空气与健康第1部分.ppt

主要内容n空气的物理性状及其卫生学意义n空气的化学性状及其卫生学意义n空气污染的调查、评价与防护 主要参考资料主要参考资料1 1、杨克敌主编、杨克敌主编.环境卫生学（第五版）环境卫生学（第五版）.人民卫生出人民卫生出版社版社.2003.2003年年1212月月.第三章第三章 大气卫生大气卫生 P55P55103103 第八章第八章 住宅与办公场所卫生住宅与办公场所卫生 P251P2512782782 2、蔡宏道主编蔡宏道主编蔡宏道主编蔡宏道主编.现代环境卫生学（第四版）现代环境卫生学（第四版）现代环境卫生学（第四版）现代环境卫生学（第四版）.人民人民人民人民卫生出版社卫生出版社卫生出版社卫生出版社.1995.1995.1995.1995年年年年9 9 9 9月月月月 第一节第一节空气的物理性状及其卫生学意义空气的物理性状及其卫生学意义教学目的要求1、按环境卫生学教学大纲要求掌握理论知识；2、通过理论知识学习，认识到空气环境的重要性，树立科学的环境观。1.1.空气的物理性状及其卫生学意义空气的物理性状及其卫生学意义n一、大气圈及大气垂直结构一、大气圈及大气垂直结构n二、太阳辐射二、太阳辐射n三、气象因素三、气象因素n四、空气离子化四、空气离子化n五、五、室内空气物理性状及其对健康的影响室内空气物理性状及其对健康的影响 一、大气圈及大气垂直结构 大气圈(atmosphere)包围在整个地球表面的空气，厚度为20003000Km。altitude（Km）80010080604020 -100 -50 0 50 100 temperature（）troposphere1、气温随高度增加而递减2、空气垂直对流3、气象变化复杂stratosphereOzone layer1、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20km左右臭氧层，可吸收短波紫外线 mesospherethermosphereexosphere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二、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 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 radiation150400nmvisibal light400760nminfrared radiation760nm3000nm紫外线区可见光区红外线区（一）ultraviolet radiation UV 紫外线分段（第二届哥本哈根光学会议）n UV-A 320400nmn UV-B 275320nmn UV-C 200275nm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 色素沉着作用(pigmentation)紫外线 皮肤细胞中黑色素原 黑色素 氧化酶 300-400nm UV-A1、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2、吸收多种光线，防止紫外线深入穿透组织，减少紫外线的有害作用 抗佝偻病作用 (anti-rachitic effect)紫外线皮肤和皮下组织中的7-脱氢胆固醇 VitD2 活性25（OH）D3 290290320nm 320nm UV-BUV-B维持正常的钙、磷维持正常的钙、磷代谢和骨骼的正常代谢和骨骼的正常生长发育生长发育 正常日照正常日照人皮肤产生人皮肤产生VitD3:6u/cm2/h10100ug/天天空气污染、空气污染、季节变化季节变化等可影响等可影响UV的生的生物学作用物学作用 杀菌作用 (germicical effect)紫外线 细胞原浆蛋白质分解 核变性、凝固细菌200275nm UV-C 紫外线的其它有利作用 n增强免疫功能 n提高组织的氧化过程 n兴奋交感神经系统 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275320nm UV-B 紫外线的其它有害作用n紫外线眼损伤n紫外线皮肤损伤n产生光化学烟雾（二）infrared ray 生物学作用的基础是热效应，故又称热射线。长波红外线（1400nm3000nm）：穿透能力较弱，主要加温皮肤表层。短波红外线（760nm1400nm）：穿透能力较强，可加温组织深部。