污染暴露的途径和暴露剂量不清，污染物与生物分子交互作用的支撑

去除遗传性癌症，环境污染是导致人类健康害处的最主要诱因。按照世界建行和WHO有关统计数据，全球70%的疾患和40%的死亡人数与环境污染诱因有关。环境污染对人体健康的害处主要彰显在急性害处、慢性害处和远期害处三个方面。当前我国环境污染呈现出复合型和压缩型特征，发达国家工业化中后期出现的污染造成的健康问题已在我国集中显露。而按照我国自身污染特点，污染的环境曝露与健康害处的机制与发达国家差别明显，难以仿效美国研究模式与推论。污染曝露所形成的健康害处研究欠缺有效的理论和技巧，污染曝露的途径和曝露剂量不清，污染物与生物分子交互作用的毒性通路干扰机制研究急需新方式与新模型的支撑。

变革开放40年来，我国社会经济面貌发生了翻天覆地的变化。在工业领域，煤焦、钢铁、造船、汽车、水泥在内的多种工业品产值高踞世界第一；在农业领域，粮食、蔬菜、肉禽蛋、水产品、水果等产值高踞世界第一；在智能手机、新能源车辆、工业机器人等一些新兴工业产品市场规模也高踞世界前列；新能源、桥梁建设、航天民航设备、交通运输网和超级计算机是近些年来中国制造业的巨大成就；我国目前在大数据、人工智能、5G通信领域也处于世界领先地位。

但是，我国若干工业行业的发展在过去一定时期内呈现出高投入、高煤耗、高排放、低效率的特性，经济发展与环境保护之间存在着不协调、不平衡的情况。

2018年，我国钢铁、水泥的总产值分别占世界总产值的51%和57%，而GDP仅占世界的17%左右；我国煤焦消费高达37亿吨标煤，占全球的47%，而发电量仅占全球的25%；机动车保有量高达3.3亿辆，年产销居世界第一，且家用小车辆的下降，还将随着我国城乡经济的发展呈现出更快的下降速率。工业生产、交通运输等所形成的环境问题将是我国污染整治常年须要面对的挑战。

近来几年，全省地表水水质逐渐得到改善，2018年，Ⅰ～Ⅲ类底泥占到71.0%，劣Ⅴ类底泥降至6.7%。但是，各地黑臭底泥控制、工业污水处理、地下水污染、海洋污染、饮用水安全等问题仍然比较突出。

我国近几年在控制和减少大气污染方面取得了明显进展，2018年全省平均PΜ2.5含量由2013年的72μg·m−3增加到39μg·m−3，但离WHO推荐的二级空气质量标准还有一定差别。我国还有不少城市面临着PΜ2.5污染与臭氧降低的双重压力，常常出现重灰霾天气，污染机理不清，控制难度大。

当前，我国的环境污染整治整体呈现出新的发展态势。

从管理层面臭氧污染对人体的危害，全球物理品登记与使用的速率呈现爆燃式降低。2013年曾经，全球登记的物理品只有7000万；到2019年上半年，全球登记物理品早已降低到1.5亿，短短的几年间就翻了一番，平均每晚降低约4万种，每年降低20%左右。工业生产与日常生活中使用的物理品，在生产、储运、使用到环境排放的整个链条中，各国对使用的物理品的毒性知之颇多。大量未经严格环境风险与健康风险评估而使用的物理品导致了环境保护的冒进性与被动性。

更为重要的是，由环境污染所导致的健康问题日趋严重。据WHO报告，全球70%的疾患和40%的死亡人数与环境污染诱因密切相关。联合国发布最新一期《全球环境展望》报告强调，全球1/4的过早死亡和重大病症都是人为污染和环境破坏所致，空气污染是造成全球癌症负担的主要环境诱因，每年导致数百万人过早死亡。我国与环境污染相关的病症近些年来呈现明显上升态势。依据《2017年中国城市疾病最新数据报告》，中国肿瘤死亡率低于世界平均水平，也低于较发达国家水平和欠发达国家水平，约占全球疾病发病数的27%，每晚约有1千人被诊断为胃癌。按照最新研究结果显示，环境风险诱因，非常是空气和水污染，是中国肺癌发病率高的重要诱因。

