第二章 环境与健康的关系

第 二 章 环 境 与 健 康 第 一 节 人 类 的 环 境 环 境 第 二 节 人 与 环 境 的 辨 证 统 一 关 系 第 三 节 环 境 改 变 与 机 体 反 应 的 基 本 特 征 第 四 节 自 然 环 境 与 健 康 ( 自 学 ) 第 五 节 环 境 污 染 与 健 康 第 六 节 环 境 与 健 康 关 系 的 研 究 方 法 第 七 节 健 康 危 险 度 评 价

目 的 和 要 求 掌 握 环 境 的 相 关 生 态 学 概 念, 发 生 生 物 浓 集 作 用 的 条 件 ; 人 群 健 康 效 应 谱 一 次 二 次 污 染 物 环 境 内 分 泌 干 扰 物 的 概 念 ; 环 境 与 人 类 关 系 的 体 现 ; 影 响 环 境 因 素 对 机 体 健 康 作 用 的 因 素 ; 环 境 污 染 对 人 群 健 康 的 影 响 熟 悉 人 类 自 然 环 境 的 构 成, 环 境 与 人 群 健 康 的 研 究 内 容 和 方 法 和 健 康 危 险 度 评 价 的 步 骤 和 内 容 了 解 自 然 环 境 对 健 康 的 影 响 ; 环 境 基 因 组 计 划

第 一 节 人 类 的 环 境 一 人 类 自 然 环 境 的 构 成 二 生 态 环 境

环 境 的 定 义 环 境 (environment) 是 指 作 用 于 人 类 所 有 外 界 力 量 ( 因 素 ) 的 总 和 人 与 环 境 既 相 互 对 立, 又 相 互 制 约, 既 相 互 依 存 又 相 互 转 化, 两 者 存 在 着 对 立 统 一 关 系 All the surrounding conditions which influence one s feelings, morals, ideas, growth and development 以 人 类 为 主 体 的 人 类 赖 以 生 存 的 并 直 接 或 间 接 地 影 响 人 类 生 产 生 活 和 发 展 的 各 种 外 界 事 物 及 力 量 的 总 和

第 一 节 人 类 的 环 境 : 自 然 环 境 : 指 环 绕 在 人 类 周 围 的 各 种 自 然 因 素 ( 大 气 圈 -atmospheric sphere 水 圈 - hydrosphere 土 壤 岩 石 圈 lithosphere 生 物 圈 -biosphere); 社 会 环 境 (social environment) 由 政 治 经 济 文 化 等 社 会 因 素 构 成 人 为 环 境 (anthropogenic environment):1 工 农 业 生 产 活 动 过 程 造 成 环 境 污 染 ;2 人 为 环 境 : 利 用 有 利 因 素 抵 御 不 利 因 素 ( 严 寒 酷 暑 等 )

生 活 环 境 (living environment) 是 与 人 类 生 活 关 系 密 切 的 各 种 自 然 的 和 人 工 的 环 境 条 件, 如 居 住 工 作 娱 乐 和 社 会 活 动 环 境 生 态 环 境 (ecological environment) 是 与 人 类 生 存 和 发 展 有 关 的 生 态 系 统 所 构 成 的 自 然 环 境 生 活 环 境 与 生 态 环 境 难 于 截 然 划 分, 从 广 义 上 讲, 生 态 环 境 可 以 包 括 生 活 环 境 由 于 人 类 在 改 造 环 境 过 程 中 所 带 来 的 新 的 环 境 问 题, 生 态 系 统 是 影 响 人 类 健 康 与 疾 病 发 生 和 流 行 的 重 要 基 础

一 人 类 自 然 环 境 的 构 成 (constitution of natural environment for humankind)

( 一 ) 大 气 圈 (atmospheric sphere) 包 括 整 个 大 气 层 : 对 流 层 平 流 层 中 间 层 热 层 逸 散 层 在 平 流 层 中 有 臭 氧 层, 吸 收 太 阳 辐 射 中 具 有 对 生 物 强 烈 杀 伤 力 的 短 波 紫 外 线 平 流 层 中 的 臭 氧 层 的 发 生 : 氧 分 子 原 子 氧 + 氧 分 子 O 3 紫 外 光 波 长 <340nm

( 二 ) 水 圈 (hydrosphere) 包 括 地 表 水 和 地 下 水, 还 有 大 气 中 的 水 水 圈 中 的 总 水 量 13.6 亿 km 3, 覆 盖 地 球 面 积 的 71% 除 海 洋 以 外 的 地 表 水 约 3500 多 万 km 3 淡 水 仅 占 0.2%

( 三 ) 岩 石 圈 (lithosphere) 通 常 指 地 壳, 主 要 由 岩 浆 岩 和 沉 积 岩 构 成 岩 浆 岩 是 由 地 球 深 处 的 炽 热 岩 浆 侵 入 地 壳 或 喷 出 地 表 冷 却 而 形 成 的 岩 石 (SiO 2 ) 沉 积 岩 又 称 水 成 岩, 由 沉 积 在 水 盆 地 中 或 陆 地 上 的 物 质 固 结 而 形 成 的 岩 石 大 多 含 有 动 植 物 化 石 占 地 壳 岩 石 总 体 积 的 5%, 地 表 分 布 面 积 的 75% 所 含 矿 产 极 为 丰 富, 如 煤 石 油 等

( 四 ) 生 物 圈 (biosphere) 有 生 物 生 存 的 地 球 表 层, 叫 生 物 圈 包 括 大 气 圈 下 层 岩 石 圈 的 上 层 水 圈 和 土 壤 圈, 其 范 围 通 常 指 海 平 面 以 下 12km 至 海 平 面 以 上 约 10km 各 种 生 物 之 间 相 互 依 赖 相 互 制 约, 不 断 进 行 着 物 质 循 环 (substance cycle) 能 量 流 动 (energy flow) 和 信 息 传 递 (message transmission), 使 生 物 圈 充 满 了 生 机 与 活 力

二 生 态 环 境 ( 一 ) 生 态 系 统 (ecosystem): 生 物 群 落 (biocenose) 与 其 生 存 环 境 所 构 成 的 整 体 系 统. 生 态 系 统 的 组 成 : 生 产 者 (producer): 绿 色 植 物 光 合 细 菌 等 消 费 者 (consumer): 动 物, 根 据 食 物 类 型 可 分 为 多 个 级 别 分 解 者 (decomposer): 微 生 物 无 机 界 (the inorganic world): 空 气 水 阳 光 矿 物 质 等

问 题 地 球 上 最 大 的 生 态 系 统 是 什 么? 一 滴 水 算 不 算 一 个 生 态 系 统? 为 什 么?

( 二 ) 食 物 链 (food chain) 在 生 态 系 统 中 不 同 营 养 级 的 生 物 逐 级 被 吞 食 以 满 足 生 存 需 要 而 建 立 起 来 的 链 锁 关 系, 称 食 物 链 其 本 质 是 生 物 通 过 食 物 链 使 物 质 和 能 量 在 生 物 种 群 间 得 以 循 环 和 流 动 食 物 链 对 环 境 中 的 物 质 转 移 和 累 积 起 重 要 作 用

水 生 生 物 的 食 物 链

生 物 放 大 作 用 (biomagnification) 环 境 中 的 重 金 属 (heavy metal) 元 素 和 难 降 解 (degradation) 的 有 机 物, 可 通 过 食 物 链 而 转 移 到 高 位 营 养 级 生 物 的 体 内, 而 使 其 浓 度 逐 级 在 生 物 体 内 放 大, 即 生 物 放 大 作 用

世 界 上 已 确 认 的 公 害 病 (public nuisance disease) 如 水 俣 病 (Minamata disease) 痛 痛 病 (Itai-Itai disease) 都 与 食 物 链 的 生 物 放 大 作 用 有 关

生 物 富 集 作 用 (bioenrichment) 生 物 从 环 境 中 摄 入 浓 度 极 低 的 重 金 属 元 素 或 难 降 解 的 化 合 物, 在 体 内 逐 渐 累 积 起 来, 使 生 物 体 内 该 元 素 或 化 合 物 的 浓 度 大 大 超 过 环 境 中 的 浓 度, 这 种 现 象 称 为 生 物 富 集 作 用 例 如, 海 水 DDT 浓 度 0.00005ppm 浮 游 生 物 0.04ppm( 约 1000 倍 ) 鱼 2.07ppm ( 约 4 万 倍 ) 海 鸟 75.5ppm( 约 100 万 倍 )

