人类与环境的关系

二、人类与环境的关系

（一）人体与环境的对立统一关系

人类的生存和延续与其生存环境关系密切。在漫长的生物进化和征服自然的进程中，人类不断地适应和改造外界环境，通过新陈代谢，人体不断地与环境之间进行着物质、能量、信息交换，与外界环境形成了一种长期的相互联系、相互制约、相互作用的对立统一关系。这种对立统一关系主要表现在以下两个方面：

1．人与环境物质的统一性　人与环境都是由物质组成。两者之间尽管存在一定的差异，但在某些方面却又表现出较好的一致性。这种一致性首先表现在人体内所含的主要化学元素和地壳化学组分及其含量呈现明显的相关性（图1－1）。

图1－1　人体血液和地壳中元素含量的相关性

引自：杨克敌主编《环境卫生学》2003

2．人对环境的适应性　人体各种组织器官的结构和功能的建立，也是生物体在适应环境变化的长期过程中形成的。从水螅到脊椎动物排泄器官的发展过程，就是与它们生存环境密切相关的。环境因素在一定范围内变化时，人体可通过自身的机能调节来适应。如在高原、高山等缺氧环境下，可通过人体红细胞数和血红蛋白含量代偿性增多来提高携氧量，以维持正常生命活动。环境中的很多自然因素，如紫外线、多种微量元素等，常常对人体呈现“有利”与“有害”的双重作用。在一定的数量范围内，这些因素往往为机体生命活动所需要，或对机体不产生有害影响，但超过一定范围，则对机体的健康带来影响甚至威胁生命。当有害因素作用于机体时，如果通过生理生化的调节机能使机体的防御系统与有害因素的刺激保持平衡状态，就不会发生病理状态，表现为机体对环境的逐步适应。否则，机体的调节机能与外界环境的平衡一旦被破坏，机体就可能出现病理变化而影响健康，甚至导致疾病的发生和死亡。

人类在适应环境的同时，又发挥着改造环境的高度能动性，使人类的生存环境更有利于生活和生存。但是，人类活动中产生的大量有害物质，又足以破坏环境，最终难以避免地影响人类自身健康。环境养育了人类，却又可以因受人类的破坏而危及人类。人类必须与环境保持密切的、协调的关系，互利共存。

人与环境之间呈现出较为复杂的关系，两者之间处在一种动态平衡的辩证统一整体中。只有辩证地认识和研究人类与环境的关系，不断掌握环境中各种因素的特点，才能有针对性地采取有效措施，达到保护人群健康的目的。

（二）影响环境对人体作用的因素

1．污染物的理化性质　物质的化学组成和结构不仅决定了它的理化性质，而且影响其毒作用性质和毒性的大小。例如，醇类中丁醇、戊醇的毒性就大于乙醇和丙醇；芳香烃苯环上的氢原子被硝基或氨基取代时，能够明显增强形成高铁血红蛋白的能力。在物理特性方面，物质的溶解度、挥发性的高低以及固体颗粒粒径的大小，都是影响环境污染物生物学作用或毒性的重要因素。

2．剂量－效应（反应）关系　剂量是指进入机体的外来化学物的数量。效应是指外来化学物引起机体产生生物学作用的能力。人群与环境有害因素在相互作用过程中，随着作用于机体的有害因素数量的变化，机体发生的生物学变化也不同，即不同的剂量产生不同的生物学效应。剂量－效应关系（dose－effect relationship）是指进入机体的剂量与某个机体所呈现出的生物效应强度间的关系。剂量－反应关系（dose－response relationship）是指随着剂量增加，某一生物群体中出现某种特定生物学效应的个数增加，通常以出现特定生物学效应的个体占总测试个体数的百分数来表示，如发生率、反应率等。

3．作用时间与蓄积效应　环境有害因素特别是化学性污染物往往是在比较低的剂量下长达数月乃至数年的重复暴露，只有在体内的蓄积达到产生病理性损害的剂量时才会出现有害的生物学效应。因此，环境有害因素在一定的作用剂量或作用强度下，作用时间的长短对机体产生有害生物学效应的严重程度具有重要影响。

经过多次反复暴露后，环境中有害因素或环境化合物在体内具有蓄积性，如果在机体靶器官和组织中的浓度或剂量蓄积到有害作用水平，就将这种现象称为物质蓄积（material ac－cumulation）。另外，机体虽然长期接触某种环境有害因素或化学物，却难以在体内检测出该物质，但这种有害效应可以逐渐累积，最终导致器官或组织机能的改变，表现出中毒的病理症状，这种现象称为功能蓄积（functional accumulation）。功能蓄积涉及的毒作用机制较为复杂，可能与其造成的损伤难以有效修复等原因有关。

