环境卫生学 第2章 环境与健康关系

1、【学习要求】 1. 掌握环境污染基本概念，环境污染引起的急性、慢性危害及致癌、致畸等远期危害，环境与健康关系的研究方法。 2. 熟悉环境改变与机体反应的基本特征，环境与健康标准体系。 3. 了解人类的环境，人与环境的辩证统一关系，自然环境与健康，健康危险度评价。 重点：环境污染与健康，环境与健康关系的研究方法。 难点：环境与健康关系的研究方法。,第二章 环境与健康的关系,环 境,环境与健康的关系,一、人类自然环境的构成,第一节 人类的环境,二、 生态环境,原生环境,次生环境,环境,1.按环境是否受过 人类活动的影响,2.按环境要素的属性及特征,原生环境,次生环境,自然环境,人为环境,社会环境,

2、人类的环境是指环绕于地球上的人类空间及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种物质因素及社会因素的总体。,大气圈,岩石圈,水圈,生物圈,一、人类自然环境的构成,土壤岩石圈 地壳主要由岩浆岩、沉积岩和变质岩构成。,大气圈（atmospheric sphere)主要指围绕地球周围的空气层。,生物圈(biosphere)指地球上所有生命物质及其生存环境整体。其范围包括了大气圈下层、土壤圈和水圈。,水圈(hydrosphere)地球上的水以气态、液态、固态三种形式存在于空气、地表与地下，成为大气水、海水、陆地水，它们共同构成了水圈。,二、生态环境（ecologial environment）,生态系

3、统(ecosystem)是在一定空间范围内，由生物群落及其环境组成，借助于各种功能流（物质流、能量流、物种流和信息流）所联结的稳态系统。,生态系统具有整体性、开放性、自调控、可持续性等特征。,（一）生态系统的主要特征,Text in here,Text in here,Text in here,（二）生态系统的服务功能,1.对大气化学成分、气候和水循环的调节,2.废弃物的净化、农作物的生物防治、缓解自然灾害的功能,3.提供休闲游乐场所、提供具有美学、艺术、教育、精神及科学价值的文化资源等,供给,调节,文化,支持,活力指生态系统的功能性。,结构稳定指具有平衡、完整的生物群落,自调节功能主要靠其反

4、馈作用。,生态系统健康（ecosystem health) 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。,环境与健康的关系,一、人与环境辩证统一关系的演变过程,二、人与环境辩证统一关系,三、人与环境的相互作用的生物学基础,第二节 人与环境的辩证统一关系,二、人与环境的辩证统一关系,人体通过新陈代谢与外界环境不断进行着物质交换和能量流动，使得机体的结构组分与环境的物质成分保持着动态平衡，并形成人与环境之间相互依存、相互联系的复杂的统一整体。,（一）人与环境在物质上的统一性,一、人与环境的辩证统一关系的演变过程,二、人与环境的辩证统一关系,（二）人与 环境在物质上的统一性（触

5、发器）,（二）人类对环境的适应性,但人类对环境的适 应能力是有限的,人体对环境的变化可形成一定的调节功能以适应其变化。,光适应,缺氧环境适应,气候适应,热适应,（三）环境因素对人体影响的双重性,诸多环境因素对机体健康的影响具有有利和有害两方面的特性。,有的在传统意义上是有毒的物质，在极低剂量下也会表现出对机体的有益效应（hormesis效应）。,Hormesis效应（兴奋效应）,（四）人与环境之间的生态平衡,协调发展，保持经济效应、 社会效应、生态效应的高度统一,三、人与环境相互作用的生物学基础,（一）环境对机体的影响 （二）机体对环境的反应 （三）环境与机体的交互作用 1.基因多态性 2.人

