3大气卫生1.ppt

大气卫生大气卫生Atmospheric Hygiene第三章第三章陈细香陈细香2010-03-26环境卫生学环境卫生学1 12 2教学内容第一节第一节 大气特征与大气污染大气特征与大气污染第二节第二节 大气污染对人体健康的影响大气污染对人体健康的影响第三节第三节 大气质量标准大气质量标准第四节第四节 大气污染对健康影响的调查和监测大气污染对健康影响的调查和监测 34学习要求掌握大气的结构及其物理性状；掌握大气的特征及其卫生学意义；掌握大气污染（air pollution）的来源；掌握大气中污染物（pollutant）的种类和存在形式；掌握影响大气中污染物浓度的因素；掌握大气中污染物的转归。5一、大气圈和大气垂直结构一、大气圈和大气垂直结构n地地球球表表面面包包围围着着很很厚厚的的并并随随地地球球旋旋转转的的空气层，称为大气圈。空气层，称为大气圈。n按气温的垂直变化特点分为按气温的垂直变化特点分为5层。层。大气的结构大气的结构对流层对流层平流层平流层中间层中间层热成层热成层逸散层逸散层6逸逸散散层层热热成成层层 中中间间层层 高度（km）80010080604020 -100 -50 0 50 100 温度（）对流层对流层1.气温随高度的增加而降低2.空气垂直对流3.气象变化复杂平流层平流层臭氧1.空气以水平运动为主2.几乎没有水蒸气，没有气象现象，利于高空飞行 3.有厚约20km左右臭氧层，可吸收短波紫外线中间层中间层热成层热成层逸散层逸散层气温随高度增加而递减（高空对流层）1.气温随高度增加而增加2.气体分子呈电离状态大气垂直分层8 8大气的垂直结构及其特点 n对流层：该层是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度为12 km。n平流层：位于对流层之上，其上界伸展至约55 km处。臭氧层。n中间层：从平流层顶至85 km处的范围称为中间层。n热成层：该层位于85800 km的高度之间。n逸散层：800 km以上的区域统称为逸散层，该层大气稀薄，气温高，分子运动迅速，地球对气体分子的吸引力小，因此气体及微粒可飞出地球引力场进入太空。9二、大气组成及其卫生学意义二、大气组成及其卫生学意义n自自然然状状态态下下的的大大气气是是由由混混合合气气体体、水水汽汽和和气气溶胶溶胶组成。组成。n空空气气中中氧氧含含量量降降至至12%时时，人人体体可可发发生生呼呼吸吸困困难难；降降至至10%时时，可可发发生生智智力力活活动动减减退退；降至降至7-8%时可危及生命。时可危及生命。n气溶胶：气溶胶：粉尘、烟气、烟和轻雾粉尘、烟气、烟和轻雾轻雾、浓雾、霾和烟雾轻雾、浓雾、霾和烟雾101111三、大气的物理性状及其卫生学意义三、大气的物理性状及其卫生学意义太阳辐射太阳辐射气象因素气象因素n气温气温n气湿气湿n气流气流n气压气压空气离子空气离子12太阳辐射（solar radiation）43到达地表43折回宇宙空间14被大气吸收表面温度表面温度 6000K 太阳13太阳辐射光谱 放射能力放射能力 卡卡/厘米厘米2分分微米微米 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 3 波长（波长（m）ultraviolet radiation200400nmvisibale light400760nminfrared radiation7603000nm紫外线区可见光区红外线区14ultraviolet