亡83万人中国波及范围最大地震是2008年5月12日的中国汶川8级大地震，地震重创约50万平方公里的中国大地!,2、火山爆发,1783年冰岛火山喷发给欧洲带来“尘夏”1783年6月8日，位于冰岛南部的拉基火山突然爆发，一股股火山灰射向空中，从25公里长的裂缝里溢出的熔岩流长达70多公里，形成有史以来规模最大的熔岩流。这场火山爆发的威力强大到有130个火山喷发口，喷发也断断续续持续了4个月。由于拉基火山位于偏僻山区，所以没有直接造成人员伤亡，但欧洲很快就感受到了它的威力。由于释放了超过800万吨氟化氢，约有20%-25%的冰岛人因为饥荒和氟中毒而死，大约80%的绵羊、50%的牛和50%的马匹因为牙氟中毒和氟骨症死亡。二氧化硫很快飘散到欧洲上空，先飘到挪威卑尔根，6月17日蔓延至布拉格，18日到柏林，20日到巴黎，23日降临英国。当时英国人记载称，雾气是如此之厚，导致停泊在港口的船只根本无法航行，太阳被描绘成“血红色”。由于天空持续落尘，英国历史也以“尘夏”（summerofsand）称呼1783年的夏天。,据统计，由于二氧化硫中毒，法国中北部的沙特尔市八九月间的死亡率达到了5%。在英国，八九月间有2.3万人死于中毒。阴霾逐渐发生一系列反应，引发雷电交加的暴风雨，随后又导致出现寒冬。受拉基火山喷发影响，欧洲接下来好几年都出现极端天气。以法国为例，干旱、反常的夏冬两季毁坏了农作物，使农民的生活难以为继，贫困和饥荒终于导致1789年法国大革命爆发。在美国，拉基火山喷发后，阿拉斯加经历了400年来最冷的一个夏天，美国随后经历的冬季也是有记录以来最漫长的一个。有证据表明，拉基火山对非洲和亚洲也有不小的影响，有毒烟雾波及到了叙利亚、西伯利亚西部的阿尔泰山区及北非。,（二）气象灾害和极端天气对人类健康的影响,1、气象灾害气象因素（meteorologicalfactor）包括温度、湿度、气压、风速等多种要素，气象学把瞬间至十余天内多种气象要素的综合状态称为天气(weather)，更长时期的天气的总和称为气候（climate）。,人生活在大气中，无时不受天气变化的影响，气象要素对人体的影响是通过皮肤、呼吸系统、感觉系统等来实现的。人体不同部位的感受器可接受不同的气象要素刺激，皮肤和粘膜主要接受气温、湿度、降水、风、大气酸度、太阳辐射、雾等刺激；呼吸系统主要接受气温、湿度、风、气压、气溶胶、大气电及大气中一切化学物质的刺激；感觉器官、包括眼、鼻、耳可接受光线(如可见光)、气压、雾、大气电、气味等刺激。,天气和气候条件对健康影响的方式1.对人体的物理作用2.影响人体生理和代谢功能3.对生物性病原体和生物性传媒的影响4.影响环境质量，增加环境污染物对健康的不良影响,常见的气象灾害：台风、龙卷风、暴雨洪涝、干旱、霜冻、冰雹、沙尘暴,2、极端天气对健康的影响极端气温对健康的危害：一般人群死亡人数每年有2个高峰：盛夏和严冬盛夏酷暑、热浪袭人：心脑血管疾病患者热负荷增加，死亡的危险性增大。2003年法国8月初的热浪中有一万多人死亡上海的调查显示，炎热天午后温度每升高1oC，死亡增加10人。严冬季节：冠心病、高血压、呼吸循环系疾病等患者易发作。上海气象中心和复旦大学公共卫生学院研究发现，SARS爆发和流行最适温度是1728oC，冷空气后的降温和升温引起的温度剧烈变化可能是引起SARS高发的气象原因之一。,3、高原特殊地理环境、地磁场、宇宙辐射与健康临床资料显示，人体长期缺磁会引发各种疾病；细胞缺磁，活力低下，就会加速肌体的衰老；血液缺磁会增加粘稠度，血粘度增加从而会导致血液循环不畅，各组织器官发生缺血、缺氧，引发循环系统、神经、泌尿及消化系统发生病变；人体缺磁还会促发神经失调、新陈代谢紊乱、细胞死亡加快，继而出现腰酸背痛、心悸、失眠、全身不适等症状。