环境与健康的关系

第二章环境与健康的关系第一节人类的环境一、人类环境的基本构成（一）大气圈（atmosphericsphere）●大气中主要成分-----N2占78%，O2占20.95%●臭氧层在40km高度有一约20km厚的臭氧层臭氧层能吸收对生物具有强烈杀伤力的短波紫外线（地球的保护伞）（RelationofEnvironmentandHealth）（二）水圈（hydrosphere）由大气水、地表水和地下水共同构成水体污染物可通过水循环进入大气、土壤、食物，最终影响人体大气污染物也可通过水循环进入水、土●●●水循环（三）土壤岩石圈（soilandrocksphere）●许多地方病与岩石的化学组成密切相关饮水型地方性氟中毒----地下水流经含氟矿床煤烟型地方性氟中毒----含氟量高的煤烘烤食物造成食物和空气氟污染●土壤受到污染时，可通过生物富集、蒸发、渗透向植物、大气、水体转移（四）生物圈（biosphere）●由生物及其生物生存的部分大气圈、水圈、岩石圈组成●气、水、土的污染最终将危及生物圈生物的生存，破坏生物的多样性●生物的多样性是生物圈最重要的特征二、生态环境（ecologicalenvironment）（一）生态系统的基本构成生态系统--------由四要素构成的物质、能量、信息的连续流动系统生产者（绿色植物）消费者（动物、人）分解者（细菌、真菌）土壤大气、水生态系统示意图池塘生态系统(二）生态平衡（ecologicalbalance)●生态平衡-----生态系统各要素之间的物质循环和能量交换始终保持着一种动态平衡状态●造成生态平衡破坏的原因自然原因------火山爆发、地震、森林火灾等人为原因------森林过度砍伐，植被破坏，滥杀野生动物，环境化学性污染（三）食物链（foodchain)●食物链--------生态系统中，生物之间彼此吞食，形成以食物联接起来的链状关系●生物放大作用biomagnification----污染物随着食物链的逐级传递而使高位营养级生物体内污染物浓度增高Cb--------某物质在生物体内的浓度Ce-------某物质在环境中的浓度●浓集系数=————————CbCe湖水浮游生物小鱼（脂肪）人食肉鱼（脂肪）1265倍500倍8.5万倍DDT在湖水中的生物放大作用？海水浮游生物小鱼大鱼0.00010.001~0.0020.2~0.51~5ppm汞的生物放大作用多氯联苯的生物放大作用水生植物水生动物胡瓜鱼鲑鱼银鸥卵三、三大全球环境问题(environmentalproblemintheworld)(一)温室效应(greenhouseeffect)1.温室效应的概念大气中CO2等气体对来自太阳的短波辐射（可见光）无吸收阻隔作用，但对地面受热后，从地表反射入太空的长波辐射（红外线）则有强烈的吸收阻留作用，使地表散热不良，气温增高。2.大气中CO2增高的原因●人类对燃料的使用量与日俱增●大面积森林砍伐（CO2吸收减少）温室效应示意图不同年代各种能源的使用比例温室效应气体排放3.温室效应气体CO2、CH4、N2OCFCs（氯氟烃类,chlorofluorocarbons）CO2影响大4.温室效应的后果●全球气候变暖●海平面上升（南、北极冰川融化）●虫媒疾病(如疟疾）流行范围扩大极地冰川融化北极一座岛上的冰川变化1918年2002年8月欧洲阿尔卑斯山冰川的百年变化（二）臭氧层破坏(destroyofozonelayer)1.臭氧层的形成O2O+O短波紫外线O2+OO32.臭氧层作用●臭氧层能吸收对生物杀伤力极强的短波紫外线,使地球上的生物免受短波紫外线的影响。（地球的保护伞）3.破坏臭氧层的化学物质●氯氟烃(氟里昂)------制冷剂、气溶胶喷雾剂、发泡剂等●溴代氟烃灭火剂（如溴三氟乙烷、溴氯二氟乙烷）(哈龙halon)------●NOx（NO、N2O等）------工业废气、汽车尾气、飞机废气等chlorofluorocarbons，CFCS南极臭氧洞臭氧层缺损4.