3 污 染 物 急 性 毒 性 小 生 物 富 集 作 用 (bioenrichment) 富 集 系 数 (enrichment coefficient, EC): 生 物 富 集 的 程 度 用 富 集 系 数 表 示, 即 生 物 体 内 污 染 物 的 浓 度 与 生 物 生 长 环 境 中 该 污 染 物 浓 度 之 比 污 染 物 生 物 富 集 必 须 具 备 的 条 件 是 : 1 污 染 物 易 为 各 种 生 物 吸 收 ; 2 进 入 生 物 体 内 后 较 难 分 解 和 排 泄 ;

汞 在 环 境 中 的 循 环

生 态 系 统 与 生 态 平 衡 生 态 平 衡 (ecological balance) 生 态 平 衡 是 指 生 态 系 统 各 个 环 节 的 质 和 量 相 对 稳 定 和 相 对 适 应 的 状 态 即 指 生 态 系 统 各 部 分 的 结 构 与 功 能 均 处 于 相 互 适 应 相 互 协 调 的 状 态

生 态 系 统 的 特 征 整 体 性 开 放 性 自 调 性 可 持 续 性

生 态 系 统 服 务 生 境 物 种 生 物 学 状 态 物 产 维 持 良 好 生 活 环 境 美 学 / 艺 术 / 教 育 / 精 神 / 科 学

( 三 ) 生 态 系 统 健 康 生 态 系 统 健 康 (ecosystem health) 是 指 具 有 活 力 结 构 稳 定 和 自 调 节 能 力 的 生 态 系 统, 是 生 态 系 统 的 综 合 特 性 活 力 指 生 态 系 统 的 功 能 性, 包 括 维 持 系 统 本 身 复 杂 特 性 的 功 能 和 为 人 类 的 服 务 功 能 ; 结 构 稳 定 指 具 有 平 衡 完 整 的 生 物 群 落, 多 样 的 生 物 种 群 ; 生 态 系 统 自 调 节 功 能 主 要 靠 其 反 馈 作 用, 通 过 正 负 反 馈 相 互 作 用 和 转 化, 在 受 胁 迫 时 出 现 维 持 系 统 的 正 常 结 构 和 功 能, 保 证 系 统 达 到 一 定 的 稳 态

第 二 节 人 与 环 境 的 辩 证 关 系 ( 一 ) 环 境 与 人 体 物 质 上 的 统 一 ( 二 ) 人 类 对 环 境 的 适 应 性 ( 三 ) 人 与 环 境 的 相 互 作 用 ( 四 ) 环 境 对 健 康 影 响 的 双 重 性

1 新 陈 代 谢 人 与 环 境 辩 证 统 一 关 系 的 体 现 2 人 与 环 境 在 物 质 上 的 统 一 性, 环 境 元 素 与 人 体 元 素 呈 丰 度 相 关 3 人 类 对 客 观 环 境 的 适 应 性 ( 二 者 作 用 的 双 向 性 ) 4 环 境 因 素 及 其 对 机 体 影 响 的 双 重 性 (duality)( 二 者 作 用 的 双 重 性 )

二 人 对 环 境 的 适 应 性 高 原 肤 色 身 高 容 貌 肾 脏 人 体 免 疫 功 能 和 屏 障 地 方 病 欺 负 外 来 人

三 环 境 与 人 类 作 用 的 双 向 性 人 类 改 造 和 利 用 环 境 的 主 观 能 动 性 : 1 利 用 环 境 中 的 有 利 因 素 (profitable factors), 抵 御 不 利 因 素 (harmful factors) 2 向 大 自 然 索 取, 过 度 开 发 资 源 而 破 坏 生 态 环 境

机 体 对 环 境 的 适 应 性 和 环 境 因 素 的 复 杂 性 : 1 机 体 对 环 境 的 适 应 性 : 适 者 生 存 2 环 境 因 素 对 机 体 影 响 的 多 样 性 : 内 因 ( 遗 传 ), 如 环 境 因 素 致 癌, 吸 烟 与 肺 癌, 疾 病 发 生 的 易 感 基 因 起 作 用 如 芳 烃 羟 化 酶 基 因 高 表 达 者, 则 易 患 肺 癌 环 境 适 应 性 不 良, 基 因 --- 环 境

机 体 与 环 境 相 互 作 用 的 分 子 生 物 学 基 础 遗 传 多 态 性 环 境 因 素 的 诱 导 消 除 环 境 因 素 / 一 级 预 防 ( 针 对 病 因 ) 筛 选 携 带 易 感 基 因 的 易 感 人 群 进 行 有 针 对 性 的 保 护 / 一 级 预 防 ( 针 对 机 体 )

四 环 境 与 人 类 作 用 的 双 重 性 适 宜 的 环 境 / 极 端 环 境 人 对 环 境 的 适 应 / 疾 病 ( 环 境 适 应 性 不 良 ) 有 害 / 有 利 (hormesis) 物 理 因 素 化 学 因 素 生 物 学 因 素 等

问 题 有 人 说 : 人 类 现 在 的 许 多 疾 病 本 质 就 是 环 境 适 应 性 不 良, 你 认 为 呢?

第 三 节 环 境 改 变 与 机 体 反 应 的 基 本 特 征 环 境 污 染 物 在 环 境 介 质 中 的 迁 移 和 转 化 暴 露 特 征 : 污 染 物 的 理 化 特 性 ( 化 学 结 构 物 理 性 质 ) 人 体 暴 露 途 径 接 触 剂 量 ( 剂 量 - 反 应 关 系 ) 接 触 时 间 等 联 合 作 用 : 协 同 作 用 拮 抗 作 用 相 加 作 用 个 体 因 素 : 导 致 个 体 差 异

一 环 境 介 质 与 环 境 因 素 暴 露 ( 一 ) 环 境 物 质 在 环 境 介 质 中 的 迁 移 方 式 1 单 一 介 质 中 : 扩 散 对 流 ( 空 气 水 体 ) 2 不 同 介 质 : 蒸 发 吸 收 吸 附 溶 解 摄 食 吸 入 3 生 物 性 迁 移 : 食 物 链 食 物 网

( 二 ) 环 境 化 学 物 在 环 境 介 质 中 的 转 化 一 次 污 染 物 和 二 次 污 染 物 的 概 念 环 境 污 染 物 转 化 的 方 式 : 化 学 反 应 生 物 化 学 反 应 环 境 污 染 物 迁 移 与 转 化 的 关 系 : 迁 移 与 转 化 伴 随 相 互 影 响 迁 移 为 转 化 提 供 条 件 转 化 为 新 的 迁 移 提 供 基 础

( 三 ) 环 境 介 质 迁 移 和 转 化 对 环 境 因 素 的 影 响 1 扩 大 暴 露 范 围 2 增 加 暴 露 途 径 3 改 变 毒 物 性 质 和 毒 性 4 影 响 暴 露 剂 量

环 境 有 害 因 素 对 机 体 作 用 的 一 般 特 征 暴 露 特 征 包 括 : 1 暴 露 途 径 剂 量 时 间 环 境 有 害 因 素 的 种 类 2 毒 物 的 理 化 特 征 ( 一 ) 暴 露 途 径 的 影 响 : 1 影 响 总 暴 露 量 2 影 响 吸 收 率 3 作 用 的 靶 子 不 同

环 境 有 害 因 素 对 机 体 作 用 的 一 般 特 征 ( 二 ) 暴 露 剂 量 的 影 响 环 境 有 害 因 素 引 起 机 体 的 生 物 效 应 与 剂 量 或 强 度 有 关, 不 同 的 剂 量 可 引 起 不 同 的 生 物 效 应 环 境 有 害 因 素 引 起 的 生 物 效 应 可 从 两 个 方 面 加 以 表 达 : 1 剂 量 - 效 应 关 系 (dose-effect relationship), 随 着 环 境 有 害 因 素 剂 量 增 加, 它 在 机 体 内 所 产 生 的 有 害 的 生 物 学 效 应 增 强 主 要 针 对 个 体 而 言