医学研究证实，新生细胞的含磁量比老细胞的几倍到几十倍，青年人血液中的含磁量也明显高于老年人。这也是老年人血液活力差、粘稠、易患心脑血管病的主要原因之一。,宇宙辐射（cosmicradiation）又称为宇宙射线，它是来自太阳和外层空间的高能粒子流。宇宙射线主要由高能电子、中子、质子和介子组成。与地球上存在的其他电离辐射相比，宇宙射线具有能量高，穿透能力强，不便屏蔽防护等特点，其强度与海拔高度、地球纬度和太阳活动等因素有关任何人都不可避免会受到宇宙辐射。上个世纪八九十年代进行的研究表明，我国公众所受的宇宙射线年有效剂量为0.26mSv/年，比世界平均水平约低28。这是由于我国居民绝大多数居住在低海拔高度的北半球和较低地球纬度的地带。一般情况下，地表上的人们通常不必担心宇宙射线问题，因为大气层有保护作用，会过滤掉大部分太阳闪焰释放的高能量粒子。但是这种保护作用随着海拔高度的升高而递减，也就是说海拔高度越高，宇宙射线就越强，两者间呈指数上升关系。不同的高度所接受的辐射剂量也不相同，如果按世界屋脊珠穆朗玛峰的高度计算，在这里生活1年受到的辐射剂量为20mSv，这一水平已达到我国职业照射的个人剂量限值。,二、地球化学因素与健康,（一）地表化学在人体内的分布根据化学元素在人体内含量多少，分为常量和微量元素。常量元素（majorelement）：碳、氢、氧、氮、硫、钾、钠、磷、钙、镁、氯等11种元素，占人体内化学元素总量99.95。微量元素（traceelement）：在人体内正常含量小于人体体重0.01且每日需要量小于100mg的化学元素。,（二）微量元素的生物学效应及对健康的影响,目前认为有14种微量元素(如锌、铁、铜、钼、铬、锰、钴、镍、锡、钒、碘、硒、氟和硅)在生物体内是维持正常生理、生化功能、生长发育和生殖繁衍所必不可缺的元素，称为必需微量元素（essentialtraceelement）。必需微量元素不能通过机体自身合成，必须从外界摄取。它们的需要量很小，但对生命活动过程的作用极大。,微量元素的生物学效应主要包括：参与酶的构成和酶的激活，影响酶的活性。参与某些蛋白质的合成，发挥特殊功能。参与激素及其辅助因子的合成，与内分泌活动密切相关。维持正常的生殖功能。增强机体的免疫功能,（三）地球化学因素与疾病由于地球结构上的原因，造成地球表面化学元素分布的不均匀性使某一地区水和/或土壤中某种（些）元素过多或过少，当地居民通过饮水、食物等途径摄入这些元素过多或过少，而引起某些特异性疾病，即生物地球化学性疾病（biogeochemicaldisease）。,由于这类疾病的发病特点具有明显的地区性，故又称之为地方病（endemicdisease）。最常见的生物地球化学性疾病：碘缺乏病、地方性氟病、地方性砷中毒、地方性硒中毒、地方性硒缺乏病；克山病、大骨节病等也与当地地理环境条件有密切关系。生物地球化学性疾病的发病原因：多与人体的必需微量元素（essentialtraceelements）有关，如氟、碘、硒等，也有人认为砷也是人体的必需微量元素。,三、自然环境生物因素对健康的影响,（一）生物性有毒有害物质与健康1、动物毒素澳洲灯水母高居首位。它的蜇刺会令人极其疼痛，导致恶心、呕吐、呼吸困难，如果不立刻注射抗毒药的话会很快致人于死地。悉尼的漏斗网蜘蛛被视为毒性最强的蜘蛛，其毒牙足以穿透人类的指甲。,非洲的黑曼巴蛇是世界上毒性最强且速度最快的蛇。