衛(wèi)生學電子教材-第一章人和環(huán)境的關系:第一節(jié) 環(huán)境及其與人的關系

地球上的一切生物都是生活在地球表層，這個有生物生存的地球表層叫做生物圈。它的范圍大致包括了11公里深的地殼和海洋以及15公里以內(nèi)的地表大氣層。這里有空氣、水、日光、土壤和巖石，為生命活動提供了一切必要的物質(zhì)條件。在地球漫長發(fā)展歷史的一定階段，形成了物質(zhì)運動的一種高級形式——生命，又經(jīng)過了多少億萬年的進化，才發(fā)展成包括了人類在內(nèi)的各種復雜的生物。這些生物構成了地球生物圈的一部分，和地球的發(fā)展一起發(fā)展。在發(fā)展中和賴以生存的外界環(huán)境始終保持著動態(tài)平衡，即生物從內(nèi)部經(jīng)常地調(diào)節(jié)自身以適應不斷變化著的外界環(huán)境；同時，生物的活動也在不斷地改變著環(huán)境的狀態(tài)。特別是人類的生活、生產(chǎn)活動，對環(huán)境的影響更為顯著。人類在漫長歲月的發(fā)展過程中，逐步認識和掌握了自然發(fā)展的規(guī)律，在日益擴大的范圍內(nèi)改變著自然界。

人類的健康水平直接與其生存的環(huán)境質(zhì)量（quality of environment)有密切關系。所謂“健康”（health)，是指人體對其環(huán)境有良好的適應性，兩者保持正常的動態(tài)平衡；反之，疾病則是人體與環(huán)境的正常平衡被破壞所致。環(huán)境（environment)是一個很大的范疇，它包括了一切客觀存在與人類生存有關的自然的以及社會的條件。世界衛(wèi)生組織（WHO)公共衛(wèi)生專家委員會給“環(huán)境”的定義是“在特定時刻由物理、化學、生物及社會的各種因素構成的整體狀態(tài)，這些因素可能對生命機體或人類活動直接地或間接地產(chǎn)生現(xiàn)時的或遠期的作用。”因此，以保證人類健康地生活和生產(chǎn)、預防疾病、提高人類健康水平為目的的預防醫(yī)學，必須將研究環(huán)境對人類健康影響的規(guī)律，充分發(fā)揮其有利因素、防止其有害影響，作為自己的一項根本任務�！缎l(wèi)生學》作為預防醫(yī)學的一個學科，它所研究的環(huán)境主要是包括空氣、水、食物、土壤以及其他生物在內(nèi)的生活和生產(chǎn)環(huán)境，以及與之有關的社會因素。構成這些環(huán)境的主要因素是：

（一)生物因素（biological factor)

生物圈中各種生物（植物、動物等)都在相互依存、相互制約之中生存。如綠色植物利用日光進行光合作用，從空氣、土壤、水中吸取營養(yǎng)物質(zhì)組成自身成分并貯存了大量能量；動物則依靠綠色植物提供能量和許多營養(yǎng)物質(zhì)，同樣的關系在動物和動物以及人和動物之間也存在著。生物之間這種物質(zhì)轉換和能量傳遞的關系常常是通過食物鏈這種形式體現(xiàn)的。物質(zhì)和能量沿著食物鏈由無機界向生物體、由一種生物體向另一種生物體轉移的復雜系統(tǒng)，實現(xiàn)了各種化學元素從無機界到有機界，又從有機界到無機界的循環(huán)。

某些生物可以成為人類疾病的致病因素或傳播媒介。在人類歷史上，病原微生物引起的霍亂、傷寒、鼠疫等傳染病曾經(jīng)嚴重威脅著人類的健康。許多昆蟲和動物在傳播某些人類傳染病方面也有重要地位。有些生物可產(chǎn)生毒素，通過一定方式和人類接觸也能造成危害，如毒蛇、毒蜂咬傷，誤食河豚，接觸某些有毒植物等。

（二)化學因素（chemical factor)

生物圈中空氣、水、土壤等自然條件都是由比較穩(wěn)定的化學組www.med126.com分構成的，這種相對穩(wěn)定的環(huán)境是保證人類正常活動所必要的條件。由于人為的或自然災害等原因，可能使空氣、土壤、水及食物的化學組成在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化。如鍋爐廢氣中排放出的二氧化硫，可使空氣中二氧化硫的含量增高；含汞工業(yè)廢水污染水源，可使飲水中含汞量達到對人體產(chǎn)生危害的濃度；用含鎘廢水灌溉農(nóng)田，水稻吸收水中的鎘，可使米中含鎘量顯著增多等。洪水、地震、大風暴、火山爆發(fā)等自然災害，也可使局部地區(qū)的空氣、水、土壤的化學組成發(fā)生很大變化。

