环境卫生学第三章-大气卫生

2020/6/2,1,第二单元空气环境与健康,Chapter3,大气卫生AtmosphericHygiene,2020/6/2,2,教学目的与重点、难点(8hr),2020/6/2,3,Section1,大气特征和卫生学意义,2020/6/2,4,大气圈,指包围在地球表面，并随地球旋转的空气层，其厚度约为20003000km以上，没有明显的上界。,2020/6/2,5,2020/6/2,6,altitude（Km）80010080604020-100-50050100temperature（）,对流层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,平流层stratosphere,Ozonelayer,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,中间层mesosphere,热成层thermosphere,逸散层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,2020/6/2,7,(二)按大气的电离状态划分,1电离层2非电离层,2020/6/2,8,二、大气的组成及其卫生学意义,大气给生活在地球上的生命体以营养物，并保护它们免遭来自外层空间的有害影响。植物进行光合作用所需的二氧化碳、动物和人呼吸所需的氧气以及固氮菌所用的氮都由大气提供。一个成年人通常每天呼吸2万多次，吸入1015m3的空气。空气中氧含量降至12%时，人体可发生呼吸困难,降至10%时，可发生智力活动减退，降至7-8%时，可危及生命。,2020/6/2,9,2020/6/2,10,二、大气的组成及其卫生学意义,自然状态下的大气是由混合气体、水汽和气溶胶(aerosol)组成。除去水汽和气溶胶的空气称为干洁空气,2020/6/2,11,干洁空气的正常组成,2020/6/2,12,气溶胶,气溶胶是指悬浮在气体中的固体或液体颗粒。自然状态下的大气气溶胶主要来源于岩石的风化、火山爆发、宇宙落物以及海水溅沫等。它的含量、种类以及化学成分都是变化的。,2020/6/2,13,气溶胶分类,根据形成过程的差异，气溶胶可分为粉尘(dust)、烟气(fume)、烟(smoke)和轻雾(mist)等。根据对能见度的影响以及颜色的差异等，气象学上将气溶胶分为轻雾、浓雾(fog)、霾(haze)和烟雾(smog)等。,2020/6/2,14,霾,霾也称灰霾（烟霞），是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。一般相对湿度小于80时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的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，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。,2020/6/2,15,表3-2几种气溶胶的形成机制及其物理性质特征,2020/6/2,16,三、大气的物理性状及其卫生学意义,太阳辐射：紫外线、红外线、可视线气象因素：气温、气湿、气流、气压空气离子化：,2020/6/2,17,（一）太阳辐射太阳是一团炽热的熔融物体，似一个巨大的热核反应堆。在反应过程中，产生大量辐射能。太阳辐射（solarradiation）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。太阳每分钟向地球输送的热能大约是250亿亿卡，相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量。,2020/6/2,18,地球,大气层,灰尘、雾、水汽等能吸收14太阳辐射,43到达地表,43折回宇宙空间,（一）、太阳辐射（solarradiation）,表面温度6000K,2020/6/2,19,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,组成太阳光谱,2020/6/2,20,（1）紫外线,紫外线辐射（ultravioletradiation）可分为三段,2020/6/2,21,2020/6/2,22,ultravioletradiationA段（320400nm)B段（275320nm)C段（200275nm)infrared（76030000nm)visiblelight（400760nm),促进黑色素原黑色素色素沉着，保护皮肤，增强免疫功能红斑作用抗佝偻病作用具有杀菌作用热效应；使机体局部温度升高，血管扩张，促进新陈代谢及细胞增生,Physicalstateofair,1.Solarradiation,2020/6/2,23,适量,2020/6/2,24,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,300-400nmUV-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,2020/6/2,25,抗佝偻病作用(anti-rachiticeffect),紫外线皮肤和皮下组织中的7-脱氢胆固醇VitD2活性25（OH）D3,290320