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)：①工农业生产活动过程造成环境污染；②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等层序高度温度分布变化对流层0~17千米随着高度的增加而降低平流层17~50千米随着高度的增加而升高中间层50~80千米随着高度的增加而降低暖层80~500千米随着高度的增加而升高外层500~1000千米随着高度的增加而升高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：①DNA修复基因②外源化合物代谢及解毒基因③激素代谢基因④信号转导基因⑤受体基因⑥免疫和炎症反应调节基因⑦参与氧化过程的基因⑧营养因素调节基因⑨细胞周期基因⑩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：北京0～6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2～7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