20世纪生物科学技术的发展，特别是70年代DNA 重组技术的成功（Friedmann，1992），为保护人体健康提供了强有力的工具。基因组学的发展让人们预测未来人类可免受疾病的危害（Chapman and Hill，2012；Harris andHirschhorn，1982；Lander et al.，2001）。但事实上，人类基因组学技术的进步并未为疾病控制带来本质上的变化（Hirschhorn et al.，2002；Mullighan et al.，2008），原因是对于大多数疾病而言，基因与环境等多种因素共同影响疾病的发生（Edwards and Myers，2007；Manodori et al.，2006）。科学家认为，基因对人类疾病的影响可能只占不到10%（Arnaud，2010；Lichtenstein etal.，2000；Manolio et al.，2009）。由此可见，导致人体健康风险的主要因素是环境暴露，但目前对于基因组研究的投入力度要远远大于研究环境如何影响人体健康的投入（Hamzelou，2010）。可以预见，对人体暴露的研究将会日益受到重视，随之而来的一些新概念和新技术亦会不断出现，并推动学科之间的进一步交叉、融合。而未来的研究也将紧紧围绕污染物如何进入人体、体内生化作用以及机体响应等关键界面过程开展，同时对环境因素的考虑亦会越来越全面；动态累积过程以及社会因素的影响都会逐步得到重视。

环境污染物质与社会因素共同影响人体健康的机制

影响环境健康的众多因素需要在一个框架下综合考虑。首先需要考虑环境的因素，其次是人的因素，介于这两者之间的是暴露。环境健康风险评价就是结合这三方面对风险的测量。一般的风险评价模型主要是由科学家所研发的，但很多社会因素会对污染物的浓度、强度、人体暴露途径和暴露时间等有所影响。以某市的空气污染为例，首先通过监测、调查和模拟了解当地的污染浓度和强度，来自哪些企业，进而对这些企业进行排放的模拟和计算—这是点源排放；其次是道路上的线源排放，但城市里的空气污染水平不是每天24 h 都完全一样的，可能在上下班的交通高峰期会比较高；最后计算面源排放。在计算中，对未成年人、老年人、青壮年人要有所区分。

当今人类社会已经进入了风险社会的阶段，而且从未面临过像今天这样众多的风险。其原因是多方面的，有全球层面和区域层面的，有经济因素和社会因素引起的，也有可能是科学技术进步自身所造成的。从特征上看，有些风险来自自然界，但更多的是人类活动带来的。风险评价在风险社会里非常重要，它实际上代表着文明的进步，以积极主动的方式对不可预知后果的预见，从而使得人们能够采取预防性的措施和相应的制度。风险评价的基础和本质是自然科学，但是评价结果常常受到社会因素的影响；同时，评估价结果应该为包括政府和公众在内的社会所接受，因而需要更多的社会科学研究者来关注。

利用基因组学和代谢组学技术研究环境污染物质对人体健康的影响

代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。毒物基因组学是将基因组信息和技术应用于毒理学研究的一门新兴学科，其快速发展为毒理学开辟了新的研究领域。毒物基因组学的基本方法是通过观察生物在接触毒物后基因表达谱的变化，筛选毒性相关基因、揭示毒作用的基因表达谱、快速筛选毒物、在基因组水平对化学物进行分类、筛选和检测基因多态性、检测基因突变、进行安全性评价等，从而解决诸如化学物的联合作用、高通量筛选对人体有毒性作用或者潜在毒作用的化学物、研究毒作用机制等毒理学研究上的关键问题（周莉芳和夏昭林，2010）。

应用生物监测评价内暴露：随着基因组和生物信息技术的进步，暴露科学也从收集少量的污染物外暴露数据（包括接触的位置、次数和个体），逐步发展到综合评价人群中多种污染物的内暴露。目前三个领域在生物监测中最为广泛：①测定内暴露，更接近生物作用靶区处污染物内暴露的测定；②测定暴露的生物特征，更好反映某一污染物特定生物途径内暴露的净生物作用，如DNA 或蛋白质的氧化改变可以用于表征氧化物和抗氧化剂的净内暴露；这些测量有助于了解暴露-疾病之间的关系，但对确定某一污染物的生物作用具有局限性；③测定内暴露的生化指标，定量确认对特定环境胁迫下高内暴露的人群。