效 应 失 代 偿 病 理 状 态 代 偿 生 理 剂 量

环 境 有 害 因 素 对 机 体 作 用 的 一 般 特 征 2 剂 量 - 反 应 (doseresponserelationship ), 它 是 指 随 着 剂 量 增 加, 产 生 某 种 特 定 生 物 学 效 应 的 个 体 数 增 加 它 是 针 对 群 体 而 言

三 种 类 型 剂 量 - 反 应 关 系 曲 线 无 阈 毒 物 ( 遗 传 毒 物 ): 通 过 原 点 的 直 线, 理 论 上 无 安 全 限 量 有 阈 化 合 物 : 1) 单 阈 值 化 合 物 : 仅 在 达 到 或 大 于 某 剂 量 才 产 生 其 效 应, 低 于 此 阈 剂 量 不 产 生 效 应 剂 量 - 反 应 曲 线 呈 S 型 或 抛 物 线 型 单 侧 安 全 限 量 -MAC 2) 双 阈 值 化 合 物 : 有 两 个 阈 值 的 化 合 物 必 需 微 量 元 素 必 需 营 养 素 剂 量 - 反 应 曲 线 呈 U 型 或 V 形, 双 侧 安 全 限 量 - 最 低 供 给 量 最 高 容 许 量 研 究 目 的 : 制 定 卫 生 标 准 的 理 论 基 础, 安 全 性 评 价 的 依 据

Hormesis 效 应 ( 兴 奋 效 应 ) 某 些 物 质 在 高 剂 量 下 产 生 有 害 效 应, 在 低 剂 量 时 却 具 有 某 种 有 益 的 效 应 或 刺 激 作 用 剂 量 - 反 应 曲 线 呈 U 型

环 境 有 害 因 素 对 机 体 作 用 的 一 般 特 征 ( 三 ) 作 用 时 间 化 学 性 污 染 物 在 机 体 内 的 蓄 积 称 为 物 质 蓄 积 毒 物 在 机 体 的 蓄 积 量 主 要 受 摄 入 量 生 物 半 衰 期 和 作 用 时 间 三 个 因 素 的 影 响

物 质 在 体 内 蓄 积 的 量 与 其 摄 入 量 生 物 半 减 期 和 暴 露 时 间 有 密 切 关 系 暴 露 量 大 生 物 半 减 期 长 暴 露 时 间 长, 在 体 内 蓄 积 量 大, 易 发 生 慢 性 中 毒 对 于 具 体 某 毒 物 来 说, 暴 露 浓 度 相 对 稳 定 生 物 半 减 期 为 一 常 数, 这 时 是 否 发 生 慢 性 中 毒 就 取 决 于 暴 露 时 间

研 究 目 的 理 论 上 最 大 蓄 积 量 A=a*1.44*T 1/2 a: 每 日 摄 入 量 由 于 理 论 上 化 学 物 经 历 6 个 生 物 半 衰 期 达 到 最 大 蓄 积 量 并 趋 于 稳 定, 如 果 将 A 控 制 在 慢 性 作 用 的 阈 剂 量 甚 至 是 最 大 无 作 用 剂 量 以 下, 即 使 长 期 接 触 也 不 会 发 生 中 毒, 则 相 应 的 每 日 摄 入 量 即 为 阈 下 浓 度 是 制 定 环 境 卫 生 标 准 的 重 要 依 据

功 能 蓄 积 (functional accumulation ): 功 能 受 损 的 累 加 ( 体 内 毒 物 量 未 见 增 加, 但 对 机 体 的 功 能 损 伤 作 用 累 加 ) 耐 受 性 ( 其 本 质 解 毒 酶 活 性 的 诱 导 代 谢 与 排 泄 加 速 )

三 环 境 因 素 的 联 合 作 用 物 理 + 化 学, 化 学 物 之 间 生 物 + 化 学 等 环 境 化 合 物 的 联 合 作 用 类 型 : 相 加 作 用 相 乘 作 用 独 立 作 用 拮 抗 作 用

四 人 群 健 康 效 应 谱 和 敏 感 人 群 (susceptive persons) ( 一 ) 健 康 效 应 谱 (spectrum of health effect): 指 人 群 暴 露 于 环 境 污 染 物 时 产 生 的 不 良 反 应 在 性 质 程 度 和 范 围 上 所 表 现 出 的 征 象 不 同 级 别 的 效 应 在 人 群 中 的 分 布, 在 人 群 中 的 分 布 类 似 于 金 字 塔 型, 有 冰 山 现 象 之 称

出 现 严 重 中 毒, 导 致 死 亡 ( 最 强 的 危 害 最 严 重 的 效 应 ) 机 体 功 能 失 调, 出 现 临 床 症 状, 成 为 临 床 性 疾 病 引 起 某 些 生 理 功 能 和 生 化 代 谢 的 异 常 变 化, 对 健 康 有 不 良 影 响, 具 有 病 理 学 意 义 ( 亚 临 床 状 态 ) 人 群 健 康 效 应 谱 体 内 负 荷 进 一 步 增 加, 出 现 某 些 生 理 功 能 和 生 化 代 谢 变 化, 多 为 生 理 代 偿 性 的, 非 病 理 学 改 变 污 染 物 在 体 内 负 荷 增 加, 不 引 起 生 理 功 能 和 生 化 代 谢 变 化 ( 大 多 数 人 )

人 群 健 康 效 应 谱 分 为 5 级 (1) 无 效 应 负 荷, (2) 生 理 性 波 动, (3) 代 偿 状 态, (4) 患 病, (5) 死 亡

预 防 医 学 工 作 一 个 很 重 要 的 任 务 就 是 发 现 代 偿 状 态 ( 临 床 前 期 - preclinical phase) 的 早 期 敏 感 指 标 很 多 慢 性 疾 病 传 染 病 地 方 病 职 业 病 公 害 病 等 在 代 偿 状 态 时 早 期 发 现, 对 于 预 防 这 类 疾 病 的 发 生 非 常 重 要

( 二 ) 人 群 易 感 性 易 受 环 境 有 害 因 素 影 响 的 人 群, 称 为 敏 感 人 群 (susceptive group) 影 响 人 群 易 感 性 的 因 素 : 人 口 学 特 征 人 的 生 理 病 理 状 态 遗 传 因 素 ( 易 感 基 因 ) 营 养 生 活 方 式 等 有 关 一 般 说 来, 老 弱 病 幼 和 特 殊 体 质 者 对 环 境 污 染 物 较 为 敏 感

高 危 ( 险 ) 人 群 (high risk group): 包 括 高 敏 感 人 群 和 高 暴 露 人 群 如 吸 烟 者 是 肺 癌 的 高 危 人 群 ; 交 通 警 察 是 汽 车 废 气 和 铅 危 害 的 高 危 人 群

敏 感 人 群 对 环 境 污 染 物 敏 感 性 异 常 增 高, 最 重 要 的 原 因 是 基 因 对 毒 物 危 害 易 感 性 高 ( 环 境 易 感 基 因 ) 基 因 多 态 性 (gene polymorphism): 个 体 携 带 的 基 因 型 不 同 而 呈 现 出 多 态 性 环 境 应 答 基 因 (environmental response gene): 对 环 境 因 素 的 作 用 产 生 应 答 反 应 有 关 的 基 因 环 境 基 因 组 计 划 (environmental genome project,egp)

婴 幼 儿 和 老 人 对 环 境 有 害 因 素 的 作 用 往 往 有 更 高 的 易 感 性 如 1952 年 伦 敦 烟 雾 事 件 期 间, 年 龄 在 45 岁 以 上 的 居 民 死 亡 人 数 为 平 时 的 3 倍,1 岁 以 下 婴 儿 死 亡 数 比 平 时 也 增 加 了 1 倍, 在 4000 名 死 亡 者 中,80% 以 上 患 有 心 脏 或 呼 吸 系 统 疾 患

