第一节　人类的环境

环境是人类生存的条件，也是人类发展的根基。人类利用环境资源丰富了自己所需的物质条件，创造了更加舒适、方便的生活和生产环境，同时也带来了环境污染、自然资源匮乏、生态破坏等全球性的环境卫生问题，这些问题对人类的生存与健康造成的威胁与危害正在受到越来越多的关注。

一、环境的概念及其组成

（一）环境的概念

根据WHO的定义，环境（environment）是指在特定时刻由物理、化学、生物及社会各种因素构成的整体状态，这些因素可能对生命机体或人类活动直接或间接地产生现时的或远期的作用。根据组成要素，环境可分为自然环境和社会环境两大类。

1.自然环境

自然环境（natural environment）是指人类出现之前就已客观存在的各种自然因素的总和，它由各种物质因素所组成。例如，空气、水、土壤、阳光、植物、动物、微生物等。自然环境又分为原生环境和次生环境。

（1）原生环境（primitive environment）　是指天然形成的、未被人为活动影响的自然环境。原生环境中许多因素对机体健康是有利的，如清洁并含有正常化学组成的空气、水、土壤，适宜的阳光照射和微小气候等。而原生环境中某种元素含量异常，也会对当地居民身体健康产生不良影响，如某地区氟含量过高就会导致氟中毒，引起生物地球化学性疾病。

（2）次生环境（secondary environment）　是指由于人类生产、生活以及社会交往等活动，使天然形成的环境条件发生了改变的自然环境，如生活环境与生产环境。与原生环境相比，次生环境中的物质交换、迁移和转化、能量信息的传递等都发生了重大变化，这种变化对人类可产生有利或有害的影响。人类活动如能维持环境中物质和能量的平衡，就会对健康带来良好影响，否则就会使次生环境恶化，给人类健康带来危害。

2.社会环境

社会环境（societal environment）是指人类在生产、生活和社会交往等活动过程中建立起来的上层建筑体系，由各种非物质因素组成，包括生产关系、阶级关系、人际关系、经济状况、社会保障、文化教育、科学技术、法律体系、婚姻家庭、医疗保健、人口等各个方面。社会环境不仅可直接影响人们健康水平，还可以通过影响自然环境和人的心理状态，间接影响人体健康。

（二）构成环境的要素

1.生物因素

环境中的动物、植物与微生物等构成自然环境的生物因素（biological factor）。与人类健康尤为重要的生物因素主要有微生物、寄生虫、支原体等。生物之间通过食物链进行能量传递与物质转移，保证生态系统完整性和生态平衡。生物因素是人类疾病发病的主要原因之一，如病原微生物可引起疾病，毒蛇咬伤引起中毒甚至死亡，食物链中存在一些致癌、致畸的生物因子等。近年来，艾滋病、疯牛病、传染性非典型肺炎、禽流感、埃博拉病毒感染与西尼罗病毒感染、大肠埃希菌O157感染以及猴痘等一些新发传染病在世界上不断出现，提醒人们生物因素在致病过程中的重要性。

2.化学因素

环境中的化学因素（chemical factor）包括天然或人工合成的有机和无机化学物、动植物及微生物体内的化学组分等。化学物质被广泛应用于人类生活、生产中，大部分化学元素在正常接触和使用情况下对机体无害，但过量或低剂量长期接触时会产生有害作用。

3.物理因素

人们接触到的物理因素（physical factor）包括自然环境中的气温、气湿、气流、气压等气象条件，阳光中的电磁辐射及天然放射性元素产生的电离辐射；生活和生产环境中使用机械与交通运输工具产生的噪声、振动，使用无线电通信设备产生的电磁辐射等。其中一些因素一般对人体无害，有些还是人体生理活动必需的外界条件，但超过一定强度和（或）接触时间过长时，就会对机体产生危害。如机器的高速运转和交通运输产生的高分贝噪声和振动；应用高频电磁场时周围环境中的高频电磁辐射等。

4.社会-心理因素

人类的健康和疾病是一种社会现象，受到社会因素的制约。社会因素对人类健康的影响不是孤立的，往往通过影响人们的生活、生产环境而影响人们的心理状态，从而导致疾病，因此又称为社会-心理因素（socio-psychological factor）。社会-心理因素与自然环境因素一样对人类健康的作用具有双重性，良好的社会环境，如政治稳定、经济条件优越、融洽的人际关系等可使人精神愉快、身心健康；反之则可使人精神紧张，甚至诱发某些疾病。随着人们健康观念和医学模式的转变，社会-心理因素对人类健康的影响越来越受到人们关注。