4．环境因素的联合作用　在实际生活中往往是多种环境因素同时作用于人体，因此应考虑多种环境因素对人体健康的联合作用特性，综合分析所引发的生物学效应。例如环境的温度、湿度、气流的改变，不仅可以影响化学物质的存在形式，而且可以影响机体对化学物质的代谢功能。在环境中普遍存在，危害性较大的是化学物质之间的联合作用，其作用方式主要有下面几种类型。

（1）相加作用（additive action）：多种化学物质共存时，毒效应表现为每一种化学物质单独作用的总和。化学结构接近，或同系物，或靶器官相同、作用机制类似的化学物质同时存在时，易发生相加作用。例如，大部分刺激性气体的刺激作用多为相加作用。

（2）相乘作用（potentiation）：多种化学物质共存时，毒效应大于各自单独作用之和。化学物质作用的靶器官可以不一样，但最终的生物学效应一致。例如一氧化碳与二氧化硫共存时，一氧化碳使血红蛋白携氧能力降低，二氧化硫能刺激呼吸道，引起呼吸功能障碍，加重缺氧。一氧化碳与氰化氢或硫化氢同时存在时，都能使细胞利用氧发生障碍。

（3）拮抗作用（antagonistic action）：多种化学物质共存时，毒效应小于各自单独作用之和，因一种化学物质能够抑制另一种化学物质的生物学作用。例如阿托品与胆碱酯酶抑制剂；二氯甲烷与乙醇。

（4）独立作用（independent action）：当各种化学物质各自对机体的生物学效应不同，其作用方式、途径、部位均不相同，彼此互无影响时，可表现出各自不同的效应。

5．人群易感性　当环境发生改变或环境中有害因素发生作用时，人群对此的反应存在着差异。通常将这类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。

影响人群易感性的因素可大致分为两类。一类是年龄、健康情况、营养状态和行为等因素。例如，婴幼儿由于血清免疫球蛋白水平较低，解毒酶系统发育尚不完善，因而对环境中有害因素的作用往往表现出更高的易感性。另一类是遗传因素，包括种族、性别、遗传缺陷和环境应答基因多态性等方面。

环境应答基因（environmental response gene）是指对环境因素的作用产生应答反应的相关基因。环境应答基因的多态性是导致人群易感性的一个重要原因，与某些环境暴露疾病具有高度相关性。1997年，美国国立环境卫生研究所（NIEHS）提出了环境基因组计划，旨在美国人群中系统地研究与七大类疾病相关的十类基因的多态性。人群易感性的研究对认识和揭开环境暴露因素与健康的关系具有十分重要的意义。

（三）人群对环境异常变化的反应

环境因素的改变会不同程度地影响人体的正常生理活动，当环境的改变不超过人体的适应范围时，人体可通过自身调节适应。但如果环境变化超出了人体正常生理调节的范围，则可能引起人体功能和结构发生异常改变，甚至导致病理性的改变。

当环境有害因素作用于人群时，大多数人表现出对环境污染物负荷增加，生理反应在正常范围之内；有些人稍有生理变化，但属正常生理调节范围；有些人处于生理代偿状态，此时如果停止接触有害因素，情况就会逆转，机体随之向着健康的方向发展，并保持相对稳定状态。但是机体的代偿功能是有限的，如果环境有害因素持续作用，机体代偿功能会逐渐出现障碍，最终则导致疾病的发生，甚至死亡。有害因素对健康的影响，机体发生的生理、生化改变和病理效应是一个连续的过程。一般情况下，因代偿失调而患病的人只占受有害环境因素影响人群中的少数，发生死亡的人数更少。因此，应该及时发现环境因素引起的临床前期的变化，有效防止疾病的发生。人群对环境有害因素不同反应的分布模式，构成了一个金字塔形的人群健康效应谱（spectrum of health effect）（图1－2）。之所以出现健康效应的上述分布模式，主要有两方面的影响因素：一方面环境有害因素作用于机体的剂量、强度、作用时间等存在差异；另一方面，由于存在着个体年龄、性别、健康状况、遗传因素等方面的不同，造成个体敏感性的差异。所以，环境有害因素作用于人群时，个体的反应性是不一样的。

图1－2　人群对环境异常变化的反应

引自：杨克敌主编《环境卫生学》2003