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第二节 自然因素
影响传染病流行过程的自然因素很多,其中最明显的是气候因素与地理因素。
一、气候因素
气候因素不仅对人群活动、动物宿主和媒介昆虫的孳生繁殖有明显影响,而且对环境中的游离性病原体的存活时间也有作用。有流行病学意义的气候因素包括气温、降水量、湿度、风速与风向等。
(一)气候变化对人类传染病病原体的作用
疾病的致病因子及其媒介处于特殊的环境之中,这种环境有利于它们的生长、存活及散布。降水、温度、湿度及紫外线辐射强度为环境的一部分,各气候因素对各种传染性疾病的流行有不同的影响。气候通过对疾病微生物及媒介的复制和运动而起作用,并直接影响疾病的传播。
1.直接作用于微生物的复制速率
传染性微生物的复制速率与周围环境温度成正比。微生物在媒介中复制所需的时间随着周围温度而变化,在某个温度限值下所有复制活动会停止。人体黏液表面及皮肤的感染程度与周围温度有关。例如,当细胞温度低于体温时,某些在上呼吸道呼吸器官的病毒生长迅速。霍乱对温度也很敏感,细菌复制需要较低的环境温度。
2.直接作用于微生物运动
许多微生物必须通过空气或水的长距离传送,从一个宿主到另一宿主。如隐孢子虫病有时是因为暴雨冲刷到饮水蓄水池而传播。
3.直接作用于媒介及动物宿主的运动及复制
许多节肢动物媒介的地理分布受最低及最高温度、湿度的限制。气象变量也会影响媒介生命周期及其传播疾病的速率。如吸血型节肢动物在温度升高到一定数值时,经常增加叮咬频率和繁殖速率。
4.作用于生物演化
许多传染病因子的快速生长和生命周期是通过微生物横向基因转移或物种传递实现的,这能促使新病原体的出现和演化。例如,许多流行性感冒病毒由于人、猪及迁移水鸟体内的流感病毒的混合及基因重组而出现。最近,人们都想了解病因演化,特别是病毒或细菌对抗生素和其他药物的抗药性的产生原因。气候及生态变化似乎影响了疾病病原体的演化和适应能力,但这方面的研究工作还太少。
5.通过生态变化产生间接作用
有时由于天气和气候改变了局地生态系统而导致传染病发生,如西非的盘尾丝虫病就是一个例子。气候变化引起的生态系统的不稳定性能增加宿主及传染病因子,加快发生传染病。
6.通过人类活动变化而产生间接作用
天气变化改变人们活动方式,并影响传染病传播速率。如天气炎热时,中央空调系统使用频繁,这就可能成为细菌的藏身之处和扩散工具。又如学校假日期间,流感及其他呼吸道疾病减少,就是因为减少了人群聚集和接触的缘故。
(二)气候变化形成人类传染病流行的环境
厄尔尼诺现象的出现、印尼海啸的发生、强热带风暴的形成、雨雪冰冻的肆虐、炎夏干旱的危害、城市热岛效应的加重等自然灾害对传染病的流行产生了直接和间接的作用。
1.破坏饮用水供应系统
自然灾害发生时,人类的健康生命环境就会发生巨大变化,原来安全的饮用水供应系统就会遭到严重破坏,如水源被淹没,被损坏,或被淤塞,饮用水源暴露于外界环境中,人们被迫利用地表水作为饮用水源,这些水往往被污物所污染,特别是在低洼内涝地区,灾民被洪水较长时间围困,更易引起水源性疾病的暴发流行。炎夏干旱时,由于许多饮用水源枯竭,造成饮用水源集中,一旦这些水源受到污染,将会造成严重传染病的暴发流行。在一些低洼盐碱地区,水旱灾害还会造成地下水位的改变,从而影响饮用水中的含盐量和pH。当水中的pH和含盐量升高时,利于霍乱弧菌的增殖。因而在一些传统霍乱老疫区,常会因水旱灾而造成霍乱的再发,并且有时延续较长时间。洪水灾害往往造成水体污染,形成一些经水传播的传染病大规模流行的条件,如血吸虫病、钩端螺旋体病等。
2.造成食物短缺
由于基本生活条件的破坏,人们被迫在恶劣条件下储存食品,很容易造成食品的霉变和腐败,从而造成食物中毒以及食源性肠道传染病流行的好发条件。正常食品供应中断后,腌制食品往往成为居民仅有的副食,而这为嗜盐菌中毒提供了条件。食物短缺还会造成人们的身体素质普遍下降,从而使各种传染病易于发生和流行。
3.造成燃料短缺
在一些寒冷地区,由于雪灾导致燃料短缺,迫使居民喝生水,进食生冷食物,从而造成肠道传染病的发生与蔓延;同时造成居民个人卫生水平下降,并且处于居住拥挤状态,可能导致体表寄生虫的孳生和蔓延,从而导致一些本来已处于控制状态的传染病,如流行性斑疹伤寒等重新流行。