（三)物理因素（physical factor)

地球上充足的陽光和適宜的氣候是人類生存的必要條件。生活和生產(chǎn)環(huán)境中氣溫、氣濕、氣流、氣壓等氣象條件的各種變化，陽光中的電磁輻射線以及天然放射性元素產(chǎn)生的電離輻射線等物理因素，均與人類生活和健康有密切關系。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境的某些物理狀態(tài)同樣可能因污染而發(fā)生異常改變：如放射性物質(zhì)的人為污染，可使環(huán)境中電離輻射強度增大；微波和激光的應用，可使周圍環(huán)境出現(xiàn)微波輻射；機器運轉和交通運輸可以產(chǎn)生噪聲和振動，工業(yè)冷卻水排入江河所造成的熱污染等，都可使環(huán)境的某些物理狀態(tài)發(fā)生變化。

（四)社會心理因素（social psychic factor)

人類生活在社會中，社會經(jīng)濟、政治、文化教育，人口、就業(yè)、家庭、行為習慣、道德觀念和心理狀態(tài)等，都與人類生活和健康有直接關系。社會經(jīng)濟政治及文化傳統(tǒng)，直接影響人們的心理、價值觀念、文化教育水平、行為習慣和衛(wèi)生服務質(zhì)量，也決定了對上述自然環(huán)境的保護、利用、改造的政策和措施。社會因素對人類健康的重要影響，正日益受到重視，社會醫(yī)學的形成和發(fā)展正是反映了這種趨勢。

如上所述，人類是地球物質(zhì)發(fā)展歷史的產(chǎn)物，人和環(huán)境是不可分割地對立統(tǒng)一的整體。祖國醫(yī)學一向十分重視人和環(huán)境的對立統(tǒng)一關系。黃帝《內(nèi)經(jīng)》中說：“人與天地相應”，“天”、“地”是泛指自然界，“相應”表達了人與自然界的相互關系。祖國醫(yī)學在古代樸素的辯證法思想影響下，用“相生”、“相克”相互制約的兩個方面的概念，來闡述環(huán)境和人體健康之間對立統(tǒng)一的復雜關系，這種思想是符合客觀規(guī)律的。

人和環(huán)境的這種對立統(tǒng)一關系主要表現(xiàn)在以下三方面：

（一)物質(zhì)的統(tǒng)一性

有人對人體各組織成分的元素含量作了全面分析測定，發(fā)現(xiàn)組成人體的60多種元素含量與地殼及海水中這些元素的分布有明顯的相關性（圖1-2)。恩格斯說過：“生命是蛋白體的存在方式，這個存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷的新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結果便是蛋白質(zhì)的分解�！雹偃祟惡推渌�生物一樣，正是通過新陳代謝與環(huán)境不斷地進行著物質(zhì)和能量的交換，實現(xiàn)了人和環(huán)境的物質(zhì)統(tǒng)一。

（二)人體結構和功能對環(huán)境的適應性

人體的各種結構和功能，也是在長期發(fā)生歷史過程中與環(huán)境相互作用和制約下形成和發(fā)展起來的。從圖1-3中可以看到從水螅到脊椎動物排泄器官的發(fā)展過程，是與它們生存環(huán)境的變化密切相關的。脊椎動物的祖先是在海水中生活的，它們周圍的海水類似細胞外液的含鹽濃度，這種特定的環(huán)境使水螅的排泄器官極為簡單：它們可以自由地“飲”用周圍的海水，吸收入循環(huán)系統(tǒng)，通過簡單地滲透進入組織液、排到體腔中，然后經(jīng)簡單地毛細導管將水及其中溶解的代謝廢物直接排放到海水中。這些毛細導管就是腎的萌芽。進化到了在淡水中生活的魚類，周圍是比體液滲透壓低得多的淡水，為了防止吸收大量淡水造成體液的致死性稀釋，魚類發(fā)展成一種透水性極低的皮膚，并形成了由許多血管叢和毛細導管連接在一起的功能較為復雜的腎，它可選擇性地濾過并排除廢物，但不使有價值的大分子物質(zhì)損失。為了防止鹽類及其他營養(yǎng)物質(zhì)的丟失，后來又發(fā)展形成具有再吸收能力的近曲細管，把濾過的但仍有價值的水分、鹽類、氨基酸和葡萄糖等又再吸收入血液中。遠曲細管的發(fā)展和形成，使腎的結構和功能達到更高的階段。數(shù)百萬年后許多動物從水中移上大陸，體液的保藏成為在這種新環(huán)境中維持生存的迫切問題，腎發(fā)展到不僅具有濾過功能而且還有分泌功能，可以更有效地排除含氮廢物、保存水分及機體需要的各種鹽類和其他營養(yǎng)物質(zhì)。脊椎動物還改變了氮代謝的方式，以相對不易溶于水的尿酸作為最終產(chǎn)物，后者可以超飽和溶液排泄，更有效地保存了水分。哺乳動物的腎則更臻完善。腎發(fā)展的歷史過程，充分說明了生物體器官結構和功能的發(fā)展，正是與環(huán)境相互作用、相互適應的結果。