遗 传 因 素, 如 : 性 别 种 族 遗 传 缺 陷 和 环 境 应 答 基 因 多 态 性 等 如 : 先 天 性 缺 乏 α1- 抗 胰 蛋 白 酶 的 个 体, 对 刺 激 性 气 体 非 常 敏 感, 易 造 成 肺 的 损 伤 ; 红 细 胞 6- 磷 酸 葡 萄 糖 脱 氢 酶 (glucose-6- phosphate dehydrogenase,g6pd) 缺 陷 者, 对 硝 基 苯 类 化 合 物 及 多 种 氧 化 物 的 损 害 异 常 敏 感 ; 显 性 慢 性 乙 酰 化 状 态, 在 白 种 人 和 黑 种 人 中 约 占 60%, 而 在 东 方 人 中 仅 占 10~20%, 由 于 该 类 个 体 乙 酰 化 作 用 慢 而 增 加 芳 香 胺 化 合 物 诱 导 的 膀 胱 癌 发 生 的 危 险 度

对 环 境 因 素 的 作 用 产 生 应 答 反 应 有 关 的 基 因 称 之 为 环 境 应 答 基 因 (environmental response gene), 环 境 应 答 基 因 的 多 态 性 是 造 成 人 群 易 感 性 差 异 的 重 要 原 因

表 2-2 已 知 的 易 感 基 因 多 态 性 及 其 环 境 暴 露 相 关 疾 病 基 因 多 态 分 类 环 境 暴 露 相 关 疾 病 CYPlAl NATl 及 NAT2 GSTTl(null) 对 氧 磷 酶 LA-H TGF-α HLA-DP betl 标 记 ALAD CYP2D6 激 活 解 毒 解 毒 解 毒 营 养 因 子 生 长 因 子 免 疫 反 应 生 物 合 成 生 物 氧 化 吸 烟 吸 烟 氯 化 消 毒 剂 神 经 杀 虫 剂 饮 食 中 铁 母 亲 吸 烟 铍 铅 锰 肺 癌 膀 胱 痛, 乳 腺 癌 癌 症 神 经 系 统 损 伤 血 色 素 沉 着 病 唇 裂 颚 裂 慢 性 铍 性 肺 病 铅 中 毒 锰 中 毒

环 境 基 因 组 计 划 简 介 : 1997 年 10 月 美 国 国 家 环 境 卫 生 科 学 研 究 所 (National Institute of Environment Health Sciences, NIEHS) 提 出 环 境 基 因 组 计 划 (Environmental Genome Project, EGP), 拟 在 美 国 人 口 中 寻 找 环 境 相 关 疾 病 的 遗 传 基 因 的 多 态 性 (gene polymorphisms) 收 集 分 析 和 确 定 200 多 个 环 境 疾 病 易 感 基 因

EGP 的 主 要 目 标 : 推 进 有 重 要 功 能 意 义 的 环 境 应 答 基 因 的 多 态 性 研 究, 确 定 它 们 引 起 环 境 暴 露 致 病 危 险 性 的 差 异 ; 推 进 基 因 - 环 境 相 互 作 用 对 疾 病 发 生 影 响 的 流 行 病 学 研 究

拟 研 究 的 环 境 相 关 疾 病 和 缺 陷 有 7 类 : 1 癌 症 : 肺 癌 膀 胱 癌 乳 腺 癌 及 前 列 腺 癌 2 呼 吸 系 统 疾 病 : 哮 喘 纤 维 囊 性 肿 3 退 行 性 神 经 系 统 疾 病 : 早 老 性 痴 呆 帕 金 森 综 合 征 肌 萎 缩 内 侧 硬 化 症

4 发 育 紊 乱 : 智 力 低 下 注 意 力 缺 陷 - 多 动 症 5 先 天 缺 陷 : 口 面 裂 6 生 殖 功 能 缺 陷 : 不 育 子 宫 肌 瘤 子 宫 内 膜 异 位 青 春 期 早 熟 7 自 身 免 疫 疾 病 : 全 身 性 红 斑 狼 疮 多 发 性 硬 化 症

提 出 的 需 鉴 定 的 十 类 基 因 : 1DNA 修 复 基 因,2 外 源 化 合 物 代 谢 及 解 毒 基 因,3 激 素 代 谢 基 因,4 信 号 转 导 基 因,5 受 体 基 因,6 免 疫 和 炎 症 反 应 调 节 基 因,7 参 与 氧 化 过 程 的 基 因,8 营 养 因 素 调 节 基 因,9 细 胞 周 期 基 因,10 细 胞 死 亡 控 制 基 因

第 五 节 环 境 污 染 与 健 康 environment pollution & health 一 环 境 污 染 对 人 群 的 急 性 慢 性 危 害 二 环 境 污 染 的 远 期 危 害 : 致 癌 致 畸 致 突 变 三 环 境 内 分 泌 干 扰 物 的 危 害

环 境 污 染 的 概 念 环 境 污 染 environmental pollution: The environmental pollution generally refers to excess outputs by various factors produced by natural reasons and human activities into environment disruptions of environmental constitution and function and/or increases of normal environmental components,leading to the deterioration of environmental quality and the endangerment of population health. 严 重 的 环 境 污 染 而 引 起 的 区 域 性 疾 病 称 之 为 公 害 病

环 境 污 染 物 Environmental pollutants: Physical pollutants Chemical pollutants Biological pollutants

ENVIRONMENTAL HAZARDS Biological Bacteria Viruses Protozoan 原 生 动 物 Chemical Solvents 有 机 溶 剂 Metals Toxic compounds Pesticides Physical Noise Radiation Heat / cold Vibration

环 境 污 染 对 健 康 影 响 的 特 点 ( 一 ) 广 泛 性 ( 二 ) 长 期 潜 在 性 ( 三 ) 损 害 的 多 样 性 污 染 影 响 范 围 大, 人 口 多, 对 象 广 泛 可 长 时 间 作 用 于 人 群, 甚 至 终 生 特 异 性 非 特 异 性 损 害, 局 部 的 全 身 的, 急 性 慢 性 的, 近 期 远 期 的 ( 四 ) 因 素 的 复 杂 性 各 种 因 素 的 联 合 作 用 ( 五 ) 治 理 困 难

1 污 染 范 围 广, 接 触 人 群 多 受 影 响 的 人 群 可 以 非 常 广 泛, 甚 至 涉 及 到 整 个 人 类 环 境 中 每 个 人 都 有 机 会 接 触 到 有 害 因 子 敏 感 人 群 (susceptible population): 老 弱 病 残 幼, 甚 至 胎 儿, 他 们 是 抵 抗 力 最 弱, 最 容 易 受 到 有 害 因 子 伤 害 的 人 群 高 危 险 人 群 (high risk population): 接 触 有 害 因 子 的 机 会 比 其 他 人 群 多 强 度 大 摄 入 量 比 普 通 人 群 要 高 得 多 的 人 群

2 污 染 物 浓 度 低, 但 作 用 时 间 长 污 染 物 进 入 环 境 后, 受 到 大 气 水 体 稀 释, 一 般 浓 度 较 低 多 在 ppm (10-6 ), ppb(10-9 ), ppt(10-12 ) 水 平 接 触 者 为 长 时 间 不 断 暴 露 于 污 染 环 境 中, 甚 至 终 生 接 触 ppm: part per million 百 万 分 率 ppb: part per billion 十 亿 分 率 ppt: part per trillion 千 亿 分 率 One part per million is 1 inch in 16 miles 1 minute in two years 1 cent in $10,000 1 ounce of salt in 31 tons of potato chips 1 bad apple in 2,000 barrels of apples One part per billion is 1 inch in 16,000 miles 1 second in 32 years 1 cent in $10,000,000 1 pinch of salt in 10 tons of potato chips 1 lob in 1,200,000 tennis matches 1 bad apple in 2,000,000 barrels of apples One part per trillion is 1 postage stamp in the area of the city of Dallas 1 inch in 16 million miles (more than 600 times around the earth) 1 second in 320 centuries 1 flea on 360 million elephants 1 grain of sugar in an Olympic sized pool 1 bad apple in 2 billion barrels

3 污 染 物 种 类 多, 接 触 途 径 多, 危 害 多 样 局 部 作 用 和 全 身 毒 害 特 异 作 用 和 非 特 异 作 用 急 性 慢 性 远 期 危 害 速 发 和 迟 发 毒 性 作 用 可 逆 和 不 可 逆 毒 作 用 等 等