二、人类与环境的关系

人体与环境的关系，是生物发展史上长期形成的一种既相互对立、相互制约又相互依存、相互转化的辩证统一关系。人类既是环境的产物，从某种意义上来说，也是环境的塑造者，人类的活动不可能无止境地向环境索取，也不可能永远不加限制地向环境排放废弃物。生命对环境既相互适应又相互矛盾。

（一）人与环境在物质上的统一性

人类生存环境中的各种物质都由化学元素组成，人体通过新陈代谢与外界环境不断进行物质交换与能量流动，这使得机体的结构组分与环境的物质组成不断保持动态平衡，形成了生物与环境之间相互依存、相互联系的复杂统一的整体。在漫长的历史进程中，人与环境之间形成了在物质上的统一性。有人研究了人体血液中60多种元素与海水、地壳岩石中这些元素含量之间的关系，发现两者之间存在明显的相关性，表明机体与环境之间存在物质上的统一性。

（二）人类对环境的适应性

在人类长期进化的过程中，各种环境条件是经常变动的，人体对环境的变化形成一定的调节功能以适应环境的变动，如人体的气候适应、热适应、光适应等，都是身体对外界环境适应的最好例证。机体的适应性是人类在长期发展进程中与环境相互作用所形成的遗传特征，例如机体受到外源性物质影响后，其正常功能会出现一些适应性变化，如解毒排泄功能，以清除进入体内的有毒物质，免疫功能以防御有害微生物侵入体内造成的危害，血-脑屏障、血-睾屏障、胎盘屏障、皮肤黏膜的机械屏障等具有防止有害物质进入体内的功能。

（三）人与环境之间动态平衡

人与环境之间不断进行物质、能量、信息的交换，保持着动态平衡。人体从环境中摄取空气、水和食物，在机体内经过消化、分解、吸收和同化等代谢过程，组成机体细胞和组织的各种成分，提供身体所需能量，维持着生命活动；同时机体又将体内的代谢废物通过多种途径排入环境，作为其他生物的营养物质，通过食物链再被人体摄取。环境和人体之间的物质与能量的交换以及环境中各种因素对人体的作用，保持着相对稳定，即环境与人体生态平衡。但这种平衡是一种动态平衡，这种平衡的实现是保持人和环境健康关系的基本条件。

（四）环境因素对健康影响的双重性

大量研究发现，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。如紫外线具有杀菌、抗佝偻病、增强机体免疫力等作用，但过量紫外线照射则具有致红斑作用、致癌效应，并可增加人群白内障的发生率。也有研究发现，即使传统意义上有毒的物质，在极低剂量下也会表现出对机体的有益效应，即某些物质在低剂量时对生物系统具有刺激作用，在高剂量时具有抑制作用。

三、环境污染及其对健康的影响

（一）环境污染的概念

由于人为或自然的原因，使环境中污染物的量超出了环境的自净能力，造成环境质量下降和恶化，直接或间接或潜在地影响健康，称为环境污染（environment pollution）。严重的环境污染叫做公害（public nuisance），由环境严重污染引起的地区性疾病称公害病（public nuisance disease）。公害病具有明显的地区性、共同的病因、相同的症状和体征，公害病的确认须要得到法律、医学和有关政府部门认可，一旦确定，有关部门应对受害者进行必要的赔偿。

（二）环境污染物

进入环境并能引起环境污染或环境破坏的物质称为环境污染物（environmental pollutant）。

1.环境污染物的种类

环境污染物按性质可分为化学性、物理性和生物性三类，以化学性污染物最为常见。化学性污染物的种类很多，可分为无机污染物和有机污染物两类。随着工农业生产的发展，人类在环境中接触到的化学物质越来越多。常见的化学性污染物有重金属元素（如铅、镉、汞等），有害气体（如SO2、NOx、CO、Cl2等），有机化合物（如有机氯农药、有机磷农药和高分子化合物等）。物理性污染物，如噪声、震动、电离辐射、非电离辐射以及热污染等。生物性污染物，如各种病原微生物和寄生虫等。

2.环境污染物的来源

环境污染物可来源于火山爆发、洪涝灾害、地震、沙尘暴等自然灾害，也可来源于人类的生产、生活活动。人类活动排放的污染物是引起环境质量恶化的重要因素，主要包括以下几个方面（图2-1）。

（1）生产性污染　工业生产过程中会排放大量的工业“三废”（废气、废水、废渣），如未经处理或处理不当就排放到环境中，就有可能造成环境污染。农业生产中广泛、长期地使用农药和化肥，造成农作物、畜产品及野生生物体内农药等化学物质的蓄积和残留。