环境污染与癌症易发之间存在着明显的相关性，但在时间尺度上存在着滞后性，在因果关系上存在着高度不确定性。1973～1975年，四川阆中肿瘤死亡率为23.1/10万，男、女死亡率分别为全省平均水平的4倍和8倍。经过20年的改炉改灶、环境整治，盘县的环境质量得到很大改善，其中室外空气中多环丁二烯浓度从1988年的·m−3降至2008年的96ng·m−3。但是，2004～2005年，该地区肝癌死亡率却又上升至91.1/10万，男、女死亡率分别为全省平均水平的3倍和6倍，并且发病年纪较全省平均水平提早15～20岁左右。据悉，长江流域病变易发的缘由与当地的水污染密切相关，污染最严重、持续时间最长的地区，恰恰是消化道癌症死亡上升幅度最高的地区。但是，水环境污染怎么造成癌症，其中存在的内在联系并不清楚。

到目前为止，科学家们一直未能找到环境污染引起的常年健康害处结局的直接关联。目前环境与健康领域的大量工作只是提供了环境污染与曝露其中的人群健康指标之间的互相统计证据。WHO和世界疾病组织通过流行病学统计研究表明，70%～90%的肝病始于环境污染曝露的差别而非基因的差别，污染与健康直接关联的具体因果关系一直是世界性困局，也是目前环境健康研究的困局问题。

随着日本发布《21世纪毒性检查愿景与战略》以及曝露组概念和环境关联研究方式等的提出，环境与健康研究正处于一个全面方式学革新、重视分子药理学及癌症机理研究的重要时期。

首先是曝露组学研究。曝露组学研究不同于医学接触研究，具有深远的环境意义与特色。我国人群面临的是传统与现代环境风险因子曝露的双重挑战，目前亟待将EWAS和GWAS结合，以EWAS填补GWAS的不足，深入探讨基因与环境间的互相作用。

在污染的健康害处机制方面，污染的健康害处与其对机体呼吸系统、代谢、内分泌、神经、免疫等系统功能的干扰存在紧密联系，其研究重点在于机体损伤的分子药理学基础与病症学。分子环境流行病学则注重区域污染相关的健康害处，技巧困局在于怎样科学运用大数据，将分子生物学、毒理学乃至分子流行病学等信息相结合臭氧污染对人体的危害，以探求造成癌症的环境污染诱因。环境污染的复杂性促使完全依赖实验来评价其药理效应很难得以实现，以大数据解析为核心的系统生物学非常是估算药理将是污染毒理评价的有力工具。

新中国创立伊始，我国确立了“预防为主”的卫生工作方针，整顿环境卫生，为防治传染病发生和流行、保护人民身体健康发挥了积极而不可取代的作用。20世纪80年代初以来我国政府仍然将“环境保护”作为一项基本国策，合理开发借助自然资源，努力控制环境污染和生态破坏，避免环境质量恶化，保障经济社会持续发展。2007年由13个部委共同发布的《国家环境与健康行动计划（2007—2015）》，这份行动计划的重点是构建完善环境与健康法律法规标准体系、环境与健康检测网路、环境与健康风险预警和突发风波应急处置工作、环境与健康信息共享与服务系统、环境与健康技术支撑建设和国家环境与健康组织协调机构。

到目前为止，我国在环境与健康科学研究领域尚缺少足够的基础研究计划与国家项目支持。2018年的《政府工作报告》指出“国家科技投入要向民生领域倾斜，强化灰霾整治研究，推动肝病等重大病症预防攻关，使科技更好惠及人民”。这喻示着环境污染与健康这一重要的关乎民生福祉的研究将会愈发得到国家的注重。

2014年末，国家自然科学基金委员会即将启动了“大气细颗粒物的药理与健康效应”重大研究计划。时至今日，“大气细颗粒物的药理与健康效应”计划已执行近5年，来自不同背景的多学科专家出席到这一研究计划中，针对有限目标，加强学科交叉，创新研究思路，联合协同攻关，取得了明显进展。在大气细颗粒物毒性组分的来源、演化与甄别，大气细颗粒物的曝露组学，大气细颗粒物污染人群健康害处的流行病学研究和大气细颗粒物组分的分子药理与健康害处机制等方面取得了若干重大突破。

