活环境与健康空气预防医学

第二章 生活环境和健康,主讲教师 张青碧,公共卫生系劳动卫生与环境卫生教研室,第一节 空 气,一、空气的物理化学性状及其卫生学意义二、大气污染与疾病三、室内空气污染与健康四、空气污染的防护措施,第一节 空气,空气是人类重要外环境，物理化学性状对健康、疾病有明显影响,大气圈：地球表面包围的很厚的并随地球旋转的空气层,地 球,对流层,平流层,中间层,热层,外大气层,20003000km,1. Nearness earth2. Density is the most3. Thickness is change4. Temperature is change5. Upright and horizontal move 6. Mostly climate changes happen in this layer7.Contain mostly pollutants,troposphere,stratosphere,Isothermal layer22km, -50-60,Ozone layer25 35km, 20km,umbrella of earth,Upright structure of atmospheric sphere,mesphere,thermosphere,海拔高度（km）80010080604020 -100 -50 0 50 100 temperature（ ）,对流层,最靠近地表且密度最大气象变化复杂和人类生命活动的关系最密切,平流层,臭氧层,空气以水平运动为主没有气象现象，利于高空飞行 有20km左右臭氧层,中间层,热层,外大气层,一、空气的物理化学性状及其卫生学意义,氩0.93%,CO20.03%,其它0.01%,氧20.93%,氮78.10%,（一）化学组成,（二）物理性状,太阳辐射：是产生各种复杂天气现象的根本原因，是地球上光和热的源泉,43到达地表,43折回宇宙空间,14被大气吸收,地 球,太阳辐射光谱,波长,-射线,X-射线,紫外线,可见光,红外线,微 波,无线电波,紫外线分段（第二届哥本哈根光学会议） UV-A 320400nm，长波紫外线UV-B 275320nm，中波紫外线UV-C 200275nm，短波紫外线,(1) 紫外线,抗佝偻病作用(anti-rachitic effect),麦角固醇和7-脱氢胆固醇 VitD2 25-(OH)-D3 1,25-(OH)2-D3,UV-B,肝脏羟化酶,肾脏羟化酶,促进体内钙吸收调节钙磷代谢维持骨骼正常生长发育,色素沉着作用(pigmentation),UV-A 皮肤细胞中黑色素原 黑色素 氧化酶,保护皮肤及深部组织血管扩张，利于散热,杀菌作用 (germicical effect),蛋白质变性离解 DNA受损,细菌,UV-C,细菌死亡,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),皮肤上棘细胞,组织胺或类组织胺,立即(原发)或6-8h发生(继发)局部潮红、水肿,UV-B,神经末梢,毛细血管扩张,血管壁通透性,紫外线的有害作用,眼损伤：白内障、雪盲、电光性眼炎皮肤损伤：光照性皮炎、光感性皮炎皮肤癌产生光化学烟雾,（2）红外线（infrared ray）,生物学作用的基础：热效应 长波红外线（14003000nm）：穿透能力较弱，主要加温皮肤表层。 短波红外线（7601400nm）：穿透能力较强，可加温组织深部。,（3）可见光（visible light）,产生视觉 生理现象发生节律性变化,2. 