疾病因子与地理环境——访中国科学院地理科学与资源研究所研究员杨林生.pdf

几乎所有疾病的发生发展、爆发流行都和环境有关。从发病率看，影响疾病发病率的环境因素主要有自然环境和社会环境。目前研究比较多的、值得关注的自然环境因素主要包括三个方面，一是热、声、光、辐射、电磁等形态与能量转换等物理因素，二是生命元素、有害物质含量、形态和生物有效性等化学因素，三是动植物、微生物及其与环境组成的生物地理群落等；社会环境因素主要包括由住房、交通、教育、食品、微观环境等构成的生活环境，由社会分层、社会政治、经济、文化背景等构成的社会结构，由社会包容、社会排斥、公平性等构成的社会核心理念三个方面。由于环境致病机制和疾病形成机理的不同，不同类型疾病的主要致病环境因子也各异，举四个方面的例子。传染病发生和流行的三要素，即传染源（病原体及宿主）、传播途径及易感人群，都与环境密切相关。自然界里很多类病原体与其生存的宿主、传播媒介和自然环境形成稳定的生态系统，在这类生态系统内部，病原体能在动物中生存繁殖，引起动物间疾病传播，这类疾病称自然疫源性疾病，这些地区称为自然疫源地。一定条件下，自然疫源性疾病可传播给人，成为人兽共患病。已知人类中约60的传染病是人兽共患病，约75%的新发传染病是人兽共患病。一方面气候和环境的变化导致具有自然疾病控制作用的生物学和生态学屏障作用消失，野生动物、家畜与人类的时空重叠可能会引起病原体溢出，进而导致人间传染病的发生和爆发；另一方面，气候变暖导致自然疫源地随气候带北移或扩张、人类活动引起生态环境变化可能会导致病原体宿主媒介分布范围及数量的改变等，影响人间传染病的发生和流行。通常地方病是由原生环境中化学元素缺乏或过量导致，因此又称环境地球化学性疾病。常见的地方病主要有以下几种，地方病发生和流行既与地方环境有关，也与地方病区农村人口社会经济条件和营养有关。近20年来，随着我国农村地区饮水安全、生态环境建设和精准扶（脱）贫战略的实施，我国大部分地区主要地方病都得到稳定控制。因人类活动导致的环境污染和环境质量下降，引起大气、水、土壤及食物中有害物质的暴露，也会严重危害公众健康，全球80%疾病和20%以上的死亡与环境污染有关。不同的污染物，因其毒性、生物有效性和暴露途径不同，产生的健康后果不一样，但不同的地区、不同人群因发展的程度不同，区域环境质量和社会经济条件的差异，让人口的脆弱性和健康后果有很大的时空异质性。努力解决发展、环境、健康之间的矛盾，平衡健康与环境和发展的关系，一直是环境健康研究需要解决的重大问题。经济发展水平的提高带来了居民饮食偏好和膳食结构的改变，高蛋白、深加工、高能量食品摄入，加上身体活动机会的大幅锐减，快速城市化、工业化进程下生活节奏的加快等，导致超重、肥胖及高血压、糖尿病、脂肪肝、心脑血管疾病等慢性病发病率大幅度提升，已经成为全球和我国最重要的健康问题。2524No?主题策划Topic/本刊记者素晴图/受访者提供疾病因与地理环境访中国科学院地理科学与资源研究所研究员杨林生人类很早就注意到了疾病因子与地理信息之间的关系，如我国的古典医学著作黄帝内经中就有关于地理环境与寿命之间关系的讨论：“高下之理，地势使然也。崇高则阴气治之，污下则阳气治之，阳胜者先天，阴胜者后天”大意为居住较近的人成长、寿命的规律不同，是地势的不同所造成的。因为地势高的地方阴气旺，地势低的地方阳气盛。阳气盛的地方气候温热，万物生化往往先四时而早成，阴气盛的地方气候寒冷，万物常后于四时而晚成。古人对疾病与地理环境关系的探索，多是依据表现现象总结规律。到了现代，医学技术不断发展，尤其是进入21世纪以来，人们对致病因子的认识越来越清晰，更容易发现其与地理环境之间存在的联系。那么究竟哪些与疾病相关的环境因素值得关注？