4 污 染 物 之 间 以 及 污 染 物 与 环 境 因 素 之 间 具 有 联 合 毒 害 作 用 环 境 中 的 有 害 因 子 种 类 很 多, 它 们 常 常 是 同 时 综 合 作 用 于 人 体 污 染 物 之 间 具 有 联 合 作 用, 污 染 物 和 环 境 之 间 也 具 有 联 合 作 用 相 加 作 用 (additive effect ) M=M1+M2 协 同 作 用 (synergism) M>M1+M2 拮 杭 作 用 (antagonism) M<M1+M2 独 立 作 用 (independent effect) M=M1+M2(1-M1) ;M=1-(1-M1)(1-M2)

5 污 染 容 易, 消 除 困 难 许 多 环 境 污 染 物 具 有 以 下 特 性 : 环 境 滞 留 性 : 性 质 稳 定, 在 环 境 中 不 易 降 解 ; 如 DDT 生 物 富 集 性 : 可 通 过 食 物 链 将 浓 度 逐 级 放 大, 最 终 以 高 浓 度 进 入 人 体 ; 如 DDT 体 内 蓄 积 性 : 某 些 污 染 物 易 于 在 脂 肪 ( 有 机 物 ) 骨 骼 ( 重 金 属 ) 等 组 织 中 长 期 蓄 积, 不 易 排 除 有 毒 重 金 属 及 有 机 氯 农 药 是 典 型 的 兼 具 环 境 滞 留 性 生 物 富 集 性 及 体 内 蓄 积 性 的 环 境 污 染 物

一 环 境 污 染 的 急 慢 性 危 害 Acute, chronic harmfulness (1) 急 性 危 害 Acute hazard: acute toxication(most seen in environment pollution incidents) Episode: 1952,London smog incident Los Angeles photochemical smog incident Yokkaichi asthma( 四 日 市 哮 喘 )

Productive accidents: Bhopal accident( 印 度 帕 博 尔 毒 气 泄 漏 事 件 ) 前 苏 联 切 尔 诺 贝 利 核 电 站 爆 炸 事 件 (explosion of nuclearpower plant) 2003,12.23 accident: 重 庆 开 县 高 桥 镇 井 喷 事 故 ( 硫 化 氢 中 毒 死 亡 243 人, 受 灾 人 口 6 万 多 )

生 物 性 污 染 导 致 的 急 性 传 染 病 Environmental contamination of biological factors: Drinking water(pathogenic microbial,hepatitis virus, cryptosporidium- 隐 孢 子 虫 ) Air: respiratory communicable disease, SARS

(2) 慢 性 危 害 chronic hazard 定 义 Definition: hazard induced by the long term exposure to low concentration pollutants. Substance accumulation: heavy metals, organochloride Functional accumulation: chronic obstructive pulmonary disease, COPD

Characterization of chronic hazard: (1). increases of morbidity and mortality in the population (2). chronic disease,i.e. COPD (3). increase of pollutant burden in the body (4). chronic combined effects (5). Public nuisance disease

慢 性 危 害 的 类 型 : (1) 慢 性 非 特 异 性 损 害 无 明 确 对 应 的 因 果 关 系 影 响 儿 童 生 长 发 育 ; 机 体 抵 抗 力 降 低, 人 群 中 慢 性 疾 病 的 发 病 率 和 死 亡 率 增 高

(2) 慢 性 疾 患 COPD 慢 性 支 气 管 炎 支 气 管 哮 喘 哮 喘 性 支 气 管 炎 肺 气 肿

(3) 持 续 蓄 积 性 危 害 许 多 物 质 具 有 环 境 滞 留 性 生 物 富 集 性 及 体 内 蓄 积 性 后 果 遗 传 负 荷 增 加 慢 性 疾 病 发 生 生 殖 功 能 受 损 三 致 其 他

(4) 公 害 病 水 俣 病 (Minamata disease) 甲 基 汞 污 染 痛 痛 病 (Itai-itai disease) 镉 污 染

二 环 境 污 染 的 致 癌 危 害 环 境 污 染 的 远 期 危 害, 三 致 作 用 : 致 突 变 危 害 (mutagenesis) 致 癌 危 害 (carcinogenesis) 致 畸 危 害 (teratogenesis)

环 境 污 染 与 肿 瘤 Dr.Pott reported scrotum cancer of the young boys cleaning chimney in 1775 7,000,000 cases yearly died from malignant tumor in the world. New cases of cancers:8,700,000 In China,yearly new cases of cancers:1,600,000 Died of cancer :1,300,000

致 癌 危 害 (carcinogenesis) ( 一 ) 空 气 污 染 与 肺 癌 ( 二 ) 水 污 染 与 肿 瘤 1. 水 致 突 变 性 与 肿 瘤 的 关 系 ; 2. 水 污 染 与 肝 癌 ( 三 ) 环 境 污 染 致 癌 的 毒 理 学 基 础 1. 致 突 变 与 致 癌 效 应 2. 环 境 污 染 的 致 突 变 / 致 癌 性 检 测 3. 环 境 污 染 物 致 癌 性 检 测 与 确 诊

致 突 作 用 (mutagenesis): 生 物 体 的 遗 传 物 质 发 生 突 然 的 可 遗 传 的 改 变, 并 导 致 遗 传 表 型 的 变 异 突 变 发 生 在 体 细 胞 : 肿 瘤 突 变 发 生 在 生 殖 细 胞 : 不 孕 遗 传 性 疾 病

空 气 污 染 与 肺 癌 air pollution and lung cancer Air pollution in urban is more serious than rural areas. The mortality of lung cancer of urban residents is higher than that of rural areas. Carcinogens(polycyclic aromatic hydrocarbon,pah) are found out in urban air. Demonstrated by epidemiological investigations

1.1 the difference in lung cancer mortalities of between urbia and rural area Central district: 27.26/100,000 Suburban district: 14.27/100,000 Rural area: 8.5/100,000

1.2 indoor air pollution and lung cancer Xuanwei county Yunnan province, China Basic data of epidemiological investigation for the lung cancer in Xuanwei county: High mortality of lung cancer came up to 174.21/100 000

1lung cancer is in the first place in various kinds of cancers 2lung cancer mortality in farmers is higher than workers or staff in this county 3lung cancer mortality of women is higher than in men

4Cigarette smoking is not related to lung cancer: male 42.7%, female 0.23% 5significant difference of lung cancer mortality in various districts 6the mortality of lung cancer is highly related to the indoor air pollution induced by fuel(soft coal 烟 煤 ) burning, and the concentration of

Lung cancer mortality is related to fuel burning, soft coal>hard coal( 无 烟 煤 ) >wood

表 2-5 空 气 中 BaP 浓 度 与 肺 癌 死 亡 率 公 社 室 外 BaP (μg/ 100m 3 ) 室 内 BaP (μg/100m 3 ) 1973~1979 年 肺 癌 调 整 死 亡 率 (1/10 万 ) 城 来 榕 龙 龙 板 海 普 落 热 宝 关 宾 城 潭 场 桥 岱 立 水 水 山 3.36 1.85 15.65 3.14 7.01 0.53 0.29 1.54 1.16 0.52 3.12 108.56 67.97 248.50 55.98 107.99 39.95 53.94 28.62 43.76 35.60 46.37 174.21 128.31 104.09 22.96 39.46 19.03 13.48 7.49 9.55 2.08 9.18

水 污 染 与 肿 瘤 2,221organic compounds were found out from water,765 from tap water, 20 of them were recognized carcinogens ( 确 认 致 癌 物 ), 26 suspected carcinogens( 可 疑 致 癌 物 ), 18 tumor promoters and cocarcinogens( 促 癌 物 和 辅 致 癌 物 ), 48 mutagens in Ames test

mutagenicity and tumor Relationship between mutagenicity of water from Huangpu river and tumor of population(1/100,000) Water area mutagenicity stomach liver Upper reaches neg/suspected 62.7 56.9 Middle positive 86.2 67.7 Lower sig. positive 146.0 81.3

表 2-7 饮 用 水 种 类 与 肝 癌 发 病 率 饮 用 水 种 类 调 查 人 数 五 年 肝 癌 例 数 平 均 每 年 例 数 宅 沟 水 21,237 100 20 94.18 泯 沟 水 26,356 116 23.2 88.03 河 水 16,912 30 6 35.48 井 水 23,415 1 0.2 0.85 年 发 病 率 (/10 万 ) 合 计 87,920 247 49.4 56.19

