环境卫生学 大气卫生

四、大气污染物的转归
（一）自净
• 大气的自净是指大气中的污染物在物理、化学和 生物学作用下，逐渐减少到无害程度或者消失的 过程。
• 主要有以下几种方式： （1）扩散和沉降：是大气污染物净化的主要方式。 （2）发生氧化和中和反应 （3）被植物吸附和吸收：有些植物能吸收大气污染 物，从而净化空气。
（二）转移 （1）沿下风侧向更远的方向转移 （2）向平流层转移 （3）向其他环境介质中转移 （三）形成二次污染和二次污染物 • 有些大气污染物转移到其他环境介质后，在某些 条件下仍可回到大气环境，造成二次污染。
（二）大气颗粒物
1）从环境与健康的角度， 颗粒物按粒径可分为：
总悬浮颗粒物 Dp≤100m
可吸入颗粒物 Dp≤10m 细粒子 Dp≤2.5m
包括液体、固体或者液体和固体结合 存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒 能进入人体呼吸道，且能长期漂浮于空气中
在空气中悬浮的时间更长，对健康的危害更大
超细粒子 主要来自汽车尾气，多为大气中形成的二次污染物 Dp≤0.1m
（三）交通运输
主要指汽车、飞机、火车、轮船、拖拉机、摩托 车等机动交通工具排放的污染物。
二、 大气污染物的种类
（一）气态污染物 1）含氮化合物：主要有NO、NO2和NH3等。 2）含硫化合物：主要有SO2、SO3和H2S等，其中 SO2的数量最大， 危害也最严重。 3）碳氧化合物：主要是CO和CO2。 4）碳氢化合物：包括烃类、醇类、酮类、酯类以及 胺类。 5）卤素化合物：主要是含氯和含氟化合物，如HCl、 HF、SiF4。
•
（2）空气离子生物学作用机理
• 空气离子作用的分子机理至今无定论。 • 较多的学者认为负离子能刺激组织中的单胺氧化 酶发挥去胺作用，降低5-羟色胺的释放，影响植 物神经调节。
空气离子的应用
临床上的应用 可用于治疗支气管哮喘、慢支炎、胃、十二指肠溃疡、 冠心病、高血压、甲亢、更年期综合症等 预防保健工作中的应用 净化空气：用于厂矿、医院、学校和公共场所改善环 境，预防疾病 防止疲劳、提高工作效率
第三章 大气卫生
安徽理工大学医学院预防医学教研室
主要内容
大气的特征及其卫生学意义 大气污染及大气污染物的转归 大气污染对人体健康的影响 大气中主要污染物 大气质量标准 大气污染对健康影响的调查和监测 大气卫生防护措施 大气卫生监督和管理
第一节 大气的特征及其卫生学意义
一、大气的结构
大气圈：地球表面包
伊宁、天水、 冷空气入侵 ， 北京、天津、 冬季，尤以12 冷气团控制 张家口、青岛、 月为最 上海、番禹和 绵阳
呼吸道感染
（三）空气离子：大气中带电荷的物质统称为空气离子
气体分子外层电子逸出：正离子 中性分子结合电子：负离子 轻离子 (n+/n-) + 灰尘、烟雾
空气中重离子数与轻离子数之比＜50时，则空气较为清洁
可用γ 、 γd 判断
（3）中性状态 空气团被推到某一定 高度后，既不加速也 不减速
（3）γ＝γd 空气垂直对流不剧 烈，大气中的污染 物可以扩散，但不 充分
• 设有A、 B、C三团空气，其位臵都在离地200m的 高度上，在作升降运动时其温度均按干绝热垂直减 率变化，即1℃/100m。而周围空气的温度垂直减 率γ分别为0.8℃/100m、1℃/100m和1.2℃/100m
2、与污染源的距离: 有组织排放时，烟气自烟囱排 出后，向下风侧逐渐扩散稀释，然后接触地面， 接触地面的点被称为烟波着陆点。
3、排出高度:指污染物通过烟囱等排放时烟囱的有 效排出高度，即烟囱本身的高度和烟气抬升高度 之和，用烟波中心轴到地面的距离表示。 • 在其它条件相同时，排出高度越高，烟波断面越 大，污染物的稀释程度就越大，烟波着陆点的浓 度就越低。
重离子 (N+/N-)
轻离子 直径（cm） 运动速度（cm/s）
空气中的浓度（个/m3）
重离子 80×10-8 0.01～0.0005
4×10-8 阳离子：1.36 阴离子：2.1
陆地
3×108～20×108
1×1010～8×1010
海洋
5×108～7×108
2×108