（三)一切感覺和活動的泉源

從生物個體來看，環(huán)境既是生長、發(fā)育所需要的能量和物質(zhì)的來源，又是一切感覺、反射活動的泉源，也是生物代謝產(chǎn)物和廢棄物的凈化場所。如果沒有種類繁多的微生物去分解復雜的有機物以供植物利用的話，那么地球上將被動植物遺體所充斥。

人類和生物的活動也逐漸地改變著自然環(huán)境；特別是人類的生產(chǎn)和生活活動，大大地改變了許多物質(zhì)自然循環(huán)的狀態(tài)。大量的煤炭和石油燃料的燃燒，使大氣中二氧化碳的濃度逐年升高。Woodwell觀察了1958～1978年間地球大氣中二氧化碳含量的變化，發(fā)現(xiàn)每年平均以0.8ppm的速度增加。人類的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，也改變了地殼固有元素的分布狀態(tài)，如許多深埋地殼內(nèi)的金屬礦藏被開采利用，使其在水及空氣、土壤中的含量增高。如Patterson等觀察了格陵蘭冰雪中鉛含量的變化，圖1-5中表明1950年的鉛含量約為1850年的4倍。

總之，生物與其非生物環(huán)境之間的相互作用的復雜系統(tǒng)，是一個完整的體系，人類和其他生物一樣，是這個統(tǒng)一系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，整個生態(tài)系統(tǒng)在相對地動態(tài)平衡中才能發(fā)展。

地球的生物圈是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，生物與非生物環(huán)境之間、生物群落之間是一個相互依存的完整體系。盡管人類的智慧使自己具備了駕馭和利用自然環(huán)境的能力，但作為地球生態(tài)系統(tǒng)的一個組成部分，人類是不可能脫離自然環(huán)境而存在的，必須與整個體系的其他環(huán)節(jié)保持著動態(tài)平衡，才可求得自身的存在和發(fā)展。如人類通過食物鏈由植物和動物中獲得營養(yǎng)物質(zhì)和能量，植物從土壤、水中吸取自身需要的物質(zhì)、從大氣中吸收二氧化碳并利用太陽的能量將無機物轉化為有機物，不僅供應自身的需要，也是大部分動物的食物和能量來源。當植物、動物個體死亡后，在眾多微生物及低等原生動物的參與下，尸體又分解為無機物釋放到環(huán)境中，又被新的植物吸收利用。這個物質(zhì)、能量和信息的連續(xù)醫(yī).學全在線52667788.cn流動系統(tǒng)叫做生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem)。這一系統(tǒng)中的任一環(huán)節(jié)的生存和發(fā)展，都是以其他環(huán)節(jié)的存在和發(fā)展為前提。生態(tài)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的質(zhì)和量相對穩(wěn)定和相互適應的狀態(tài)稱之為生態(tài)平衡（ecoequilibrium)。這種生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡現(xiàn)象大至整個生物圈、小至一個局部范圍都是存在的。任何一個環(huán)節(jié)的異常改變，其后果必將首先導致與之關連最密切的某些環(huán)節(jié)發(fā)生變化，進而又引起其他環(huán)節(jié)甚至整個系統(tǒng)的障礙。例如，從大系統(tǒng)來講，地球大氣中的CO₂主要為綠色植物的光合作用所利用并將之轉化成O₂。如果大量地砍伐林木而使地表森林面積大幅度減少，同時又大量消耗石油、煤炭等能源使CO₂產(chǎn)量大幅度上升，則地表大氣中CO₂濃度將逐年增高。CO₂吸收太陽輻射熱的能力很強，假如大氣中CO₂濃度較目前增加兩倍，則地球平均氣溫將增高3.6℃，這將會造成地球生物圈內(nèi)眾多生物和非生物發(fā)生重大改變，其后果將直接或間接地影響到人類。從局部來講，一條河流的嚴重污染，直接導致河內(nèi)水產(chǎn)、河水及灌溉土壤的組成變化，也使與河流有關的畜牧、農(nóng)耕、漁產(chǎn)養(yǎng)殖以及生活衛(wèi)生條件受到損害。

由此可見，保護環(huán)境、維持生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡，是保證人類生存和發(fā)展的要旨。新興的學科生態(tài)學（ecology)就是研究生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)平衡規(guī)律的科學。