环境与人体健康

第一节 人和环境的辩证关系 人体通过新陈代谢和周围环境进行物质交换。物质的基本单元是化学元素。人体各种化学元素的平均含量与地壳中各种化学元素含量相适应。例如，人体血液中的60多种化学元素含量和岩石中这些元素的含量有明显的相关性（图4-1）。从这里可以看出化学元素是把人和环境联系起来的基本因素。自然界是不断变化的，人体总是从内部调节自己的适应性来与不断变化的地壳物质保持平衡关系。 环境污染使某些化学物质突然地增加和出现了环境中本来没有的合成化学物质，破坏了人与环境的对立统一关系，因而引起机体疾病，甚至死亡。 　　在正常环境中，环境中的物质与人体之间保持动态平衡，使人类得以正常地生长、发育，从事生产劳动，并能使人们在积极劳动之后，迅速解除疲劳，激发人们的智慧和创造力。相反，环境中废气、废水和废渣、噪声等，常常使人们发生中毒，或者感到厌烦，难以忍受，注意力不易集中，容易疲劳和激动，工作效率降低，患病率上升。空气、水、土壤与食物是环境中的四大要素，都是人类和各种生物不可缺少的物质。环境污染首先影响到这些要素，并直接或间接地造成对人体健康的危害。

　　人体各系统和器官之间是密切联系着的统一体。人体各种生理功能在某种程度上对环境的变化是适应的。如解毒和代谢功能往往能使人体与环境达到统一。但是，这些功能有一定的限度。如果大量工业“三废”、农药等毒物进入环境，并通过各种途径侵入人体，当超过了人体所能忍受的限度时，就会引起中毒，导致疾病和死亡。某些元素在自然界含量过高或偏低，会造成一些地方病。有毒物质通过呼吸、饮水、食物等直接或间接地进入人体会造成疾病，影响遗传甚至危及生命。 　　由此可见，人和环境是不可分割的辩证统一体，在地球的长期历史发展进程中，形成了一种相互制约、相互作用的统一关系。 　　研究环境污染对人体健康的影响，首先要了解毒物在环境中的迁移和转化，它是怎样进入人体的？它在人体中正常的“本底”值应当是多少？它在人体内的吸收、生物转化、蓄积、代谢、解毒和排泄等过程又是如何进行的？它是否会影响胚胎发育或引起畸胎？会不会产生致突变作用？是否有致癌作用？对后代影响如何？总之，这是一项新的工作，要求我们全面地研究，以便取得丰富的科学资料。我们必须认真地研究环境污染对人体健康的影响，及早发现问题，提出预防措施。同时，也要看到，环境中有毒污染物的毒性是相对的，它和人体的关系是辩证的对立统一关系，并不是任何微量的污染物质都对人体有害，只有含量超过一定范围时，才能引起人体的病理反应，表现出器官功能障碍或减退，以及患病和死亡。人体与有毒污染物质之间都有一个有毒物质的“量变”逐渐引起人体生理机能“质变”的过程。因此，有些环境污染物质对人体的危害并不立即就显露出来，往往需要几年甚至几十年的时间，才引起严重的“公害病”。有的有毒污染物对人体的危害，在当代不立即表现出来，而要在第二代或第三代才发病，我们必须通过各种环境监测手段，及早发现化学毒物对遗传的影响，及时采取必要的措施。

第二节 环境污染及其对人体的作用 环境污染（environment pollution）是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。具体包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等。随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也在增加，特别是在发展中国家。 环境污染问题越来越成为世界各个国家的共同课题之一。

一、环境污染物及其来源 环境污染物environmental pollutant 　　环境污染物是环境化学研究的对象，进入环境后使环境的正常组成和性质发生改变，直接或间接有害于人类与生物的物质。 　　主要是人类生产和生活活动中产生的各种化学物质，也有自然界释放的物质，如火山爆发喷射出的气体、尘埃等。 　　环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态，可分为气体污染物、液体污染物和固体污染物；按污染物的性质，可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按污染物在环境中物理、化学性状的变化，可分为一次污染物和二次污染物（一次污染物称为原生污染物，二次污染物又称为次生污染物）。

