第一節　人類的環境

環境是人類生存的條件，也是人類發展的根基。人類利用環境資源豐富了自己所需的物質條件，創造了更加舒適、方便的生活和生產環境，同時也帶來了環境污染、自然資源匱乏、生態破壞等全球性的環境衛生問題，這些問題對人類的生存與健康造成的威脅與危害正在受到越來越多的關注。

一、環境的概念及其組成

（一）環境的概念

根據WHO的定義，環境（environment）是指在特定時刻由物理、化學、生物及社會各種因素構成的整體狀態，這些因素可能對生命機體或人類活動直接或間接地產生現時的或遠期的作用。根據組成要素，環境可分為自然環境和社會環境兩大類。

1.自然環境

自然環境（natural environment）是指人類出現之前就已客觀存在的各種自然因素的總和，它由各種物質因素所組成。例如，空氣、水、土壤、陽光、植物、動物、微生物等。自然環境又分為原生環境和次生環境。

（1）原生環境（primitive environment）　是指天然形成的、未被人為活動影響的自然環境。原生環境中許多因素對機體健康是有利的，如清潔并含有正常化學組成的空氣、水、土壤，適宜的陽光照射和微小氣候等。而原生環境中某種元素含量異常，也會對當地居民身體健康產生不良影響，如某地區氟含量過高就會導致氟中毒，引起生物地球化學性疾病。

（2）次生環境（secondary environment）　是指由于人類生產、生活以及社會交往等活動，使天然形成的環境條件發生了改變的自然環境，如生活環境與生產環境。與原生環境相比，次生環境中的物質交換、遷移和轉化、能量信息的傳遞等都發生了重大變化，這種變化對人類可產生有利或有害的影響。人類活動如能維持環境中物質和能量的平衡，就會對健康帶來良好影響，否則就會使次生環境惡化，給人類健康帶來危害。

2.社會環境

社會環境（societal environment）是指人類在生產、生活和社會交往等活動過程中建立起來的上層建筑體系，由各種非物質因素組成，包括生產關系、階級關系、人際關系、經濟狀況、社會保障、文化教育、科學技術、法律體系、婚姻家庭、醫療保健、人口等各個方面。社會環境不僅可直接影響人們健康水平，還可以通過影響自然環境和人的心理狀態，間接影響人體健康。

（二）構成環境的要素

1.生物因素

環境中的動物、植物與微生物等構成自然環境的生物因素（biological factor）。與人類健康尤為重要的生物因素主要有微生物、寄生蟲、支原體等。生物之間通過食物鏈進行能量傳遞與物質轉移，保證生態系統完整性和生態平衡。生物因素是人類疾病發病的主要原因之一，如病原微生物可引起疾病，毒蛇咬傷引起中毒甚至死亡，食物鏈中存在一些致癌、致畸的生物因子等。近年來，艾滋病、瘋牛病、傳染性非典型肺炎、禽流感、埃博拉病毒感染與西尼羅病毒感染、大腸埃希菌O157感染以及猴痘等一些新發傳染病在世界上不斷出現，提醒人們生物因素在致病過程中的重要性。

2.化學因素

環境中的化學因素（chemical factor）包括天然或人工合成的有機和無機化學物、動植物及微生物體內的化學組分等。化學物質被廣泛應用于人類生活、生產中，大部分化學元素在正常接觸和使用情況下對機體無害，但過量或低劑量長期接觸時會產生有害作用。

3.物理因素

人們接觸到的物理因素（physical factor）包括自然環境中的氣溫、氣濕、氣流、氣壓等氣象條件，陽光中的電磁輻射及天然放射性元素產生的電離輻射；生活和生產環境中使用機械與交通運輸工具產生的噪聲、振動，使用無線電通信設備產生的電磁輻射等。其中一些因素一般對人體無害，有些還是人體生理活動必需的外界條件，但超過一定強度和（或）接觸時間過長時，就會對機體產生危害。如機器的高速運轉和交通運輸產生的高分貝噪聲和振動；應用高頻電磁場時周圍環境中的高頻電磁輻射等。