在海滨，森林公园、瀑布处，感到空气新鲜，使人有舒适 感；夏季雷雨之后空气特别清新令人舒爽。产生这些现象 的原因之一，可能与空气中负离子增多有关。
4、气湿：大气中含水的程度，常用相对湿度（%） 表示
• 相对湿度↑ 大气中颗粒物吸收H2O↑ 重量↑ 影响运动速度 污染物不易扩散 加重局部大 气的污染。
• 湿度↓ 空气干燥 有利于污染物扩散
（三）地形 地形可以影响局部的气象条件，从而影响当地 大气污染物的稀释和扩散。 • 热岛（heat island）效应：人口密集的城市热量散发远大 于郊区，造成城区气温较高，往郊外方向气温逐渐降低。 如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就像浮在海面上 的岛屿。
3、气压：与海拔高度、地理纬度和空气温度等有关。
当地面受低压控制时，四 周高压气团流向心，中心 的空气便上升，形成上升 气流。此时云雨天较多， 通常风速较大，有利于污 染物向上扩散。
当地面受高压控制时， 中心部位的空气向周围 下降。此时天气晴朗， 风速小，出现逆温层， 阻止污染物向上扩散。 因此，在稳定气压的控 制下，大气污染加重。
物理性质
水滴 液滴 固体粒子 固、液微粒 固体微粒
粒径（μm）
＞40 ＜10 ＞1 0.01～1 ＜1
形成机制
雾化、冷凝 雾化、蒸发、凝结和凝聚 机械粉碎、扬尘、煤燃烧 蒸发、凝集、升华 升华、冷凝、燃烧
烟雾(smog)
液滴、固体微粒
＜1
冷凝、化学反应
三、大气的物理性状
（一）太阳辐射：是产生各种复杂天气现象的根本 原因，是地球上光和热的源泉。
（二）气象因素：与太阳辐射综合作用于机体，对 机体的冷热感觉、体温调节、心血管功能、神经 功能、免疫功能和新陈代谢功能有调节作用。
疾病
多发月份
高发及病情加 重天气
调查地点
Βιβλιοθήκη Baidu
北京、天水、 10月至次年4 急性心血管疾 冷空气入侵 ， 青岛、武汉、 月，高峰在11 病 冷气团控制 月至1月 上海和广州
城市热岛效应
指城市温度高于郊野温度的现象。由于城市地区水泥、沥 青等所构成的下垫面导热率高，加之空气污染物多, 能吸 收较多的太阳能，有大量的人为热进入空气；另一方面又 因建筑物密集，不利于热量扩散，形成高温中心，并由此 向外围递减。
原则上，一年四季都可能出现城市热岛效应。但是，对居 民生活和消费构成影响的主要是夏季高温天气下的热岛效 应。为了降低室内气温和使室内空气流通，人们使用空调、 电扇等电器，而这些都需要消耗大量的电力。 如目前美国1/6的电力消费用于降温目的，为此每年需付 电费400亿美元。高温天气对人体健康也有不利影响。 有关研究表明，环境温度高于28°C时，人们就会有不适 感；温度再高还容易导致烦躁、中暑、精神紊乱等症状； 气温持续高于34°C，还可导致一系列疾病，特别是使心脏、 脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升，死亡率明显增加。 此外，气温升高还会加快光化学反应速度，使近地面大气 中臭氧浓度增加，影响人体健康。
第三节 大气污染对人体健康的影响
一、大气污染物进入人体的途径 • 大气污染物主要通过呼吸道进入人体。 • 小部分污染物也可以降落至食物、水体或土壤， 通过摄入食物或饮水，经消化道进入体内。
气温垂直分布实际情况 高度（Km）
18 15 12 9 6 3
γ ＞0 气温随高度递减
γ ＝0 气温随高度无变化
γ ＜0 气温随高度递增 逆温
0
-80 -60
-40 -20
0
20
40 温度（℃）
气块干绝热变化示意图
污染物是随近地面的 气块作垂直运动的
气块
气块在作垂直运动时， 不受周围空气温度的影响
不同空气环境状况空气负离子浓度
环境 海滨、森林、瀑布 空气负离子浓度（个/cm3） 20,000
疗养地区
乡村 清洁空气 旷野、郊区 公园 街道绿化地带 城市办公室
10,000
5,000 1,000—1,500 700—1,000 400--800 100--200 100
空气离子的生物学效应