空气离子化(Air ionization),空气离子：空气中带有阳电或阴电荷的离子 空气离子化：产生空气正、负离子的过程,气体分子外层电子逸出：正离子中性分子结合电子：负离子,+中性分子 (10-15),轻离子 (n+/n-),灰尘、烟雾,+,重离子 (N+/N-),负离子的生物学作用,调节中枢神经的兴奋和抑制功能，缩短感觉时 值与运动时值刺激骨髓造血功能，使异常血液成分趋于正常降低血压改善肺的换气功能，促进气管纤毛颤动促进组织细胞生物氧化、还原过程,不同空气环境状况空气负离子浓度,空气离子的卫生评价,空气离子数：阴离子数多，清洁度大。重轻离子比值： 50 ，说明空气污浊。空气离子单极系数:阳离子/阴离子，清洁地区该值低。空气中离子浓度及重轻离子比例可衡量空气清洁程度。,空气离子的应用,临床上的应用,预防保健上的应用,可用于辅助治疗呼吸系统、循环系统等疾病,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,3.气象因素（meteorological factor）,天气：一定地区在一定时间内各种气象因素的综合表现，主要为气温、气湿、气压、风、云、雨、雪等大气状态在短时间内的变化气候：某地区长期天气变化情况的概括,（1）对健康的影响与季节、气象有关的疾病：花粉症、枯草热、流感等天气变化加重的疾病：心肌梗死发作季节性发病的疾病：传染病、呼吸系统与心血管疾病、肌肉关节病秋季后异常可诱发的疾病：肺炎、哮喘,（2）气候适应遗传与锻炼可使人类对气候适应1岁以下、老人适应性差2040岁适应性强40岁以后适应性下降适应是个系统功能的综合性调整过程例如：从平原到高原：Hb、RBC，心跳、每搏输出量、血压 、肺通气量 适应性缺氧,4. 室内微小气候,indoor microclimate,室内由于墙、房顶、地板、门窗等围护结果的作用，形成了与室外不同的室内气候 夏季居室小气候的卫生要求冬季居室小气候的卫生要求,Have a rest,大气污染与健康,大气污染（Air pollution）： 由于人类活动或自然过程，使得排放到大气中物质的浓度及持续时间足以对人的舒适感、健康以及对设施或环境产生不利影响时，称大气污染,主要内容,一、空气污染物来源与种类二、空气污染对人体健康的影响 三、空气中主要污染物对人体健康的影响 四、室内空气污染的特点及其对健康影响,一、空气污染物来源与种类,(一) 空气污染来源1、室外空气污染来源 2、室内空气污染的来源,室外空气污染的来源,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,室内空气污染的来源,人类活动 燃料燃烧及加热 建筑材料和装饰材料 家用电器的电磁辐射 室外来源,（二）大气污染物的种类,物理性污染物生物性污染物化学性污染物,按存在形态,气态污染物,颗粒性污染物,按形成过程,一次污染物,二次污染物,气态污染物,包括气体和蒸汽。气体是某些物质在常温、常压下所形成的气态形式。 蒸汽是某些固态或液态物质受热后，引起固体升华或液体挥发而形成的气态物质。,颗粒污染物,空气动力学等效直径（Dp） 在气流中，如果所研究的颗粒物（任意密度和形状）与一个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颗粒物的Dp。 可按Dp大小对颗粒性污染物进行分类。,总悬浮颗粒物 Dp100um,TSP,可吸入颗粒物 Dp10um,IP/PM10,细粒子 Dp2.5um,PM2.5,包括液体、固体或者液体和固体结合 存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒。,能进入人体呼吸道 ，且能长期漂浮于 空气中， 也称飘尘,在空气中悬浮的时间更长。 对康健的危害极。,（1）易进入深部呼吸道；（2）易进入血液；（3）易吸附其他毒物。,二、大气污染对人体健康的影响,（一）大气污染物进入人体的途径 主要通过呼吸道进入人体。