灰霾、酸雨和健康讲义及测试题.doc

灰霾、酸雨和健康（讲义）北京大学公共卫生学院 潘小川 一、背景 本节课介绍近期的比较热门的话题-灰霾、PM2.5和健康。幻灯（2-4）上的照片显示的是2013年一月份在北京周边区域所发生的严重灰霾天气。根据气象部门的统计，今年一月份在北京一共发生了四次PM2.5污染比较严重的雾霾现象。2013年十月以后北京又出现了几次严重的雾霾天，但是严重程度没有今年一月份严重，但是公众还是感到一定的威胁。现在国家已经采取多重措施尽量控制空气污染、控制灰霾的发生。 二、雾霾现象的相关概念 雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节（这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一），是空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现象称为雾（Fog）；形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色。 霾也是一种天气现象，“风而雨土为霾”，是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。也称灰霾。它也能使大气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的能见度障碍称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文台称烟霞(Haze)。 发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度一般是饱和的。一般相对湿度小于80%时的大气混浊导致的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊导致的能见度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。霾与雾、云不一样，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子平均直径大约在12微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。 幻灯片第9张是北京市一月份极端雾霾期间的一个卫星图像的显示。北京地区雾霾发生的时候能见度非常低。极端雾霾天气是一种明确的气象现象。雾霾期有三个基本特点。第一是影响范围比较大，不光是北京，北京的周边甚至于整个中国的中东部、华北还有华中地区几乎是同时出现灰霾的严重污染现象。第二是持续时间比较长，北京2013年一月份连续发生四次比较严重的雾霾现象。第三浓度水平很高。 三、雾霾现象的成因分析和健康危害 幻灯片第10张显示的是在50年前欧洲、美国发生的大气污染事件。右图是伦敦1952年发生的烟雾事件。左图是1948年发生在美国著名的多罗那污染事件。幻灯片第11张显示的是伦敦烟雾事件的资料。在短短几天时间里烟雾浓度明显增加，二氧化碳浓度也明显增高。北京的这次一月份的霾雾现象主要增高的污染物是PM2.5，北京污染物的性质跟伦敦烟雾事件完全不同。图中还显示英国当时死亡的人数明显增高。幻灯片第11张显示的是北京1月份的极端雾霾成因的卫星观测，卫星遥感的监测可以看出,山西省、河北省一带雾霾程度很深，橘黄色表示存在严重的污染。同时PM2.5浓度的卫星观测也可以看出颜色深的地方跟灰霾发生范围一致性很好，京津冀地区较严重。上面说明灰霾的发生和大气中PM2.5的污染分布非常一致。换句话说，在灰霾发生的时候大气PM2.5浓度明显增高。这是今年一月份灰霾成因的基本认识。同时二氧化氮的污染也是非常严重的，中东部地区的雾霾跟汽车尾气也有关系。一月的强雾霾事件，是在浮尘和水汽共同作用下，加速成霾过程，放大人为排放的污染效果的一种自然因素和人为因素共同作用的事件。 中科院2006年研究我国PM2.5的主要污染源：煤炭的燃烧占19%；氮占14%；硫化物17%，上述三者对PM2.5的贡献占较大比例。生物材料占11%，交通污染占9%左右，汽车占6%，15%左右来自污染的空气，工业污染对PM2.5来说，占比较小的6%，另外还有其他一些原因，占18%。幻灯片第15显示的是2010年的国家污染物大气污染物的排放清单。排放清单可以看出工业污染源对PM2.5贡献比较大。所以不同的研究报告也有一些不同的看法。霾、烟雾、健康危害有四个基本原因，工业污染源，然后汽车尾气排放，气象条件和总的气候变化。前两个是基础因素，第三个是触发因素，加之气候变化是一个大范围的影响因素。四个因素综合形成了北京的灰霾发生。PM2.5在2013年的一月份有明显的高峰，明显高于国家标准大气标准。 幻灯片18显示在今年在一月份雾霾的时候，随着PM2.5的峰值出现，流感样病例也有很明显的峰值，暴露人群呼吸道感染的发生率在雾霾出现时明显增多，二者有明确的相关性。另外一方面,幻灯片19显示有些疾病并没有明显随着雾霾发生增多。比如一月份北京市的手足口病的发生。在发生灰霾的时候反而有所降低。可能是因为发生灰霾天的时候，污染越严重到医院就诊人数少，所以反映的手足口患病率病反而降低。有可能是个假象。PM2.5的污染灰霾跟传染病是什么关系，目前尚不完全清楚。幻灯片22显示黑碳浓度的测定和PM2.5浓度的测定，发现二者相关性很好。说明PM2.5的成分比例有相当一部分是超细颗粒物。 四、酸雨 （一）酸雨的概念、形成与危害 酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。 