6、们更加关注环境因素与机体的交互作用在毒理学反应和人类环境暴露相关疾病中的重要性。 3.环境扣扳机效应 4.全基因组关联研究（GWAS） 全暴露组关联研究（EWAS）,一、环境介质与环境因素暴露,二、暴露特征与反应,三、环境多因素暴露与联合作用,四、人群健康效应谱与易感人群,第三节 环境改变与机体反应的基本特征,环境与健康的关系,一、环境介质与环境因素暴露,无机汞,甲基汞,微生物,1.单一介质内的迁移 2.不同介质间的迁移 3.生物性迁移 生物放大作用biomagnification,化学转化 生物转化 毒性降低 毒性增强,（一）环境物质在环境介质中的迁移,（二）环境化学物在环境介质中的转化,（

7、三）环境介质中的迁移和转化对环境因素暴 露的影响,二、暴露特征与反应,环境暴露是环境因素产生健康有害效应的决定因素。,暴露途径可有多种，暴露途径与效应的关系密切：,1.影响总暴露量 2.影响吸收率 3.改变作用靶,（一）暴露途径,（二）剂量反应关系 （dose-response relationship）,剂量反应关系是制定 卫生标准的理论基础,分清以上两个概念,1）定量反应：指随着环境有害因素剂量的增加，机体内所产生的有害生物学效应而随之增强的相互关系，可用计量资料反映。,2）定性反应：随着环境有害因素剂量的增加，产生某种特定生物学效应的个体数而随之增加的关系。可用计数资料反映。,无阈值 化

8、合物,剂量,必需微 量元素,有阈值 化合物,有害效应,三种类型化合物的剂量反应关系曲线,剂量反应曲线的类型,（三）暴露时间,对于环境污染物的暴露，往往是在较低的剂量下重复暴露。重复暴露的时间包括暴露频度和暴露持续期两个要素。,影响体内蓄积量的重要因素：作用时间、生物半衰期和摄入量。,三、环境多因素暴露与联合作用,（一）环境作用因素的多样化,环境有害因素的类型多、数量庞大，人体吸入的空气、饮用的水、摄入的食物中的污染物都不是单一的，而是多种物质同时存在，从而产生联合作用。,化学物的联合毒性 作用（joint toxic effect） 两种或两种以上的 化学物同时或先后 作用于机体产生的 综合毒

9、性作用。,（二）联合作用的类型,相加作用 additive effect,协同作用 synergistic effect,增强作用 potentiation,拮抗作用 antagonism,独立作用 independent effect,四、人群健康效应谱与易感人群,（一）人群健康效应谱 (spectrum of health effect),健康效应谱: 不同级别的效应在人群中的分布。整个效应从弱到强分为5级。 这种效应谱有冰山现象（iceberg phenomenon）之称。,死亡率,患病率,生理反应异常,生理代偿性变化,生理负荷增加,对健康 有影响,对健康 有潜在 影响,受影响人群的比例

10、,健康效应谱,易感人群（susceptible group)：通常指对环境有害因素作用的反应更为敏感和强烈的人群。,（二）人群易感性,（三）影响人群易感性因素,非遗传因素 年龄、健康状况、 营养状态和行为 习惯等,遗传因素 性别、种族、 遗传缺陷 环境应答基因多态性,一、 自然环境物理因素与健康,二、地球化学因素与健康,三、自然环境生物因素对健康的影响,第四节 自然环境与健康,环境与健康的关系,一、自然环境物理因素与健康,主要指超常的高温、寒冷等天气,主要指高原低氧环境,台风、龙卷风、焚风、暴雨洪涝、干旱等,地震、火山爆发、滑坡、崩塌、泥石流,气象灾害,二、地球化学因素与健康,（一）地表化学元

11、素分布,（二）微量元素的生物学效应及对健康的影响,1、必需微量元素（essential traceelement) 2、必需微量元素的生物学效应,（1）参与酶的构成和酶的激活，影响酶的活性 （2）参与某些蛋白质的合成，发挥特殊功能 （3）参与激素及其辅助因子合成 （4）维持正常的生殖功能,常量元素和微量元素,由于地质原因使得生活在该地区的人群对某种化学元素摄入量过高或过低而引发的疾病称为生物地球化学性疾病(biogeochemical disease) 如碘缺乏病、地方性氟病、地方性砷中毒等。,（三）地球化学因素与疾病,三、自然环境生物因素对健康的影响,许多生物能产生和分泌某种有毒有害物质。,