Liver cancer in Guangxi,Nanning Pond water 39.71/100,000 Reservoir water 25.77/100,000 Small stream 19.56/100,000 Shallow well 19.10/100,000 Spring water

三 环 境 污 染 与 致 畸 Birth defect include: Structural malformation Behavioral abnormality Congenital malformation rate :1.28% in China; 2% in USA; 800,000~1,200,000 birth defects in China;

致 畸 作 用 (teratogenesis) 致 畸 就 是 母 体 接 触 环 境 有 害 因 素 后 引 起 胎 儿 先 天 畸 形, 表 现 为 机 体 形 态 结 构 异 常 如 : 溶 剂 苯 系 化 合 物 二 硫 化 碳 和 农 药 敌 枯 双 可 引 起 畸 胎 等

( 一 ) 环 境 致 畸 物 Teratogen 1.physical factors:radiation, x ray, γray(s), microwave 2.chemical factors:drugs, pesticide, organic solvents, industrial toxicants, environmental pollutants 3.biological factors: rubella viruses( 风 疹 病 毒 ), chickenpox viruses( 水 痘 病 毒 ), toxoplasma( 弓 形 体 原 虫 ), syphilis spirochete( 梅 毒 螺 旋 体 )

( 二 ) 致 畸 作 用 的 基 本 特 征 Basic characterization: Critical period of teratogenicity Dose-response relationship of teratogenicity Species differentiation of teratogenicity Placenta transportation and transformation

Pollutants reproductive cell mutagenicity birth defect structural malformation, behavior abnormality Pollutants embryo/fetus development/growth birth defect structural malformation, behavior abnormality(structural and mental developmental retardations)

( 三 ) 环 境 污 染 与 人 类 致 畸 的 流 行 病 学 调 查 资 料 1940 Japan nuclear bomb explosion 1950 Japan congenital Minamata disease 1960 Germany thalidomide incident (phocomelia, 海 豹 肢 畸 形 ) 1970 2,4,5-T pollution incident 1980 Soviet Union nuclear power plant explosion

大 气 污 染 与 出 生 缺 馅 农 药 环 境 暴 露 对 人 类 妊 娠 结 局 的 影 响 环 境 激 素 效 应 环 境 激 素 是 指 那 些 干 扰 人 体 正 常 激 素 功 能 的 外 因 性 化 学 物 质

反 应 停 事 件

四 环 境 内 分 泌 干 扰 物 的 危 害 environmental endocrine disruptors 定 义 : 能 干 扰 机 体 天 然 激 素 合 成 分 泌 转 运 结 合 或 清 除 的 各 种 外 源 性 物 质 A lot of environmental chemical pollutants have hormone-like action disrupting endocrine functions of the body, that is environmental endocrine disrupting chemicals(edcs). Disturbing estrinogen( 雌 激 素 ) thyroxine( 甲 状 腺 素 ) testosterone( 睾 酮 ) 来 源 : 自 然 界 ( 如 某 些 植 物 激 素 ) 人 工 合 成 ( 环 境 污 染 的 主 要 来 源 )

危 害 及 后 果 Hazards of EDCs Birth defect Developmental abnormality: 儿 童 性 发 育 异 常 Reproduction impediment(sperm ) 人 类 及 动 物 生 殖 能 力 下 降 Endocrine metabolism disturbance 生 殖 系 统 肿 瘤 发 病 率 增 加 : 乳 腺 癌 前 列 腺 癌 等 Carcinogenesis e.g.mammary cancer, testicular cancer, ovary cancer

美 国 USEPA 公 布 的 第 一 批 环 境 内 分 泌 干 扰 物 质 ( 67 种 ( 类 )) Dioxins and furans 二 恶 英 及 其 多 氯 代 苯 并 呋 喃 类 (1) 高 温 焚 烧 含 氯 有 机 物 后 形 成 ;(2) 农 药 中 的 杂 质 或 副 产 品 ;(3) 纸 浆 的 氯 化 漂 白 过 程 中 形 成 Polychlorinated biphenyl (PCBs) 多 氯 联 苯 热 媒 无 碳 复 写 纸 电 容 器 变 压 器 绝 缘 Polybromobiphenyl (PPB) 多 溴 联 苯 防 火 材 料 Hexachlorobenzene (HCB) 六 氯 苯 杀 菌 剂 Pentachlorophenol (PCP) 五 氯 苯 酚 杀 菌 消 毒 剂 除 草 剂 防 腐 剂 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid 2,4,5- 三 氯 苯 氧 基 乙 酸 (2,4,5- 滴 ) 除 草 剂 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid 2,4- 二 氯 苯 氧 基 乙 酸 (2,4- 滴 ) 除 草 剂

Atrazine 莠 去 净 除 草 剂 Alachlor 草 不 氯 除 草 剂 Simazine (CAT) 西 玛 津 除 草 剂 Hexachlorocyclohenane Ethyl Parathion 六 氯 环 己 烷 乙 基 对 硫 磷 杀 虫 剂 Carbaryl 西 维 因 杀 虫 剂 Chlordane 氯 丹 杀 虫 剂 Oxychlordane 氧 化 氯 丹 氯 丹 的 代 谢 中 间 产 物 Trans-Nonachlor 反 式 - 九 氯 杀 虫 剂 1,2-dibromo-3-chloropropane 1,2- 二 溴 -3- 氯 丙 烷 杀 虫 剂 DDT 滴 滴 涕 杀 虫 剂 DDE and DDD 滴 滴 伊 和 滴 滴 滴 杀 虫 剂 (DDT 的 代 谢 中 间 产 物 ) Kelthane (Dicofol) 三 氯 杀 螨 醇 杀 虫 剂

Aldrin 艾 氏 剂 杀 虫 剂 Endrin 异 狄 氏 剂 杀 虫 剂 Dieldrin 狄 氏 剂 杀 虫 剂 Endosulfan (Benzoepin) 硫 丹 杀 虫 剂 Heptachlor 七 氯 杀 虫 剂 Heptachlor epoxide 环 氧 七 氯 七 氯 的 代 谢 中 间 产 Malathion 马 拉 硫 磷 杀 虫 剂 Methomyl 灭 索 威 杀 虫 剂 Methoxychlor 甲 氧 滴 滴 涕 杀 虫 剂 Mirex 灭 蚁 灵 杀 虫 剂

Nitrofen 除 草 醚 除 草 剂 Toxaphene (Campechlor) 毒 杀 芬 杀 虫 剂 Tributyltin 三 丁 锡 鱼 网 之 防 腐 剂 船 上 抗 腐 蚀 油 漆 Triphenyltin 三 苯 锡 鱼 网 之 防 腐 剂 船 上 抗 腐 蚀 油 漆 Trifluralin 氟 乐 灵 除 草 剂 Alkyl phenol (from C5 to C9) 烷 基 酚 ( 从 C5 至 C9) 非 离 子 表 面 活 性 剂 的 降 解 产 物 Bisphenol A 双 酚 A 合 成 树 脂 原 料, 牙 科 填 充 材 料 Di- (2-ethlhexyl) phthalate (DEHP) 二 (2- 乙 基 己 基 ) 邻 苯 二 甲 酸 酯 增 塑 剂 Butyl benzyl phthalate 丁 基 甲 苯 基 邻 苯 二 甲 酸 酯 (BBP) 增 塑 剂 Dicyclohexyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 环 己 酯 (DCHP) 增 塑 剂

Dicyclohexyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 丁 酯 (DBP) 增 塑 剂 Diethyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 乙 酯 (DEP) 增 塑 剂 Benzo (a) pyrene 苯 并 芘 非 产 品 Dichlorophenol 二 氯 酚 染 料 的 中 间 产 物 Diethylhexyl adipate 己 二 酸 二 乙 基 酯 增 塑 剂 Benzophenone 二 苯 酮 医 疗 合 成 原 料, 保 香 剂 等 4-Nitrotoluene 4- 硝 基 甲 苯 2,4- 二 硝 基 甲 苯 的 中 间 产 物 Octachlorostyrene 八 氯 苯 乙 烯 有 机 氯 化 物 副 产 品 Aldicarb 涕 灭 威 杀 虫 剂 Benomyl 苯 来 特 杀 菌 剂