4.社會-心理因素

人類的健康和疾病是一種社會現象，受到社會因素的制約。社會因素對人類健康的影響不是孤立的，往往通過影響人們的生活、生產環境而影響人們的心理狀態，從而導致疾病，因此又稱為社會-心理因素（socio-psychological factor）。社會-心理因素與自然環境因素一樣對人類健康的作用具有雙重性，良好的社會環境，如政治穩定、經濟條件優越、融洽的人際關系等可使人精神愉快、身心健康；反之則可使人精神緊張，甚至誘發某些疾病。隨著人們健康觀念和醫學模式的轉變，社會-心理因素對人類健康的影響越來越受到人們關注。

二、人類與環境的關系

人體與環境的關系，是生物發展史上長期形成的一種既相互對立、相互制約又相互依存、相互轉化的辯證統一關系。人類既是環境的產物，從某種意義上來說，也是環境的塑造者，人類的活動不可能無止境地向環境索取，也不可能永遠不加限制地向環境排放廢棄物。生命對環境既相互適應又相互矛盾。

（一）人與環境在物質上的統一性

人類生存環境中的各種物質都由化學元素組成，人體通過新陳代謝與外界環境不斷進行物質交換與能量流動，這使得機體的結構組分與環境的物質組成不斷保持動態平衡，形成了生物與環境之間相互依存、相互聯系的復雜統一的整體。在漫長的歷史進程中，人與環境之間形成了在物質上的統一性。有人研究了人體血液中60多種元素與海水、地殼巖石中這些元素含量之間的關系，發現兩者之間存在明顯的相關性，表明機體與環境之間存在物質上的統一性。

（二）人類對環境的適應性

在人類長期進化的過程中，各種環境條件是經常變動的，人體對環境的變化形成一定的調節功能以適應環境的變動，如人體的氣候適應、熱適應、光適應等，都是身體對外界環境適應的最好例證。機體的適應性是人類在長期發展進程中與環境相互作用所形成的遺傳特征，例如機體受到外源性物質影響后，其正常功能會出現一些適應性變化，如解毒排泄功能，以清除進入體內的有毒物質，免疫功能以防御有害微生物侵入體內造成的危害，血-腦屏障、血-睪屏障、胎盤屏障、皮膚黏膜的機械屏障等具有防止有害物質進入體內的功能。

（三）人與環境之間動態平衡

人與環境之間不斷進行物質、能量、信息的交換，保持著動態平衡。人體從環境中攝取空氣、水和食物，在機體內經過消化、分解、吸收和同化等代謝過程，組成機體細胞和組織的各種成分，提供身體所需能量，維持著生命活動；同時機體又將體內的代謝廢物通過多種途徑排入環境，作為其他生物的營養物質，通過食物鏈再被人體攝取。環境和人體之間的物質與能量的交換以及環境中各種因素對人體的作用，保持著相對穩定，即環境與人體生態平衡。但這種平衡是一種動態平衡，這種平衡的實現是保持人和環境健康關系的基本條件。

（四）環境因素對健康影響的雙重性

大量研究發現，環境因素對機體健康的影響具有有利和有害兩方面的特性。如紫外線具有殺菌、抗佝僂病、增強機體免疫力等作用，但過量紫外線照射則具有致紅斑作用、致癌效應，并可增加人群白內障的發生率。也有研究發現，即使傳統意義上有毒的物質，在極低劑量下也會表現出對機體的有益效應，即某些物質在低劑量時對生物系統具有刺激作用，在高劑量時具有抑制作用。

三、環境污染及其對健康的影響

（一）環境污染的概念

由于人為或自然的原因，使環境中污染物的量超出了環境的自凈能力，造成環境質量下降和惡化，直接或間接或潛在地影響健康，稱為環境污染（environment pollution）。嚴重的環境污染叫做公害（public nuisance），由環境嚴重污染引起的地區性疾病稱公害病（public nuisance disease）。公害病具有明顯的地區性、共同的病因、相同的癥狀和體征，公害病的確認須要得到法律、醫學和有關政府部門認可，一旦確定，有關部門應對受害者進行必要的賠償。