时空地理信息技术在发掘疾病因子过程中有怎样的应用？面对环境变化，我们应该如何应对挑战？本期中国测绘有幸邀请到了中国科学院地理科学与资源研究所研究员，陆地表层格局与模拟院重点实验室主任，中国科学院大学资源与环境学院副院长杨林生。杨林生主要从事健康地理和生态文明制度研究，包括：地方病、自然疫源性疾病与地理环境的关系研究；环境污染和气候变化的健康风险研究；生态文明建设和生态文明体制改革评估研究等，下面请他为我们分享疾病因子与地理信息解析。中国科学院地理科学与资源研究所研究员杨林记者：环境因素与疾病的发病率之间有着明显的关联，那么有哪些环境因值得我们重点关注？杨林：记者：不同类型疾病的致病环境因有怎样的区别？杨林：传染病地病环境污染的健康险社会环境的变化与慢性病与环境低硒密切相关的节病和克病。与环境缺碘有关的碘缺乏病（克汀病和地病甲状腺肿）。因砷饮和砷燃煤引起的地性砷中毒。因氟饮、氟燃煤和氟砖茶引起的地病氟中毒。几乎所有疾病的发生发展、爆发流行都和环境有关。从发病率看，影响疾病发病率的环境因素主要有自然环境和社会环境。目前研究比较多的、值得关注的自然环境因素主要包括三个方面，一是热、声、光、辐射、电磁等形态与能量转换等物理因素，二是生命元素、有害物质含量、形态和生物有效性等化学因素，三是动植物、微生物及其与环境组成的生物地理群落等；社会环境因素主要包括由住房、交通、教育、食品、微观环境等构成的生活环境，由社会分层、社会政治、经济、文化背景等构成的社会结构，由社会包容、社会排斥、公平性等构成的社会核心理念三个方面。由于环境致病机制和疾病形成机理的不同，不同类型疾病的主要致病环境因子也各异，举四个方面的例子。传染病发生和流行的三要素，即传染源（病原体及宿主）、传播途径及易感人群，都与环境密切相关。自然界里很多类病原体与其生存的宿主、传播媒介和自然环境形成稳定的生态系统，在这类生态系统内部，病原体能在动物中生存繁殖，引起动物间疾病传播，这类疾病称自然疫源性疾病，这些地区称为自然疫源地。一定条件下，自然疫源性疾病可传播给人，成为人兽共患病。已知人类中约60的传染病是人兽共患病，约75%的新发传染病是人兽共患病。一方面气候和环境的变化导致具有自然疾病控制作用的生物学和生态学屏障作用消失，野生动物、家畜与人类的时空重叠可能会引起病原体溢出，进而导致人间传染病的发生和爆发；另一方面，气候变暖导致自然疫源地随气候带北移或扩张、人类活动引起生态环境变化可能会导致病原体宿主媒介分布范围及数量的改变等，影响人间传染病的发生和流行。通常地方病是由原生环境中化学元素缺乏或过量导致，因此又称环境地球化学性疾病。常见的地方病主要有以下几种，地方病发生和流行既与地方环境有关，也与地方病区农村人口社会经济条件和营养有关。近20年来，随着我国农村地区饮水安全、生态环境建设和精准扶（脱）贫战略的实施，我国大部分地区主要地方病都得到稳定控制。因人类活动导致的环境污染和环境质量下降，引起大气、水、土壤及食物中有害物质的暴露，也会严重危害公众健康，全球80%疾病和20%以上的死亡与环境污染有关。不同的污染物，因其毒性、生物有效性和暴露途径不同，产生的健康后果不一样，但不同的地区、不同人群因发展的程度不同，区域环境质量和社会经济条件的差异，让人口的脆弱性和健康后果有很大的时空异质性。努力解决发展、环境、健康之间的矛盾，平衡健康与环境和发展的关系，一直是环境健康研究需要解决的重大问题。经济发展水平的提高带来了居民饮食偏好和膳食结构的改变，高蛋白、深加工、高能量食品摄入，加上身体活动机会的大幅锐减，快速城市化、工业化进程下生活节奏的加快等，导致超重、肥胖及高血压、糖尿病、脂肪肝、心脑血管疾病等慢性病发病率大幅度提升，已经成为全球和我国最重要的健康问题。