衛(wèi)生學(xué)電子教材-第一章人和環(huán)境的關(guān)系:第二節(jié) 環(huán)境污染及其對健康的影響

由于各種人為的或自然的原因，使環(huán)境組成發(fā)生重大變化，使環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂了生態(tài)平衡，對人類健康造成直接的、間接的或潛在的有害影響，這種現(xiàn)象稱之為環(huán)境污染（environmental pollution)。嚴重的環(huán)境污染叫做公害（public nuisance)。因環(huán)境污染而引起的地區(qū)性疾病稱之為公害�。╬ublic nuisance disease)。

一、污染的來源和污染物的分布

進入環(huán)境并能引起環(huán)境污染的物質(zhì)叫做環(huán)境污染物（pollutant)。目前常見的環(huán)境污染物及其主要來源如下：

（一)生產(chǎn)性污染

工業(yè)生產(chǎn)所形成的“廢氣、廢水、廢渣”（工業(yè)“三廢”)，如未經(jīng)處理或處理不當即大量排放到環(huán)境中去，就可能造成空氣、水、土壤、食物等環(huán)境的污染。工業(yè)“三廢”中常見的有害物質(zhì)及其污染來源見表1-1。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥（殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等)的廣泛長期應(yīng)用，造成農(nóng)作物、畜產(chǎn)品及野生生物中的農(nóng)藥殘留；空氣、水、土壤也可能受到不同程度的污染。例如，日本近30年來有機氯農(nóng)藥、特別是六六六的用量很大，1970年以后調(diào)查發(fā)現(xiàn)大米、牛奶、魚蛋肉制品及河流中均有六六六污染，人奶及人體脂肪中也檢出六六六。甚至在2000m高的山頂上的積雪也受到六六六的污染。

（二)生活性污染

垃圾、污水、糞尿等生活廢棄物的衛(wèi)生處理不當，也是污染空氣、水、土壤、以及孳生蚊蠅的重要原因。隨著人口的增長和消費水平的提高，生活垃圾的產(chǎn)量大幅度上升，垃圾的性質(zhì)也發(fā)生了變化，如生活垃圾中增加了塑料及其他高分子化合物等成分，使無害化增加了很大困難。糞、尿可作肥料使用，但無害化處理不好時，可造成某些疾病的傳播。生活污水中廣泛存在著烷基磺酸鹽型合成洗滌劑、含磷、氮化肥的廣泛使用和富含磷、氮的廢水流入水體，使水中的藻類等大量生長繁殖，水的感官和化學(xué)性狀迅速惡化，即所謂富營養(yǎng)化（eutrophication)問題。此外，醫(yī)院污水還可含有致病微生物。

（三)其他污染

交通運輸工具可產(chǎn)生噪聲、振動和各種廢氣，電磁波通訊設(shè)備所產(chǎn)生的微波和其他電磁輻射波，醫(yī)用和軍用的原子能和放射性同位素機構(gòu)所排放的放射性廢棄物和飄塵，自然災(zāi)害如火山爆發(fā)、森林大火、地震等所釋放的大量煙塵、廢氣等，都可使環(huán)境受到程度不同的污染，造成不良后果。

污染物在環(huán)境中的分布、轉(zhuǎn)化和遷移，首先取決于污染物本身的理化性質(zhì)及具體的環(huán)境條件。在非生物環(huán)境介質(zhì)中，常常通過稀釋、擴散、溶解、沉降等物理作用而由濃度高的地方向濃度低的地方轉(zhuǎn)移，從而使?jié)舛戎饾u下降；同時也可通過氧化、水解、還原等化學(xué)變化使污染物得以分解及無害化；微生物在有機污染物的分解過程中起十分重要的作用。環(huán)境中的污染物，尚可通過各種途徑進入生物體內(nèi)，直接或間接地作用于人體（圖1-6)。