（二）環境污染物

進入環境并能引起環境污染或環境破壞的物質稱為環境污染物（environmental pollutant）。

1.環境污染物的種類

環境污染物按性質可分為化學性、物理性和生物性三類，以化學性污染物最為常見。化學性污染物的種類很多，可分為無機污染物和有機污染物兩類。隨著工農業生產的發展，人類在環境中接觸到的化學物質越來越多。常見的化學性污染物有重金屬元素（如鉛、鎘、汞等），有害氣體（如SO2、NOx、CO、Cl2等），有機化合物（如有機氯農藥、有機磷農藥和高分子化合物等）。物理性污染物，如噪聲、震動、電離輻射、非電離輻射以及熱污染等。生物性污染物，如各種病原微生物和寄生蟲等。

2.環境污染物的來源

環境污染物可來源于火山爆發、洪澇災害、地震、沙塵暴等自然災害，也可來源于人類的生產、生活活動。人類活動排放的污染物是引起環境質量惡化的重要因素，主要包括以下幾個方面（圖2-1）。

（1）生產性污染　工業生產過程中會排放大量的工業“三廢”（廢氣、廢水、廢渣），如未經處理或處理不當就排放到環境中，就有可能造成環境污染。農業生產中廣泛、長期地使用農藥和化肥，造成農作物、畜產品及野生生物體內農藥等化學物質的蓄積和殘留。

（2）生活性污染　生活污水、糞便、垃圾等生活廢棄物常因處理不當成為污染源，污染空氣、土壤及水體，并可滋生蚊蠅，傳播疾病。未經無害化處理的醫院污水、醫院廢棄物也是一類重要的污染源。人類活動吸煙、生活爐灶排放的廢氣可引起室內空氣的污染等。

（3）其他污染　交通運輸產生的噪聲、振動、廢氣；電磁波通信設備產生的微波和其他電磁輻射；醫用和軍用的原子能和放射性核素機構所排放的放射性物質污染造成電離輻射等。

3.污染物在環境中的轉歸

污染物的轉歸是指污染物排放到環境后發生的一系列物理、化學和生物學變化，即污染物在環境中發生的遷移、轉化和降解過程。

（1）污染物的遷移　是指污染物在環境中發生的空間位置的移動及其所引起的富集、分散和消失的過程。它包括物理遷移、化學遷移和生物遷移。

（2）污染物的轉化　是指污染物在環境中通過物理、化學或生物的作用改變形態或轉變成另一種物質的過程。污染物的遷移和轉化往往是伴隨進行的。由污染源直接排入環境、其理化性狀未發生改變的污染物，稱為一次污染物（primary pollutant），如汞、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。進入環境的一次污染物，在物理、化學或生物等因素的作用下發生變化，或與環境中的其他物質發生反應，形成理化性狀與一次污染物完全不同的新的污染物，稱為二次污染物（secondary pollutant），如甲基汞、光化學煙霧、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，也可能是在排入環境后轉化而成的二次污染物，如空氣中的SO3和NO2。一次污染物是環境污染的主要來源，但二次污染物對健康的危害通常比一次污染物更嚴重。

（3）污染物的降解　是指污染物由大分子轉化為小分子的過程。主要包括生物降解、光化學降解和化學降解三種類型。生物降解是依靠生物機體的作用實現的降解，如進入微生物體內在酶的作用下被脫羧；光化學降解是光能導致的降解，如受光分解為自由基；化學降解是化學物質發生化學作用而發生的降解，如被空氣中的氧氣氧化。

污染物進入自然環境中，通常是先發生光化學降解或化學降解，然后才被生物降解。少數污染物可以在自然環境中被化學降解或光化學降解而生成對環境無害的物質，比如臭氧可以被光解而轉化成氧氣。其余的污染物，有的通過生物降解能轉化成對環境無害的物質，如乙烯、苯、蒽、苯氧乙酸類除草劑、糖類，有的則經過生物降解后依然不能轉化成對環境無害的物質，如二英、大部分塑料、有機氯農藥。凡是能在自然環境中被降解為對環境無害物質的污染物稱為可降解污染物，不能被降解為對環境無害的物質稱為不可降解污染物。