它能以高达19公里的时速追逐猎物，人一旦被它咬到，致死率将近100%中南美洲的毒箭蛙，它在受到攻击的威胁时，会从皮肤分泌毒液，南美洲印第安人冒极大的生命危险抽取其毒液，使用在自己的箭尖上。毒箭蛙中毒性最强的是小黄金毒箭蛙，一只小黄金毒箭蛙就拥有足以杀死1000人的毒液。,17个国家的科学家评出的10种动物属“世界毒王”：1)澳洲方水母：生活在澳大利亚沿海，人若触及其触手，30秒钟后便会死亡。2)澳洲艾基特林海蛇：它长着一张大嘴，和澳洲方水母栖身于同一水域。3)澳洲蓝环章鱼：这种软体动物的身长仅15厘米，蜿足上有蓝色环节，常在澳大利亚沿海水域出没。4)毒鱼疣SynanceiaverrucosaReefStonefish：栖身于澳大利亚沿海水域。,5)巴勒斯坦毒蝎：生活在以色列和远东的其他一些地方。6)澳大利亚漏斗形蜘蛛：生活在澳大利亚悉尼市近郊。7)澳洲泰斑蛇。8)澳洲褐色网状蛇。9)眼镜王蛇。10)非洲黑色莽巴蛇。,2、植物毒素,天然存在于植物中对人或动物有毒的化学物质称为植物毒素(planttoxins)。植物所产生的有毒物质主要有生物碱、糖苷、毒蛋白、多肽、胺类、草酸盐和霉菌毒素等。生物碱是含氮化合物，具有碱的性质，可与酸形成盐类。常见有毒植物多属豆科、马钱科、石蒜科、天南星科、防己科、毛茛科、茄科、百合科等。,糖苷类是由糖分子和非糖分子以苷式结合而成，其中非糖分子即糖苷配基，又名配糖体。糖苷类又可分为氰苷和皂苷等，还有许多对心脏具有强烈作用的强心苷类。氰苷多存在于蔷薇科和豆科植物中，也存在于大戟科中。皂苷多存在于豆科、无患子科和薯蓣科中。强心苷类多存在于夹竹桃科、百合科、卫矛科等植物中。,某些藻类含有天然毒素，如软骨藻酸（domoicacid），具有神经毒性；藻类肝毒素（微囊藻和节球藻毒素）具有致癌性。霉菌毒素:如黄曲霉毒素B1（AflatoxinsB1）、赭曲霉素A(OchratoxinA)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol)等。预防的关键在于识别它们，避免接触或食用。应当记住，纯天然的不一定都是有益无害的。,（二）自然疫原性疾病,病原体：细菌、病毒、立克次体、螺旋体、真菌、原虫等。流行特征：区域性；季节性和周期性变化；受人类活动和社会行为影响。防治工作：预防人类的感染健康教育、预防接种、个人防护、群防群治。,环境污染:当排入环境中的废弃物数量或浓度超了环境的自净能力，造成环境质量下降和恶化，影响到人体健康，则称为环境污染(environmentalpollution)。环境污染物分类:化学性、物理性和生物性三类。,第五节环境污染与健康,环境污染对人群健康的影响特点环境污染物通过多种环境介质(水、空气、食物等)多种途径进入人体可以发生联合作用，如相加、协同、拮抗和独立作用等人群处于低水平长时间暴露状况，探索敏感而特异的反应指标困难受污染影响人群反应的个体差异大，如敏感人群,（一）急性危害定义:环境污染物在短时间大量进入环境，可使暴露人群在较短时间内出现不良反应、急性中毒甚至死亡。1、大气污染的烟雾事件世界上发达国家由于未重视环境保护，曾多次发生工业污染所致的急性中毒事件。如伦敦烟雾事件、光化学烟雾事件。,一、环境污染对人群的急、慢性危害,2、过量排放和事故性排放引起的急性危害（1）废气、废水大量排放（2）事故性排放的环境污染事件如1984年印度博帕尔农药厂发生的异氰基甲酯泄漏事件，导致2500多人急性中毒死亡。（3）核泄漏事故：前苏联、美国、日本都先后发生过核电站核泄漏事故,3、环境生物性污染引起的急性传染病饮用水受到病原微生物污染，可发生急性传染性疾病，2003年春季世界范围内的“非典”（又称严重急性呼吸道综合征，SARS）流行，患者飞沫呼吸道传染是最重要的传播途径。