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1、第一章 人和环境第一章 人和环境第一节 环境及其与人的关系一、人类的环境地球上的一切生物都是生活在地球表层，这个有生物生存的地球表层叫做生物圈。它的范围大致包括了11公里深的地壳和海洋以及15公里以内的地表大气层。这里有空气、水、日光、土壤和岩石，为生命活动提供了一切必要的物质条件。在地球漫长发展历史的一定阶段，形成了物质运动的一种高级形式生命，又经过了多少亿万年的进化，才发展成包括了人类在内的各种复杂的生物。这些生物构成了地球生物圈的一部分，和地球的发展一起发展。在发展中和赖以生存的外界环境始终保持着动态平衡，即生物从内部经常地调节自身以适应不断变化着的外界环境；同时，生物的活动也在不断地改
2、变着环境的状态。特别是人类的生活、生产活动，对环境的影响更为显著。人类在漫长岁月的发展过程中，逐步认识和掌握了自然发展的规律，在日益扩大的范围内改变着自然界。人类的健康水平直接与其生存的环境质量（quality of environment）有密切关系。所谓“健康”（health），是指人体对其环境有良好的适应性，两者保持正常的动态平衡；反之，疾病则是人体与环境的正常平衡被破坏所致。环境（environment）是一个很大的范畴，它包括了一切客观存在与人类生存有关的自然的以及社会的条件。世界卫生组织（WHO）公共卫生专家委员会给“环境”的定义是“在特定时刻由物理、化学、生物及社会的各种因素构成
3、的整体状态，这些因素可能对生命机体或人类活动直接地或间接地产生现时的或远期的作用。”因此，以保证人类健康地生活和生产、预防疾病、提高人类健康水平为目的的预防医学，必须将研究环境对人类健康影响的规律，充分发挥其有利因素、防止其有害影响，作为自己的一项根本任务。卫生学作为预防医学的一个学科，它所研究的环境主要是包括空气、水、食物、土壤以及其他生物在内的生活和生产环境，以及与之有关的社会因素。构成这些环境的主要因素是：（一）生物因素（biological factor）生物圈中各种生物（植物、动物等）都在相互依存、相互制约之中生存。如绿色植物利用日光进行光合作用，从空气、土壤、水中吸取营养物质组成自
4、身成分并贮存了大量能量；动物则依靠绿色植物提供能量和许多营养物质，同样的关系在动物和动物以及人和动物之间也存在着。生物之间这种物质转换和能量传递的关系常常是通过食物链这种形式体现的。物质和能量沿着食物链由无机界向生物体、由一种生物体向另一种生物体转移的复杂系统，实现了各种化学元素从无机界到有机界，又从有机界到无机界的循环。人类的食物链可用图1-1表示：某些生物可以成为人类疾病的致病因素或传播媒介。在人类历史上，病原微生物引起的霍乱、伤寒、鼠疫等传染病曾经严重威胁着人类的健康。许多昆虫和动物在传播某些人类传染病方面也有重要地位。有些生物可产生毒素，通过一定方式和人类接触也能造成危害，如毒蛇、毒蜂
5、咬伤，误食河豚，接触某些有毒植物等。（二）化学因素（chemical factor）生物圈中空气、水、土壤等自然条件都是由比较稳定的化学组分构成的，这种相对稳定的环境是保证人类正常活动所必要的条件。由于人为的或自然灾害等原因，可能使空气、土壤、水及食物的化学组成在一定范围内发生变化。如锅炉废气中排放出的二氧化硫，可使空气中二氧化硫的含量增高；含汞工业废水污染水源，可使饮水中含汞量达到对人体产生危害的浓度；用含镉废水灌溉农田，水稻吸收水中的镉，可使米中含镉量显著增多等。洪水、地震、大风暴、火山爆发等自然灾害，也可使局部地区的空气、水、土壤的化学组成发生很大变化。（三）物理因素（physical