環境受到污染后，在物理、化學和生物因素的作用下，逐步消除污染物達到自然凈化的過程稱為環境的自凈作用。環境的自凈能力有一定的限度，當污染物數量超過了環境的自凈能力，將造成環境污染和生態平衡的破壞，其中的動植物和人類就可能發生病變或死亡。

（三）環境污染對健康的危害

根據環境污染對人體損害的性質可分為急性作用、慢性作用、遠期作用和間接效應。

1.急性作用

環境污染物一次大量或短時間內多次進入機體后，可對機體產生急劇的毒性損害甚至死亡，稱為急性作用（acute effect）。急性作用常表現為急性中毒，發生急性中毒時往往有比較嚴重的污染源或意外事故發生。世界上由于環境遭到嚴重污染引起的急性中毒致死事件曾不斷發生，如倫敦煙霧事件、洛杉磯光化學煙霧事件、日本森永奶粉事件、米糠油事件等。事故性排放事件屢見不鮮，如2011年3月11日日本發生福島核泄漏事故，危害之廣甚為罕見，其與1986年蘇聯切爾諾貝利及1979年美國的三哩島核泄漏事故并稱人類歷史上最嚴重的三大核事故。

2.慢性作用

環境中的污染物低濃度、長時間、反復作用于機體所引起的危害，稱為慢性作用（chronic effect）。慢性危害的產生與污染物的暴露劑量、暴露時間、化學污染物的生物半減期和化學特性、機體的反應性等有關。低濃度的環境污染物對機體的損害逐漸積累，包括該物質在機體內物質或功能蓄積，是產生慢性危害的根本原因。由于潛伏期長，病情進展不明顯，很容易被忽視。

慢性作用可表現為慢性中毒和慢性非特異性損害。慢性中毒是指由于長時間少量、反復或持續接觸某種污染物引起的功能性或器質性疾病狀態。如日本的水俁病是由于人們長期食用受甲基汞污染的魚貝類而引起的慢性甲基汞中毒；痛痛病是由于人們長期食用受鎘污染的大米、水而引起的慢性鎘中毒。生產環境中鉛、汞、錳、苯等引起的慢性中毒也極為常見。慢性非特異性損害是指受污染地區的居民雖沒有出現明顯的特異性中毒表現，但呈現出非特異性免疫功能下降、勞動能力降低、常見病多發病的發病率上升、人均壽命縮短、死亡率增加等。

3.遠期作用

環境有害物質除能直接引起急、慢性損害外，還可使人體的遺傳物質發生變化。由于此種作用的后果要在數年、數十年甚至下一代才顯現出來，故稱為遠期作用（remote effect）。凡能改變機體細胞的遺傳物質而誘發突變的環境化學物質（或物理因素）均稱為誘變原。誘變原作用于體細胞引起突變并由此引起癌變稱為致癌作用，誘變原作用于胚胎細胞并造成胎兒發育的先天畸形稱為致畸作用。

（1）致癌作用　癌癥是嚴重威脅人類健康和生命的疾病之一。有些學者認為，人類80%～90%的癌癥與環境因素有關，其中主要是化學性因素，約占90%，物理因素約占5%，生物因素約占5%。常見的化學致癌物有黃曲霉毒素B1、砷、石棉、聯苯胺、多環芳烴類、N-亞基硝基化合物等。此外，放射線的過度照射可引起白血病；紫外線的過度照射與皮膚癌的發生密切相關；鼻咽癌與EB病毒的感染有關。