,（二）慢性危害定义:环境中有害污染物以低浓度、长时间反复作用于机体所产生的危害。类型：1、非特异性影响环境污染物(因素)所致的慢性危害，临床表现不典型，而是表现为免疫功能和抵抗力可明显减弱，对生物感染的敏感性增加，健康状况逐步下降，表现为人群中患病率、死亡率增加，儿童生长发育受到影响。,2、引起慢性疾患在低剂量环境污染物长期作用下，可直接造成机体某种慢性疾患。如慢性阻塞性肺部疾患，它是与大气污染物长期作用和气象因素变化有关的一组肺部疾病，包括慢性支气管炎、支气管哮喘、哮喘性支气管炎和肺气肿及其续发病。随着大气污染的加重，居民慢性阻塞性肺部疾患在疾病死亡中的比重增加。,3、持续性蓄积危害在环境中有些污染物如铅、镉、汞等重金属在环境中浓度低，但由于它们的生物半减期很长，如汞的生物半减期为72天，镉的生物半减期为13.7年，长期暴露会导致体内持续性蓄积。同时，机体内有毒物质还可能通过胎盘屏障或授乳传递给胚胎或婴儿。在慢性危害中，食物链和生物放大作用有重要的作用。,（一）致癌物的分类国际癌症研究机构（IARC，1987年）指出，化学致癌物是指能引起恶性肿瘤发生增多的化学物，在某些情况下诱发良性肿瘤的化学物也可认为是化学致癌物。目前约有7000多种化学物经过动物致癌试验，其中1700多种为阳性结果。,二、环境污染与致癌危害,按对人的致癌危险性878种化学物根据其对人的致癌危险分成4类。1类：对人致癌87种。2A类:对人很可能致癌63种。2B类:对人可能致癌234种。3类:对人的致癌性尚无法分类，即可疑对人致癌，493种。4类：对人很可能不致癌，一种,2、按活化的需要把致癌物分为：不需活化的，称为直接致癌物需活化的，称为间接致癌物3、按是否具有诱变性分两类：诱变性致癌物非诱变性致癌物,1城市与乡村肺癌发生率和死亡率大气污染在城市和乡村有着十分明显的差异，对比城市和乡村肺癌发生率和死亡率可在某种程度上反映出大气污染的致癌危害。一般来说，城市大气污染程度较乡村严重，其肺癌发病率和死亡率也高于乡村。例如上海市1973-1975年肺癌死亡率分析表明，市中心区肺癌死亡率最高27.26/10万，郊区次之14.27/10万，农村最低8.5/10万，市中心区向外围逐渐递减。,（二）空气污染与肺癌,2宣威室内空气污染与肺癌云南宣威县，女性肺癌死亡率居全国首位。流行病学调查，获得如下资料肺癌死亡率居各类肿瘤死亡率之首。肺癌死亡率有明显地域差异。农民肺癌死亡率高，与职业接触无关。吸烟率的高低与肺癌死亡率无关。肺癌死亡率与宣威居民生活燃料(煤)对室内空气污染有密切联系。经检测，燃烟煤室内空气中苯并(a)芘（BaP）浓度高，超过我国大气卫生标准值600多倍。,苯并（）芘简介,苯并芘又称苯并（）芘，英文缩写BaP，是一种常见的高活性间接致癌物。3，4-苯并芘释放到大气中以后，总是和大气中各种类型微粒所形成的气溶胶结合在一起，在8微米以下的可吸入尘粒中，吸入肺部的比率较高，经呼吸道吸入肺部，进入肺泡甚至血液，导致肺癌和心血管疾病。吸烟烟雾和经过多次使用的高温植物油、煮焦的食物、油炸过火的食品都会产生苯并芘。对于苯并芘，日本人曾将其在兔子身上做过实验。实验表明，将苯并芘涂在兔子的耳朵上，涂到第40天，兔子耳朵上便长出了肿瘤。研究证明，生活环境中的苯并芘含量每增加1%时，肺癌的死亡率即上升5%。污染来源：存在于煤焦油、各类碳黑和煤、石油等燃烧产生的烟气、香烟烟雾、汽车尾气中，以及焦化、炼油、沥青、塑料等工业污水中。地面水中的BaP除了工业排污外，主要来自洗刷大气的雨水。