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（三）visible light n作用于视觉器官产生视觉 n通过视器官改变着机体的紧张和觉醒状态 n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可视线预防眼睛疲劳预防眼睛疲劳和近视，提高情和近视，提高情绪和劳动效率绪和劳动效率 视觉器官过度紧视觉器官过度紧张而易引起疲张而易引起疲劳，损伤视力劳，损伤视力 照度适宜照度过强或过弱 三、气象因素 （meteorological factor）n天气 n气候 瞬间至十余天的时间内多种气象要素（温度、湿度、气压、风速）的综合状态称为天气 较长时期天气的总和称为气候（一）气象因素包含的主要要素气象因素气温气压气湿气流1、气温表示单位：、K K +273 9/5+32（1）气温的垂直分布 n大气温度垂直递减率（）高度每增加100米，气温下降的度数。通常情况下为0.65。即0.65/100米。高度（Km）18 15 12 9 6 3 0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 温度（温度（）气温垂直分布实际情况气温垂直分布实际情况 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（2）逆温的概念及成因 逆温逆温 (temperature inversion)在大气对流层内，气温随高度增加而增加，其温度垂直分布与标准大气的相反。这种现象称为温度逆增，简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层。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。逆温的成因 辐射逆温在冬季无风、少云的夜晚，地面无热量吸收，但同时不断通过辐射失去热量而冷却，导致下层空气降温较快，而上层空气降温较慢，形成逆温。逆温的成因地形逆温在盆地和山谷地形的夜晚，山坡表面散热量大，冷却快。寒冷的空气沿山坡下层聚集在山谷中，形成滞止的冷气团，谷底的暖气团上移。山谷中就形成了上温下冷的逆温层。（3）大气稳定度（atmospheric stability）n气块的干绝热变化n气块干绝热垂直递减率（d）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。不考虑与外界能量交换引起的温度变化空气垂直移动过程中因气压变化而发生温度的绝热变化。干燥空气的d为0.986/100m，即每上升100m，温度降低0.986。气块干绝热变化示意图气块烟囱气块污染物是随近地面的气块作垂直运动的气块在作垂直运动时，不受周围空气温度的影响由于外界压力的影响，使气块的膨胀与收缩会导致气块温度变化大气稳定度：气块垂直运动的程度。（1）稳定状态）稳定状态 空气团受力移动后，空气团受力移动后，逐渐减速，并有返回逐渐减速，并有返回原来高度的趋势原来高度的趋势（2）不稳定状态）不稳定状态 空气团一离开原位就空气团一离开原位就逐渐加速运动，并有逐渐加速运动，并有远离起始高度的趋势远离起始高度的趋势（3）中性状态）中性状态空气团被推到某一定空气团被推到某一定高度后，既不加速也高度后，既不加速也不减速不减速 可用可用、d d判断判断（1）d 大气垂直对流弱，大气中的污染物扩散极差（2）d有利于空气垂直对流，大气中的污染物容易扩散 （3）d 空气垂直对流不剧烈，大气中的污染物可以扩散，但不充分 举例 设有A、B、C三团空气，其位置都在离地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分别为0.8/100m、1/100m和1.2/100m大气稳定度分析举例大气稳定度分析举例稳定状态中性状态不稳定状态d 1/100m 0.8/100md 1/100m 1/100md 1/100m 1.2/100m12.012.012.02、气压（1）概念及其表示单位 n大气的压强称气压。表示单位：Pa、mmHg。n标准大气压：指纬度45的海平面上，气温为273K状态时的大气压。n1个标准大气压1.10325105 Pa760 mmHg n1 mmHg133.322 Pa（2）对污染物扩散的影响当地面受低压控制时，四周高压气团流向中心，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。（2）对污染物扩散的影响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。