第三章 大气卫生2012-3-12

★按粒径大小，大气颗粒物可分为 总悬浮颗粒物（Total Suspend Particulates, TSP） 可吸入颗粒物（Inhalable Particle,IP;PM10) 细颗粒物(Fine Particle, PM2.5) 超细颗粒物（ultrafine particle;PM0.1）
➢ 阳离子则相反，可引起头痛、失眠、呼吸加快、血 压增加、疲倦、注意力不集中等不良作用。
➢ 但空气离子浓度过高时（> 106个/cm3）。则不论阳 离子还是阴离子对人体健康都可产生不良作用。
不同环境状况空气阴离子浓度
空气环境状况 海滨、森林、瀑布 乡村 清洁空气 郊区 公园 城市办公室 城市居室
空气阴离子浓度（个/cm3） 20000 5000
➢ 无组织排放时，扩散的距离较短，距离污染源越近， 污染物浓度越高。
一般认为，污染源下风侧的污染物最高浓度与烟波的有效排出高度的平方呈反比。
（二）气象因素
１.风和湍流
风向频率图（风玫瑰图， wind rose）：将一 定时期内各个风向出现的频率按比例标在罗 盘坐标上，风向频率图能够反映某地区一定 时期内的主导风向，从而能够指示该地区受 某一污染源影响的主要方位。
一、大气污染的来源★
1、工农业生产： (1)燃料的燃烧：煤（硫化物 ）石油（硫和氮化
物 ） ；完全燃烧和不完全燃烧 (2)生产过程的排放：与原料种类和生产工艺有关
2、生活炉灶与采暖锅炉：燃烧设备效率低，燃烧不 完全，污染物低空排放 3、交通运输：颗粒物、NOX、CO、多环芳烃和醛类 4、其他环境介质转入：地面扬尘、水和土壤中的挥 发性化合物等
大气温度垂直递减率（γ）：在对流层内，气 温随垂直高度的增加而逐渐降低，高度每增 加100m，温度下降的度数称为大气温度垂直 递减率。在标准大气压下，垂直高度每增加 100 m，气温降低 0.65℃。
气温垂直分布实际情况
高度（Km）
18
γ ＞0
15
气温随高度递减
12
9
6 3
γ ＝0 气温随高度无变化
轻离子（light ions） 重离子（heavy ions）
➢清洁空气中重/轻离子数的比值：＜50
气体
正离子
分子
+
e- 负离子
+
e- 轻离子
轻离子
e-
重离子
+ 重离子
空气离子的卫生意义
➢ 在一定浓度下（> 104个/cm3），阴离子有镇静、催 眠、镇痛、降血压、止痉、利尿、提高食欲、提高 免疫力、杀菌等良好作用。
空气流动以水平为主； 含臭氧层，约在15~35km处。
Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001
平流层
（stratosphere）
位于平流层顶至85km处 气温随高度增加迅速降低 存在明显的空气垂直对流运动
二、大气污染物的种类★
1、按属性分类
➢ 生物性污染：空气传播的各种病原体、花粉 ➢ 物理性污染：噪声、电磁辐射等 ➢ 化学性污染： NOX、CO、多环芳烃和醛类等
２、按存在状态分类
(1)气态污染物：气体和蒸汽
(2)大含气硫颗化粒合物物：(P主ar要tic有ulaStOe2M、aStOte3r、, PHM2S)等：是分散存 在于含大氮气化中合的物液：体主要颗有粒N或O、固N体O颗2 、粒N。H粒3等径约在 0.01～碳氧10化0μ合m物之：间主。要是CO、CO2
➢ 日射病：600~1000nm，穿透颅骨，40~42℃ ➢ 眼睛损伤：视力下降、白内障
2、可见光( visible light )
可见光是指波长400-760 nm的电磁波,主 要来自太阳辐射或人工照明 。
可见光的作用 可见光 视觉器官的光受体细胞 神经或神经内
分泌信号 机体的生命活动呈现昼夜周期性的节律 变化（生物钟 ）
总悬浮颗粒物（Total Suspend Particulates, TSP）：粒 径≤100μm，液体、固体或液体固体结合存在并悬 浮于空气介质中的颗粒。
可吸入颗粒物（Inhalable Particle,IP;PM10)：粒径 ≤10μm的颗粒物，能进入人体呼吸道。因能长期漂 浮于空中又名飘尘(suspended dust)。