,鼻,呼吸道,咽,喉,气管,主支气管,肺内各级支气管,上呼吸道,下呼吸道,肺泡,气体交换,上呼吸道,1、鼻毛阻挡 2、鼻腔分泌溶菌酶,下呼吸道（1）,1、纤毛粘液 系统清除2、环状肌肉层平滑肌收缩,下呼吸道（2）,吞噬细胞的吞噬作用,（二）大气污染对健康的直接危害,1.急性危害直接危害 2.慢性危害 3.间接危害,大气污染物的浓度在短期内急剧增高，使周围人群吸入大量污染物 所造成的 危害。,大气污染物低浓度、长期、反复作用于机体造成的危害,1、急性危害,烟雾事件 煤烟型烟雾事件 光化学型烟雾事件 生产事故,煤烟型烟雾事件：由于煤烟和工业废气大量排入大气且得不到充分扩散而引起的。 著名的煤烟型烟雾事件（1）马斯河谷烟雾事件（2）多诺拉事件（3）伦敦烟雾事件,煤烟型烟雾,煤烟型烟雾事件,光化学烟雾,主要污染源：汽车尾气洛杉矶光化学烟雾事件,NOx,CH,UV,浅蓝色混和烟雾,O3(85%),过氧酰基硝酸酯(10%),其它（5）,大气污染对健康的直接危害,光化学型烟雾的危害,对眼睛具有强烈的刺激作用；对呼吸道强烈刺激作用；抑制免疫系统；致敏反应;加速衰老；组织缺氧。,煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较,生产事故印度博帕尔毒气泄漏事故,时间：1984年12月3日 事件：距新德里以南750公里、地处印度中部丘陵地带中央邦首府博帕尔市一家农药厂，装有液态剧毒气体甲基异氰酸盐的储气罐内45吨剧毒气体泄漏殆尽。 教训： 2天内就有2500人死于这场污染事故，另有1000多人危在旦夕，3000多人病入膏肓。在这一污染事故中，有15万人因受污染危害而进入医院就诊，事故发生4天后，受害的病人还以每分钟一人的速度增加。这次事故还使20多万人双目失明。,Toxic gas leakage accident in Bphopal, india印度博帕尔毒气泄漏事件,美国联合碳化物公司在印度中央邦的首府博帕尔北部人口稠密区建立了一农药厂。由于工厂设备年久失修，早应更新，但公司不予投资。1984年12月2日深夜，该厂的一个储料罐进水，罐中的化学原料发生剧烈的化学反应，储料罐爆炸，41吨异氰酸甲酯泄漏到居民区，酿成迄今世界最大的化学污染事件。,急性中毒的主要表现是呼吸道症状，咳嗽、呼吸困难、分泌物多、进而引起肺水肿，窒息，死亡。眼结膜分泌物增多，视力减退，甚至失明。急性神经中毒的主要表现是昏迷。死亡原因主要是肺水肿、窒息。事件后流产、死产率大大增加。 1994年，事件后10 年，国际医学专家委员会对博帕尔毒气泄漏事件的远期影响进行了调查，发现当年暴露人群慢性呼吸道疾病患病率高，呼吸功能降低，免疫功能降低，神经精神系统患病率高，表现失眠、头痛、头晕、记忆力低、动作协调能力差、精神抑郁等等。,毒气泄漏时，微风自东北吹向西南，白色的烟雾顺着风向弥漫在博帕尔市区狭长地带的上空，居民从熟睡中被剧烈的刺激性气体呛醒，不顾一切地逃命，全城陷入一片混乱和恐怖。两个小时后，烟雾逐渐消散。在这次惨剧中，有521262人暴露，严重暴露的有32477人，中度暴露的有71917人, 轻度暴露的有416868人。2500人因急性中毒死亡，各种后遗症、并发症不计其数，给人民健康、神经精神和社会政治经济造成无法弥补的损失。,印度博帕尔毒气泄漏事件给人类留下了很多教训，其中最重要的是发展中国家在发展经济的时候，一定要完善法律体系，加强进口管理和监督监测。大的工程项目应有卫生环保专家参与。要加强卫生宣教。,Explosion of unclear power plant in USSR（前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事件）,1986年4月26日凌晨1时许，前苏联切尔诺贝利核电站爆炸，造成自1945年日本广岛、长崎遭原子弹袭击以来世界上最为严重的核污染。