3、气湿（1）概念及表示方法 n指大气中含水分的程度。n常用以下三种方法表示:绝对湿度 饱和湿度 相对湿度绝对湿度n是在某一温度下，一定容积大气中所含水蒸气的绝对量。以单位容积表示时为gm3，以分压表示为mmHg。饱和湿度 n是在某一温度下，大气中水蒸气达到饱和量时的绝对湿度。n气温越高，饱和湿度就越大。不同气温下的饱和湿度 气温()水蒸气压力(mmHg)水蒸气量(g/m3)04.584.5856.54 6.81 109.21 9.42 1512.79 12.85 20 17.54 17.32 相对湿度 n相对湿度是空气中绝对湿度与饱和湿度之比，以百分数表示。n相对湿度在80以上称为高气湿，30以下称为低气湿。（2）对污染物扩散的影响 n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。n湿度 空气干燥 有利于污染物扩散 4、气流 风（wind）：空气的水平运动 湍流（atmospheric turbulence）：不规则的空气流动 描述风的两个描述风的两个要素：风向和要素：风向和风速风速(m/s)风对污染物的扩散有两个作用 n风向决定了污染物迁移运动的方向。n污染物总是由上风向输送到下风向，在污染物的下风向，污染总要重些。整体的输送作用对污染物的冲淡稀释作用风速越大，单位时间内与烟气混合的清洁空气量就越大，冲淡稀释作用就越好。风向频率图 又称风玫瑰图（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。广州市多年风向频率图（二）天气与气候对人体健康的影响 1、天气、气候对健康影响的渠道 天气与气候 对人体的物理生理的影响对人体的物理生理的影响对生物性病原体的影响对生物性病原体的影响 对非生物性病原体的影响对非生物性病原体的影响 对生物性传媒的影响对生物性传媒的影响 几种疾病及其传媒 需要的气候条件 疾病疾病气候条件气候条件 传媒传媒 气候条件气候条件利什曼病利什曼病年均温年均温1010白蛉白蛉干燥干燥,年均温年均温1010嗜睡性脑炎嗜睡性脑炎 最热月均温最热月均温25 25 孑孓蝇孑孓蝇 最低温最低温10 10 黄热病黄热病 最冷月均温最冷月均温15 15 埃及伊蚊埃及伊蚊 年均温年均温12 12 疟疾疟疾 最热月均温最热月均温17 17 按蚊按蚊 年均温年均温12 12 阿米巴痢疾阿米巴痢疾 最热月均温最热月均温25 25 内阿米巴内阿米巴 对气候不敏感对气候不敏感 2、发病的天气和气候因素（1）天气变化与疾病 气团锋面水平方向上物理性质(温度、湿度、稳定度等)比较均匀的大块空气，分冷、暖两种。冷暖气团交界的狭窄过渡带叫锋面。气团及锋面示意图冷锋入侵冷锋入侵冷气团控制冷气团控制冷气团减弱冷气团减弱暖峰移来暖峰移来并控制并控制气流、气湿、气温、气流、气湿、气温、气压急剧变化，对健气压急剧变化，对健康有不利影响，疾病康有不利影响，疾病发作或病情加重发作或病情加重夏季：凉爽，夏季：凉爽，对健康有利。对健康有利。冬季：寒风凛冽，冬季：寒风凛冽，对健康不利对健康不利天气回暖，疾天气回暖，疾病好转或缓解病好转或缓解冬季：气候回暖，对健冬季：气候回暖，对健康有利。康有利。夏季：炎热潮湿，对健夏季：炎热潮湿，对健康不利康不利（3）疾病发作或流行的天气因素疾病多发月份高发及病情加重天气调查地点急性心血管疾病10月至次年4月，高峰在11月至1月 冷空气入侵，冷气团控制北京、天水、青岛、武汉、上海和广州 呼吸道感染 冬季，尤以12月为最 冷空气入侵，冷气团控制伊宁、天水、北京、天津、张家口、青岛、上海、番禹和绵阳 3、气候适应n人类通过遗传和后天获得的功能而对气候具有很大的适应能力。n适应能力可因锻炼而加强。n对气候的适应是一个发展的过程。四、空气离子化(Air ionization)1、空气离子的发生 空气中的气体分子外界理化因素外层电子跃出正离子电子 气体分子负离子大气中空气分子或原子在自然或人工条件 下形成带电荷的正、负离子的过程称为 空气离子化 空气离子的分类（据离子大小和迁移率）离子类型离子类型直径（直径（cm）迁移率迁移率 cmS1/Vcm1 形成形成轻离子轻离子n-或或n 107 12 与与315个中性分个中性分子吸附子吸附 中离子中离子 105 107 0.010.05与与102103个中性个中性分子吸附分子吸附 重离子重离子N-或或N 105 0.00030.001轻离子轻离子+尘埃、水尘埃、水滴滴 2、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21043105/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。