污染物進入生物體內(nèi)后，在生物體內(nèi)的變化要復(fù)雜得多。首先它將發(fā)生一系列生物化學(xué)變化并沿著食物鏈在各種生物體之間傳遞，某些物質(zhì)在傳遞過程中在生物體內(nèi)的濃度可逐漸增高，這種現(xiàn)象叫做生物濃集（bioconcentration)。設(shè)該物質(zhì)在環(huán)境中的濃度為C_e，在生物體內(nèi)的濃度為C_b，則C_b/C_e稱之為濃集系數(shù)。濃集系數(shù)不僅與環(huán)境中元素或化合物的種類和濃度有關(guān)，而且與生物種類和外界環(huán)境條件（如光、溫度、pH、風(fēng)速、水的流向流速等)有關(guān)。據(jù)Woodwell關(guān)于DDT生物濃集的研究資料，在DDT濃度為0.00005ppm的水中生長的藻類體內(nèi)DDT含量為0.04ppm（濃集系數(shù)為800)，魚類DDT含量為2.07ppm（濃集系數(shù)為41400)，水鳥類DDT含量為75.5ppm（濃集系數(shù)為1.51×10⁶)。經(jīng)過食物鏈的四級生物濃集，使鳥類體內(nèi)的DDT含量為水中含量的151萬倍大部分污染物在環(huán)境中發(fā)生的化學(xué)變化結(jié)果是分解成無害或危害較小的簡單化合物，但也有一些物質(zhì)能在生物的參與下轉(zhuǎn)化成為新的有毒物質(zhì)，如無機汞在環(huán)境中可被甲基化（圖1-8)。

（一)健康效應(yīng)

環(huán)境構(gòu)成及狀態(tài)的任何異常改變，都會不同程度地影響到人體的正常生理活動。但是，人類具有調(diào)節(jié)自己的生理功能以適應(yīng)不斷變化著的環(huán)境的能力。如果環(huán)境的異常改變不超過一定范圍，人體是可以完全適應(yīng)的。例如，人體可以通過體溫調(diào)節(jié)適應(yīng)環(huán)境中氣象條件的變化，通過紅細胞數(shù)和血紅蛋白含量的增加而在一定程度上適應(yīng)高山上氧分壓低的環(huán)境等。如果環(huán)境的異常變化超出了人類正常生理調(diào)節(jié)的范圍，則可能引起人體某些功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生異常的甚至病理的改變。這種能使人體發(fā)生病理變化的環(huán)境因素稱為環(huán)境致病因素（environmental pathogenic factor)。

疾病是機體在致病因素作用下，功能、代謝及形態(tài)上發(fā)生病理性改變的一個過程，這些變化達到一定程度后才會顯示出疾病的特殊臨床癥狀和體征。人體對致病因素引起的損害有一定的代償能力。在疾病發(fā)展過程中有些變化是屬于代償性的，有些變化則屬于損傷，二者同時存在；當代償過程相對較強時，機體還可能保持著相對的穩(wěn)定，暫時并不出現(xiàn)疾病的臨床癥狀，這時如果致病因素停止作用，機體可能向著恢復(fù)健康的方向發(fā)展；但代償能力是有限度的，如果致病因素繼續(xù)作用，代償功能逐漸發(fā)生障礙，機體則以病理變化的形式反應(yīng)，從而表現(xiàn)出各種疾病所特有的臨床癥狀和體征。根據(jù)WHO對健康所下的定義，處于代償狀態(tài)暫時尚未表現(xiàn)出臨床癥狀的人，不能認為是健康的人，其中一些人實際上已處于疾病的早期階段（即臨床前期preclinical phase)。因此，從預(yù)防醫(yī)學(xué)的觀點研究環(huán)境因素對人體健康的影響，可將生理、生化效應(yīng)和病理效應(yīng)看作連續(xù)的健康效應(yīng)譜（health effects spectrum)。隨著環(huán)境因素異常變動的程度加強，對人體健康的影響逐漸由生理性向病理性發(fā)展�？梢姡�研究環(huán)境與健康的關(guān)系，不能僅僅著眼于是否出現(xiàn)臨床癥狀，必須觀察環(huán)境引起的生理、生化變化，www.med126.com及早發(fā)現(xiàn)臨床前期表現(xiàn)，以防止向疾病發(fā)展。