12、动物毒素有神经毒素、心脏毒素、细胞毒素等。,植物毒素类型多、有害作用广泛。,植物致变应原可引起变应性接触性皮炎及全身过敏反应。,（一）生物性有毒有害物质与健康,（二）自然疫源性疾病,由于某些地区存在动物源性传染病的动物传染源、传播媒介及病原体在动物间传播的自然条件，当人类进入该地区时可被感染得病，这些疾病称为自然疫源性疾病（natural focus disease）。,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,环境污染,一 、环境污染对人群的急、慢性危害,二、 环境污染与致癌危害,三、环境污染与致畸危害,四、环境内分泌干扰物危害,作业：思考题,第五节 环境污染与健

13、康,环境与健康的关系,环境污染物在短时间内大量进入环境，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 伦敦烟雾事件 光化学烟雾事件,进入环境的污染物的量超过了环境的自净能力，造成环境质量下降和恶化，直接或间接影响到人体健康，则称为环境污染(environmental pollution)。,一、环境污染对人群的急、慢性危害,（一）急性危害（acute hazard）,光化学烟雾事件,伦敦烟雾事件,2过量排放和事故性排放引起的急性危害 废气、废水大量排放 （2012广西，企业违法排放含镉废水） 事故引发的污染事件 核泄露事故（1986苏联，切尔诺贝利） 3生物性

14、污染引起的急性传染病 介水传染病 （2010海地，28万余人感染霍乱） 空气传播传染病,博帕尔事件,博帕尔农药 泄漏（1984）,切尔诺贝利核泄漏事故,身体抵抗力降低, 儿童生长发育减缓 如Chronic Obstructive Pulmonary Diseases, COPD,甲基汞中毒,（二）慢性危害（chronic hazard）,环境中有害物质以低浓度、长时间反复作用于机体所产生的危害。,1. 非特异性影响,2 . 引起慢性疾患,3. 持续性蓄积危害,持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants）：能在环境中长期残留持久存在、在生物体内持续性蓄积的化合物

15、，如重金属及化合物，滴滴涕、氯丹、艾氏剂、狄氏剂等。,二、 环境污染与致癌危害,（一）致癌物的分类及环境化学致癌物,1、按对人的致癌危险性，分为4类,符合三条件： 有流行病学资料 剂量反应关系 动物实验证据充分,符合两条件： 对人类致癌证据有限动物实验证据充分,符合两条件： 对人类致癌证据有限 动物实验证据不充分,118,79,290,500,2、按活化的需要，分为两类 直接致癌物 间接致癌物（前致癌物） 终致癌物 3、按是否具有诱变性，分为两类 诱变性致癌物（遗传毒性致癌物）：80% 非诱变性致癌物（非遗传毒性致癌物） 4、根据致癌物的化学结构或来源分（表2-4）,表2-3 常见的致癌物,类

16、 别 化学物举例 直接烷化剂 芥子气、氯甲甲醚、环氧乙烷 间接烷化剂 氯乙烯、苯、丁二烯、烷化抗癌药 多环芳烃类 苯并芘、二甲基苯蒽、煤焦油、沥青 芳香胺类 联苯胺、乙萘胺、4-氨基联苯、4-硝基联苯 金属和类金属 镍、铬、镉、铍、砷 亚硝胺及亚硝酰胺 二甲基亚硝胺、二乙基亚硝胺、亚硝酰胺 霉菌和植物毒素 黄曲霉毒素、苏铁素、黄樟素 固体（不可溶）物 结晶硅及石棉 嗜好品 吸烟、嚼烟、槟榔、鼻烟、过量的酒精饮料 食物的热烈解产物 杂环胺类、2-氨-3-甲基-咪唑喹啉 药物（含某些激素） 环磷酰胺、噻替派、已烯雌酚,（二）空气污染与肺癌,污染大气的致癌物：多环芳烃（PAH），BaP 空气中PAH