1000-1500 700-1000 400-800
100 40-50
空气离子的卫生评价
• 空气阴离子数： > 103个/cm3（清洁） 。
• 重轻离子比值：< 50 （空气清洁） 。
• 但都不应> 106个/cm3。
第二节 大气污染及大气污染物的转归
大气污染的概念
当有害物质的数量、浓度超过环境所能允许的 极限并持续一定的时间时，就会使大气质量恶 化，并对人们的健康、生活、工作、财物和设 备产生直接或间接的影响。这种现象称为大气 污染(air pollution)， 引起大气污染的各种有害 物质称为大气污染物( air pollutant)。
细粒子(Fine Particle, PM2.5)：粒径≤2.5μm的颗粒。悬 浮时间更长，易滞留在终末细支气管和肺泡，某些 组分可穿透肺泡进入血液，易吸附有毒有机物和重 金属，对健康危害极大。
超细粒子(ultrafine Particle, PM0.1)：粒径≤0.1μm的颗 粒。主要来自汽车尾气，多为大气中形成的二次污 染物。
大气温度随着距地面高度的增加而增加的现象。
➢根据逆温产生的原因可分为
✓辐射逆温：无风少云的夜晚。 ✓下沉逆温：空气压缩增温形成的。 ✓地形逆温：山谷和盆地。
逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温 层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下 空扩散，因此可能造成高浓度污染。
（3）大气稳定度 （atmospheric stability）
三、影响大气中污染物浓度的因素★
污染源的排放情况
排放量 与污染源的距离
排出高度
气象因素
风和湍流 温度层结
气压 气湿
地形状况
山谷、城市等
（一）污染源的排放情况
１.排放量：最基本的因素 ２.与污染源的距离：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。 有效排出高度＝烟囱高度＋烟气抬升高度
• 气块的干绝热变化
大气中作垂直运动的气团，因向外膨胀 或受外界压力的影响产生的温度变化 。
• 气块干绝热垂直递减率（γd） 空气垂直移动过程中因气压变化而发生温度 的绝热变化常用γd 表示。 干燥空气的γd为0.986℃/100m，即每上升 100m，温度降低0.986℃。
➢ 有组织排放时，烟气自烟囱排出后，向下风向逐渐 扩散稀释，然后接触地面，接触地面的点称为烟波 着陆点。
➢ 一般认为烟波着陆点是烟囱有效排出高度的10~20 倍。颗粒物的着陆点更靠近烟囱。
➢ 近地面的大气中污染物的浓度以烟波着陆点最大， 下风侧的浓度随着距离的增加而下降。在烟波着陆 点和烟囱之间的区域常没有明显的污染。
碳氢化合物：烃类、醇类、酮类、酯类及胺类 卤素化合物：含氯、含氟化合物Hale Waihona Puke BaiduHCl、HF等）
粒径是大气颗粒物最重要的性质。 空气动力学等效直径（Dp）：如果所研究的大
气颗粒物与一个有单位密度的球形颗粒物的空 气动力学效应相同，则这个球形颗粒物的直径 就定义为所研究大气颗粒物的Dp。
Dp可以直接表达出大气颗粒物在空气中的停留 时间、沉降速度、进入呼吸道的可能性及在呼 吸道的沉积部位等。
✓提高视觉和代谢能力 ✓平衡兴奋和镇静作用 ✓提高情绪与工作效率
3、紫外线(ultraviolet ray，UV)
紫外线的生物作用
波段
生物学效应
过量时可能的危害
UV-A （320-400nm）
晒黑作用
光照性皮炎、眼炎、形成皱纹
UV-B
产生红斑和 形成皱纹、老年斑、皮肤癌、
（275-320nm） 抗佝偻病 白内障
• （三）了解大气的特征及其卫生学意义；大气卫生防 护措施。
第一节 大气的特征及其卫生学意义
一、大气结构（Atmosphere Structure）
逸散层
热成层
中间层 平流层 对流层
一、大气结构
组成：
12km，75％空气＋水蒸气
特点：
气温随着高度的增加而降低； 空气具有强烈的对流运动； 天气变化复杂； 与人类关系最为密切。
➢垂直温度递减率大、风速高、地面起伏大
湍流运动强