（二)病理損害

由于環(huán)境污染的多樣性、廣泛性，它對健康的損害表現(xiàn)極為復(fù)雜，歸納起來主要表現(xiàn)在兩個方面：一類為特異性損害，一類為非特異性損害。

1.特異性損害

特異性損害主要表現(xiàn)為以下幾方面：

(1) 急性作用環(huán)境污染可引起急性及亞急性中毒。如汽車排出的氮氧化物和碳化氫廢氣與工廠煙囪排放的廢氣，經(jīng)太陽紫外線照射而形成的光化學(xué)煙霧，可使人急性中毒，表現(xiàn)為眼睛紅疼、上呼吸道刺激、血壓下降及呼吸困難等，嚴重病例可昏倒。洛杉磯、紐約等城市曾多次發(fā)生過這種光化學(xué)煙霧事件�；瘜W(xué)污染物污染食品引起的急性中毒事件更是屢見不鮮。在生產(chǎn)環(huán)境中，因設(shè)備事故等原因形成廠房空氣污染，也可能引起急性職業(yè)中毒。

(2) 慢性作用環(huán)境污染物造成的慢性損害更為常見。主要表現(xiàn)為：

1)慢性中毒：在日本發(fā)現(xiàn)的水俁�。∕inamatadisease)及痛痛病（ita itadisease)，是環(huán)境污染造成慢性中毒的典型例子，都是由于金屬污染物（前者為汞，后者為鎘)污染環(huán)境，在食物鏈中濃集，經(jīng)過若干年長期作用下所致的慢性損害。在生產(chǎn)環(huán)境中，由各種生產(chǎn)性毒物引起的慢性職業(yè)中毒更為多見。鉛、苯、汞、錳等生產(chǎn)性毒物慢性中毒是我國職業(yè)病防治的重點。

2)致癌作用（carcinogenesis)：腫瘤病因?qū)W問題至今雖尚未完全闡明，但已肯定地證明外界環(huán)境中存在著一些致癌因素。已經(jīng)證明的主要致癌因素有：①物理性因素：如放射線的外照射或吸入放射性物質(zhì)引起白血病、肺癌等；紫外線過度照射與皮膚腫瘤有密切關(guān)系；②化學(xué)性因素：已經(jīng)確定的化學(xué)致癌物有苯并(a)芘(B(a) P)、β-萘胺、砷化物、氯乙烯、氯甲甲醚、黃曲霉毒素、石棉等；可疑致癌物有亞硝胺類化合物及鎘等；③生物性因素：已經(jīng)證明熱帶性惡性淋巴瘤（即Burkitt lymphoma)是由吸血昆蟲所傳布的一種病毒所引起的；鼻咽癌與EB病毒密切相關(guān)；肝吸蟲與肝癌、血吸蟲與結(jié)腸癌等可能也有關(guān)系。

據(jù)統(tǒng)計分析，環(huán)境致癌因素中，物理因素約占5%，病毒、寄生蟲等生物因素約占5%，而90%是與化學(xué)性致癌物有關(guān)的。常見環(huán)境致癌物列于表1-2中。

  3)致畸作用（teratogenesis)：放射線照射、某些藥物（如“反應(yīng)�！�)以及風(fēng)疹病毒等，已經(jīng)肯定能干擾胚胎的正常發(fā)育，造成胎兒畸形。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中某些毒物、農(nóng)藥等，在動物實驗中也發(fā)現(xiàn)有致畸作用。日本水俁病流行地區(qū)，某些妊娠婦女本身雖無明顯中毒癥狀，但甲基汞可通過胎盤，使胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸變，出現(xiàn)小頭怪胎、先天性麻痹性癡呆等。據(jù)報道，一些化學(xué)除草劑如2，4-D及硝基二酚類，可使孕婦的流產(chǎn)率和胎兒的畸形發(fā)生率和細胞染色體的畸變率增加。這些事實引起了衛(wèi)生學(xué)界的廣泛注意。特別是農(nóng)藥，一般都具有特殊的細胞毒性、抗代謝作用或抑制細胞分裂的作用，使用過程中對環(huán)境的污染和在食物上的殘留問題都比較大，它們的致畸作用更應(yīng)當深入研究。根據(jù)國內(nèi)外資料，在動物實驗中已經(jīng)證明有致畸作用的農(nóng)藥列于表1-3中供參考。