nmUV-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VitD3:6ug/cm2/h10100ug/天,空气污染、季节变化等可影响UV的生物学作用,2020/6/2,26,杀菌作用(germicicaleffect),紫外线细胞原浆蛋白质分解核变性、凝固,细菌,200275nmUV-C,2020/6/2,27,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,2020/6/2,28,紫外线的有害作用：,2020/6/2,29,紫外线的有害作用：,2020/6/2,30,长期大量的紫外线照射的危害,紫外线还可使大气中碳氢化合物和氮氧化物发生光化学反应而产生光化学烟雾,2020/6/2,31,反映紫外线辐射强度的指标称紫外线指数（ultravioletindex,UVI）。紫外线指数从0至8级，该指数越高，对皮肤和眼睛的损害愈严重。紫外线指数可引起公众对过量暴露紫外线辐射危险的关注和提醒人们户外活动应采取哪些预防措施。紫外线指数达到3-4级时，户外活动应用遮阳伞，穿戴宽边帽和宽松服装，涂抹防晒霜，配带可过滤长波和中波紫外线的太阳镜。,2020/6/2,32,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,275320nmUV-B,红斑作用(erythemaeffect),2020/6/2,33,（2）infraredray,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。,2020/6/2,34,适量,过量,临床应用,2020/6/2,35,（3）visiblelight,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,2020/6/2,36,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,2020/6/2,37,（二)、气象因素（meteorologicalfactor）,气象因素与太阳辐射综合作用于机体，对机体的冷热感觉、体温调节、心血管功能、神经功能、免疫功能和新陈代谢功能有调节作用。,2020/6/2,38,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,2020/6/2,39,几种疾病及其传媒需要的气候条件,2020/6/2,40,2、天气与气候,天气是指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。气候是指某地区长期天气变化情况的概括，即最常见的具有代表性的天气特征。,2020/6/2,41,3.气候与健康,（1）气候对健康的影响：心肌梗死、高血压、脑卒中、冠心病、传染病、肺炎、支气管哮喘、风湿性关节炎，肌肉痛、断肢痛、偏头痛等“天气痛”。（2）气候适应：遗传和后天获得,2020/6/2,42,天气的变化也常常引起某些疾病的加重:心肌梗死的急性发作常受高气压、气温变化、大风等的影响。冷刺激可使周围血管收缩、动脉压升高，心肌需氧量增多。高血压、脑卒中死亡多发生在寒冷季节、气象多变的时日。冠心病患病率及死亡率在1月2月份较7月8月份高，这是由于血管弹性、血液黏度、凝血时间和毛细血管脆性等均与气候有关。,2020/6/2,43,传染病的发病往往有明显的季节性。肺炎死亡多见于12月3月，当高气压急剧下降、冷峰通过时肺炎的发作或死亡数增加。支气管哮喘的发生与雷雨、台风、气团交替、冷峰过境、日温差较大有关。,2020/6/2,44,疾病发作或流行的天气因素,2020/6/2,45,4.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。,2020/6/2,46,（三）、空气离子化(Airionization),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,2020/6/2,47,空气离子(airion),根据空气离子的大小以及运动速度对其分类，近地表大气中存在的空气离子有轻离子(lightion)和重离子(heavyions)两类轻离子与空气中的悬浮颗粒或水滴结合，形成重离子。,2020/6/2,48,空气离子的分类（据离子大小和迁移率）,2020/6/2,49,2、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。,2020/6/2,50,（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。一般认为，空气阴离子对机体具有镇静、催眠、镇痛、镇咳、降压等作用，而阳离子作用则相反，可引起失眠、头痛、烦躁、血压升高等。,2020/6/2,51,3、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：,2020/6/2,52,4、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。