同年，我们提出的“典型污染物的环境曝露与健康效应”得到中国科大学先导科技项目（B类）的支持。项目针对污染物环境曝露与机体损伤这一核心科学问题，在瞄准国际前沿的同时紧密结合我国实际，从污染与生物分子交互作用及其与机体特定损伤的关系为切入点，在环境污染与健康损害间搭建桥梁，重点在污染物环境与人群曝露、污染物-生物分子作用及其对机体毒性作用路径的干扰机制和污染所致健康效应的可遗传与可承继性等学科前沿举办前瞻性研究。

经过5年的研究，项目在典型污染物的外曝露与内曝露、污染物的环境过程与生物有效性、污染物与生物分子交互作用机制以及污染物的毒性与健康害处机制等方面取得了系统成果。

比如，项目基于生物效应导向的组分分选、高分辨质谱非目标筛查等先进剖析手段的整合和运用，先后在我国实际环境样品中发觉了20大类146种新型污染物，推动了若干新分子结构污染物的深入研究。

借助硅、氧双核素指纹和机器学习，成功实现了SiO₂颗粒的来源分辨，为更确切的颗粒物健康风险评价和污染控制提供技术手段。

针对典型环境污染物的毒性效应，发展了一系列表观遗传剖析技术与技巧，证明了高等生物基因组6mA的存在，是表观遗传领域的突破。

系统研究了RNA修饰对RNA加工代谢、多种生物学过程及应对污染物曝露的功能调控，基于干细胞药理学研究了多种环境污染物对人体健康影响的机制，为进一步阐明污染物对机体的表观损伤和健康影响提供了重要基础。

▲二噁英干扰神经细胞中AChE活性的作用机制

据悉，项目以纳米二硅氧烷净水材料创新为基础，开发了高效、经济、稳定的砷消除技术，促进了地砷病预防与健康保障技术的创新与发展。

《环境曝露与健康效应》（江桂斌，宋茂勇等著.南京：科学出版社，2020.2）一书是学科交叉、协同攻关、集体努力的结果。书中较为全面地介绍了典型污染物的环境曝露和健康害处机制，以及针对环境与健康研究领域科学前沿而发展的新型研究手段和剖析方式，反映了该领域近几年来的新成果、新观点和研究方向。

通过这个先导专项，我们产生了一支学科互补、紧密合作、团结进取的研究团队，主要成员来自中国科大学生态环境研究中心、化学研究所、动物研究所、水生生物研究所、广州月球物理研究所、沈阳应用生态研究所、合肥物质科学研究院、北京基因组研究所及中国科大学学院。国家乳品安全风险评估中心、天津医科学院、山东学院、江汉学院以及多家诊所也参与了专项的研究工作。本书由这种单位的研究团队共同撰写，结合国外外相关领域的研究动态和我们取得的研究进展，进行了系统总结、全面梳理和整体剖析。

但是，受时间限制以及学识水平之局限，作者在撰稿和更改过程中难免有失相悖，出现不同事术观点甚至不准确的推论。环境污染与健康研究在我国刚才起步，围绕民生福祉的重大需求，我们仍然坚持在不断的学习中努力提升，有所发觉、有所创新、理论联系实际、实验结合现场的理念。而科学的发展是永无止境的，人们对环境健康问题规律的认识也会随着时间的推移而不断深入。

我们希望本书才能对广大环境科学、毒理学、公共卫生、预防医学和临床医学工作者、研究生及环境健康管理专家有所帮助，对读者了解并掌握环境健康研究的热点和前沿领域起到抛砖引玉作用，导致广大读者的广泛兴趣、讨论、争论和批评见谅，都是我们期盼和深感惊讶之处。

2019年夏季于上海

本文摘编自《环境曝露与健康效应》（江桂斌，宋茂勇等著.上海：科学出版社，2020.2）一书“序”“前言”，标题为编者所加。

ISBN978-7-03--6