（2）空气离子生物学作用机理 n空气离子作用的分子机理至今无定论。n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。3、空气离子的应用 临床上的应用预防保健上的应用 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 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 4、空气离子浓度与大气洁净程度 n空气中离子浓度与地理条件、季节、时间、天气、污染、绿化等因素有关。n一般空气清洁地区如郊区、田野、山谷、海岸、瀑布等地负离子多，人多拥挤、通风不良、吸烟、空气污浊、长期使用空调等场所，负离子少，正离子多。不同空气环境状况空气负离子浓度 环境 空气负离子浓度（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100 空气离子卫生学评价指标（1）空气离子数 居室中负离子1000个/cm3 （2）重、轻离子比 （3）单极系数 （N+N）（n+n-）50时，为清洁空气 Q=nn或或NN或（N+n+）（N-n-）一般认为Q1时，才能给人以舒适感 五、室内空气物理性状及其对健康的影响 1、微小气候（microclimate）（1）概念 住宅的室内由于屋顶、地板、门窗和墙壁的维护结构以及室内的人工空气调节设备等综合作用，形成了与室外不同的室内小气候，称为室内微小气候。（2）要素及评价指标 n要素 包括气温、气湿、气流、热辐射n评价指标 有效温度（Effective temperature ET）相对湿度为100、气流速度为零时可产生在同样温热感觉的气温度数。凡温度高于0 (-273.2 K)以上的物体都有红外线辐射 举例（1）气温17.7，湿度100，气流0米秒（2）气温22.4，湿度70，气流0.5米秒（3）气温25，湿度20，气流2.5米秒 （1）、（2）、（3）三种情况对人体产生的温热感觉相同，故（2）、（3）的ET为17.7（3）微小气候对机体健康的影响 机体的热平衡n人体的热平衡是在在中枢神经系统的支配与调节下，产热与散热两个过程动态平衡的结果。n S MRC-E机体蓄热状况 产热和散热平衡 S0 产热散热 S0 产热散热 S0 机体的热平衡nM-机体产热情况 三大物质代谢基础代谢食物的特殊动力效应肌肉活动内分泌腺活动环境温度成人 8373.6KJ/d R-辐射热量 n正辐射为“+”，负辐射为“-”n当周围物体如墙壁、屋顶、地面和其他物品温度高于皮肤温度时，则向机体辐射热量，称为正辐射正辐射。在一般情况下，人体皮肤温度总比周围物体温度高些，机体向周围物体辐射热量，称为负辐射负辐射。C-传导对流热量n传导对流散热为“-”，得热为“+”n传导散热是身体表面直接与较冷的物体和水分接触进行热交还。对流散热则是身体和空气接触进行热交还。E蒸发散热n蒸发时E为“-”n蒸发散热是机体通过皮肤汗液的蒸发及水蒸气自肺脏呼出而散热。n自人体表面每蒸发1ml水，可带走2.32/kJ热量。n当气温高于皮温时，其他几种散热方式都失去作用，蒸发便成为唯一的散热途径。微小气候对机体热平衡的影响 n气温、气湿、气流、热辐射对人体的热平衡都有影响，并且是综合的作用。人体只有在一定微小气候条件下，产热量和散热量基本平衡时，才会感到舒适。n小气候变动超出一定范围后，可导致机体体温调节紧张。如果长期处于紧张状态，就会影响许多系统（如神经、消化、呼吸、循环等系统）的功能，降低机体抵抗力，增加患病率。2、噪声污染（自学）环境卫生学第五版P263264要求：了解室内噪声的主要来源及危害。3、非电离辐射污染（自学）环境卫生学第五版P264265要求：了解室内非电离辐射的主要来源及危害。小 结 重点一、大气圈及大气垂直结构大气垂直分层及各层特点二、太阳辐射太阳辐射光谱的组成；各种射线的波长范围紫外线的生物学作用；红外线的生物学作用。三、气象因素大气温度垂直递减率；逆温的概念及卫生学意义；气块干绝热垂直递减率；大气稳定度的判断；气压、气湿、气流的表示方法或单位；风向频率图；气团及锋面的概念；天气与气候对人体健康的影响。四、空气离子化空气离子化的形成及概念；空气离子的生物学效应特点；空气离子浓度与大气洁净程度。五、室内空气物理性状及其对健康的影响 微小气候的概念、要素及对机体健康的影响。作业1、复习本次课内容，并整理笔记。2、预习教材：P5891。3、思考题：试述天气、气候与健康的关系。