17、来源于：煤和石油的不完全燃烧,肺癌死亡率（/10万）,年代,表2-5 空气中BaP浓度（g/100m3） 与肺癌死亡率（/10万）,公社 室外BaP 室内BaP 19731979年肺癌调整死亡率 城 关 3.36 108.56 174.21 来 宾 1.85 67.97 128.31 榕 城 15.65 248.50 104.09 龙 潭 3.14 55.98 22.96 龙 场 7.01 107.99 39.46 板 桥 0.53 39.95 19.03 海 岱 0.29 53.94 13.48 普 立 1.54 28.62 7.49 落 水 1.16 43.76 9.55 热 水 0.52

18、 35.60 2.08 宝 山 3.12 46.37 9.18,结论,肺癌发生率（%）,图2-6 室内煤烟和柴烟污染与小鼠肺癌发生率,水污染与肝癌、膀胱癌 污染水体可含多种致癌物： 有机污染物：2221种，20/765种，36/765种，18/765种，48/765种 氯化副产物：膀胱癌、结直肠癌有关,（三）水污染与肿瘤,表2-6 黄浦江水致突变性与肿瘤的关系 水域 居民点 致突变性 胃癌标化死亡 肝癌标化死亡率 上游 青浦 阴性或可疑阳性 62.7 56.9 中游 徐镇 阳性 86.2 67.7 下游 龙江 强阳性 146.0 81.3,（/10万）,（/10万）,结论,1、水致突变性与肿瘤

19、的关系,表2-7 饮用水种类与肝癌发病率 饮用水种类 调查人数 五年肝癌例数 平均每年例数 年发病率 （/10万） 宅沟水 21237 100 20 94.18 泯沟水 26356 116 23.2 88.03 河 水 16912 30 6 35.48 井 水 23415 1 0.2 0.85 合 计 87920 247 49.4 56.19,结论,2、水污染与肝癌,三、环境污染与致畸危害,人类出生缺陷（先天畸形）指胎儿的外观或体内器官的结构异常。,遗传因素（染色体异常及基因 遗传病 等）占25% 环境因素（药物、环境化学物、 物理 因素）占10% 遗传与环境因素相互作用及原因 不 明者占65

20、%。,导致出生缺陷率增加的因素,已知人类致畸因素 类 型 致 畸 因 素 辐射 原子武器、放射性碘、放射线治疗 感染 巨细胞病毒、疱疹病毒1和2型、微细病毒B-19、 风疹病毒、梅毒螺旋体、弓形虫、水痘病毒、委 内瑞拉马脑炎病毒 母体损伤和代谢 酒精中毒、绒毛采样（前60天）、地方病的呆小 失衡 症、糖尿病、叶酸缺乏、高温、苯酮尿症、斯耶 格伦综合征、风湿病和心传导阻滞 药物和环境化 氨蝶呤和甲氨蝶呤、促雄性激素、白消安、巯甲 化物 丙脯酸、氯联苯、可卡因、环磷酰胺、已烯雌酚、 苯妥英、埃那普利、碘化物、锂、汞和有机汞、 羊膜内注射亚甲蓝、甲巯基咪唑、青霉胺、13-顺 维生素A酸、四环素、 等