radiationA段（段（320400 nm)B段（段（290320 nm)C段段（200290 nm)visible lightvisible light（400760 nm)infraredinfrared（76030000 nm)促进黑色素原促进黑色素原 黑色素黑色素 色素沉色素沉着，保护皮肤着，保护皮肤红斑作用、光化学烟雾等红斑作用、光化学烟雾等抗佝偻病作用抗佝偻病作用具有杀菌作用具有杀菌作用热热效效应应；使使机机体体局局部部温温度度升升高高，血血管管扩扩张张，促促进进新新陈陈代代谢谢及及细细胞胞增生增生太阳辐射光谱15紫外线紫外线生物学作用生物学作用有利作用有利作用有害作用有害作用色素沉着色素沉着作用作用抗佝偻抗佝偻病作用病作用杀菌作用杀菌作用其它其它红斑作用红斑作用其它其它过量过量适量适量16红外线红外线组织均匀加温、血管扩张组织均匀加温、血管扩张 皮肤、组织受过热损害皮肤、组织受过热损害促使机体新陈代谢与促使机体新陈代谢与cell增生增生 消炎和镇痛作用消炎和镇痛作用 治疗慢性皮肤病、神经病、治疗慢性皮肤病、神经病、冻伤冻伤、伤口愈合、伤口愈合皮肤烧伤皮肤烧伤、红外线白内障、红外线白内障、红外线视网膜灼伤红外线视网膜灼伤 适量过量临床应用临床应用1717visible light o作用于视觉器官产生视觉 o通过视器官改变着机体的紧张和觉醒状态 o单色光的生物学作用 对高级神经系统有明显作用 对其它器官系统的生物学作用18n空气离子空气离子轻离子轻离子:10-15个中性气体分子重离子重离子:灰尘、烟雾和小水滴灰尘、烟雾和小水滴重离子重离子/轻离子轻离子 50 清洁19 不同空气环境状况空气阴离子浓度 环境 空气阴离子浓度（个/cm3）海滨、森林、瀑布20,000 疗养地区10,000乡村5,000清洁空气1,0001,500旷野、郊区7001,000公园400-800街道绿化地带100-200城市办公室10020卫生学意义1.对神经系统的作用n空气阴阴离离子子能改善大脑皮层的功能，振奋精神，消除疲劳，提高工作效率，改善睡眠，增加食欲，并有兴奋副交感神经系统等作用；阳离子的作用与此相反；n长时间逗留在烟尘弥漫、通风不良的地方，常感困乏，头昏，头痛、甚至恶心等；n在海滨，瀑布和喷泉附近，使人觉得头脑清醒，心情爽快舒畅；n在空气离子作用下，脑电图有改变，适当剂量的阴离子可使脑电波频率加快，振幅加大，而阳离子之使之减慢。阴离子可使感觉和运动时值缩短，而阳离子则使之延长。21卫生学意义2.对心血管系统的作用 n空气阴阴离离子子有降低血压的治疗作用，而阳离子作用相反，可使血压升高。n吸入阴离子后，可使周围毛细血管扩张并因而使皮肤温度上升。通过心电图X线记波摄影等研究证明，阴离子可改善心功能和心肌营养不良状况。22卫生学意义3.对血液的作用n空气阴阴离离子子可使血沉减慢，阳离子则使其加快，主是由于血液中胶体质点本身荷负电，阴离子加强了这一趋势，使血浆蛋白的胶体稳定性增加。同样，由于血纤维蛋白原和血浆蛋白的带电状况的改变，可使凝血时间缩短，血液粘稠度增大，阴离子有一定刺激造血功能的作用；n有人在动物实验中观察到，贫血动物在吸入阴离子后，周围血液中的幼稚型红细胞、白细胞数均增加。国内有人用空气阴离子治疗单纯性周围性白细胞减少症和放射治疗所致的白细胞减少，取得一定的疗效。23卫生学意义4.对呼吸系统的作用n空气离子主要通过呼吸道吸入而产生作用，而且对呼吸系统生理功能有明显影响。n在电离空气过程中，氧原子容易得到电子而产生大量的氧阴离子。