环境与健康-(2).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 环境与健康的关系,第一节 人类的环境,第二节 人与环境的辩证统一关系,第三节 环境改变与机体反应的基本特征,第四节 环境污染与健康,第五节 环境与健康关系的研究方法,第一节 人类的环境,一、人类自然环境的构成,为什么浩翰的宇宙中只有地球上才有绚丽多彩的生命体？,(,课堂讨论,),a.地球与太阳的距离适宜接受太阳的,适中辐射量，,而金星太近，温高；火星太远，温低，只有地表温利于生物生存;,b.地球体积(5.98X1024kg)大小适中,，,有适度地心引力，,保持有液、汽、固三态物质界面,;,c.地表形态与太阳相对位置千差万别，形成了,万千气象,孕育了不同生物区系;,d.生物与环境,相互影响作用、协同进化,:物物相关,;,互利共生；相生相克;能流物复,e.,但负载有额;时空有限,;,大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地。,大气圈没有确切的上界，在200016000千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。,在地下、土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。,地球的大气圈,(1),地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体。,地球大气圈气体的总质量约为5.1361021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。,由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100千米的高度范围内，其中75%的大气又集中在地面至10千米高度的对流层范围内。,根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。,地球的大气圈,(2),地球的水圈,水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，是一个连续但不很规则的圈层。,从高空看地球，是一颗“蓝色的行星”。,地球水圈总质量为1.661024克，约为地球总质量的1/3600，其中海洋水质量约为陆地水的35倍。,如果地球没有起伏，全球将被2600米深的水层所均匀覆盖。,地球形成的早期，气温较高，地表无液态水。以结晶水的形式存在于地球内部。,地球内部的物质因高温分解产生了大量气体，随火山爆发冲破地壳释放出来,带出了大量的水蒸气。,太古生代初期，地球温度开始下降，水在大气中先浓缩成密集的蒸气云，冷却以后便凝结为水，变成倾盆大雨，聚积在陆地中形成了最早的江、河、湖、海,原始水圈。,原始的水圈 的形成,地球岩石圈,由地球的地壳和地幔圈的顶部组成，岩石圈厚度不均一,([phone]M),平均厚度约为,100,公里。,岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细的部分。,洋底占地球总表面积的,2/3,大洋盆地约占海底总面积的,45%,其平均水深为,4000,5000,米，大量海底火山就分布在其中,.,固体地球的主要表面形态是由大洋盆地与大陆台地组成，,地球上独有的生物圈,(+1012km),大气圈、水圈和地表的矿物，合适的温度，形成了适合于生物生存的自然环境,。,生物，包括植物、动物和微生物。据估计，现存的植物约有40万种，动物110多万种，微生物至少10多万种。,在地球上曾生存过5亿10亿种生物，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。,现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，称为生物圈。,生物圈的一角,二.地球.生命与人,地球至少有46亿岁。人类有文字记载的历史只有几千年。那么，我们是怎样知道地球年龄的呢？,推算地球年龄，主要有岩层方法、化石方法和放射性元素的蜕变方法等。,地球上最古老的岩石，阿米佐克片麻岩，年龄约有38亿岁。而太阳系的碎屑，年龄都在45亿47亿年。因此认为，包括地球在内的太阳系成员大都在同一时期形成。,原始地球的形成,原始地球大概在太阳系形成约,5000,万年后诞生。,太阳系是从一团巨大的星云演化而来的，这一星云中的物质在引力的作用下聚集成不同的团块,最大的团块形成了太阳，其他比较大的团块则形成了包括地球在内的行星。