反应堆放出的核裂变产物主要是131I、103Ru、137Cs和少量60Co。周围环境中的放射剂量达200R/小时，为人体允许剂量的2万倍。此次核事故造成13万居民急性暴露，31人死亡，233人受伤，经济损失达35亿美元。这些放射性污染物随着当时的东南风飘向北欧上空，污染北欧各国大气，继而扩散范围更广。3年后发现，距核电站80km的地区，皮肤癌、舌癌、口腔癌及其他癌症患者增多，儿童甲状腺病患者剧增，畸形家畜也增多。尤其在事故发生时的下风向，受害人群更多、更严重。,重庆市开县高桥镇井喷事故,2003年12月23日22时左右，由四川石油管理局川东钻探公司承钻的位于重庆市开县高桥镇的16H井发生天然气井喷，直到27日才将井喷完全控制。井喷事故排放的气体，主要成分为硫化氢、甲烷、乙烷、二氧化碳等。当地9.3万居民受害，65000人被紧急疏散安置，42847人接受治疗，2155人住院治疗，死亡243人，畜禽死亡6899头（只），直接经济损失达6432.31万元。 中毒者的主要临床表现：眼部和呼吸道的刺激症状及头昏、头疼、失眠、多梦等神经症状。,2、慢性危害,（1）长期刺激作用产生炎症 （2）心血管疾病（3）机体免疫功能下降（4）变态反应（5）慢性化学中毒 (6) 致癌作用,公害事件：四日市哮喘事件,慢性阻塞性肺部疾患 (COPD),3 、大气污染对健康的间接危害,影响小气候和太阳辐射 产生温室效应 间接危害 臭氧层空洞 酸雨,影响小气候和太阳辐射,烟尘,形成,云雾,颗粒性污染物,吸收太阳辐射,1、影响UV生物学作用,2、冷化效应,3、遮天蔽日,温室效应（Greenhouse effect）,地球,对流层,温室效应,平流层,太阳,太阳辐射,大气,包括温室气体,太阳辐射通过气体,太阳辐射使地球表面升温并散热,一些热量穿过气体层,一些热量被吸收,留在大气层,温室效应的定义：由于人类活动造成CO2等温室气体释放过多，温室气体大量吸收来自地表辐射的红外线引起的近地面气温增高、全球气候变暖的现象。,CO2的原因：,大量燃料燃烧 大面积森林砍伐,温室效应,43折回宇宙空间,43到达地表,被地表吸收，令地表温暖,温暖的地表释放红外线,红外线被温室气体吸收,CO2和H2O 对地球起到保温作用,人类活动释放的温室气体：CO2、CH4、N2O、CFC,温室效应对人类健康的影响,对发病率的影响对死亡率的影响,病原微生物繁殖,改变生物传媒和病原体的地理分布,原始病毒从冰川融化而进入环境,炎热地区、炎热季节：死亡率,寒冷地区、寒冷季节：死亡率,臭氧层空洞（ozone depletion）,1985年，英国科学家首次在发现南极上空发现臭氧层空洞 1986年，美国南极考察队证实臭氧层空洞存在1987年，西德考察队在北极上空发现臭氧层空洞,臭氧层空洞,罪魁祸首：含氯和含溴的简单卤代烷,空洞形成的原理：破坏平流层的臭氧层，紫外线强度,卤烃释放氯或溴自由基,紫外线生物学损伤增多,同温层的臭氧层破坏,氯或溴自由基破坏臭氧分子,到达地面的紫外线增多,1,2,3,4,臭氧层空洞对人体健康的影响,皮肤癌增多 大气光化学氧化剂增加导致的健康危害 免疫系统抑制 白内障发病率增加,酸雨,pH值小于5.6 的降水,太阳能量启动光化学反应,氧化,二氧化硫,硫 酸,二氧化氮,硝 酸,酸雨,酸雨对人类已造成多种危害,大气二氧化硫循环,年份,自然来源,酸雨的危害,树木被酸雨破坏,酸雨的危害,酸雨对石雕的损害,摄于1908年,摄于1968年,我国酸雨区：1、珠江三角洲及其北部2、杭州湾,四、大气中主要污染物对人体健康的影响,（一）SO2,来源（1）燃煤（主要） （2）生产废气：有色金属冶炼、钢铁、化工、炼油、硫酸厂等。