Kepone (Chlordecoae) 开 蓬 杀 虫 剂 Manzeb (Mancozeb) 代 森 锌 锰 杀 菌 剂 Maneb 代 森 锰 杀 菌 剂 Metiram 代 森 联 杀 菌 剂 Metribuzin 赛 克 津 除 草 剂 Cypermethrin 氯 氰 菊 酯 杀 虫 剂 Esfenvalerate 亚 尔 发 菊 酯 杀 虫 剂 Fenvalerate 速 灭 菊 酯 杀 虫 剂 Permethrin 氯 菊 酯 杀 虫 剂 Vinclozolin 烯 菌 酮 杀 菌 剂

Zineb 代 森 锌 杀 菌 剂 Ziram 福 美 锌 杀 菌 剂 Dipentyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 戊 酯 (DPP) 增 塑 剂 Dihexyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 己 酯 (DHP) 增 塑 剂 Dipropyl phthalate 邻 苯 二 甲 酸 二 丙 酯 (DprP) 增 塑 剂 Styrens 苯 乙 烯 制 造 橡 胶 塑 料 的 未 反 应 物 n-butylbenzene 正 丁 苯 合 成 中 间 体 制 造 液 晶 用 * 未 包 括 具 有 内 分 泌 干 扰 效 应 的 药 物 植 物 激 素 真 菌 激 素 重 金 属 铅 镉 汞 的 化 合 物

第 五 节 环 境 与 健 康 关 系 研 究 方 法 Study methods of environment & health 一 环 境 流 行 病 学 研 究 方 法 environmental epidemiology 二 环 境 毒 理 学 研 究 方 法 environmental toxicology

环 境 流 行 病 学 (Environmental Epidemiology) 定 义 应 用 流 行 病 学 的 原 理 和 方 法 研 究 某 环 境 因 素 对 人 群 健 康 的 影 响 内 容 环 境 检 测 ( 监 测 ): 某 污 染 物 时 间 及 空 间 分 布 人 群 调 查 : 暴 露 和 非 暴 露 人 群 的 健 康 指 标 的 差 别 原 则 大 样 本 : 人 群 数 量 足 够 有 效 性 : 选 择 敏 感 人 群 及 高 危 人 群 可 比 性 : 暴 露 与 非 暴 露 人 群 除 了 研 究 因 素 不 同 外, 其 余 条 件 最 好 完 全 相 同 ( 很 难 做 到, 故 需 结 合 实 验 室 研 究 )

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 ( 一 ) 环 境 流 行 病 学 研 究 基 本 内 容 方 法 研 究 内 容 : 1. 已 知 暴 露 因 素, 欲 研 究 对 人 群 健 康 的 危 害 及 其 程 度, 以 便 为 采 取 预 防 对 策 制 定 卫 生 学 标 准 提 供 科 学 依 据 因 果 2. 出 现 健 康 异 常 或 临 床 表 现 后 探 索 环 境 病 因 果 因 3. 剂 量 - 反 应 关 系 研 究

研 究 的 基 本 方 法 : 描 述 性 ( 生 态 性 ) 流 行 病 学 研 究 ( 现 况 ) 分 析 流 行 病 学 研 究 ( 回 顾 前 瞻 ) 实 验 性 流 行 病 学 研 究

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 ( 二 ) 环 境 暴 露 与 健 康 效 应 的 测 量 1. 暴 露 测 量 环 境 暴 露 水 平 是 指 人 群 接 触 某 个 环 境 因 素 的 浓 度 或 剂 量 (1) 环 境 暴 露 测 量 通 常 在 不 同 的 环 境 暴 露 区 域 按 照 调 研 计 划 要 求 在 不 同 的 时 间 或 空 间 进 行 测 量 ( 外 暴 露 剂 量 ) external exposure(environment concentration),

( 二 ) 环 境 暴 露 与 健 康 效 应 的 测 量 (2) 内 暴 露 剂 量 生 物 有 效 剂 量 (internal exposure)(toxicant concentration in the body) 又 称 生 物 监 测, 直 接 测 量 人 体 组 织 体 液 或 器 官 中 某 中 环 境 暴 露 因 素 的 含 量, 以 代 表 人 体 暴 露 水 平, 称 为 生 物 剂 量, 也 称 体 内 负 荷

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 2. 健 康 效 应 测 量 测 量 对 象 : 高 危 人 群 测 量 内 容 : 所 有 的 临 床 检 测 指 标, 生 理 生 化 功 能, 发 病 率 死 亡 率 患 病 率 症 状 或 体 征 的 发 生 率 等 ; 包 括 临 床 前 期 的 变 化

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 3. 剂 量 - 效 应 关 系 评 价 : 通 过 流 行 病 学 方 法 和 卫 生 统 计 学 分 析 (1) 混 杂 因 素 : 控 制 和 排 除 或 分 层 分 析 (2) 因 果 关 系 判 定 : 注 意 关 联 的 强 度 稳 定 性 时 序 性 分 布 的 合 理 性 医 学 及 生 物 学 的 合 理 性 剂 量 反 应 关 系 的 规 律 性

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 ( 三 ) 生 物 标 志 与 环 境 流 行 病 学 生 物 标 志 物 (biological marker) 是 指 机 体 由 于 接 触 污 染 物 而 产 生 可 在 生 物 介 质 中 测 定 到 的 细 胞 生 物 化 学 和 生 物 分 子 的 改 变 生 物 标 志 物 分 为 三 大 类 : 1 接 触 生 物 标 志 物 (biomarkers of exposure) 指 在 机 体 内 某 个 隔 室 中 测 到 的 外 来 物 质 及 其 代 谢 产 物, 或 外 来 因 子 与 某 些 靶 分 子 或 细 胞 相 互 作 用 的 产 物

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 2 效 应 生 物 标 志 物 (biomarkers of effect) 指 机 体 内 可 测 定 的 生 化 生 理 或 其 他 方 面 的 改 变 依 据 这 些 改 变 的 程 度, 可 表 现 为 确 证 的 或 健 康 损 害 或 疾 病 的 标 志 3 易 感 性 生 物 标 志 物 (biomarkers of suscep- tibility) 指 机 体 接 触 某 种 特 定 环 境 因 子 时, 其 反 应 能 力 的 先 天 性 或 获 得 缺 陷 的 指 标

环 境 流 行 病 学 调 查 研 究 方 法 传 统 流 行 病 学 与 分 子 流 行 病 学 的 区 别 : 内 暴 露 疾 病 的 发 病 死 亡 等 的 关 系 生 物 有 效 剂 量 早 期 生 物 效 应 的 关 系 优 势 : 筛 查 易 感 人 群 和 暴 露 测 量 准 确 利 于 发 现 早 期 效 应, 有 利 于 早 期 预 防

表 2-11 从 暴 露 到 疾 病 前 各 阶 段 主 要 生 物 标 志 生 物 标 志 暴 露 生 物 介 质 内 剂 量 ( 毒 物 及 其 代 谢 物 ) 可 铁 宁 (cotinine) 苯 乙 烯 铅 镉 砷 多 氯 联 苯 DDT DDE TCDD 致 突 变 性 生 物 有 效 剂 量 标 志 香 烟 苯 乙 烯 铅 镉 砷 多 氯 联 苯 DDT DDE TCDD 化 学 致 突 变 物 体 液 血 液 脂 肪 组 织 体 液 DNA 加 合 物 蛋 白 质 加 合 物 (Hb) 蛋 白 质 加 合 物 ( 白 蛋 白 ) DNA 蛋 白 质 交 联 物 早 期 生 物 效 应 分 子 生 物 标 志 各 种 烷 化 剂 多 环 芳 烃 芳 香 胺 黄 曲 霉 毒 素 等 芳 香 胺 多 环 芳 烃 等 黄 曲 霉 毒 素 紫 外 线 电 离 辐 射 烷 化 剂 等 淋 巴 细 胞 白 细 胞 红 细 胞 血 清 血 清 血 清 DNA 链 断 裂 链 内 和 链 间 交 联 等 癌 基 因 激 活 与 抑 癌 基 因 失 活 染 色 体 畸 变 SCE 微 核 点 突 变 :HGPRT 胸 苷 激 酶 及 其 它 靶 基 因 突 变 等 细 胞 结 构 / 功 能 改 变 标 志 各 种 诱 变 剂 化 学 致 癌 物 致 突 变 物 致 突 变 物 细 胞 细 胞 淋 巴 细 胞 等 体 细 胞 生 化 酶 活 性 改 变 细 胞 骨 架 蛋 白 血 清 α- 胎 球 蛋 白 EGF TGF-β 易 感 性 标 志 铅 有 机 磷 肝 损 害 等 血 清 药 物 / 毒 物 代 谢 酶 多 态 :P-450 乙 酰 化 酶 GSTs 基 因 多 态 性 等 致 突 变 致 癌 化 学 物 及 其 他 毒 物 体 细 胞