（2）生活性污染　生活污水、粪便、垃圾等生活废弃物常因处理不当成为污染源，污染空气、土壤及水体，并可滋生蚊蝇，传播疾病。未经无害化处理的医院污水、医院废弃物也是一类重要的污染源。人类活动吸烟、生活炉灶排放的废气可引起室内空气的污染等。

（3）其他污染　交通运输产生的噪声、振动、废气；电磁波通信设备产生的微波和其他电磁辐射；医用和军用的原子能和放射性核素机构所排放的放射性物质污染造成电离辐射等。

3.污染物在环境中的转归

污染物的转归是指污染物排放到环境后发生的一系列物理、化学和生物学变化，即污染物在环境中发生的迁移、转化和降解过程。

（1）污染物的迁移　是指污染物在环境中发生的空间位置的移动及其所引起的富集、分散和消失的过程。它包括物理迁移、化学迁移和生物迁移。

（2）污染物的转化　是指污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变成另一种物质的过程。污染物的迁移和转化往往是伴随进行的。由污染源直接排入环境、其理化性状未发生改变的污染物，称为一次污染物（primary pollutant），如汞、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。进入环境的一次污染物，在物理、化学或生物等因素的作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应，形成理化性状与一次污染物完全不同的新的污染物，称为二次污染物（secondary pollutant），如甲基汞、光化学烟雾、酸雨。

某些污染物既可能是由污染源直接排放的一次污染物，也可能是在排入环境后转化而成的二次污染物，如空气中的SO3和NO2。一次污染物是环境污染的主要来源，但二次污染物对健康的危害通常比一次污染物更严重。

（3）污染物的降解　是指污染物由大分子转化为小分子的过程。主要包括生物降解、光化学降解和化学降解三种类型。生物降解是依靠生物机体的作用实现的降解，如进入微生物体内在酶的作用下被脱羧；光化学降解是光能导致的降解，如受光分解为自由基；化学降解是化学物质发生化学作用而发生的降解，如被空气中的氧气氧化。

污染物进入自然环境中，通常是先发生光化学降解或化学降解，然后才被生物降解。少数污染物可以在自然环境中被化学降解或光化学降解而生成对环境无害的物质，比如臭氧可以被光解而转化成氧气。其余的污染物，有的通过生物降解能转化成对环境无害的物质，如乙烯、苯、蒽、苯氧乙酸类除草剂、糖类，有的则经过生物降解后依然不能转化成对环境无害的物质，如二英、大部分塑料、有机氯农药。凡是能在自然环境中被降解为对环境无害物质的污染物称为可降解污染物，不能被降解为对环境无害的物质称为不可降解污染物。

环境受到污染后，在物理、化学和生物因素的作用下，逐步消除污染物达到自然净化的过程称为环境的自净作用。环境的自净能力有一定的限度，当污染物数量超过了环境的自净能力，将造成环境污染和生态平衡的破坏，其中的动植物和人类就可能发生病变或死亡。

（三）环境污染对健康的危害

根据环境污染对人体损害的性质可分为急性作用、慢性作用、远期作用和间接效应。

1.急性作用

环境污染物一次大量或短时间内多次进入机体后，可对机体产生急剧的毒性损害甚至死亡，称为急性作用（acute effect）。急性作用常表现为急性中毒，发生急性中毒时往往有比较严重的污染源或意外事故发生。世界上由于环境遭到严重污染引起的急性中毒致死事件曾不断发生，如伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、日本森永奶粉事件、米糠油事件等。事故性排放事件屡见不鲜，如2011年3月11日日本发生福岛核泄漏事故，危害之广甚为罕见，其与1986年苏联切尔诺贝利及1979年美国的三哩岛核泄漏事故并称人类历史上最严重的三大核事故。

2.慢性作用

环境中的污染物低浓度、长时间、反复作用于机体所引起的危害，称为慢性作用（chronic effect）。慢性危害的产生与污染物的暴露剂量、暴露时间、化学污染物的生物半减期和化学特性、机体的反应性等有关。低浓度的环境污染物对机体的损害逐渐积累，包括该物质在机体内物质或功能蓄积，是产生慢性危害的根本原因。由于潜伏期长，病情进展不明显，很容易被忽视。

慢性作用可表现为慢性中毒和慢性非特异性损害。慢性中毒是指由于长时间少量、反复或持续接触某种污染物引起的功能性或器质性疾病状态。如日本的水俣病是由于人们长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而引起的慢性甲基汞中毒；痛痛病是由于人们长期食用受镉污染的大米、水而引起的慢性镉中毒。生产环境中铅、汞、锰、苯等引起的慢性中毒也极为常见。慢性非特异性损害是指受污染地区的居民虽没有出现明显的特异性中毒表现，但呈现出非特异性免疫功能下降、劳动能力降低、常见病多发病的发病率上升、人均寿命缩短、死亡率增加等。