,当形成地球的物质团块聚集了地球现在质量的,64%,时，原始地球就诞生了。,地质年代与生物的进化,地质学家将地球自形成以来的时间划分为5个“代”，从古到今是：,太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。,“代”以下划分为若干“纪”，如古生代从远到近划分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪；中生代划分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪；新生代划分为第三纪和第四纪。,不同的地质年代生物有不同的特征。,原始生命的起源,距今24亿年以前的太古代，地球表面已经形成了原始的岩石圈、水圈和大气圈。,当时地壳很不稳定，火山活动频繁，岩浆四处横溢，海洋面积广大，陆地上尽是些秃山,这时是铁矿形成的重要时代，为最低等的原始生命的产生提供了条件。,生命形成所需的条件,1.必须具备生物有机体主要组成元素：碳、氢、氧、氮等。宇宙化学的研究已经证实了这几种元素在天体上、星际空间都是普遍存在的。,2.水是地球上生物不可缺少的介质。生命都离不开水。,3.生命体有适当的温度要求，温度大致介于0100。,4.生物只有在与周围环境进行物质交换才能生存，要有大气、液态水或其他液态物质作为溶剂。,5.生命产生需要能量，早期地球能量主要有光和热。宇宙射线、地热、火山等都可为生命起源提供能量驱动力。6.过去有人把氧气作为生命发生的条件，现在认为这是不对的。地球原始大气是缺氧的，而地球上生命正发生在缺氧的时期。原始大气大多为还原性气体如：甲烷、硫化氢、氢气等。,生命形成所需的条件,(2),生命起源于无机物,为了验证这一理论，有位叫米勒的美籍科学家，做了一个试验:,将组成生命体的最基本的碳氢化合物分子，如甲烷、氨和氢等与水混合，灌入一个特殊的玻璃装置中;,给瓶内混合物加热，使之不断沸腾，产生气体;,气体经过一个装有两个电极的小室，室内连续产生火花，模拟大自然的闪电和火山爆发，然后经过冷却又变成液体回到原处;,经过一个星期后，对瓶中的液体进行化学分析，结果惊喜地发现，其中产生了组成现代生命的蛋白质结构中的几种氨基酸成分。,地质年代与生物的进化,距今24亿26亿年的元古代，地球大部分被海洋掩盖着。晚期，才出现大片陆地。“元古代”就是原始生物的时代，如海生藻类和海洋无脊椎动物。,距今6亿2.5亿年是古生代。即古老生命的时代。海洋中出现了几千种动物，无脊椎动物空前繁盛。以后出现了鱼形动物，鱼类大批繁殖起来。,一种用鳍爬行的鱼出现了，并登上陆地，成为陆上脊椎动物的祖先。出现了两栖类。,北半球陆地上出现了蕨类植物，有的高达30多米。这些高大茂密的森林，后来变成大片的煤田。,地质年代与生物的进化,距今2.5亿0.7亿年的中生代，爬行动物的时代，恐龙曾经称霸之时，,同时出现了原始的哺乳动物和鸟类。蕨类植物日趋衰落，被裸子植物所取代。中生代繁茂的植物和巨大的动物，后来就变成了许多巨大的煤田和油田。还形成了许多金属矿藏。,距今只有7000万年左右的新生代，地球的面貌已同今天的状况基本相似了。新生代被子植物大发展，各种食草、食肉的哺乳动物空前繁盛。,距今约240万年的第四纪古猿逐渐演化，出现了人类,人类从古猿种分化出来之后到现代人的形成，经历将近1千万年的时间，这一段时间分为四个阶段:,即南方古猿阶段（这是已经进入了人科的动物，他们已经能够直立行走，会使用天然的工具。已发现的化石生存年代为大约440150万年前。）;,能人阶段（这是人属意义上的动物，他们已会制造工具，脑容量大大增加。已发现的化石生存年代为240万年前）;,直立人阶段（已能使用天然火，生活在17020万年前）;,化石智人阶段（与现代人很相近，晚期智人已被称为解剖结构上的现代人，会人工取火，产生了宗教信仰，进入氏族公社时期，生存年代为20万年前至今）。,人类进化的几个阶段,人类进化的几个,阶段,人类起源中的几个问题(1),1、人猿分界问题,人是从古猿进化来的，与现生的猿类有很近的亲缘关系。人猿分界的标准是什么呢？,直立行走、制造工具、发达的大脑、语言、意识和社会被人们认为是人与动物之间本质区别的标志。,人类起源中的几个问题,两足直立行走是划定人科动物的依据,:,最早的人科动物南方古猿最大的一个特点就是直立行走。,制作工具是划定人属动物的依据:,因为人能制作工具，才脱离了对自然界的纯粹依赖阶段，做到了征服自然；正是因为能制作工具，不断发展制作工具的技术，才促进了大脑的发展，促进了脑容量的增加，使人最终发展成现代的样子。