当前主要的环境污染物及其来源有以下几个方面。 　　1．生产性污染物 工业生产所形成的“三废”，如果未经处理或处理不当即大量排放到环境中去，就可能造成污染。工业“三废”中的主要污染物及其来源见第五章的附表。 　　 农业生产中长期使用的农药（杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等）造成了农作物、畜产品及野生生物中农药残留；空气、水、土壤也可能受到不同程度的污染。 　 2．生活性污染物 　　粪便、垃圾、污水等生活废弃物的处理不当，也是污染空气、水、土壤及其孳生蚊蝇的重要原因。随着人口增长和消费水平的不断提高，生活垃圾的数量大幅度上升，垃圾的性质也发生了变化，如生活垃圾中增加了塑料及其他高分子化合物等成分，使无害化处理增加了很大困难。粪便可用作肥料，但如果无害化处理不当，也可造成某些疾病的传播。 　　3．放射性污染物 　　对环境造成放射性的人为污染源主要是核能工业排放的放射性废弃物，医用及工农业用放射源，以及核武器生产及试验所排放出来的废弃物和飘尘。目前，医用放射源占人为污染源的很大一部分，必须注意加以控制。放射性物质的污染波及到空气、河流或海洋水域、土壤以及食品等，可通过各种途径进入人体，形成内照射源；医用放射源或工农业生产中应用的放射源还可使人体处于局部的或全身的外照射中。

二、环境污染的特征 从影响人体健康的角度看，环境污染一般具有以下特征。 1．影响范围大 　　1．影响范围大 　　环境污染涉及的地区广、人口多。接触污染的对象，除从事工矿企业的青壮年外，也包括老、弱、病、幼，甚至胎儿。 　　2．作用时间长 　　接触者长时间不断地暴露在被污染的环境中，每天可达24小时。 　　3．污染情况复杂 　　往往是多种毒物同时存在，联合作用于人体。 　　污染物进入环境后，受到大气、水体等的稀释，一般浓度很低。污染物浓度虽然低，但由于环境中存在的污染物种类繁多，它们不仅通过生物或理化作用发生转化、代谢、降解和富集，从而改变其原有的性状和浓度，产生不同的危害作用，而且多种污染物可同时作用于人体，产生复杂的联合作用。例如有的是相加作用，即两种污染物的毒性作用近似，作用于同一受体，而且其中一种污染物可按一定比例为另一种污染物所代替；有的是独立作用，即联合污染物中每一污染物对机体作用的途径、方式和部位均有不同，各自产生的生物学效应也互不相关，联合污染物的总效应不是各污染物的毒性相加，而仅是各污染物单独效应的累积；也有的是拮抗作用或协同作用，即两种污染物联合作用时，一种污染物能减弱或加强另外一种污染物的毒性。 　　4．污染容易治理难 　　环境一旦被污染，要想恢复原状，不但费力大、代价高，而且难以奏效，甚至还有重新污染的可能。有些污染物，如重金属和难以降解的有机氯农药，污染土壤后，能在土壤中长期残留，短期内很难消除，处理起来十分困难。

三、人体对环境致病因素的反应 (一）环境致病因素 环境由于各种原因经常发生变化、人体也不断地通过生理调节来适应变化的环境，以维持人体和环境的平衡。当环境的变化超过了人类生理调节范围时，则可引起人体生理、生化功能的改变，甚至产生病理性反应。这种超越人体适应范围的异常环境因素，称为环境致病因素。 一般把环境致病因素分为下面三种： 1. 生物性因素，包括细菌、病菌和虫卵等。 2.化学性因素，包括有毒气体、重金属、农药、化肥和其他化学品。 3. 物理性因素，包括噪声、振动、放射性物质和电磁波辐射等。据分析，人类大部分肿瘤病同环境污染有关，而与环境化学因素有关的肿瘤至少要占90% 左右。