阴阴离离子子能改善肺的通气功能和换气功能，呼吸系数增加（吸收O2增加20，排CO2增加14.5）。n阴离子可使气管粘膜上皮纤毛运动加强，腺体分泌增加，阴离子还能促进鼻粘膜上皮细胞的再生，恢复粘膜的分泌功能。24卫生学意义5.对物质代谢的作用n空气离子对机体的碳水化合物、蛋白质、脂肪代谢及水、电解质代谢都有一定的影响。n吸入阴阴离离子子可降低血糖及胆固醇、血钾等含量，增加尿量及尿中氮、肌酐等的排出量。n空气阴离子能影响酶系统，激活体内多种酶，从而促进机体新陈代谢。阴离子可使脑、肝、肾等组织氧化过程增强。n吸入空气阴离子，可加速基础代谢，对机体的成长发育起促进作用。25四、大气污染的来源四、大气污染的来源 生产性污染交通性污染生活性污染其 它燃料燃烧生产废气26 燃烧一吨煤排出的各种有害物质的重量燃烧一吨煤排出的各种有害物质的重量（kg）有害物质 电厂锅炉工业锅炉 取暖锅炉 SO2 60 60 60 CO 0.23 1.4 22.7 NO2 9.1 9.1 3.6 HC 0.1 0.5 5 灰分 一般燃烧时 11 11 11 燃烧良好时 3 6 9 27汽汽汽汽 车车车车 排排排排 气气气气一氧化碳一氧化碳 100%碳氢化合物碳氢化合物 60%氮氧化物氮氧化物 100%从曲轴箱漏出的气体从曲轴箱漏出的气体从曲轴箱漏出的气体从曲轴箱漏出的气体碳氢化合物碳氢化合物 20%从油箱和汽化器中挥发的汽油从油箱和汽化器中挥发的汽油从油箱和汽化器中挥发的汽油从油箱和汽化器中挥发的汽油碳氢化合物碳氢化合物20%28五、大气污染物的种类五、大气污染物的种类及其存在形式及其存在形式生物性污染物生物性污染物物理性污染物物理性污染物化学性污染物化学性污染物29大气污染物的种类及其存在形式大气污染物的种类及其存在形式n按污染物在大气中的存在形式分类按污染物在大气中的存在形式分类气态污染物气态污染物。气溶胶态污染物（大气颗粒物）气溶胶态污染物（大气颗粒物）。30（一）气态污染物：气体和蒸汽（一）气态污染物：气体和蒸汽n含硫化合物含硫化合物n碳氧化合物碳氧化合物n卤素化合物卤素化合物 n含氮化合物含氮化合物n碳氢化合物碳氢化合物31（二）大气颗粒物（二）大气颗粒物n总总 悬悬 浮浮 颗颗 粒粒 物物（total suspended particulates，TSP）：粒径为）：粒径为 100m。n可可吸吸入入颗颗粒粒物物（inhalable particulates，IP，PM10）：粒径为）：粒径为10m。n细细颗颗粒粒物物（fine particulate matter，PM2.5)：粒径为：粒径为2.5m。n超超细细颗颗粒粒物物（ultrafine particulate matter，PM0.1)：粒径为：粒径为0.1m。32大气污染物的种类及其存在形式大气污染物的种类及其存在形式n按污染物形成过程分类按污染物形成过程分类一一次次污污染染物物：由由污污染染源源直直接接排排入入大大气气环环境境中中，其其物物理理化化学学性性质质均均未未发发生生变变化化的的污污染物，包括气体、蒸汽和颗粒物。染物，包括气体、蒸汽和颗粒物。二二次次污污染染物物：排排入入大大气气的的污污染染物物在在物物理理化化学学因因素素作作用用下下发发生生变变化化，或或与与环环境境中中其其他他物物质质发发生生反反应应形形成成的的理理化化性性质质不不同同于于一一次次污污染染物物的的新新的的毒毒性性更更大大的的污污染染物物，如如硫硫酸雾、光化学烟雾。酸雾、光化学烟雾。