二 环 境 毒 理 学 研 究 方 法 (Environmental toxicity) 定 义 : 在 严 格 控 制 的 实 验 室 条 件 下 采 用 生 物 模 型 研 究 环 境 因 素 的 生 物 学 效 应 方 式 : 急 性 亚 急 性 亚 慢 性 慢 性 层 次 : 整 体 器 官 组 织 细 胞 分 子 基 因 等 意 义 : 确 立 病 因 了 解 机 制 探 索 预 防 和 拮 抗 方 法 不 能 完 全 代 替 人 群 研 究 ( 因 有 种 属 差 异 ), 必 须 与 环 境 流 行 病 学 研 究 结 合 才 能 得 出 全 面 和 正 确 的 评 价 Acute Exposure a single or short-term (generally less than a day) dosing Subchronic less than half the life expectancy Chronic Exposure exposure for a time greater than half of its life-expectancy

环 境 毒 理 学 研 究 方 法 ( 一 ) 环 境 毒 理 学 的 基 本 方 法 1. 一 般 毒 性 测 试 方 法 见 图 2-8 2. 特 殊 毒 性 测 试 方 法 见 表 2-11 (1) 致 突 变 性 测 试 方 法 (2) 动 物 致 癌 性 试 验 方 法 (3) 致 畸 形 测 试 方 法 ( 二 ) 环 境 毒 理 学 监 测 1. 现 场 直 接 监 测 2. 环 境 样 品 监 测

环 境 监 测 (Environmental Monitoring) 定 义 通 过 对 环 境 介 质 中 污 染 物 含 量 的 调 查 采 样 和 分 析, 了 解, 预 测 或 推 测 环 境 对 人 群 健 康 的 影 响 内 容 检 测 : 不 定 期 间 断 的 采 样 分 析 监 测 : 定 期 或 连 续 性 的 采 样 分 析 方 法 化 学 分 析 仪 器 分 析 生 物 学 系 统 综 合 评 价 野 外 实 验 室

环 境 毒 理 学 研 究 方 法 传 统 的 环 境 监 测 与 环 境 生 物 监 测 的 区 别 传 统 : 测 量 无 机 环 境, 环 境 介 质 环 境 生 物 监 测 : 环 境 介 质 样 品 生 物 毒 理 学 测 试 ( 是 否 能 导 致 生 物 有 害 效 应 ) 现 场 生 物 样 品 监 测 ( 危 害 效 应 是 否 产 生 )

三 环 境 流 行 病 学 和 环 境 毒 理 学 方 法 的 联 系 和 应 用 实 践 各 有 利 弊, 优 势 互 补 主 要 应 用 于 : 环 境 因 素 的 病 因 研 究 环 境 健 康 危 险 因 素 评 价

第 七 节 健 康 危 险 度 评 价 健 康 危 险 度 评 价 (health risk assessment,hra ) 是 对 某 一 特 定 环 境 条 件 下, 该 环 境 中 的 有 毒 有 害 物 质 ( 因 素 ) 可 能 引 起 个 人 和 群 体 产 生 某 有 害 健 康 效 应 伤 残 病 出 生 缺 陷 和 死 亡 等 ) 的 概 率 进 行 定 性 定 量 评 价 在 已 知 的 暴 露 条 件 下, 危 险 度 评 价 可 以 提 供 :

健 康 危 险 度 评 价 的 意 义 和 作 用 1 估 计 可 能 产 生 的 健 康 效 应 类 型 及 其 特 征 ; 2 估 计 这 些 健 康 效 应 发 生 的 概 率 ( 危 险 度 ) 及 其 健 康 效 应 的 人 数 ; 3 在 空 气 水 食 品 中 某 种 有 毒 物 质 的 可 接 受 浓 度 的 建 议 ; 4 为 治 理 环 境 污 染 采 取 重 大 决 策 及 措 施 提 供 充 分 的 科 学 依 据

健 康 危 险 度 评 价 一 健 康 危 险 度 评 价 的 基 本 组 成 二 健 康 危 险 度 评 价 的 应 用

健 康 危 险 度 评 价 的 基 本 组 成 ( 步 骤 和 内 容 ) ( 一 ) 危 害 鉴 定 (hazard identification) 定 性 评 价 阶 段 : 判 断 某 物 质 对 各 种 生 物 系 统 和 人 的 毒 性 和 危 害 性 目 的 : 是 / 否 有 危 害? 什 么 性 质 的 危 害?

一 般 将 健 康 有 害 效 应 分 为 四 类 : 1. 致 癌 ( 包 括 体 细 胞 致 突 变 ) 性 2. 致 生 殖 细 胞 突 变 3. 发 育 毒 性 ( 致 畸 性 ) 4. 器 官 / 细 胞 病 理 损 伤

健 康 危 险 度 评 价 的 基 本 组 成 ( 二 ) 暴 露 评 价 (exposure assessment) 没 有 确 切 的 暴 露 资 料, 就 无 法 评 价 该 物 质 对 人 群 产 生 的 危 害 暴 露 评 价 包 括 暴 露 特 征 暴 露 剂 量 ; 暴 露 剂 量 可 以 根 据 对 多 种 暴 露 介 质 的 实 测 值 来 估 算 分 为 外 暴 露 剂 量 和 内 暴 露 剂 量 两 种

健 康 危 险 度 评 价 的 基 本 组 成 ( 三 ) 剂 量 - 反 应 关 系 评 定 (dose-responseassessment) 剂 量 - 反 应 关 系 评 定 是 环 境 化 学 物 暴 露 与 健 康 不 良 效 应 之 间 的 定 量 评 价, 是 健 康 危 险 度 评 价 的 核 心 也 是 定 量 评 价 阶 段 的 开 始

健 康 危 险 度 评 价 的 基 本 组 成 ( 四 ) 危 险 度 特 征 分 析 (riskcharacterization) 它 是 分 析 判 断 人 群 发 生 某 中 健 康 危 害 的 可 能 性 和 指 出 各 种 不 确 定 因 素 计 算 求 得 危 险 人 群 ( 暴 露 组 ) 的 反 应 率, 即 该 人 群 的 健 康 危 险 度 主 要 根 据 求 得 的 剂 量 反 应 关 系 与 暴 露 组 的 暴 露 特 征 的 数 据 通 过 数 学 模 式 推 算

健 康 危 险 度 评 价 的 应 用 1. 预 测 预 报 在 特 定 环 境 因 素 暴 露 条 件 下, 暴 露 人 群 终 生 发 病 或 死 亡 的 概 率 ( 危 险 度 ) 2. 对 各 种 有 害 化 学 物 或 其 他 环 境 因 素 的 危 险 度 进 行 比 较 评 价, 排 列 治 理 次 序, 用 于 新 化 学 物 的 筛 选, 并 从 公 共 卫 生 经 济 社 会 政 治 等 方 面 进 行 论 证 及 各 种 经 济 效 应 利 弊 分 析, 为 环 境 管 理 决 策

健 康 危 险 度 评 价 的 应 用 3. 有 害 物 及 致 癌 物 环 境 卫 生 标 准 的 研 制, 提 出 环 境 中 有 害 化 学 物 及 致 癌 物 的 可 接 受 浓 度, 同 时 研 制 有 关 法 规 管 理 条 例, 为 卫 生 监 督 工 作 提 供 重 要 依 据