3.远期作用

环境有害物质除能直接引起急、慢性损害外，还可使人体的遗传物质发生变化。由于此种作用的后果要在数年、数十年甚至下一代才显现出来，故称为远期作用（remote effect）。凡能改变机体细胞的遗传物质而诱发突变的环境化学物质（或物理因素）均称为诱变原。诱变原作用于体细胞引起突变并由此引起癌变称为致癌作用，诱变原作用于胚胎细胞并造成胎儿发育的先天畸形称为致畸作用。

（1）致癌作用　癌症是严重威胁人类健康和生命的疾病之一。有些学者认为，人类80%～90%的癌症与环境因素有关，其中主要是化学性因素，约占90%，物理因素约占5%，生物因素约占5%。常见的化学致癌物有黄曲霉毒素B1、砷、石棉、联苯胺、多环芳烃类、N-亚基硝基化合物等。此外，放射线的过度照射可引起白血病；紫外线的过度照射与皮肤癌的发生密切相关；鼻咽癌与EB病毒的感染有关。

（2）致畸作用　外来化学物作用于胚胎发育的不同阶段可引发多种后果，如胚胎重吸收、死亡、流产、胎儿发育迟缓、结构畸形以及出生后再显现的各种生理和心理缺陷等，对胚胎的这些有害效应总称为胚胎毒性（embryotoxicity）。致畸作用只是胚胎毒性的一种主要表现形式。某些药物、化学毒物都能影响胚胎发育过程，使胚胎发育异常而造成畸形的发生。目前已证实对人类有致畸作用的化学致畸因素有甲基汞、氨基蝶呤等。除化学致畸因素外，尚有物理致畸因素，如电离辐射等；生物致畸因素，如风疹病毒、疱疹病毒、弓形体原虫等。

（3）致突变作用　突变是指生物体的遗传物质在一定条件下发生改变，并导致遗传型的变异。突变可由化学、物理及生物因素引起，其中化学致突变物占重要地位。科学研究已证明，致突变性是许多致癌物质所具有的共同特性，致突变性与致癌性密切相关。

4.间接效应

全球环境的变化（如温室效应、臭氧层的破坏、酸雨等）对人类健康的影响有时是间接性的。如臭氧层的破坏导致到达地表的短波紫外线增加，人群患皮肤癌和白内障等疾病的机会也会随之增加。

（1）温室效应　是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。如果没有大气，地表平均温度就会下降到-23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。大气层中主要的温室气体有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（CFC）及臭氧（O3）等。温室效应对环境的主要影响包括全球变暖、地球上病虫害增加、海平面上升、土地沙漠化、缺氧等。

（2）臭氧层破坏　臭氧层是指距离地球25～30km处臭氧分子相对富集的大气平流层，它能吸收99%以上对人类有害的太阳紫外线，保护地球上的生命免遭短波紫外线的伤害，被称为地球上生物生存繁衍的保护伞。臭氧层破坏是当前面临的全球性环境问题之一，自20世纪70年代以来就开始受到世界各国的关注。联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的“南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层的呼声更加高涨。1995年1月23日联合国大会决定，每年的9月16日为国际保护臭氧层日，要求所有缔约国按照《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及其修正案的目标，采取具体行动纪念这个日子。臭氧层破坏对人类健康危害严重，可引发和加剧眼部疾病、皮肤癌、传染性疾病；50%以上的陆生植物（如土豆、瓜类、番茄、甜菜等）的产量会急剧下降；森林草地衰退，危及生态平衡和生物多样性；对水生生态系统产生影响，使浮游生物受到危害，导致海洋食物链中基础食物数量减少，使生活在浅水里的鱼类和贝类很难生存；人工高分子或天然高分子材料加速老化，如建筑物、喷涂、包装等物质老化，使其变硬、变脆、缩短使用寿命，并能使接近地面的有害臭氧浓度增加，尤其在人口密集的城市中心，可引起光化学烟雾污染；全球气候变暖，产生“温室效应”，海平面上升。

（3）酸雨　是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成，多为含有硫酸，少为含有硝酸，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。

我国酸雨正呈蔓延之势，是继欧洲、北美之后世界第三大严重酸雨区。20世纪80年代，我国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的川贵两广地区，酸雨区面积为170万平方公里。到90年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了100多万平方公里。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区现已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年降酸雨频率高于90%，几乎到了逢雨必酸的程度。以南京、上海、杭州、福州、青岛和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨区。华北、东北的局部地区也出现酸性降水。