(二）环境致病的阶段 (三）环境致病的特点 一般来说，当环境污染物进入人体后，人体对毒性的反应大致经历四个阶段：第一阶段是潜伏期，人体对毒物还有抵挡能力，没有表现出疾病的症状。第二阶段是病状期（前驱期），在环境污染持续影响下，人体耐受毒素的能力下降，成为没有“病症”的病人。第三阶段是显露期（临床症状明显期），环境污染再持续，出现了各种症状。第四阶段是危险期（或转归期），病症没有及时被发现和治疗，表现出毒性反应、发病、死亡等症状或恢复健康。 (三）环境致病的特点 环境致病的病症是极其复杂的，一是环境污染物的种类繁多，二是人体对毒物的忍受能力有个体差异。导致环境污染致病具有隐蔽性，在短时间内对病症很难确定和治愈。如1953年年底，在日本发生的水俣病，一直到1956年5月，大面积发现这种怪病，才找到致病的原因；广泛性，即在一个污染区域内，谁都可能受到危害。如1952年12月5至8日的英国伦敦烟雾事件中，死亡了4000多人，在以后又相继死去8000多人；严峻性，如人体内中了汞、铅等毒素后，有的终身受疾，骨骼变形，全身疼痛，有的则不治而死。

四、环境化学污染物在人体内的转归 环境污染对人体健康的影响是极其复杂的。以环境污染中最常见的化学污染物而言，其在人体内的转归（图4-3）大致可概括如下：

1．毒物的侵入和吸收 2．毒物的分布和蓄积 3.毒物的生物转化 4．毒物的排泄 毒物主要经呼吸道和消化道侵入人体，也可经皮肤或其他途径侵入。 空气中的气态毒物或悬浮的颗粒物质，经呼吸道进入人体。 水和土壤中的有毒物质，主要是通过饮用水和食物经消化道被人体吸收。整个消化道都有吸收作用，但以小肠较为重要。 2．毒物的分布和蓄积 毒物经上述途径吸收后，由血液分布到人体各组织，不同的毒物在人体各组织的分布情况不同。毒物长期隐藏在组织内，其量又可逐渐积累，这种现象叫做蓄积。如铅蓄积在骨内，DDT蓄积在脂肪组织内。蓄积在某些情况下（如毒物蓄积部位不同）具有某种保护作用，但同时仍是一种潜在的危险。 3.毒物的生物转化 除很少一部分水溶性强、分子量极小的毒物可以原形被排出外，绝大部分毒物都要经过某些酶的代谢（或转化），从而改变其毒性，增强其水溶性而易于排泄。毒物在体内的这种代谢转化过程，叫生物转化作用。 4．毒物的排泄 各种毒物在体内经生物转化后排出体外。排泄途径主要有肾脏、消化道和呼吸道。少量可随汗液、乳汁、唾液等各种分泌液排出。也有的在皮肤的新陈代谢过程中到达毛发而离开机体。能够通过胎盘进入胎儿血液的毒物，可以影响胎儿的发育和产生先天性中毒及畸胎。毒物在排出过程中，可在排出的器官造成继发性损害，成为中毒表现的一部分。

机体除了通过上述蓄积、代谢和排泄的三种方式来改变毒物的毒性外，机体还有一系列的适应和耐受机制。一般说来，机体对毒物的反应，大致有四个阶段：机能失调的初期阶段；生理性适应阶段；有代偿机能的亚临床变化阶段；丧失代偿机能的病态阶段。如在接触高浓度有机磷农药时，当血液胆硷酯酶活性稍低于机体的代偿功能时，可能不出现症状；当血液胆硷酯酶活性下降到均值（在一般情况下，以健康人胆硷酯酶活性平均值作为100％）时，常可很快出现轻度中毒症状，降到均值30—40％时，症状就相当严重，甚至引起死亡。而长期少量接触有机磷农药所引起的慢性中毒，使体内胆硷酯酶活性下降的程度与中毒症状间往往不成比例，有时胆硷酯酶活性虽仅为均值的5％，但却无任何症状。而且，当某毒物污染环境作用于人群时，并不是所有的人都同样的出现毒性反应、发病或者死亡，而是出现一种“金字塔”式的分布（图4-4），这主要是与个体对有害因素的敏感性不同有关。作为环境医学的一项重要任务，就是早发现亚临床期生理、生化的变化和保护敏感人群。