4.破坏居住条件
露宿使人们易于受到吸血节肢动物的袭击,从而引起疟疾、乙型脑炎和流行性出血热等;人口居住的拥挤状态,有利于一些通过人与人之间密切接触传播的疾病流行,如肝炎、红眼病等;如果持续到冬季,呼吸道传染病将成为重要问题,如流感、流脑等。
5.迫使人口迁移
由于人员大范围流动,为传染病的流行创造了条件。如无免疫人口暴露在一个低水平自然流行的人群之中,从而造成可免疫性传染病的发病率上升。
6.损坏公共卫生设施
由于公共卫生设施遭到破坏,生活环境恶化,粪便、垃圾、污水及动物尸体得不到及时处理,随着人群的移动,增加接触传播机会,极易造成肠道和呼吸道传染病的流行。
7.改变生态环境
生态环境发生改变,影响生物群落结构的平衡,蚊蝇鼠类及病菌大量繁衍或迁移,往往造成一些自然疫源性疾病如鼠疫、出血热、钩体病和虫媒传染病如疟疾、登革热等的流行。
(三)气候变化对人类传染病流行的影响
1.对虫媒传染病流行的影响
气候变化将影响虫媒传染病的传播,这些影响主要表现在改变虫媒的地区分布,增加虫媒繁殖速度与侵袭力和缩短病原体的外潜伏期。媒介昆虫与其他昆虫一样都需要与其生长活动相适应的气候条件,其活动受气候因素影响很大,其中以受温度的影响最为明显,如在温度为10~35℃时,最适宜大多数蚊类的发育和活动。气温升高不但加快了媒介昆虫的生长繁殖,同时也增强了媒介昆虫体内病原的致病力。随着全球变暖,一些原本不能越过冬季存活的媒介昆虫,也能在温暖的条件下生存,在春天来临时提前形成活动高峰,致使其繁衍期延长,从而导致虫媒传染病的流行时间也随之延长。受气候变化影响较大的虫媒传染病包括疟疾、血吸虫病、登革热和其他虫媒病毒性疾病。
(1)疟疾:
疟疾是全球流行最严重的虫媒传染病。目前,消除疟疾行动计划正在全国乃至全球组织实施,有些地区已持续多年达到基本消灭标准,但在一些国家和国内一些地区仍有疟疾的流行。气候因素(如温度和湿度)直接影响疟疾的传播,由于疟原虫一般在16℃以下难以存活,所以疟疾分布有地区性。温度可直接影响疟原虫的生长和蚊虫的生命周期,由于全球变暖使许多地方出现暖冬,因此疟疾将向高纬度和高海拔地区传播。
(2)血吸虫病:
气温可影响血吸虫和钉螺的生长发育、繁殖和死亡,并可影响人群和疫水的接触情况。一般在低气温时(9℃以下),血吸虫感染不会发生,但感染概率随气温升高而增加,气温在24~27℃时,血吸虫感染率可达最高。但气温过高时(39℃或以上),可造成钉螺死亡,血吸虫感染率反而下降。此外,钉螺分布还受到降雨量的影响。据估计,到2050年,由于气候变暖可增加高达约500万人感染血吸虫病。因此,当气候变暖时,如果我国北方地区的最低温度普遍升高,加上水利工程等因素的影响,会明显增加钉螺向北方扩散的可能性。
(3)流行性乙型脑炎:
流行性乙型脑炎病毒在外界环境中抵抗力不强,56℃ 30分钟或100℃ 2分钟即可灭活,但对低温和干燥的抵抗力很强,用冰冻干燥法在4℃冰箱中可保存数年,流行性乙型脑炎的暴发与高于30℃气温的时间长短有极强的相关性。
(4)登革热:
目前,登革热主要分布在一些热带地区,但随着全球趋暖,登革热分布范围可能扩大(传播登革热病毒的蚊虫易被霜冻和持续低温天气杀死)。流行病学研究表明,气温是影响登革热传播的重要因素,当气温升高时,病毒在蚊虫体内的潜伏期缩短,蚊虫叮咬人群的频率加快。此外,传播登革热病毒的蚊虫分布区域也可能扩大。
2.对介水性传染病流行的影响
(1)霍乱:
气候变化(诸如气温升高、降雨量增加、更频繁的洪水、风暴和海平面上升等)和环境恶化可引起霍乱暴发流行。最近,霍乱流行的生态学观点越来越受到科学界的重视,即自然生态系统的失衡与霍乱大流行有关。现已知海洋浮游植物为霍乱弧菌提供了栖息场所。当海水温度上升或呈富营养化时(如沿海城市向海洋排污过多),海洋浮游植物大量繁殖(如海藻泛滥造成“赤潮”)。这将有利于霍乱和其他疾病(如贝类海产品中毒)的暴发流行。
(2)病毒性肝炎:
经粪-口途径传播,洪涝灾害条件下,极易造成甲型和戊型肝炎病毒的广泛传播,如果饮用水水源或多数人共用的食物被污染,就可引起暴发和流行。
(3)伤寒、副伤寒:
通过被污染的水、食品、苍蝇及日常生活接触而传播,发生水灾时,饮用水源被污染,可增加人群的暴露机会,极易引起伤寒、副伤寒疫情的暴发。