2524No?主题策划Topic/本刊记者素晴图/受访者提供疾病因与地理环境访中国科学院地理科学与资源研究所研究员杨林生人类很早就注意到了疾病因子与地理信息之间的关系，如我国的古典医学著作黄帝内经中就有关于地理环境与寿命之间关系的讨论：“高下之理，地势使然也。崇高则阴气治之，污下则阳气治之，阳胜者先天，阴胜者后天”大意为居住较近的人成长、寿命的规律不同，是地势的不同所造成的。因为地势高的地方阴气旺，地势低的地方阳气盛。阳气盛的地方气候温热，万物生化往往先四时而早成，阴气盛的地方气候寒冷，万物常后于四时而晚成。古人对疾病与地理环境关系的探索，多是依据表现现象总结规律。到了现代，医学技术不断发展，尤其是进入21世纪以来，人们对致病因子的认识越来越清晰，更容易发现其与地理环境之间存在的联系。那么究竟哪些与疾病相关的环境因素值得关注？时空地理信息技术在发掘疾病因子过程中有怎样的应用？面对环境变化，我们应该如何应对挑战？本期中国测绘有幸邀请到了中国科学院地理科学与资源研究所研究员，陆地表层格局与模拟院重点实验室主任，中国科学院大学资源与环境学院副院长杨林生。杨林生主要从事健康地理和生态文明制度研究，包括：地方病、自然疫源性疾病与地理环境的关系研究；环境污染和气候变化的健康风险研究；生态文明建设和生态文明体制改革评估研究等，下面请他为我们分享疾病因子与地理信息解析。中国科学院地理科学与资源研究所研究员杨林记者：环境因素与疾病的发病率之间有着明显的关联，那么有哪些环境因值得我们重点关注？杨林：记者：不同类型疾病的致病环境因有怎样的区别？杨林：传染病地病环境污染的健康险社会环境的变化与慢性病与环境低硒密切相关的节病和克病。与环境缺碘有关的碘缺乏病（克汀病和地病甲状腺肿）。因砷饮和砷燃煤引起的地性砷中毒。因氟饮、氟燃煤和氟砖茶引起的地病氟中毒。2726 传统的环境健康研究主要依赖实地调研、定期监测、经验研究、病因实验、医学地理制图等方式，提取潜在的环境致病因子。2000年左右开始，以地理信息技术为核心的地理学手段的发展，加速了健康地理的创新和发展。地理信息技术用于疾病空间数据的收集、存储和组织，通过自动制图,揭示健康事件的空间分布模式，建立空间分析模型，模拟疾病生态因子的相互作用机理和时空变化特性，运用空间统计分析方法探索健康事件与人口、环境、社会经济等因子的关系，寻求疾病病因的空间关联，开展卫生服务可达性及其空间配置规划等。近年来，随着我国全球定位系统、遥感等现代空间信息技术发展，大数据、大模型为环境健康领域的空间分析及致病因素识别提供了强有力的工具，多源性、多尺度、长时间序列“大数据”和环境健康模型在空间环境健康研究、传染病时空建模和分区分级管控、医疗服务设施可达性和公平性研究及医疗服务区划分等方面取得了新的应用。总的来看，地理信息技术主要从三个方面发挥作用。No?主题策划Topic 长期来看，随着我国社会经济的发展和城镇化进程加快，过去由于基础设施不健全，卫生保健不充分，空气、水环境不优而大肆传播的疟疾、肝炎、肺结核、呼吸道传染病和地方病得到了有效的遏制。如我国大多数地方病的控制和消除都与病区脱贫和经济发展、生态环境修复有关。除此之外，城镇化导致的人口流动，与病区环境的脱钩也是重要的影响因素。在生态环境治理成效的健康影响方面，党的十八大提出以解决损害群众健康的突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治和生态修复。十年来，我国生态文明建设和生态环境质量取得历史性、转折性、全局性变化，基本解决了严重影响人民健康的环境污染问题，但生态环境保护的结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解，生态环境质量距世界发达国家环境标准还有较大的差距，生态环境质量需要持续改善。