五、影响环境污染物对人体作用的因素 环境污染对人体的危害性质和程度，主要取决于以下一些因素。 （一）剂量 环境污染物能否对人体产生危害及其危害的程度，主要取决于污染物进入人体的“剂量。以化学性污染为例，剂量和反应的关系有以下几种情况。 1.非必需元素 有毒元素或生物体内尚未检出的某些元素 由环境污染而进入人体的剂量达到一定程度，即可引起异常反应，甚至进一步发展成疾病。对于这一类元素主要是研究制订其最高容许限量的问题（环境中的最高容许浓度，人体的最高容许负荷量等）。（图4-5） 2.人体必需的元素 人体必需的元素其剂量与反应的关系则较为复杂。一方面，环境中这种必需元素的含量过少，不能满足人体的生理需要时，会使人体的某些功能发生障碍，形成一系列病理变化；另一方面，如果由于某种原因，使环境中这类元素的含量增加过多，也会作用于人体，引起程度不同的中毒性病变。现以氟为例说明这种关系：饮水中含氟量如在2 ppm以上，则斑釉齿的发病率升高，如含氟量达 8ppm，则可造成地方性氟病（慢性氟中毒）的流行；但如饮水中含氟量在 0.5 ppm以下，则龋齿的发病率显著升高（图 4-6）。因此，对这类元素不仅要研究环境中最高容许浓度，而且还要研究最低供应量的问题。

（二）作用时间 　　很多环境污染物具有蓄积性，只有在体内蓄积达到中毒阈值时，才会产生危害。因此，随着作用时间的延长，毒物的蓄积量将加大。污染物在体内的蓄积是受摄入量、污染物的生物半衰期（即污染物在生物体内浓度减低一半所需的时间）和作用时间三个因素影响的。 （三）多种因素的联合作用 　　环境污染物常常不是单一的，而是经常与其他物理、化学因素同时作用于人体的，因此，必须考虑这些因素的联合作用和综合影响。如，锌能拮抗铅对δ-氨基乙酰丙酸脱氢酶（ALA-D）的抑制作用，拮抗镉对肾小管的损害；而一氧化碳与硫化氢则可相互促进中毒的发展。因此，我们应当认真考察多种因素同时存在时对人体的综合影响。 （四）个体敏感性 　　人的健康状况、生理状态、遗传因素等，均可影响人体对环境异常变化的反应强度和性质。人体的健康状态、是否患有其他疾病等因素，对机体的反应也有直接影响，如1952年伦敦烟雾事件的一周内比前一年同期多死亡的4000人中，80％是原来就患有心肺疾患的人。其他如不同性别、年龄等因素的影响也不容忽视。

第三节 环境污染对人体健康的危害 有的污染物在短期内通过空气、水、食物链等多种介质大量侵入人体，造成急性危害。 环境污染对人体健康的危害，是一个十分复杂的问题。 有的污染物在短期内通过空气、水、食物链等多种介质大量侵入人体，造成急性危害。 有些污染物小剂量持续不断地侵入人体，经过相当长时间才显露出对人体的慢性危害或远期危害，甚至影响子孙后代的健康。

一、急性危害 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物联合进入人体可以对人体造成急性危害。 从三十年代到七十年代，在一些发达的资本主义国家中，相继出现了不少污染事件，引起人群中毒死亡。 1952年12月5～9日，伦敦发生了历史上最严重的烟雾事件，从家庭炉灶和工厂烟囱排放出来的大量烟尘和SO2被封盖在大气的逆温层下面无法扩散，形成漫天大雾。 　　在浓雾的初期，伦敦市民感到胸闷、咳嗽、嗓子痛以至呼吸困难，进而发烧。在浓雾后期，市民死亡率急剧上升，其中患支气管炎的死亡率最高，其次是肺炎、肺结核等疾病的患者。病理解剖发现，死者多属于急性闭塞性换气不良，造成急性缺氧或引起心脏病恶化而死亡。这次烟雾事件造成的死亡人数达4000人。 光化学烟雾，也是近年来美、日等国经常发生的一种急性危害。