,最早的人属成员是能人:,把他与南方古猿分离开来，认为它与人类的关系更近的依据就是他已经能制作工具。,3、起源中心问题,根据现有的化石证据，人类起源中心的争论主要集中在亚洲和非洲,第一个人科化石南方古猿化石（汤恩男孩）是在非洲发现的。据统计，这里南方古猿化石占世界范围内发现个体的98%,最早能制造工具的人能人化石也是在非洲发现的。,200万年以前的人类化石在亚洲却鲜有发现，大量发现的是人类进化过程第三个阶段直立人化石爪哇人和北京人化石。,非洲起源说占优势。,请阅读教材P.19(从第二段起),讨论如下问题,:,1.为什么说人类是地球母亲的 儿女中最年轻的孩子?,2.如何理解人类比地球上所有物种更具创造力和破坏力?,三、生态环境,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。,生态系统(ecosystem)是在一定空间范围内，由生物群落及其环境组成，借助于各种功能流(物质流、能量流、物种流和信息流)所联结的稳态系统。,三、生态环境,生态系统的主要特征：,整体性、开放性、自控性和可持续性。,生态系统服务,生态系统服务（ecosystem service）是指由自然系统的生境、物种、生物学状态和生态过程所产生的物质及所维持的,良好生活环境对人类的服务性能。,美国建造的“生物圈2号”,生态系统健康(ecosystem health),生态系统健康是指生态系统具有活力和自调节能力、结构稳定的状态。,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；,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，通过自身调节来维持系统的正常结构和功能，保证系统达到一定的稳态；,结构稳定指具有平衡、完整的生物群落，多样的生物种群。,第二节 人与环境的辨证统一关系,既相互对立、相互制约又相互依存、相互转化的辨证统一关系,1.人与环境在物质上的统一性,2.人类对环境的适应性,3.人与环境的相互作用,4.,人与环境相互依存,5.环境因素对健康影响的双重性,一、人与环境在物质上的,统一性,二、人对环境的适应性,人类的生存环境是一个动态变化的环境，环境因素不断发生变化，人体也不断通过自身调节适应环境的变化，以保持相对的稳定即人与环境的生态平衡。,人体对环境异常变化的这种适应能力是有限的，如果环境变化超过了人体的正常的生理调节范围，就可引起人体某些功能、结构发生异常反应，出现病理改变，产生疾病，甚至死亡。,三、人与环境的相互作用,人类活动对环境施加影响,生命活动的代谢产物排入环境,人类生活活动和生产活动的废弃物对环境污染,人类对自然环境的改造,环境条件的改变对人类产生影响,四、人与环境相互依存,从生物圈这样一个大的生态系统看，人类只是其中一个组成部分，与其他生物之间互为环境，相互依存，相互受益。,人类不仅从环境得到生存的空间，获得维持生命必需的食物、空气和水，而且接受生态环境提供的全方位、多种多样的生态系统服务。,五、环境因素对健康影响的双重性,诸多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。在高剂量时对生物系统具有抑制作用，而在低剂量时则呈现刺激作用（有益的作用）。,总之，人类的健康、疾病、寿命等都是环境与机体相互作用的结果。,第三节 环境改变与机体反应的基本特征,一、环境介质与环境因素暴露,环境物质在环境中介质的迁移,单一介质内的迁移,不同介质间的迁移,生物性迁移,生物放大作用（biomagnification）在食物链和食物网的迁移过程中，生物体内化学物质的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。,生物放大作用图例,DDT,含量 1 256倍 500倍 8.5万倍,湖水,浮游生物,小鱼,（脂肪）,食肉鱼,（脂肪）,第三节 环境改变与机体反应的基本特征,一、环境介质与环境因素暴露,环境化学物质在环境介质中的转化,1.化学转化 指污染物通过各种化学反应过程发生的转化。,2.生物转化 指环境化学物通过生物相应酶系统的催化作用所发生的变化过程。,第三节 环境改变与机体反应的基本特征,一、环境介质与环境因素暴露,环境介质中的迁移和转化对环境因素暴露影响,扩大暴露范围,增加暴露途径,改变污染物的性质,影响暴露剂量,二、暴露特征与反应,暴露途径,影响总暴露量,影响吸收率,改变作用靶,剂量-反应（效应）关系,1.