臭氧层破坏的后果●减弱了臭氧层吸收短波紫外线的功能，使地球上的生物受到过多短波紫外线的照射●皮肤癌、白内障发病率上升●农作物减产，水生物死亡，水产资源受损(三)酸雨(acidrain)1.酸雨的概念-------PH值小于5.6的酸性降水CO2+H2OH2CO3H2CO3HCO3-+H+2.酸雨的形成SO2+H2OH2SO3H2SO41/2O23NO2+H2O2HNO3+NO我国酸雨的分布（江苏、上海、浙江、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、贵州、四川、重庆、云南）我国的酸雨监测网点我国部分城市雨水的酸度城市年份PH北京19826.8天津19826.26兰州1981.1~1982.86.85北方南京1981.6~116.38杭州1981.9~125.10*武汉1983.1~76.44福州1982.54.49*南宁1981.6~115.74宜宾19824.87*重庆19824.14*贵阳19824.02*南方江苏部分地区雨水的酸度地区雨水PH南京4.58*无锡5.77宜兴5.04*镇江5.10*徐州6.91连云港4.95*淮阴5.78泗洪6.03盐城4.92*扬州4.95*南通6.44新沂5.05*3.酸雨的危害（harmoftheacidrain)（1）对人体健康的危害●酸雨沉降前期●酸雨沉降后期呼吸道吸入酸性物质急慢性呼吸道损害SO2、NO2酸雾水土酸化有毒金属溶出增加食物链生物放大污染饮用水源人体接触毒性金属的量增加（2）对环境的危害●水体酸化影响鱼类生长繁殖死湖重金属从底对鱼类毒泥溶出增加性增加●土壤养分溶出并流失土壤肥农作物力下降减产●毁坏森林、植被，腐蚀建筑物、金属材料酸雨毁坏的森林受酸雨伤害的水稻未受酸雨伤害的水稻酸雨中的文物酸雨大棚第二节人与环境的辨证统一关系一、人与环境在物质上的统一性●人通过新陈代谢与外界环境不断进行物质与能量交换，使机体结构组分与环境的物质成分不断维持动态平衡二、人对环境的适应性●人对环境的变化有很大的调节适应能力●人对环境变化的适应能力有一定限度---热应激产生热应激反应，体内合成热应激蛋白(heatstressproteins),热适应力增强---高原缺氧环境下,人体通过增加红细胞数量和血红蛋白含量以适应缺氧环境三、人与环境的相互作用●环境基因组计划(environmentalgenomeproject）---研究环境应答基因(environmentalresponsegene)的多态性(基因结构差异造成的易感基因）在环境暴露所致疾病中的作用●环境应答基因的多态性是造成环境相关疾病人群易感性差异的重要原因---基因结构的多态导致相应蛋白质和酶活性的变化，表现出应答反应的多样性，产生易感性的差异●拟系统研究的十类环境应答基因多态性DNA修复基因、毒物代谢酶基因、激素代谢酶基因、受体基因、细胞周期基因、信号传递基因、介导免疫和感染反应基因、介导营养因素基因、参与氧化过程基因●代谢酶基因多态性与肿瘤的遗传易感性密切相关---CYP1A1（细胞色素P450酶基因）活性高的个体在相同的吸烟条件下易患肺癌（该酶能使无活性的多环芳烃活化为终致癌物）---NAT（N-乙酰转移酶基因）活性低的个体吸烟(芳香胺暴露)易患膀胱癌（酶活性低时解毒能力下降)●DNA修复基因单核苷酸多态性是决定肿瘤易感性的重要原因---DNA损伤修复缺陷,对紫外线、烷化剂和某些致癌物的作用敏感性增高●人类疾病与基因多态性(易感基因)关系的研究是环境卫生学前沿研究领域。