二、慢性危害 （一）大气污染对呼吸道慢性炎症发病率的影响 慢性危害：主要指小剂量的污染物持续的作用于人体产生的危害。 环境污染对人体的急性和慢性危害的划分，只是相对而言，主要取决于剂量-反应关系。如水俣病，在短期内吃入大量甲基汞，也会引起急性危害。 （一）大气污染对呼吸道慢性炎症发病率的影响 国内外大气污染调查资料还表明，大气污染物对呼吸系统的影响，不仅使上呼吸道慢性炎症的发病率升高，同时还由于呼吸系统持续不断地受到飘尘、SO2、NO2等污染物刺激腐蚀，使呼吸道和肺部的各种防御功能相继遭到破坏，抵抗力逐渐下降，从而提高了对感染的敏感性，这样一来，呼吸系统在大气污染物和空气中微生物联合侵袭下，危害就逐渐向深部的细支气管和肺泡发展，继而诱发慢性阻塞性肺部疾患（慢支、喘支、支喘和肺气肿）及其续发感染症。这一发展过程，又会不断增加心肺的负担，使肺泡换气功能下降，肺动脉氧气压力下降，血管阻力增加，肺动脉压力上升，最后因右心室肥大，右心功能不全而导致肺心病。

（二）水体和土壤污染对人体造成的慢性危害 1. 汞对人体的危害 水俣病这种病1956年发生在日本熊本县水俣湾地区，故称水俣病，这是一种中枢神经受损害的中毒症。 2. 铬对人体的慢性危害 我国某地区的铁合金厂，因排出含铬废水而污染附近的地下水，使有的井水含铬量最高超过我国生活饮用水卫生标准达400倍。该厂附近的居民，由于长期饮用被铬污染的井水，发生口角糜烂、腹泻、腹痛和消化道机能紊乱等病症。 3. 铅污染对人体的危害 环境中铅的污染来源一是工矿企业；二是汽车排气 。 铅不是人体必需的元素，是对健康有害的金属。 铅对神经系统的损害铅能引起末稍神经炎，出现运动和感觉异常。 此外，环境污染引起的慢性危害，还有镉中毒、砷中毒等。

三、远期危害 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较长的潜伏期后才表现出来的，这种危害叫远期危害。 环境污染往往具有使人或哺乳动物致癌、致突变和致畸的作用，统称“三致作用”。“三致作用”的危害，一般需要经过比较长的时间才显露出来，有些危害甚至影响到后代。

1．致癌作用 2．致突变作用 3．致畸作用 致癌作用是指导致人或哺乳动物患癌症的作用。 人类癌症由病毒等生物因素引起的不超过5％；由放射线等物理因素引起的也在5％以下；由化学物质引起的约占90％。 经常随着工业污染物进入城乡居住环境的致癌物有石棉、砷化合物、煤烟等。这些生产和生活中的致癌物，在人群中引起致癌有以下几个特点：（1）人群中接触某一化学致癌物，具有共同特性的癌症高发；（2）持续不断地接触这种化学致癌物，可引起相应的癌症发病率不断升高；（3）癌发病率与摄入这种化学物质的剂量呈现剂量-反应关系；（4）如果控制接触，可使发病率的降低；（5）用此种致癌物作动物实验，动物患癌肿与人的相似。这些特点，也是发现新致癌物的方法。现举几例说明于下。 2．致突变作用 致突变作用是指导致人或哺乳动物发生基因突变、染色体结构变异或染色体数目变异的作用。 这种致突变作用引起变化的遗传信息或遗传物质在细胞分裂繁殖过程中，能够传递给子细胞，使其具有新的遗传特性。具有致突变作用的物质称为致突变物。常见的致突变物有亚硝胺类、甲醛、苯和敌敌畏等。 3．致畸作用 致畸作用是指作用于妊娠母体，干扰胚胎的正常发育，导致新生儿或幼小哺乳动物先天性畸形的作用。 致畸因素有物理、化学和生物学因素。