气体充分混合，有
利于污染物的扩散与稀释。
2.温度层结
➢即气温的垂直梯度，它决定大气的稳定 程度，影响大气湍流的强弱。
✓稳定的垂直梯度易造成湍流抑制 ✓不稳定时，由于热力作用湍流加强，扩散增
强。
气温的垂直梯度与污染物的稀释和扩散密切相关。
(1) 气温的垂直分布
３、大气污染物按形成过程分类
(1)一次污染物（primary pollutant)：直接从污染源 排放到空气中的有害物质，理化性质均未发生变化。
(2)二次污染物(secondary pollutant)：进入空气的 污染物在物理、化学等因素作用下发生变化，或与环境 中的其他物质发生反应所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。
UV-C （200-275nm）
杀菌作用
正常情况下到达地面的太阳辐 射中无
(二) 气象因素
➢与太阳辐射综合作用于机体，调节机体的冷热 感觉、体温调节、心血管功能、神经功能、免 疫功能、新陈代谢等
➢气温、气湿、气压、气流
（三） 空气离子
➢概念：
空气离子（air ion）：大气中带电荷的物质
➢分类（大小和运动速度）：
Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001
对流层
（troposphere）
一、大气结构
30~35km以上，高度 温度 30~35km以下，温度变化不大 同温层（isothermal layer）
特点：
广州市多年风向频率图
全年污染以全年主导风向的下风向地区 污染最严重，瞬时污染以排污当时的下 风向地区受影响最大。
风速决定了污染物稀释的程度和扩散范 围，在其他条件不变的情况下，污染物 浓度与风速呈反比。
➢大气湍流 (atmospheric turbulence) ：风速时 大时小，并在主导风向的下风向上下、左 右出现不规则的摆动。风的这种不规则运 动称为大气湍流。
热成层
（thermosphere）
二、大气的组成
混合气体 水蒸气（0.02-6%） 气溶胶：悬浮在气体中的固体
或液体颗粒。烟、雾、尘
干洁空气的组成
三、大气的物理性状
太阳辐射 气象因素 空气离子
(一) 太阳辐射
太阳辐射包括红外线、可见光、紫外线、无线 电波、X射线、γ射线、宇宙射线等。
到达地球表面的主要为:
γ ＜0 气温随高度递增
逆温
0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 温度（℃）
• γ ＞0：出现在晴朗的白天，风速小时。气 温下高上低，垂直对流良好。
• γ ＜0：无风、少云的夜晚。气温下低上高， 出现逆温。
• γ ＝0：出现在多云、阴天，风速较大时。
(2)逆温（temperature inversion）
红外线(infrared ray)：>760 nm 可见光(visible light)：400～760 nm 紫外线(ultraviolet ray，UV)：<400 nm
1、红外线
➢ 热效应:使机体局部温度升高，血管扩张，促进新 陈代谢及细胞增生，过量时会造成组织损伤。
➢ 皮肤损伤：短波红外线，红斑（小或中剂量）， 皮肤静脉分布的色素沉着（反复照射），大剂量 红外线短期照射使皮温升高，达44度时会出现痛 觉，46度时会出现烧伤。
第 三 章
大
气
卫
生
主讲教师：邢 杰
劳环卫教研室
【目的要求】
• （一）掌握大气污染物的来源、种类、存在形式及影 响大气污染物浓度的因素；大气污染对健康的直接和 间接危害；大气污染对健康影响的调查及检测的主要 内容和方法；
• （二）熟悉大气污染物的转归；大气中主要污染物对 人体健康的影响；大气卫生标准的制定原则及方法； 大气污染的卫生监督与管理；
Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001
中间层
位于85km-800km 电离状态； 电离后的氧吸收太阳短波辐射， 气温随高度迅速升高；反射无 线电波。
Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001