三大酸雨区欧洲、北美、中国。我们国家是世界上比较著名的酸雨区，特别是西南地区，长江以南青藏高原、四川盆地，实际上跟污染有关系，主要的酸是硝酸亚硝酸和硫酸。那么酸雨带来的危害：第一个腐蚀建筑物和金属物。第二危害森林和农作物。受到酸雨危害的森林酸化的很厉害，都腐蚀了土壤也被腐蚀了。第三个地球地面的水气受到酸化，危害水生物。第四，危害人体呼吸系统、眼睛、皮肤。酸雨的主要来源是二氧化硫与氮氧化物等大气污染的气体，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。主要是来源于工业性的污染。 （二）人类对策 人类主要对策是控制污染、控制酸雨区 , 有 三大主要措施：第一标准的制定；第二采取一些针对性的卫生措施，直接采取行动措施；第三相应的监督和常规的检测。 环境空气质量标准即国家制定和颁布的，为保护和改善生活环境、生态环境，保障人体健康，对环境空气中污染物含量的限制要求和为达到此要求而需要采取的必要行政管理措施。我们国家的环境空气质量标准限制的浓度有不同的时间浓度的标准。简单来说 , 就是有年均浓度标准 , 还有日均浓度的标准 , 对于某些污染物还有小时均值的要求。环境空气质量标准的制定准则： 1. 最小不良反应阈值原则（ the lowest concentration at which effects are observed in humans, animals and plants ） LOAEL 和 NOVEL 。 2. 考虑证据链条的三层次：单一的阳性报告仅作为潜在影响考虑；有病理学变化的报告应予重点关注；在病理学方面有大量的影响报告应为主要的考虑点。 3. 必须考虑研究证据的不确定性及其来源。 4. 时间效应关系要考虑；短期效应和长期效应应有区别。 5. 致癌物的标准要单独慎重考虑制定标准的方法包括流行力学的方法、独立学的方法、快速计算的方法和健康风险评价的方法。特别是健康风险评价的方法现在是被全世界公认的比较全面的制定环境空气质量标准的方法。目前主要依据两个标准：环境空气质量标准和大气污染物的综合排放标准。不同的大气污染物规定了全球的指导值以及指导值的来源和不确定行为系数。 在 1992 年巴西召开的联合国环境与发展大会 (UNCED 1992) 上，发表了里约宣言（ the Rio declaration ）和 21 世纪议程（ The Agenda 21 document ）。提出了“可持续发展 sustainable development ”的基本概念，作为环境管理的基本理念，并提出适用于大气管理的原则： 1. 预防性原则（ precautionary principle ）：即一项动议如果预期会损害环境，应采取行动保护环境而不必等待损害的科学证据出。 2. 谁污染谁赔付原则（ polluter pays ）因为环境污染引起的所有费用 （包括污染的监测、管理、清除和监督全过程）均由污染者负担。大气质量管理的三个方面：源排放清单、气象和数学模型建立和排放控制措施。 通过进行大气监测，特别是对于突发事件的迅速及时监测来获得第一手的大气环境质量现状的资料，或者通过模型估计将来某个时候可能会出现的空气质量，以便早期采取一些措施预防。人体健康影响的调查和监测主要包括 1. 确定调查和监测的目的。 2. 明确调查和监测的内容和方法。 3. 污染源 4. 污染状况 5. 人群健康影响。从健康角度 , 第一预防性的调查和监测。那就是对于城市某一些工业污染源，要定期的进行不断的检测。第二是常规性。就是对人群健康水平应该进行定期监测。特别是那些长期地暴露于大气污染的人群，常规预防性监测。第三是事故性的调查和监测。发生的一些大气的污染事故紧急的处理和监测。 测试题 1、关于酸雨的描述不正确的是（ ）。 A、 酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类 B、 酸雨的主要来源是二氧化硅与氮氧化物等大气污染的气体 C、 酸雨可以危害人体呼吸系统、眼睛、皮肤 D、 人类对于酸雨的主要对策是控制污染、控制酸雨区 2、雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于（ ）季节。 A、 冬春 B、 春夏 C、 秋冬 D、 夏秋 3、关于雾霾的说法错误的是（ ）。 A、 发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度一般是饱和的 B、 霾粒子平均直径大约在12微米左右 C、 香港天文台将雾称为烟霞 D、 由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色 4、我国酸雨最严重的地区是（ ）。 A、 东北重工业区 B、 西南地区 C、 西北有色金属工业区 D、 东南沿海 5、由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等组成，使大气浑浊、视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于（ ）米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。 A、 100 B、 1000 C、 10000 D、 100000 6、世界三大酸雨区（ ）。 A、 西欧,北非,南美 B、 东欧,西亚,南美 C、 欧洲,北美,中国 D、 澳洲，北美，南欧 7、酸雨的主要来源是（ ）。 A、 汽车尾气 B、 工业性污染 C、 生产中排放的有