,对健康的影响,（1）对呼吸道的刺激作用（2）其它作用 对大脑皮层机能的影响 致突变作用和促癌作用 影响新陈代谢 变态反应 （3）SO2和颗粒物的联合作用,（二）颗粒物,来源 （1）自然源（2）人为源,对健康的影响,（1）对呼吸系统的影响进入肺部对局部组织具有堵塞作用 载体作用 （2）致癌作用（3）其他,（三）氮氧化物(NOx),来源 （1）自然源（2）人为源,对健康的影响,（1）对呼吸道的刺激作用 （2）对血液的影响 （3）促癌作用（4）神经衰弱症候群（5）形成光化学烟雾,（四）一氧化碳(CO),来源（1）家用燃料物质不完全燃烧（2）工业交通燃油、燃气产生的废气,对健康的影响,（1）组织缺氧（2）损伤神经系统（3）影响心血管系统（4）死胎或出生后神经障碍,（五）铅（Pb ）,来源（1）含铅汽油的使用（主要）（2）铅锌矿的开采冶炼、蓄电池厂、某些含铅涂料,对健康的影响,儿童铅中毒的主要特点：（1）儿童的胃肠道对铅的吸收率比较高；（2）儿童的血脑屏发育尚不完全，导致铅的神经毒性更敏感；（3）铅可选择性作用于儿童脑的海马部位，损害神经细胞，导致儿童行为功能和智力障碍。,（六）多环芳烃(PAH ),化学结构 是含两个或两个以上苯环并以稠合形式联结的芳香烃类化合物的总称，又称稠环芳烃。,来源 主要来源于各种含碳有机物的不完全燃烧和热解。,对健康的影响,至今，已发现PAH有100多种化合物，1976年国际癌症研究中心列出的可以诱发实验动物肿瘤的94种化合物中，PAH占了15种。苯丙吡(BaP)是第一个被发现的环境致癌物，而且致癌性很强，故常以其作为PAH的代表。动物实验已经证明BaP能诱发皮肤癌、肺癌、胃癌，流行病学资料说明空气中BaP与皮肤癌和肺癌有明显的正相关性。,（七）二噁英,二噁英样物质 二苯并二噁英 二苯并呋喃 多氯联苯,来源（1）垃圾焚烧 环境中95左右的二噁英样物质来源于含氯垃圾的焚烧。（2）生产过程 含氯化学品及农药生产 、纸浆和造纸、工业的氯气漂白过程,对健康的影响,（1）环境激素效应 主要表现为环境雌激素样作用。（2）致癌作用 已知人类致癌物。可引起软组织肉瘤、淋巴网状细胞瘤、呼吸系统癌、前列腺癌等。（3）免疫毒性（4）其他：皮肤毒性、肝毒性等。,五、室内空气污染的特点及其对健康影响,全国每年由室内空气污染引起的死亡人数已达11.1万人，每天大约是304人 ！,(一) 室内空气污染物,1、挥发性有机化合物(VOCS): 甲醛、苯、甲苯和二甲苯等2、氡气3、氨4、微生物及生活排放导致污染:细菌,油烟,烟草等5、铅、镉、铬、汞、砷等常见的有毒污染物 6. 不科学的建筑设计和装修设计不利于室内空气净化通风,阳光,装修,(二)室内大气污染来源,人类活动,燃料燃烧及加热,建筑材料及装饰材料,室外来源,家用电器,（三）室内空气污染的特点,1、人在室内活动时间长，尤其是现代人2、室内污染物来源多、种类多、更复杂3、室内空气流通差，污染物不易扩散，浓度大，危害大4、室内污染危害的突出表现与室外不同:,不同之处:（1）二氧化碳和氧气的比例可有较大的变化（2）室内微生物污染比较严重，可引起呼吸道传染病（3）室内有机物污染比较严重 （4）室内还有放射性污染，比室外严重,（四）主要污染物对健康的影响,挥发性有机化合物（VOCs）VOCs是一类重要的室内空气污染物，目前已鉴定出的有500多种。甲醛、苯都属于VOCs 。,甲醛,嗅到异味刺激眼和呼吸道变态反应 肝损伤 损伤遗传物质,苯,造血系统毒性生殖系统毒性中枢神经系统毒性,氡,氡在衰变过程中，可以释放出、射线。氡及其衰变子体随空气进入 人体后，可形成体内辐射，诱发肺癌、白血病和呼吸道病变。,由于氡污染引起的肺癌占肺癌总发病的20！,氨,眼睛刺激作用呼吸道刺激作用,室内微生物,尘螨: 具有强烈的变态反应原性，可引起哮喘、过敏性鼻炎和过场性皮炎，等麻疹等。真菌等流感病毒、结核杆菌、链球菌,呼吸系统:诱发