21、,（一）环境致畸物和致畸因素,反应停,被反应停夺去胳膊的孩子们,剂量过低，不足以显示确定存在的致畸作用剂量过高，会引起母体毒性或大量死胎,（二）致畸作用的基本特征,1、存在敏感期,人：妊娠的第3-8周 大鼠：妊娠的7-16天,2、剂量反应关系仅在特定条件下存在,3、种属差异性大,4. 致畸物的胎盘转运和转化影响致畸性,工业区新生儿及婴儿死亡率对照区 工业区畸形率居民区,结论,（三）环境污染与致畸危害,1、空气污染与出生缺陷,2、水污染与先天性水俣病,先天性水俣病,世界上首次 发现的因水 体污染导致 的出生缺陷。,四、环境内分泌干扰物危害,内分泌干扰物(endocrine disrupting

22、chemicals)是对维持机体内环境稳态和调节发育过程的体内天然激素的生成、释放、转运、代谢、结合、效应造成严重影响的一类外源性物质。,对机体的作用：对雌激素、甲状腺素、儿茶酚胺、睾酮等呈现显著干扰效应，临床上以生殖障碍、出生缺陷、发育异常、代谢紊乱以及对某些癌症的发生、发展产生影响为特征。,邻苯二甲酸酯类 多氯联苯类 有机氯杀虫剂 烷基酚类 双酚化合物类 植物和真菌激素 金属类等,被证实或疑为内分泌干扰物的环境化学物有：,一、基准与标准,二、环境保护标准体系,三、环境卫生标准体系,第六节 环境与健康标准体系,环境与健康的关系,一、基准与标准,环境保护标准体系 环境卫生标准体系 一、基准与标

23、准,。,通过科学研究得出的对人群不产生有害或不良影响的最大浓度，是根据剂量反应关系和一定的安全系数确定的，不具法律效应。,基准(criteria),标准(standard),国家或地方对环境中有害因素提出的限量要求以及实现这些要求所规定的相应措施。具有法律效应。,基本概念,二、环境保护标准体系,（一）环境质量标准 环境空气质量质量标准(GB3095-2012) 地表水环境质量标准(GB3838-2002) 土壤环境质量标准(GB15618-1995) （二）污染物排放标准 综合型排放标准 行业型排放标准 （三）环境基础标准、监测方法标准及环境样品标准,三、环境卫生标准体系,（一）环境卫生专业基

24、础标准 （二）环境卫生单项标准 1.室内空气污染物卫生标准 2.饮用水卫生标准 3.公共场所卫生标准 4.卫生防护距离标准 5.其他标准,1.保障居民不发生急性中毒或慢性危害 2.对主观感觉无不良影响 3.对人体健康无间接危害 4.选用最敏感指标 5.经济合理和技术可行,（一）制订原则,四、环境卫生标准的制订,（二）制订方法,2. 气管内注入染毒 ： 适用于颗粒物染毒。,一、环境流行病研究方法,二、环境毒理学研究方法,三、环境流行病学和环境毒理学研究方法的 联系和应用实践,第六节 环境与健康关系的研究方法,环境与健康的关系,第六节 环境与健康关系的研究方法,环境流行病学 宏观方法， 暴露和健康

25、调查,环境毒理学 微观方法， 实验室研究,一、环境流行病研究方法,（一）研究基本内容和方法,基本内容： 研究已知暴露因素对人群的健康效应 探索引起健康异常的环境有害因素 研究暴露剂量反应关系,磷肥厂氟污染大气对接触居民健康影响的调查,水俣病、痛痛病病因学研究,基本方法： 已知暴露因素, 欲研究对人群健康的危害及其程度，可采用现况研究和定群研究及实验研究。 出现健康异常或临床表现后探索环境病因，可先采用现况研究和病例对照研究，再用定群研究及实验研究。,病例 对照 研究原理,环境流行病研究最基本也是最重要的工作 环境暴露测量 人群健康效应测量,(二)环境暴露与健康效应测量,暴露：指人体接触某一有害