4)致突變作用（mutagenesis)：突變是指機體的遺傳物質(zhì)在一定條件下發(fā)生突然的變異，可由化學(xué)毒物、物理因素（電離輻射、紫外線等)及生物因素（病毒感染等)引起，其中化學(xué)致突變物（chemicalmutagen)占重要地位。突變可表現(xiàn)在兩方面：染色體畸變，即染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的異常；基因突變，即DNA分子上的損傷。由化學(xué)致突物引起的各種突變，有些對機體可能無害，但大多數(shù)突變、特別是基因突變對機體產(chǎn)生不利的影響。如果突變發(fā)生在生殖細胞，則可能導(dǎo)致不孕、早產(chǎn)、死胎或畸形及遺傳性疾病。若突變發(fā)生在體細胞，則常導(dǎo)致體細胞的增殖異常而形成腫瘤�，F(xiàn)已證明，絕大部分致癌物都是致突變物，而許多致突變物也是致癌物，兩者有很密切的關(guān)系。

 (3)對免疫功能的影響主要表現(xiàn)為兩個方面：不少環(huán)境污染物可以作為致敏原引起變態(tài)反應(yīng)性疾病。即這些化學(xué)物進入體內(nèi)可與組織蛋白結(jié)合，形成具有免疫原性的物質(zhì)——抗原，刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的致敏執(zhí)業(yè)醫(yī)師淋巴細胞或抗體，在致敏原第二次接觸時，則發(fā)生變態(tài)反應(yīng)。如生產(chǎn)和應(yīng)用聚氨酯塑料時接觸的二異腈酸酯類化合物，棉塵、亞麻塵以及干草上的嗜熱性微小霉菌孢子等，都能引起呼吸道的變態(tài)反應(yīng)性疾��；生漆、二硝基氯苯等染料、三聚甲醛等顯影劑、酚醛樹酯等，常常引起過敏性皮炎。此外，鎳鹽、砷鹽等粉塵，有時也可致過敏性皮炎、過敏性鼻炎等。

另外一方面，某些環(huán)境污染物還可能對機體的免疫功能起抑制作用，使機體的免疫反應(yīng)過程的某一個或多個環(huán)節(jié)發(fā)生障礙。具有免疫抑制作用的污染物主要有烷化劑、抗代謝藥物、腎上腺皮質(zhì)激素、電離輻射及某些農(nóng)藥等。在動物實驗中表明可能有免疫抑制作用的環(huán)境污染物見表1－4。

2.非特異性損害

環(huán)境污染物對人類健康的損害除表現(xiàn)為上述特異性作用外，尚可出現(xiàn)一系列非特異性損害（non－specific injury)。表現(xiàn)為一般多發(fā)病的發(fā)病率增高、人體抵抗力下降、勞動能力降低等。如流行病學(xué)調(diào)查資料表明：受二氧化硫嚴重污染地區(qū)的居民上呼吸道感染患病率上升，接觸含二氧化硅粉塵的人群肺結(jié)核患病率增高等。非特異性損害的機制尚未完全闡明，可能與前述免疫抑制作用有關(guān)，但也不能解釋一切非特異性損害現(xiàn)象。

（三)環(huán)境污染引起的疾病

1.傳染病歷史上曾給人類造成重大威脅，如介水傳播的傷寒、霍亂、痢疾，蚤類傳播的鼠疫等。許多傳染病至今仍在某些國家流行。

2.公害病是環(huán)境污染造成的地區(qū)性中毒性疾病，這類疾病是環(huán)境污染所造成的嚴重后果。例如，日本富士縣神通川下游地區(qū)鎘污染引起的“痛痛病”；熊本縣水俁灣沿岸地區(qū)以及新瀉縣阿賀野川下游地區(qū)汞污染引起的“水俁病”；美國洛杉磯光化學(xué)煙霧引起的紅眼病等等。20世紀50年代以來，公害已成為世界性的一個重大社會問題。