复合环境污染物质的人体健康效应

日常生活中人们接触到各种化学物质组成的混合物，对人体构成的健康风险可能是单一化学物质无可比拟的。主要体现在：①特定情况下，化学物质可能联合反应，影响毒性的整体水平；②普通行为模式的化学物质联合反应产生的组合效应可能高于单一成分产生反应；③如果混合物中某一单一成分在安全值范围内，但混合物总效果是否亦在安全阈值内，至今未有充分证据；④化学物质混合物组合数不胜数，对人类和环境健康的影响难以逐一确定，因此需考虑设定优先进行风险评估的混合物清单（Priority Mixtures）；⑤对化学物质混合物的评估缺乏暴露数据，目前仅掌握了少量化学物质的作用方式信息，需要进一步研究多种污染物进入体内进行联合作用。

高通量的组学技术可检测基因表达、蛋白质的变化，为研究混合物暴露后化合物之间的协同作用或拮抗作用提供了一种全新的方法。通过比较某一混合物与已知的遗传毒性物质的基因表达模式，可以判定其中的微量污染，这在混合物的毒性和作用机制探究中具有重要意义。系统毒理学可以方便地进行交叉设计、均匀设计等各类拆分研究，从而可以方便地研究混合组分的交互作用（王先良等，2007）。

环境污染物质对人体健康影响的长期效应

为更客观地评估人体暴露于环境污染物情况，研究学者提出了暴露组的概念，即一个人从胚胎到生命最后一生中各种暴露包括内暴露和外暴露的总记录。这些暴露涉及外界环境污染、社会因素、个人的生活方式以及个体对这些因素的响应（Wild，2005）。

这一概念看似简单，但其含义极其巨大；我们无法完全地获取每个人的暴露组，但是其部分特征却对我们非常有用。

Rappaport 和Smith 则用电影来比喻终生环境暴露，如果一个人的终生环境暴露可以理解为一部2 个小时的电影，则每一个画面都是一次暴露事件；如果将2 h 电影浓缩至30 s 预告片，则你可能得到非常少的画面，但是这些画面对认识这部电影极其重要（Arnaud，2010）。可以想象将来在分子流行病学研究中，每个人的暴露组会与疾病人群和健康人群形成对照，也会与每个人不同生命阶段的个人用药形成对比。无论哪种目的，都志在找出造成疾病的原因，从而确认和消除或减少有害暴露。如果暴露组在暴露科学中有用的话，必须去表征每个人的暴露组，观测其变化原因。Rappaport 给出了表征暴露组的方法（Rappaport，2011），如下图所示。

图 研究“暴露组”“自下而上”法和“自上而下”法

“自下而上”法：这种方法关注每一类外在暴露（包括大气、水、日常饮食、辐射和生活方式等）的污染物浓度，估算个人暴露组。科学家们呼吁使用这一方法，原因是同一环境介质中污染物浓度可以长期观测，有利于消除或减小人体暴露；但这一方法要求监测各种环境介质中大量未知污染物，同时也丢失了对内在暴露的信息。

“自上而下”法：有些科学家则呼吁应用非靶性组学包括各种基因组、蛋白质组和代谢组学等方法去测定体液中暴露特征，用生物监测如血液中基因表达、蛋白质加合物和代谢产物等方法去评价暴露程度；这种方法更加有效，因为可以通过单一的样本如血液去代表内在的和外在的暴露，同时这种方法更有利于研究疾病人群和健康人群中的组学特点来对照全基因组关联分析（Patel et al.，2010）。

爱护我们的地球母亲，给孩子们一个美好的环境。

本文摘编自中国科学院编“中国学科发展战略”丛书《中国学科发展战略•环境科学》（北京：科学出版社,2016.12），内容略有删节。

ISBN：978-7-03-047553-4

责任编辑：杨婵娟

“中国学科发展战略”丛书由以院士为主体、众多专家参与的学科发展战略研究组经过深入调查和广泛研讨共同完成，涉及自然科学各学科领域，旨在系统分析有关学科的发展态势和规律，提炼关键学科理论和技术问题，提出学科创新发展的新思想和新方法，并为学科的均衡发展提供政策和措施建议。

《中国学科发展战略•环境科学》包括学科基础、环境过程、环境效应、相关学科四部分。其中，学科基础主要涉及环境化学、环境地球化学、区域环境污染三个领域，环境过程主要分析大气环境、水环境、土壤环境、水体富营养化四个核心问题，环境效应重点探讨环境与健康、环境毒理与环境基准、生态风险问题，相关学科选择水文水资源、全球变化生态学、恢复生态学、环境山地灾害、近代环境变化领域进行分析。

本书能够帮助科技工作者洞悉学科发展规律、把握前沿领域和重点方向，是科技管理部门重要的决策参考；同时也是社会公众了解环境科学系统发展现状及趋势的重要读本。

（本期责编：王芳）

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