26、环境因素的过程。 环境暴露水平：指人群接触某一环境因素的浓度或剂量。,内剂量,生物有效剂量,外剂量,即环境暴露剂量！,在暴露测量中 被检测的剂量,概念：外暴露剂量 方法：测定人群接触的环境介质中某种 环境因素的浓度或含量,根据人体接触的特 征估计个体的暴露水平，用平均数代表。 作用：基础资料，可据此划分高中低污染区。 缺点：不是很精确,1 暴露测量,（1）环境暴露测量：,(2)内暴露剂量测量,概念：测量机体内已吸收的污染物的量。 方法：通过测定生物材料中污染物或其代谢产物的含量来确定。 缺点：较准确，能反应多种途径暴露的总水平。,概念：经吸收、代谢、最终到达靶器官（组织）的污染物的量。 优点：

27、直接反映有害效应 缺点：检测较困难,如致癌物与DNA形成的加合物（adducts）,(3)生物有效剂量测量,高危人群 高危人群 抽样人群 疾病频率的测量 生化和生理功能测量,发病率、患病率、死亡率，各种症状或功能异常的发生率,2 健康效应测量,（2）健康效应测量的内容,（1）健康效应测量的对象,蓄水池,流入,流入,发病率和患病率的关系,通过正确的流行病学和卫生统计学方法分析， 注意： （1）混杂因素：在评价中应注意混杂因素的控制 （2）因果关系的判断：,3、暴露与健康效应评价,关联的强度,关联的稳定性,关联的时序性,分布的符合性,关联的合理性,剂量反应关系,生物标志（biomarker） ：生

28、物体内发生的与发病机制有关联的关键事件的指示物，是机体由于接触各种环境因子所引起机体器官、细胞、亚细胞的生化、生理免疫和遗传等任何可测定的改变。 分子生物标志（molecular biomarkers）：外来因子与机体生物大分子相互作用所引起的一切分子水平上的变化。能早期反映环境有害因素对机体的损害。应用分子生物标志建立了分子流行病学。,（三）生物标志与环境流行病学,1、生物标志的种类,暴露生物标志（exposure） 内剂量生物标志 生物有效剂量生物标志 效应生物标志 （effect） 机体生理生化改变 易感性生物标志（susceptibility） 机体接触特定环境因子时的特定反应,种 类

29、：,疾病,传统流行病学,暴露,分子流行病学,暴露,内剂量,生物有 效剂量,早期生 物效应,结构功 能改变,疾病,暴露标志,效应标志,传统流行病学和分子流行病学关系：,苯并芘-DNA加合物,2. 生物标志在环境流行病学中的应用,（1）暴露的精确测量 （2）早期生物效应的显示 （3）宿主易感性的判定,5、分子生物标志发展和应用中值得注意的问题 （1）分子流行病学发展的关键是建立适用的生物标志。 （2）生物标志的应用意义是毋庸置疑的。 （3）生物标志在应用到人群之前应按一定程序经过科学的验证。,二、环境毒理学研究方法 1、对未知毒性效应的化合物或环境因素 研究其毒作用大小、蓄积性、作用的靶器官和组织

30、 等基本毒理学特征及其特殊毒性作用（致畸、致癌、致突变）。 2、对特定的环境污染物或因素：研究剂量反应关系，为卫生标准的制定提供依据。,（一）环境毒理学研究的基本内容和任务：,3、毒作用机制研究：研究和探索环境污染物或因素在机体反应中出现的特异、敏感的测试指标，即生物标志，为环境流行病学调查提供新的手段。 4、对已造成健康危害，并通过环境流行病学调查提出的可疑致病因素，建立动物模型予以证实。 5、应用与环境生物监测。,一般毒性测试,（二）一般毒性的研究方法,急性致死试验 急性非致死试验,（三）遗传毒性研究方法,1、遗传毒理学试验型,2、遗传毒性研究新技术,聚合酶链反应技术,单细胞凝胶电泳试验,荧光原位杂交,转基因小鼠突变试验,基因芯片技术,DNA损伤试验,基因突变试验,染色体结构改变试验,非整倍体试验,（四）动物致癌试验方法,短期诱癌试验,长期诱癌试验,（五）致畸性测试