至今世界各國已發(fā)生了數(shù)十起公害事件，其中絕大部分都是由化學(xué)污染物造成的（表1－5)，目前許多國家都采取了法律手段以防制公害事件的發(fā)生。

3.職業(yè)�。╫ccupational disease)是生產(chǎn)環(huán)境中存在的各種有害因素所引起的一類疾病。例如，礦山采掘工作面空氣中含硅粉塵引起的“矽肺”，印刷工業(yè)工人中吸入鉛塵或煙霧引起的“鉛中毒”等。職業(yè)病的范圍多由法令加以規(guī)定，各國不盡相同。我國1959年規(guī)定的職業(yè)病有14種，1987年衛(wèi)生部、勞動人事部、財政部和總工會聯(lián)合發(fā)布了新的《職業(yè)病范圍和職業(yè)病患者處理辦法》，將職業(yè)病名單擴大到9類100多種。

4.食物中毒（food poisoning)凡吃了“有毒的食物”而引起的急性疾病統(tǒng)稱為食物中毒。食物毒性的來源不外下列四種：①微生物或霉菌污染食品，在其中大量繁殖，存在大量活菌或產(chǎn)生大量毒素；②化學(xué)毒物污染食品達到了中毒劑量；③在貯藏過程中發(fā)生變化，形成某些有毒物質(zhì)，如馬鈴薯貯藏不當發(fā)芽而形成龍葵素等；④食品本身含有某些有毒物質(zhì)，如木薯中含有氰甙，河豚魚含有河豚毒素等。前三者都與環(huán)境污染有關(guān)。

環(huán)境污染物對人體健康能否造成危害以及危害的嚴重程度，取決于一系列條件。不僅受污染物的理化特性、劑量、作用時間和環(huán)境條件的影響，而且與人體狀態(tài)（如年齡、性別組成、健康狀況、遺傳因素等)也有密切關(guān)系�，F(xiàn)將主要影響因素簡介如下。

（一)劑量或強度

劑量（dosage)是指進入機體的化學(xué)物的數(shù)量，一般以每公斤體重的mg數(shù)表示；強度是指物理性有害因素作用于機體的數(shù)量，各種物理因素都有其特殊的強度單位。污染物引起的生物效應(yīng)直接取決于劑量或強度。一定的劑量能引起一定的生物效應(yīng)，這一規(guī)律可以從兩個方面加以表達：一為劑量-效應(yīng)關(guān)系，它表示化學(xué)物的攝入量與某一生物體呈現(xiàn)某種生物作用強度之間的關(guān)系；一為劑量-反應(yīng)關(guān)系，它表示一定劑量的化學(xué)物與在接受其作用的一組生物體中呈現(xiàn)某一效應(yīng)并達到一定強度的個體數(shù)目之間的關(guān)系，可以百分率表示。不同化學(xué)物有不同類型的劑量-反應(yīng)關(guān)系，主要有以下兩種情況：

(1)有毒元素、非必需元素或生物體內(nèi)目前尚未檢出的某種元素，因環(huán)境污染而進入人體的劑量超過一定程度即可引起異常反應(yīng)，甚至進一步發(fā)展成疾病。對于這類元素主要是研究制訂其最高容許限量的問題（環(huán)境中的最高容許濃度，人體的最高容許負荷量等)。

(2)對于人體的必需元素，其劑量與反應(yīng)的關(guān)系則較為復(fù)雜。一方面，環(huán)境中這種必需元素的含量過少，不能滿足人體的生理需要時，會使人體的某些功能發(fā)生障礙，形成一系列病理變化；另一方面，如果環(huán)境中這類元素的含量增加過多，也會引起程度不同的中毒性病變。因此，對于這類元素不僅要研究和制訂環(huán)境中最高容許濃度，而且要研究和制訂最低供應(yīng)量的問題。其劑量-反應(yīng)關(guān)系曲線則呈另外一種形式（圖1－11)。在實際工作中很難確定進入體內(nèi)的化學(xué)物數(shù)量，常以在環(huán)境中的濃度或強度來代表劑量，即以接觸水平-反應(yīng)關(guān)系或暴露水平-反應(yīng)關(guān)系（exposure－response relationship)來代表劑量-反應(yīng)關(guān)系，因為接觸水平（濃度或強度)與劑量是密切相關(guān)的。