(4)细菌性痢疾:
被污染的水、食物及日常生活接触、苍蝇为主要的传播途径,在水灾期间,由于人们暴露机会的增多,更易引起该病的暴发流行。
(5)感染性腹泻:
卫生设施的优劣与人们的卫生文化水平的高低在流行过程中常起决定性作用,洪涝灾害期间,由于卫生设施遭到破坏,易引起该病的流行。
3.对自然疫源性疾病流行的影响
一是气候变化可直接影响病原的成熟和媒介的繁殖、改变媒介或宿主的栖息地。一定范围内的气温和降水可促进植被的生长,为宿主动物的大量繁殖提供了条件;另外,降雨量和湿度也可影响虫媒的生长周期,从而影响疾病的传播过程。二是由于动物密度及动物感染率增高。洪水期间,人和动物均向高处迁移,这增加动物间的密度,动物感染率随之升高。三是由于动物生态条件变化,人与动物间接触密切或人群接触受动物粪便、尿液污染的疫水的机会增多,增加了自然疫源性疾病流行的机会。
(1)鼠疫:
鼠疫菌可通过媒介昆虫、直接接触和飞沫途径传播给人。洪水期间和高温天气下,人们的暴露机会增多,而引起该病的发病率上升。
(2)钩端螺旋体病:
分为稻田型、洪水型和雨水型三种,传染源为鼠、猪和犬。洪水或连续大雨的情况下,人们由于接触鼠、猪和犬粪便、尿液污染的疫水的机会增多,而造成该病的流行。
(3)流行性出血热:
鼠类是主要传染源,由于受水灾的影响而导致传染源分布区和数量的变化,从而发生流行特征和流行强度的改变。
4.对其他传染病流行的影响
污染的食物能传播疾病,食物在其制作、储藏、运输和销售过程中均可能被污染。食品被污染大致有三种类型:①食品本身带有病原体(如猪肉带有旋毛虫);②食品在制作时被病原体污染(如污染的冰激凌、凉拌菜);③食品在储藏、运输和销售过程中被污染(各种传染病如痢疾、甲型肝炎等病原体均可通过患者、病原携带者或蚊虫污染食品)。气候变化对以上污染过程可能造成影响,因此,全球趋暖将可能增加经食物传播疾病的发生。此外,其他一些传染病(如肾综合征出血热和钩虫病)的传播也可能受到气候变化的影响。
二、地理因素
《黄帝内经》中说“人与天地相应”,指出了人体与自然地质环境相互依存又相互制约的关系。当周围环境中缺少了人体必需的物质成分,人就会罹患生物地球化学性疾病。有利于人类健康的自然地质环境可使人健康长寿,不利于人类健康的自然地质环境则导致各种传染性和非传染性疾病。各种传染病的分布与所处地区的自然环境特征有直接关系。例如,猩红热多发生在温带和寒带,热带少见。古典霍乱常发生于印度,与这些地区池水为碱性,适宜霍乱弧菌生存有关。埃尔托霍乱疫区在印尼的苏拉威西岛,因为这里滨海盐碱区是该病发生的自然条件。我国的血吸虫病只限于长江流域以南有传播媒介(钉螺)存在的地区。疟疾限于有按蚊的地区。钩虫病分布在湿热地区,因其幼虫须在湿热的土壤中发育。森林脑炎是由病毒引起的自然疫源性疾病,主要分布在欧洲及亚洲北部的森林地带,这种环境适合森林蜱(传播媒介)的孳生。流行性出血热也是自然疫源性传染病,流行区地貌可分为山谷林间湿草地型、沼泽草原型、沿河湖洼地型、水网稻田型等,特征是地势低洼潮湿,近水多草适合鼠及螨类孳生。鼠疫曾在我国围场发生,与鼠类在此大量繁殖有关。钩端螺旋体病是由致病性钩端螺旋体引起的一种自然疫源性急性传染病,分布在世界各地,以东南亚流行较严重,在北极圈附近永久性冻土地带也发现该病的疫源地。我国南方水稻区多发此病,鼠类为主要传染源。
从疾病与健康的地区分布及其影响因素的流行病学研究中我们不难发现,某些疾病之所以能在一个地区存在,与地理环境因素有密切关系,在地质作用过程中形成的地貌、岩石、土壤、地表水和地下水等构成了人类生存发展的地质环境。地质环境在地球各圈层的物质与能量交换中发生各种变化,这些地质环境及其变化决定了人类生存的环境质量,并直接影响着人体健康,所以分析地质环境因素及其变化过程,采取适宜防治措施,有利于提高人类生存质量,促进人类健康长寿。一些改变地理条件的人类活动都可能引起传染病的发生,开垦荒地、森林砍伐和修建水坝等经济建设,常常导致生态条件改变引起传染病的流行。大面积森林砍伐对全球气候和生态影响非常严重,1990—1995年全世界森林消失的面积相当于两个意大利,由于人口增长、森林破坏、农业开垦和全世界木材产品的需求所造成的森林面积的减少改变了地理景观,已经引起局部地区气候变化、生态改变以及传染病谱的改变。