33六、影响大气中污染物六、影响大气中污染物浓度的因素浓度的因素（一）污染源的排放情况（一）污染源的排放情况（二）气象因素（二）气象因素（三）地形（三）地形34六、影响大气中污染物六、影响大气中污染物浓度的因素浓度的因素（一）污染源的排放情况（一）污染源的排放情况1.1.排放量排放量 2.2.与污染源的距离与污染源的距离 3.3.排出高度排出高度353636六、影响大气中污染物六、影响大气中污染物浓度的因素浓度的因素（二）气象因素（二）气象因素1.1.风和湍流风和湍流 2.2.温度层结温度层结 3.3.气压气压4.4.气湿气湿37n1 1、风和湍流、风和湍流 风风和和湍湍流流对对污污染染物物在在大大气气中中的的扩扩散和稀释起着散和稀释起着决定性决定性作用。作用。气象因素气象因素383939气象因素气象因素n大气湍流大气湍流风风速速时时大大时时小小，并并在在主主导导风风向向的的下下风风向向上上下下、左左右右出出现现无无规规则则的的摆摆动动，风风的的这这种种不不规则运动称为大气湍流。规则运动称为大气湍流。湍湍流流的的强强弱弱变变化化取取决决于于气气温温垂垂直直结结构构，风风速速和和地地面面起起伏伏状状况况。气气温温的的垂垂直直递递减减率率越越大大，地地面面起起伏伏程程度度越越大大，湍湍流流运运动动越越强强。湍流强，有利于污染物的稀释扩散。湍流强，有利于污染物的稀释扩散。41气象因素气象因素n2 2、温度层结、温度层结 大气温度垂直递减率（大气温度垂直递减率（）正正常常大大气气的的高高度度每每增增加加100 m，气气温温降降低低0.65。这这种种大大气气温温度度递递减减的的特特性性，有有利利于于地地面面热热空空气气的的垂垂直直流流动动也也就就有有利利于于污污染染物物的的扩散。扩散。气块干绝热递减率（气块干绝热递减率（d）气气块块每每上上升升100 m，气气块块温温度度降降低低0.986。这是污染物上升过程中本身温度降低的规律这是污染物上升过程中本身温度降低的规律。42 高度（Km）18 15 12 9 6 3 0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 温度（温度（）图图 气温的垂直分布气温的垂直分布 0 0 气温随高度递减气温随高度递减 0 气温随高度无变化气温随高度无变化 0 0 气温随高度递增气温随高度递增逆温逆温43气象因素气象因素大气稳定度大气稳定度 表表示示大大气气垂垂直直运运动动得得程程度度。其其稳稳定定程程度度、d d二二者者的的相相对对值值和和的的绝绝对对值值等等因因素素有有关关。大大气气稳稳定定度度对对污污染染物物在在大大气气中中的的扩扩散散稀释影响较大。稀释影响较大。大大气气是是否否稳稳定定？取取决决于于气气温温在在垂垂直直方方向向上的分布，即取决于上的分布，即取决于与与d d的对比。的对比。44烟波的多种类型烟波的多种类型n波浪型：波浪型：d d时，大气处于不稳时，大气处于不稳 定状态；定状态；n锥锥 型：型：=d d时，大气稳定度处时，大气稳定度处 于中性；于中性；n扇扇 型：型：d d时烟囱排放口处于时烟囱排放口处于 逆温层中，大气处于稳定逆温层中，大气处于稳定 状态；状态；45n上扬型：上扬型：d d时，烟波下方逆温，时，烟波下方逆温，上方大气不稳定；上方大气不稳定；n烟熏型：烟熏型：烟波上方存在逆温下方大烟波上方存在逆温下方大 气处于不稳定状态；气处于不稳定状态；烟波的多种类型烟波的多种类型46气象因素气象因素n3、气压、气压当当地地面面受受低低压压控控制制时时，四四周周高高压压气气团团流流向向中中心心，中中心心的的空空气气便便上上升升，形形成成上上升升气气流流。