剂量与反应（效应）,剂量(dose)：进入机体有害物质的量。,反应(response)是接触一定剂量的有害因素后，表现某种生物学效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例。,剂量-反应关系(dose-response relationship)随着环境有害因素剂量增加，产生某种特定生物学效应的个体数而随之增加的关系。,剂量-反应（效应）关系,1.剂量与反应（效应）,效应（effect）,即生物学效应，指机体在接触一定剂量的化学物后引起的生物学改变。,剂量-效应关系(dose-effect relationship)：是指随着环境有害因素剂量的增加，机体内所产生的有害生物学效应而随之,增强,的相关关系.,剂量-反应（效应）关系,2.剂量-反应（效应）曲线的类型,剂量-反应关系可用曲线表示，即以表示反应的百分率或比值为纵坐标，以剂量为横坐标，绘制散点图所得的曲线。,环境毒理学研究可见直线型、S形曲线、抛物线型、指数曲线、双曲线和受干扰的曲线等六种曲线类型。,暴露时间,三、环境多因素暴露与联合作用,环境作用因素的多样性,联合作用类型,相加作用,协同作用,增强作用,拮抗作用,独立作用,功能拮抗化学拮抗配置拮抗受体拮抗,四、人群健康效应谱与易感人群,人群健康效应谱,健康效应：是在某一环境暴露水平条件下，人体（群）接受有害因素的影响而产生的健康状况的损害。,健康效应谱（spectrum of health effect)：健康效应从无到有，从小到大，从量变到质变的连续过程。,疾病、死亡,四、人群健康效应谱与易感人群,人群易感性,易感人群：对环境有害因素作用的反应更为敏感和强烈的人群称为易感人群(敏感人群)。,影响人群易感性的因素,1.非遗传因素,2.遗传因素,第四节 环境污染与健康,1.环境污染物（因素）(environmental pollutant)：进入环境并能引起环境污染的物质。,2.环境污染(environmental pollution)：进入环境中的污染物的量超过了环境的自净能力，造成环境质量下降和恶化，直接或间接影响到人体健康，则称为环境污染。,环境污染来源,环境污染来源,人为来源,火山爆发、森林着火、地震、风暴以及特殊地质条件有某种化学元素大量累积等。,自然来源,战争与恐怖活动,生产活动,生活活动,人类环境中的污染来源,一、环境污染对人群影响的特点,侵入人体的多途径性,作用对象的广泛性,低剂量长期性,作用的多样性,环境因素的复杂性,污染物的可变性,二、环境污染对人群健康的急、慢性危害,急性危害,大气污染的烟雾事件,过量排放和事故性排放的环境污染事件,废气、废水大量排放,事故引发的污染事件,核泄漏事故,生物性污染引起的急性传染病,大气污染的烟雾事件,1952年英国伦敦烟雾事件,事故性排放的环境污染事件,1995年3月20日东京地铁发生“沙林”毒气案,核泄漏事故,切尔诺贝利核电站爆炸事故,环境生物性污染引起的急性传染病,二、环境污染对人群健康的急、慢性危害,慢性危害,慢性危害：环境中有害污染物(因素)以低浓度、长时间反复作用于机体所产生的危害。,环境化学污染物，是否产生慢性危害与污染物(因素)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、机体的反应特性等有关。,二、环境污染对人群健康的急、慢性危害,慢性危害,非特异性影响,引起慢性疾患,持续性蓄积危害,环境污染物(因素)所致的慢性危害的主要类型,1.非特异性影响,环境污染物长时间作用,机体生理功能、免疫功能、对环境有害因素作用的抵抗力可明显减弱，对生物感染的敏感性将会增加，健康状况逐步下降,人群中患病率、死亡率增加，儿童生长发育受到影响,2.引起慢性疾患,（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）,包括慢性支气管炎、支气管哮喘、哮喘性支气管炎和肺气肿等呼吸器官疾病。,慢性阻塞性肺部疾患,3.持续性蓄积危害,是指人和动物长期暴露于重金属、难于降解的有机化合物，体内浓度明显增加，但尚未达到引起特异性中毒的临床改变的现象。,长期贮存于组织和器官中的毒物，在机体出现某种异常如疾病、妊娠等情况下，由于生理或病理变化的影响，可能从蓄积的器官或组织中动员出来，而造成对机体的损害。,蓄积现象,关注的焦点,三、环境污染与,致癌,危害,死亡率百分比构成%,我国城乡居民恶性肿瘤死亡率百分比构成变化,致癌物的分类及环境化学致癌物,1.按对人的致癌危险性,1类：对人致癌(carcinogenicity to humans)，87种。