（1）空气正、负离子的生物学效应特点 • 当空气离子浓度在一定范围时，正离子主要作用于交感 神经，负离子则作用于副交感神经。适量的正、负离子联 合作用于机体，对维持正常生理功能有良好作用。 空气离子浓度在2×104~3×105/cm3时，负离子对健康呈 良好作用，正离子则有不良作用；如空气离子浓度超过 106个/cm3时，则不论正、负离子均可对健康产生不良作用。
可视线
照度适宜 照度过强或过弱
预防眼睛疲劳和 近视，提高情 绪和劳动效率
视觉器官过度紧 张而易引起疲 劳，损伤视力
红外线
组织均匀加温、血管扩张
皮肤、组织受过热损害
皮肤烧伤 、红外线白内障 、 红外线视网膜灼伤
促使机体新陈代谢与cell增生 消炎和镇痛作用
治疗慢性皮肤病、神经病、 冻伤 、伤口愈合
如SO2、H2S、CO、CO2、NO、颗粒物、碳氢化合物等 一次污染物
与其他化学物质 在太阳辐射线 作用下 发生光化学反应
发生化学反应
形成二次污染物 如SO3、H2SO4、NO2、HNO3、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯等
三、影响大气中污染物浓度的因素
（一）污染源的排放情况
1、排放量: 污染物的排放量是决定大气污染程度的 最基本的因素。
由于外界压力的影响， 气块的膨胀与收缩会 导致气块温度变化
烟囱
（1）稳定状态 空气团受力移动后， 逐渐减速，并有返回 原来高度的趋势 （1）γ＜γd 大气垂直对流弱， 大气中的污染物扩 散极差
（2）γ＞γd 有利于空气垂直 对流，大气中的 污染物容易扩散
（2）不稳定状态 空气团一离开原位就 逐渐加速运动，并有 远离起始高度的趋势
围的很厚的并随地球
旋转的空气层
•空气以水平运动为主 •没有气象现象，利于高空飞行 •有20km左右臭氧层 •最靠近地表且密度最大 •气象变化复杂 •和人类生命活动的关系最密切
二、大气的组成
干洁空气、水汽、气溶胶
几种气溶胶的形成机制及物理性质特征
名称
轻雾（mist） 浓雾（fog） 粉尘（dust） 烟气(fume) 烟（smoke）
1、改变皮肤对光线的吸收能力，可 促使汗腺分泌↑，保护皮肤及深部组 织不致受过热损害 紫外线 2、吸收多种光线，防止紫外线深入 生物学作用 穿透组织，减少紫外线的有害作用
过量
有利作用
有害作用
色素沉着 作用
抗佝偻 病作用
杀菌作用
其它
红斑作用
其它
红斑作用(erythema effect)
紫外线
• 皮肤 表皮细胞破坏 释放组胺和 类组胺物质 刺激神经末梢，通过反射作用 引起皮肤毛细血管扩张，血管壁通透性↑ 皮肤潮红、红肿
第二节 大气污染及大气污染物的转归
一、大气污染的来源
• 大气污染包括： 天然污染（natural pollution） 人为污染（anthropogenic pollution）
（一）工农业生产
1.燃料燃烧：是大气污染的主要来源。如煤和石油 2. 工业生产过程的排放
（二）生活炉灶和采暖锅炉
生活炉灶使用的燃料有煤、液化石油气、煤气和 天然气。采暖季节，各种燃煤小炉灶是居民区大 气污染的重要来源。
大气污染物排出高度图
（二）气象因素 1、风和湍流：一般将空气的水平运动称为风。风速 时大时小，并在主导风向的下风侧上下、左右出 现无规则的摆动的不规则运动称为大气湍流。
2、温度层结：温度层结即气温的垂直梯度分布 （1）气温的垂直分布： （2）逆温：大气温度随着距地面高度的增加而增 加的现象 （3）大气稳定度：大气稳定度表示气体垂直运动 的程度。
大于5μm的颗粒物多滞留在上呼吸道，对粘膜 产生刺激和腐蚀作用，常发生慢性鼻咽炎、慢 性支气管炎 小于5μm的颗粒物多滞留在细支气管和肺泡， 可与NO2协同，损伤肺泡和粘膜，引起支气管和 肺部炎症。长期持续作用，可诱发COPD，出现 继发感染，可导致严重后果。
2）按大气污染物形成过程可分为
• 一次污染物 （primary pollutant）：直接来源于污染源的 污染物，其物理和化学性质均未发生变化的污染物称为一 次污染物。 • 二次污染物(secondary pollutant)：由一次污染物在大气中 与其他物质发生化学反应或在太阳辐射线作用下发生光化 学反应而形成的理化性质不同于一次污染物的新的、毒性 更大的污染物。