同时环境对健康影响还具长期性和滞后性，生态环境修复的健康效果还需要观察和评估。同时也要清醒地认识到，在生态环境不断改善及城市化进程加快的双重驱动下，社会环境因素逐渐成为造成人群亚健康以及国家内部和国与国健康不公平现象的主导因素。应警惕我在前面所提到的由于社会环境因素改变而导致的各类慢性病高发的情况。此外，新冠肺炎、登革热、SARS、MERS、禽流感等在过去的几年里曾在全球造成大规模流行的传染病也在提醒我们，全球化、气候变化、城市化、工业化、人口密集化大背景下各类新发、再发传染病发生的风险有增无减。且与过去相比，其爆发与蔓延的速度和规模都将空前，城市已经成为各类传染病、甚至突发事件健康影响的高风险区，需要加强城市韧性规划管理，协同应对气候变化和传染病风险。现代地理信息技术将时间、空间、个体行为实时结合并记录的强大功能使我国在疫情防控中能够迅速发现热点区域、识别热点人群并及时采取干预措施，是我国防疫工作实现精准识别、动态防控、因地施策并取得为世界所瞩目成绩的不可或缺的前提条件，也是我国在疫情期间可以最大限度恢复生活生产的强有力技术支撑。尽管城市化、全球化、人口流动化均可能是导致诸如新冠肺炎的新发、再发传染病在全球大肆蔓延的高风险因素，基于大数据的现代地理信息技术与防控措施的有机结合可以为遏制传染病的大范围传播提供强有力的坚实后盾。未来环境与健康关系的研究应基于生态文明与可持续发展的基本理念，充分利用包括测绘地理信息技术在内的现代地理信息技术，开展生态环境与人口疾病的协同监测研究，捕捉和预警疾病早期的环境信号，剖析病原体、宿主、媒介对生态环境变化的响应机制及协同演化机制，对生态敏感性疾病的时空流行规律进行模拟、预测，开展生态敏感传染病的风险评估与分区、分级管控研究，建立考虑气候、生态环境变化和人口学特征的决策支持技术体系和平台等。记者：随着技术的进步，发现和验证致病环境因的段发了怎样的变化？杨林：是通过对疾病精细化地理制图，发现险区，总结疾病与环境要素的空间分异规律，可以探索性地对潜在致病环境要素提出假设。是通过对疾病的时空状况、传播态势及趋势进精细化建模，与传统偏向于相关性推断的分析段相，时空地理信息技术可以更深地挖掘环境要素影响疾病发与传播的潜在因果路径。三是通过对疾病致病环境因素的监测和险评估，实现疾病的险预警，促进疾病预防窗的进步前移。记者：近年来，我国态环境治理效果显著，并且城镇化进程加快，使我国成为世界上环境变化较的国家。这些变化对致病因有哪些影响？杨林：记者：地理信息技术在新冠疫情防控中的应给我们怎样的启？杨林：以来，我国持续加强重属污染耕地防治和作物重属险管控（湖南）典型藏原喜拉雅旱獭疫疫源地景观（西藏，机拍摄）2726 传统的环境健康研究主要依赖实地调研、定期监测、经验研究、病因实验、医学地理制图等方式，提取潜在的环境致病因子。2000年左右开始，以地理信息技术为核心的地理学手段的发展，加速了健康地理的创新和发展。地理信息技术用于疾病空间数据的收集、存储和组织，通过自动制图,揭示健康事件的空间分布模式，建立空间分析模型，模拟疾病生态因子的相互作用机理和时空变化特性，运用空间统计分析方法探索健康事件与人口、环境、社会经济等因子的关系，寻求疾病病因的空间关联，开展卫生服务可达性及其空间配置规划等。近年来，随着我国全球定位系统、遥感等现代空间信息技术发展，大数据、大模型为环境健康领域的空间分析及致病因素识别提供了强有力的工具，多源性、多尺度、长时间序列“大数据”和环境健康模型在空间环境健康研究、传染病时空建模和分区分级管控、医疗服务设施可达性和公平性研究及医疗服务区划分等方面取得了新的应用。