6、factor）地球上充足的阳光和适宜的气候是人类生存的必要条件。生活和生产环境中气温、气湿、气流、气压等气象条件的各种变化，阳光中的电磁辐射线以及天然放射性元素产生的电离辐射线等物理因素，均与人类生活和健康有密切关系。随着工农业生产的发展，环境的某些物理状态同样可能因污染而发生异常改变：如放射性物质的人为污染，可使环境中电离辐射强度增大；微波和激光的应用，可使周围环境出现微波辐射；机器运转和交通运输可以产生噪声和振动，工业冷却水排入江河所造成的热污染等，都可使环境的某些物理状态发生变化。（四）社会心理因素（social psychic factor）人类生活在社会中，社会经济、政治、文化教育，
7、人口、就业、家庭、行为习惯、道德观念和心理状态等，都与人类生活和健康有直接关系。社会经济政治及文化传统，直接影响人们的心理、价值观念、文化教育水平、行为习惯和卫生服务质量，也决定了对上述自然环境的保护、利用、改造的政策和措施。社会因素对人类健康的重要影响，正日益受到重视，社会医学的形成和发展正是反映了这种趋势。二、人和环境的关系如上所述，人类是地球物质发展历史的产物，人和环境是不可分割地对立统一的整体。祖国医学一向十分重视人和环境的对立统一关系。黄帝内经中说：“人与天地相应”，“天”、“地”是泛指自然界，“相应”表达了人与自然界的相互关系。祖国医学在古代朴素的辩证法思想影响下，用“相生”、“相
8、克”相互制约的两个方面的概念，来阐述环境和人体健康之间对立统一的复杂关系，这种思想是符合客观规律的。人和环境的这种对立统一关系主要表现在以下三方面：（一）物质的统一性有人对人体各组织成分的元素含量作了全面分析测定，发现组成人体的60多种元素含量与地壳及海水中这些元素的分布有明显的相关性（图1-2）。恩格斯说过：“生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断的新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之停止，结果便是蛋白质的分解。”人类和其他生物一样，正是通过新陈代谢与环境不断地进行着物质和能量的交换，实现了人和环境的物质统一。图1-2 人体血液中和地壳中元素含量
9、的相关性（二）人体结构和功能对环境的适应性人体的各种结构和功能，也是在长期发生历史过程中与环境相互作用和制约下形成和发展起来的。从图1-3中可以看到从水螅到脊椎动物排泄器官的发展过程，是与它们生存环境的变化密切相关的。脊椎动物的祖先是在海水中生活的，它们周围的海水类似细胞外液的含盐浓度，这种特定的环境使水螅的排泄器官极为简单：它们可以自由地“饮”用周围的海水，吸收入循环系统，通过简单地渗透进入组织液、排到体腔中，然后经简单地毛细导管将水及其中溶解的代谢废物直接排放到海水中。这些毛细导管就是肾的萌芽。进化到了在淡水中生活的鱼类，周围是比体液渗透压低得多的淡水，为了防止恩格斯：自然辩证法。北京：人
10、民出版社，1971，第277页。图1-3 动物排泄器官的进化过程吸收大量淡水造成体液的致死性稀释，鱼类发展成一种透水性极低的皮肤，并形成了由许多血管丛和毛细导管连接在一起的功能较为复杂的肾，它可选择性地滤过并排除废物，但不使有价值的大分子物质损失。为了防止盐类及其他营养物质的丢失，后来又发展形成具有再吸收能力的近曲细管，把滤过的但仍有价值的水分、盐类、氨基酸和葡萄糖等又再吸收入血液中。远曲细管的发展和形成，使肾的结构和功能达到更高的阶段。数百万年后许多动物从水中移上大陆，体液的保藏成为在这种新环境中维持生存的迫切问题，肾发展到不仅具有滤过功能而且还有分泌功能，可以更有效地排除含氮废物、保存水分
