空气与健康第1部分.ppt

,环境卫生学 贵阳医学院公共卫生学院 环境卫生学教研室 韦 艳 Schumman_,第二单元 空气环境与健康,主要内容,空气的物理性状及其卫生学意义 空气的化学性状及其卫生学意义 空气污染的调查、评价与防护,主要参考资料,1、杨克敌主编.环境卫生学（第五版）.人民卫生出版社.2003年12月. 第三章 大气卫生 P55103 第八章 住宅与办公场所卫生 P251278 2、蔡宏道主编. 现代环境卫生学（第四版）. 人民卫生出版社. 1995年9月,第一节,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.空气的物理性状及其卫生学意义,一、大气圈及大气垂直结构 二、太阳辐射 三、气象因素 四、空气离子化 五、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） 800 100 80 60 40 20 -100 -50 0 50 100 temperature（ ）,troposphere,1、气温随高度增加而递减 2、空气垂直对流 3、气象变化复杂,stratosphere,Ozone layer,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20km左右臭氧层，可吸收短波紫外线,mesosphere,thermosphere,exosphere,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 6000K,太阳,太阳辐射光谱,放射能力 卡/厘米2分微米 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 3 波长（m）,ultraviolet radiation 150400nm,visibal light 400760nm,infrared radiation 760nm3000nm,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） UV-A 320400nm UV-B 275320nm UV-C 200275nm,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-A,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 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）D3,290320nm UV- B,维持正常的钙、磷代谢和骨骼的正常生长发育,正常日照 人皮肤产生VitD3: 6u/cm2/h 10100ug/天,空气污染、 季节变化等可影响UV的生物学作用,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,增强免疫功能 提高组织的氧化过程 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,紫外线眼损伤 紫外线皮肤损伤 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 。,适量,过量,临床应用,（三）visible light,作用于视觉器官产生视觉 通过视器官改变着机体的紧张和觉醒状态 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 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,照度适宜,照度过强或过弱,三、气象因素 （meteorological factor）,天气 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,1、气温,表示单位：、K,K +273, 9/5+32,（1）气温的垂直分布,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（）,气温垂直分布实际情况, 0 气温随高度递减, 0 气温随高度无变化, 0 气温随高度递增,逆温,（2）逆温的概念及成因,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）,气块的干绝热变化,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 空气团受力移动后， 逐渐减速，并有返回 原来高度的趋势,（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,（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,可用 、 d 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,稳定状态,中性状态,不稳定状态,d 1/100m 0.8/100m,d 1/100m 1/100m,d 1/100m 1.2/100m,12.0,12.0,12.0,2、气压,（1）概念及其表示单位 大气的压强称气压。表示单位：Pa、mmHg。 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。 1个标准大气压1.10325105 Pa760 mmHg 1 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 指大气中含水分的程度。 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,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,是在某一温度下，大气中水蒸气达到饱和量时的绝对湿度。 气温越高，饱和湿度就越大。,不同气温下的饱和湿度,相对湿度,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。 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,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,4、气流,风（wind）：空气的水平运动 湍流（atmospheric turbulence ）：不规则的空气流动,描述风的两个要素：风向和风速(m/s),风对污染物的扩散有两个作用,风向决定了污染物迁移运动的方向。 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,几种疾病及其传媒 需要的气候条件,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,冷气团控制,冷气团减弱,暖峰移来 并控制,气流、气湿、气温、气压急剧变化，对健康有不利影响，疾病发作或病情加重,夏季：凉爽， 对健康有利。 冬季：寒风凛冽， 对健康不利,天气回暖，疾病好转或缓解,冬季：气候回暖，对健康有利。 夏季：炎热潮湿，对健康不利,（3）疾病发作或流行的天气因素,3、气候适应,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。 适应能力可因锻炼而加强。 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）,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,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。,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,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。 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,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,=,n,n,或,N,N,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,要素 包括气温、气湿、气流、热辐射 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 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。 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,M- 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,正辐射为“+”，负辐射为“-” 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。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。,C-传导对流热量,传导对流散热为“-”，得热为“+” 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,蒸发时E为“-” 蒸发散热是机体通过皮肤汗液的蒸发及