总的来看，地理信息技术主要从三个方面发挥作用。No?主题策划Topic 长期来看，随着我国社会经济的发展和城镇化进程加快，过去由于基础设施不健全，卫生保健不充分，空气、水环境不优而大肆传播的疟疾、肝炎、肺结核、呼吸道传染病和地方病得到了有效的遏制。如我国大多数地方病的控制和消除都与病区脱贫和经济发展、生态环境修复有关。除此之外，城镇化导致的人口流动，与病区环境的脱钩也是重要的影响因素。在生态环境治理成效的健康影响方面，党的十八大提出以解决损害群众健康的突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治和生态修复。十年来，我国生态文明建设和生态环境质量取得历史性、转折性、全局性变化，基本解决了严重影响人民健康的环境污染问题，但生态环境保护的结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解，生态环境质量距世界发达国家环境标准还有较大的差距，生态环境质量需要持续改善。同时环境对健康影响还具长期性和滞后性，生态环境修复的健康效果还需要观察和评估。同时也要清醒地认识到，在生态环境不断改善及城市化进程加快的双重驱动下，社会环境因素逐渐成为造成人群亚健康以及国家内部和国与国健康不公平现象的主导因素。应警惕我在前面所提到的由于社会环境因素改变而导致的各类慢性病高发的情况。此外，新冠肺炎、登革热、SARS、MERS、禽流感等在过去的几年里曾在全球造成大规模流行的传染病也在提醒我们，全球化、气候变化、城市化、工业化、人口密集化大背景下各类新发、再发传染病发生的风险有增无减。且与过去相比，其爆发与蔓延的速度和规模都将空前，城市已经成为各类传染病、甚至突发事件健康影响的高风险区，需要加强城市韧性规划管理，协同应对气候变化和传染病风险。现代地理信息技术将时间、空间、个体行为实时结合并记录的强大功能使我国在疫情防控中能够迅速发现热点区域、识别热点人群并及时采取干预措施，是我国防疫工作实现精准识别、动态防控、因地施策并取得为世界所瞩目成绩的不可或缺的前提条件，也是我国在疫情期间可以最大限度恢复生活生产的强有力技术支撑。尽管城市化、全球化、人口流动化均可能是导致诸如新冠肺炎的新发、再发传染病在全球大肆蔓延的高风险因素，基于大数据的现代地理信息技术与防控措施的有机结合可以为遏制传染病的大范围传播提供强有力的坚实后盾。未来环境与健康关系的研究应基于生态文明与可持续发展的基本理念，充分利用包括测绘地理信息技术在内的现代地理信息技术，开展生态环境与人口疾病的协同监测研究，捕捉和预警疾病早期的环境信号，剖析病原体、宿主、媒介对生态环境变化的响应机制及协同演化机制，对生态敏感性疾病的时空流行规律进行模拟、预测，开展生态敏感传染病的风险评估与分区、分级管控研究，建立考虑气候、生态环境变化和人口学特征的决策支持技术体系和平台等。记者：随着技术的进步，发现和验证致病环境因的段发了怎样的变化？杨林：是通过对疾病精细化地理制图，发现险区，总结疾病与环境要素的空间分异规律，可以探索性地对潜在致病环境要素提出假设。是通过对疾病的时空状况、传播态势及趋势进精细化建模，与传统偏向于相关性推断的分析段相，时空地理信息技术可以更深地挖掘环境要素影响疾病发与传播的潜在因果路径。三是通过对疾病致病环境因素的监测和险评估，实现疾病的险预警，促进疾病预防窗的进步前移。记者：近年来，我国态环境治理效果显著，并且城镇化进程加快，使我国成为世界上环境变化较的国家。这些变化对致病因有哪些影响？杨林：记者：地理信息技术在新冠疫情防控中的应给我们怎样的启？杨林：以来，我国持续加强重属污染耕地防治和作物重属险管控（湖南）典型藏原喜拉雅旱獭疫疫源地景观（西藏，机拍摄）