（2）致畸作用　外來化學物作用于胚胎發育的不同階段可引發多種后果，如胚胎重吸收、死亡、流產、胎兒發育遲緩、結構畸形以及出生后再顯現的各種生理和心理缺陷等，對胚胎的這些有害效應總稱為胚胎毒性（embryotoxicity）。致畸作用只是胚胎毒性的一種主要表現形式。某些藥物、化學毒物都能影響胚胎發育過程，使胚胎發育異常而造成畸形的發生。目前已證實對人類有致畸作用的化學致畸因素有甲基汞、氨基蝶呤等。除化學致畸因素外，尚有物理致畸因素，如電離輻射等；生物致畸因素，如風疹病毒、皰疹病毒、弓形體原蟲等。

（3）致突變作用　突變是指生物體的遺傳物質在一定條件下發生改變，并導致遺傳型的變異。突變可由化學、物理及生物因素引起，其中化學致突變物占重要地位。科學研究已證明，致突變性是許多致癌物質所具有的共同特性，致突變性與致癌性密切相關。

4.間接效應

全球環境的變化（如溫室效應、臭氧層的破壞、酸雨等）對人類健康的影響有時是間接性的。如臭氧層的破壞導致到達地表的短波紫外線增加，人群患皮膚癌和白內障等疾病的機會也會隨之增加。

（1）溫室效應　是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質所吸收，從而產生大氣變暖的效應。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。如果沒有大氣，地表平均溫度就會下降到-23℃，而實際地表平均溫度為15℃，這就是說溫室效應使地表溫度提高38℃。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應”。大氣層中主要的溫室氣體有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（CFC）及臭氧（O3）等。溫室效應對環境的主要影響包括全球變暖、地球上病蟲害增加、海平面上升、土地沙漠化、缺氧等。

（2）臭氧層破壞　臭氧層是指距離地球25～30km處臭氧分子相對富集的大氣平流層，它能吸收99%以上對人類有害的太陽紫外線，保護地球上的生命免遭短波紫外線的傷害，被稱為地球上生物生存繁衍的保護傘。臭氧層破壞是當前面臨的全球性環境問題之一，自20世紀70年代以來就開始受到世界各國的關注。聯合國環境規劃署自1976年起陸續召開了各種國際會議，通過了一系列保護臭氧層的決議。尤其在1985年發現了在南極周圍臭氧層明顯變薄，即所謂的“南極臭氧洞”問題之后，國際上保護臭氧層的呼聲更加高漲。1995年1月23日聯合國大會決定，每年的9月16日為國際保護臭氧層日，要求所有締約國按照《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》及其修正案的目標，采取具體行動紀念這個日子。臭氧層破壞對人類健康危害嚴重，可引發和加劇眼部疾病、皮膚癌、傳染性疾病；50%以上的陸生植物（如土豆、瓜類、番茄、甜菜等）的產量會急劇下降；森林草地衰退，危及生態平衡和生物多樣性；對水生生態系統產生影響，使浮游生物受到危害，導致海洋食物鏈中基礎食物數量減少，使生活在淺水里的魚類和貝類很難生存；人工高分子或天然高分子材料加速老化，如建筑物、噴涂、包裝等物質老化，使其變硬、變脆、縮短使用壽命，并能使接近地面的有害臭氧濃度增加，尤其在人口密集的城市中心，可引起光化學煙霧污染；全球氣候變暖，產生“溫室效應”，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、雪等在形成和降落過程中，吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為向大氣中排放大量酸性物質所造成的。中國的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成，多為含有硫酸，少為含有硝酸，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。我國一些地區已經成為酸雨多發區，酸雨污染的范圍和程度已經引起人們的密切關注。

我國酸雨正呈蔓延之勢，是繼歐洲、北美之后世界第三大嚴重酸雨區。20世紀80年代，我國的酸雨主要發生在以重慶、貴陽和柳州為代表的川貴兩廣地區，酸雨區面積為170萬平方公里。到90年代中期，酸雨已發展到長江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區，酸雨面積擴大了100多萬平方公里。以長沙、贛州、南昌、懷化為代表的華中酸雨區現已成為全國酸雨污染最嚴重的地區，其中心區年降酸雨頻率高于90%，幾乎到了逢雨必酸的程度。以南京、上海、杭州、福州、青島和廈門為代表的華東沿海地區也成為我國主要的酸雨區。華北、東北的局部地區也出現酸性降水。