,2A类：对人很可能致癌(probably carcinogenicity to humans)，63种。,2B类：对人可能致癌(possibly carcinogenicity to humans)，234种。,3类：对人的致癌性尚无法分类(unclassifiable as to carcinogenicity to humans)，即可疑对人致癌，493种。,4类：对人很可能不致癌(probably not carcinogenic to humans)，仅1种。,致癌物的分类及环境化学致癌物,2.按活化的需要,不需活化的，称为直接致癌物(direct carcinogen)；,如-丙内酯、硫酸二甲酯、甲烷硫酸甲酯、氮芥、二氯甲醚等。,需活化的，称为前致癌物(procarcinogen)或间接致癌物(indirect carcinogen)。,如苯并（a）芘,致癌物的分类及环境化学致癌物,3.按是否具有诱变性,诱变性致癌物，又称之为遗传毒性致癌物(genotoxic carcinogen);,非诱变性致癌物，或非遗传毒性致癌物(nongenotoxic carcinogen)。,促进细胞,分裂,剂,持久性细胞损害物质,空气污染与肺癌,空气污染与肺癌,动,物,实,验,水污染与肿瘤,水致突变性与肿瘤的关系,2-6表黄浦江水致突变性与肿瘤的关系,水 域 代表居民点 致突变性 胃癌标化死亡率 肝癌标化死亡率,（1/10万）（1/10万）,上游 青浦 阴性-可疑阳性 62.7 56.9,中游 徐镇 阳性 86.2 67.7,下游 龙江 强阳性 146.0 81.3,2.水污染与肝癌,四、环境污染与致畸危害,人类出生缺陷又称为先天畸形(congenital malformation)，指胎儿的外观或体内器官的结构异常。,五、环境内分泌干扰物危害,具有类似激素作用干扰体内内分泌功能的环境化学污染物称为环境内分泌干扰化学物(environmental endocrine disrupting chemicals，EDCs)。,已被证实或疑为内分泌干扰物的环境化学物上百种。包括邻苯二甲酸酯类、多氯联苯类、有机氯杀虫剂、烷基酚类、双酚化合物类、植物和真菌激素、金属类等。,第六节 环境与健康关系的研究方法,环境与健康关系研究,环境,流行病学,研究方法,环境毒理学,研究方法,一、环境流行病学研究方法,环境流行病学,(environmental epdemiology),是应用传统流行病学的方法，结合环境与人群健康关系的特点，从宏观上研究外环境因素与人群健康的关系。,一、环境流行病学研究方法,1.环境流行病学研究的基本内容,研究巳知的环境暴露因素对人群的健康效应；,探索引起健康异常的环境有害因素；,暴露剂量-反应关系的研究。,2.环境流行病学研究的基本方法,二、环境毒理学研究方法,环境毒理学,（environmental toxicology）,是应用毒理学方法研究生活环境（空气、水、土壤、公共场所、家用化学品等）中已存或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物对人体健康的有害作用及其作用规律的一门科学。,它既是环境卫生学的一个重要组成部分，又是毒理学的一个分支学科。,（一）环境毒理学研究的基本内容和任务,1.对未知毒性效应的化合物或环境因素，研究其毒作用大小、蓄积性、作用的靶器官和组织等基本毒理学特征，以及对其致畸、致癌、致突变性的特殊毒性作出评价；,2.对特定的环境污染物或因素，研究其剂量-反应关系，为卫生基准的制定及环境危险度评价提供依据。,（一）环境毒理学研究的基本内容和任务,3.毒作用的机制研究，探索污染物在机体反应中出现的特异、敏感的测试指标，即生物标志，为环境流行病学调查提供新的手段；,4.对已造成健康危害，并通过环境流行病学调查提出的可疑致病因素，建立动物模型予以证实；,5.应用于环境生物监测。,（二）环境毒理学在环境卫生学研究中的应用,1.环境化学物质的毒理学评价,2.在环境监测和人群健康影响研究中的应用,1）在环境监测中的应用,（1）直接用于环境监测,（2）环境样品的监测,2）在人群健康影响研究中的应用,（1）建立生物材料的监测指标,（2）建立生物标志,（二）环境毒理学在环境卫生学研究中的应用,3）在制订环境卫生基准和多介质环境目标值中的应用,（1）在研制环境卫生基准中的应用,（2）在制订多介质环境目标值中的应用,4）在阐明环境病病因和发病机理中的应用,（1）在病因研究中的应用,（2）在发病机理研究中的应用,