此此时时云云天天较较多多，风风速速较较大大，大大气气呈呈中中性性状状态态或或不不稳稳定定状状态态，有利于污染物向上扩散。有利于污染物向上扩散。当当地地面面受受高高压压控控制制时时，中中心心部部位位的的空空气气向向周周围围下下降降，此此时时天天气气晴晴朗朗，风风速速小小出出现现逆逆温温层层，阻阻止止污污染物向上扩散。染物向上扩散。48气象因素气象因素n4 4、气湿、气湿大大气气中中颗颗粒粒物物能能吸吸收收水水分分，致致使使重重量量增增加加，影影响响了了运运动动速速度度，污污染染物物不不易易扩扩散散，加加重重局局部部大大气气的的污污染染。大大气气中中的的水水溶溶性性气气体体污污染染物物如如SO2，可可因因湿湿度度增增加加而而形形成成更更多多的的酸酸雨雨。反反之之，如如果果湿湿度度低低，则则空空气气干干燥燥，有有利利于于污污染染物物扩散。扩散。49n山地和谷地山地和谷地白白天天，山山坡坡表表面面因因受受日日照照而而增增温温，气气温温比比谷谷地地高高，因因此此，山山坡坡空空气气上上升升，形形成成谷谷风风。可可将将山山坡坡上上污污染染源源排排出出的的废废气气向向上上扩扩散散，减减轻轻谷谷地地的的大气污染。但可能引起下风侧地区的大气污染。大气污染。但可能引起下风侧地区的大气污染。夜夜晚晚，山山坡坡表表面面散散热热量量大大，冷冷却却快快，气气温温低低于于谷谷地地，冷冷空空气气向向谷谷地地下下沉沉，形形成成山山风风，同同时时产产生生逆逆温温，将将污污染染物物压压在在谷谷底底不不易易扩扩散散，造造成成谷谷地地大大气气严严重重污污染染。历历史史上上曾曾出出现现过过很很多多河河谷谷地地区的烟雾事件。区的烟雾事件。（三）地形（三）地形六、影响大气中污染物六、影响大气中污染物浓度的因素浓度的因素50地形地形n海滨与陆地海滨与陆地陆陆地地与与大大面面积积水水体体（海海洋洋、江江、湖湖、河河、水水库库等等）相相连连接接处处，白白天天由由于于太太阳阳加加热热沿沿岸岸陆陆地地的的速速度度比比加加热热水水面面快快，形形成成了了由由水水面吹向陆地的风，称为海风。面吹向陆地的风，称为海风。夜夜晚晚陆陆地地散散热热快快于于水水面面，气气流流由由陆陆地地吹吹向向水水面面，形形成成陆陆风风。如如果果污污染染源源位位于于岸岸边边，则白天能污染岸上的居住区。则白天能污染岸上的居住区。5152地形地形n城市热岛城市热岛 人人口口密密集集的的现现代代化化城城市市，热热量量散散发发远远远远大大于于四四周周郊郊区区，犹犹如如处处于于四四郊郊包包围围的的“热热岛岛”。热热岛岛的的热热空空气气上上升升，四四郊郊冷冷空空气气流流向向城城市市，可可将将郊郊区区的的大大气气污污染染物物吹吹入入市市区区，造造成成市市区区的的大大气气污染。污染。53七、大气污染物的转归 自净大气的自净作用大气的自净作用物理作用（扩散、沉降）物理作用（扩散、沉降）化学作用（氧化、中和）化学作用（氧化、中和）生物学作用（植物吸附、吸收）生物学作用（植物吸附、吸收）5454 转移n向下风侧更远的方向转移；向下风侧更远的方向转移；n向平流层转移；向平流层转移；n向其他环境介质中转移。向其他环境介质中转移。形成二次污染和二次污染物n汽车废气中的铅尘降落在公路两旁，铅尘被大风汽车废气中的铅尘降落在公路两旁，铅尘被大风刮起再次污染大气；刮起再次污染大气；nSO2转变成硫酸雾，转变成硫酸雾，No2转变成硝酸雾烃类和转变成硝酸雾烃类和NO2转化成光化学烟雾等转化成光化学烟雾等七、大气污染物的转归5555