11、及机体需要的各种盐类和其他营养物质。脊椎动物还改变了氮代谢的方式，以相对不易溶于水的尿酸作为最终产物，后者可以超饱和溶液排泄，更有效地保存了水分。哺乳动物的肾则更臻完善。肾发展的历史过程，充分说明了生物体器官结构和功能的发展，正是与环境相互作用、相互适应的结果。（三）一切感觉和活动的泉源从生物个体来看，环境既是生长、发育所需要的能量和物质的来源，又是一切感觉、反射活动的泉源，也是生物代谢产物和废弃物的净化场所。如果没有种类繁多的微生物去分解复杂的有机物以供植物利用的话，那么地球上将被动植物遗体所充斥。人类和生物的活动也逐渐地改变着自然环境；特别是人类的生产和生活活动，大大地改变了许多物质自然循
12、环的状态。大量的煤炭和石油燃料的燃烧，使大气中二氧化碳的浓度逐年升高。Woodwell 观察了 19581978 年间地球大气中二氧化碳含量的变化，发现每年平均以 0.8ppm 的速度增加（图1-4）。人类的工农业生产活动，也改变了地壳固有元素的分布状态，如许多深埋地壳内的金属矿藏被开采利用，使其在水及空气、土壤中的图1-4 夏威夷大气中二氧化碳浓度的变化含量增高。如Patterson等观察了格陵兰冰雪中铅含量的变化，图1-5中表明1950年的铅含量约为1850年的4倍。总之，生物与其非生物环境之间的相互作用的复杂系统，是一个完整的体系，人类和其他生物一样，是这个统一系统中的一个环节，整个生态
13、系统在相对地动态平衡中才能发展。图1-5 格陵兰冰雪中含铅量的变化三、生态平衡地球的生物圈是一个复杂的生态系统，生物与非生物环境之间、生物群落之间是一个相互依存的完整体系。尽管人类的智慧使自己具备了驾驭和利用自然环境的能力，但作为地球生态系统的一个组成部分，人类是不可能脱离自然环境而存在的，必须与整个体系的其他环节保持着动态平衡，才可求得自身的存在和发展。如人类通过食物链由植物和动物中获得营养物质和能量，植物从土壤、水中吸取自身需要的物质、从大气中吸收二氧化碳并利用太阳的能量将无机物转化为有机物，不仅供应自身的需要，也是大部分动物的食物和能量来源。当植物、动物个体死亡后，在众多微生物及低等原生
14、动物的参与下，尸体又分解为无机物释放到环境中，又被新的植物吸收利用。这个物质、能量和信息的连续流动系统叫做生态系统（ecosystem）。这一系统中的任一环节的生存和发展，都是以其他环节的存在和发展为前提。生态系统各个环节的质和量相对稳定和相互适应的状态称之为生态平衡（ecoequilibrium）。这种生态系统的相对平衡现象大至整个生物圈、小至一个局部范围都是存在的。任何一个环节的异常改变，其后果必将首先导致与之关连最密切的某些环节发生变化，进而又引起其他环节甚至整个系统的障碍。例如，从大系统来讲，地球大气中的 CO2主要为绿色植物的光合作用所利用并将之转化成 O2。如果大量地砍伐林木而使地
15、表森林面积大幅度减少，同时又大量消耗石油、煤炭等能源使 CO2产量大幅度上升，则地表大气中CO2浓度将逐年增高。CO2吸收太阳辐射热的能力很强，假如大气中CO2浓度较目前增加两倍，则地球平均气温将增高 3.6，这将会造成地球生物圈内众多生物和非生物发生重大改变，其后果将直接或间接地影响到人类。从局部来讲，一条河流的严重污染，直接导致河内水产、河水及灌溉土壤的组成变化，也使与河流有关的畜牧、农耕、渔产养殖以及生活卫生条件受到损害。由此可见，保护环境、维持生态系统的动态平衡，是保证人类生存和发展的要旨。新兴的学科生态学（ecology）就是研究生态系统和生态平衡规律的科学。第二节 环境污染及其对健康的影响由于各种人为的或自然的原因，使环境组成发生重大变化，使环境质量恶化，扰乱了生态平衡，对人类健康造成直接的、间接的或潜在的有害影响，这种现象称之为环境污染（environmental pollution）。严重的环境污染叫做公害（public nui