对易感人群筛选，有效做好易感人群的疾病预防工作具有重要意义四、环境因素对健康影响的双重性1、很多环境因素对健康影响具有利、弊双重性●适量紫外线有抗佝偻病和增强免疫力作用过量紫外线可致皮炎、白内障、皮肤癌●适量的氟可防龋齿，过量氟可致氟斑牙、氟骨症2、某些物质低剂量对机体有刺激（有益）作用，高剂量则有抑制作用（hormesis效应）●少量饮酒可减少冠心病危险性，大量长期饮酒则增加肝硬化、肝癌危险性●低水平污染物接触，外周血白细胞吞噬功能加强，高水平接触则出现功能下降第三节环境改变与机体反应的基本特征一、剂量-反应关系(dose-responserelationship)●随着暴露剂量的改变，产生某种反应（定量或定性反应）的数量而随之改变的相互关系●剂量-反应关系类型无阈值化合物---遗传毒性致癌物，大于零剂量暴露均可发生有害效应（直线型）阈值化合物---单阈值化合物（S型）双阈值化合物(必需微量元素、hormesis效应化合物）(U型)●制订卫生标准时，单阈值化合物应低于阈剂量，双阈值化合物应考虑适宜浓度范围无阈值化合物二、暴露时间与蓄积效应●有害物质的摄入量大，暴露时间长，暴露频度高，生物半减期（biologicalhalf-life)长，体内有害物质蓄积量大●物质蓄积(substancecumulation)----化学物质在体内的蓄积●功能蓄积(functioncumulation)----有些污染物不在体内蓄积，但可引起机体有害效应的逐渐积累，最终造成器官或组织的损害●理论上讲,化学污染物在体内经历六个生物半减期后,在体内最大可能的蓄积量趋于稳定,此后摄入量与排出量趋于平衡三、环境多因素暴露与联合作用●环境因素的多样性和污染物的复杂性物理性、化学性、生物性化合物数百万种，致癌致畸物数千种饮水氯化消毒副产物2000多种烹调油烟200多种组分香烟烟雾含3800多种物质，致癌物44种●多种污染物共存对人体产生复杂的交互作用●化学物联合作用类型相加作用（2+4=6）协同作用(2+4=20）增强作用(0+3=10)拮抗作用(4+6=8;4-4=0;4+0=2)-----------------------------------------------------------------------------------------------------死亡患病生理代偿性变化生理负荷增加健康有害影响潜在健康效应人群对环境异常变化的健康效应谱生理反应异常------------------------------条件可逆四、人群健康效应谱(spectrumofhealtheffect)环境污染物对人体作用的常见早期敏感指标●免疫功能指标----免疫球蛋白、白细胞吞噬功能●小气道功能指标------呼气流速指标●酶活性指标------胆碱酯酶活性（有机磷农药）ALAD（铅）●细胞突变指标-----外周血淋巴细胞微核、染色体畸变等（致突变物）●CO接触敏感指标------COHb五、人群易感性（susceptibility)●易感人群----易受环境有害因素损伤的人群反应率剂量正常人群敏感人群不同人群对环境因素变化的剂量-反应关系●影响人群易感性的因素1、后天因素●年龄●健康状况●营养状况●个人行为（吸烟、饮酒、饮食嗜好、运动）2、先天因素（遗传因素）●性别●种族●遗传缺陷●环境应答基因（environmentalresponsegene）多态性（易感基因多态性）第五节环境污染与健康一、环境污染的概念（environmentalpollution)●污染物进入环境，如果其数量、浓度超过了环境的自净能力，以致环境质量恶化，影响人体健康环境污染原因自然污染---森林火灾、火山爆发、地震人为污染---工业三废、生活三废、战争(EnvironmentalPollutionandHealth)南美厄瓜多尔一火山爆发美国---布什伊拉克---萨达姆伊拉克战争（2003.3）巴格达在燃烧油井在燃烧各种贫铀弹伊拉克患白血病儿童（与贫铀弹有关）伊拉克患白血病的儿童伊拉克患白血病的儿童中国环境污染每年造成的损失●每年损失约2830亿元●水质污染每年损失500亿元全国有环境监测的432条大小河流,80%受到不同程度的水体污染，全国2800多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大都出现水体富营养化●大气污染每年损失200亿元燃煤、工业废气、汽车尾气污染，肺癌发病率增高，酸雨复盖面积达30%中国环境污染每