（二)作用持續(xù)時間

在一定劑量或強度條件下，作用持續(xù)時間長短對作用的后果具有重要影響。首先，許多環(huán)境污染物是具有蓄積性的，對于這類物質(zhì)，只有作用時間達到一定階段，毒物在體內(nèi)的蓄積才能達到一定水平（中毒閾或其他作用閾)，才能產(chǎn)生一定的損害。毒物在體內(nèi)的蓄積量受攝入量、生物半減期和作用時間三個因素的影響。其中，攝入量多少主要取決于污染物在環(huán)境中的濃度；生物半減期是污染物在生物體內(nèi)濃度減低一半所需要的時間，某一化學(xué)物對某種生物的生物半減期是一個相對穩(wěn)定的常數(shù)。例如：某污染物的生物半減期為10天，每天攝入量為1mg，連續(xù)喂養(yǎng)100天，則動物體內(nèi)的最大蓄積量可按下式計算得出：

L＝1mg×10天×1.44＝14.4mg

在每日攝入量一定的條件下，經(jīng)過一個生物半減期時，體內(nèi)蓄積量就可以達到最大蓄積量的50%；以后增加的速度逐漸變慢，在第2個生物半減期時，蓄積量為最大蓄積量的75%；在第3個半減期時為87.5%；依此類推，體內(nèi)毒物蓄積達到最大蓄積量的時間，至少需要6個生物半減期。

（三)個體感受性

人的健康狀況、生理機能狀態(tài)、遺傳因素等，均可影響人體對環(huán)境異常變化反應(yīng)的性質(zhì)及強度。遺傳因素的影響是顯著的，如完全缺乏血清抗胰蛋白酶因子的人，對刺激性氣體造成的肺損傷特別敏感；紅細胞中6－磷酸葡萄糖脫氫酶（G－6－PD)缺陷的人，對硝基苯類化合物引起血液損害特別敏感。人體的健康狀態(tài)、是否患有其他疾病等因素，對機體的反應(yīng)也有直接影響。如1952年英國倫敦?zé)熿F事件的一周內(nèi)比前一年同期多死亡的4000人中，80%是原有心、肺疾病的患者。其他如營養(yǎng)不良、不同性別、年齡等因素的影響也是不容忽視的。

由于環(huán)境污染影響整個人群，其中包括了由于上述諸多個體因素不同而對該物質(zhì)特別敏感的人，即所謂高敏感人群（high-sus-ceptability group，或高危人群high-riskgroup)，高敏感人群更易于受到損害（圖1-12)。在制訂環(huán)境衛(wèi)生標準時應(yīng)加以考慮。

（四)多種因素的綜合作用

環(huán)境污染物常常不是單一的，而是經(jīng)常與其他物理、化學(xué)因素同時作用于人體，因此必須考慮這些因素的聯(lián)合作用和綜合影響。例如，接觸振動可以促進某些化學(xué)物的毒性。某一汞礦的鑿巖工中，大多數(shù)振動病患者都有汞中毒癥狀，而不接觸振動作業(yè)的工人則汞中毒較少見；某鉛礦鑿巖工中有振動病癥狀的人，多數(shù)有鉛中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎和卟啉代謝障礙，而不受振動作用的工人則無此現(xiàn)象。又如，鋅能拮抗鉛對δ-氨基乙酰丙酸脫氫酶（ALA-D)的抑制作用，拮抗鎘對腎小管的損害；而一氧化碳與硫化氫則可相互促進中毒的發(fā)展。外界環(huán)境的其他物理因素也能影響污染物的毒效應(yīng)，如氣溫、氣濕和氣流可以改變化學(xué)物在生產(chǎn)場所的存在形態(tài)、濃度和空間分布情況，從而影響吸收和轉(zhuǎn)化；輻射線可改變機體對化學(xué)物的敏感性等，都已為許多實驗或臨床觀察所證實。