,2020/6/2,53,不同空气环境状况空气负离子浓度,2020/6/2,54,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,2020/6/2,55,不同的负离子浓度对健康的影响,级别数量个/cm3对健康的影响1600不利2600900正常39001200较有利412001500有利515001800相当有利618002100很有利72100极有利8106不利,2020/6/2,56,作业,思考题：试述天气、气候与健康的关系。,2020/6/2,57,第二节大气的污染以及大气污染物的转归,一、大气污染来源二、大气污染物的种类及其存在形式三、影响大气中污染物浓度的因素四、大气污染物的转归,2020/6/2,58,工业企业:燃料燃烧、生产过程中排出的污染物生活炉灶和采暖锅炉：交通运输：北京市大气中74%的VOCs、63%的CO、50%的NOX来自机动车尾气污染。由其他环境介质转入：地面尘土、意外事件飞扬、火葬场、垃圾焚烧炉、烟花爆竹,一、大气污染来源,天然来源,污染来源,人为来源,2020/6/2,59,(一)生产性污染（Productivepollutant）,1.能源大规模使用；2.资源大规模的开发；3.新物质的大规模合成：现有960万种新的化学物质，人工合成200万种，增加1000种/年。三大合成（塑料、纤维、橡胶）。特点：有组织排放、量大、毒性强、易治理,2020/6/2,60,(二)生活性污染（Domesticpollutant）,煤烟：产生大量有害气体和灰尘。1999年九届人大11次会议提案：在大城市禁止烧煤。特点：片污染、无组织排放、难治理,2020/6/2,61,影响污染物的种类和排放量因素,燃料燃烧时产生的污染物的种类和排放量除与燃料中所含的杂质种类和含量有关外,还受燃料的燃烧状态影响。燃料燃烧完全时的主要污染物是CO2、SO2、NO2、水汽和灰分。燃烧不完全时，则会产生CO、硫氧化物、氮氧化物、醛类、碳粒、多环芳烃等。,2020/6/2,62,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SO2606060CO0.231.422.7NO29.19.13.6HC0.10.55Dust一般燃烧111111燃烧良好时369,2020/6/2,63,汽车排气一氧化碳100%碳氢化合物60%氮氧化物100%,从曲轴箱漏出的气体碳氢化合物20%,从油箱和汽化器中挥发的汽油碳氢化合物20%,2020/6/2,64,机动车尾气污染物占大城市空气污染物的比例（%）,2020/6/2,65,我国人民燃放烟花爆竹已有二千多年历史。爆竹的主要成分是黑火药，含有硫磺、木炭粉、硝酸钾，有的还含有氯酸钾。制作闪光雷、电光炮、烟花炮、彩色焰火时，加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉及无机盐。加入锶盐火焰呈红色、钡盐火焰呈绿色、钠盐火焰呈黄色。纸屑、烟尘及有害气体伴随着响声及火光，硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等严重污染空气。影响清洁卫生。爆炸声如雷贯耳，单个闪光雷爆炸时，其噪声至少在130分贝（dbA）以上，成为噪声公害。燃放鞭炮而引起火灾，炸伤手臂、面部或眼睛。,2020/6/2,66,2020/6/2,67,二、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（气溶胶）,按形成过程,一次污染物,二次污染物,气体,蒸汽,2020/6/2,68,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。,2020/6/2,69,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、可吸入颗粒物、细颗粒物、超细颗粒物,2020/6/2,70,总悬浮颗粒物Dp100um,totalsuspendedparticulatesTSP,可吸入颗粒物Dp10um,inhalabalparticulatesIPparticulatematterPM10,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（suspendeddusts）。,2020/6/2,71,细颗粒物Dp2.5um,fineparticleparticulatematterPM2.5,在空气中悬浮的时间更长，对健康的危害极大。,（1）易进入深部呼吸道；（2）易进入血液；（3）易吸附其他毒物。,超细颗粒物Dp0.1um,(ultrafineparticle;ultrafineparticulatematter,PM0.1),PM0.1主要来自汽车尾气，多为大气中形成的二次污染物。PM0.1的健康影响受到日益广泛的关注。,2020/6/2,72,大气粒子的大小与分布,PM0.1,2020/6/2,73,长沙市夏季PM10和PM2.5中水溶性离子的污染特征,长沙市夏季大气颗粒物中PM2.5平均浓度为72.3g/m3,污染严重;SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+是PM10和PM2.5中主要的阴离子和阳离子,分别约占离子总浓度的91.36%和94.57%.水溶性离子是大气可吸入颗粒物PM10和PM2.5的重要组成部分,与大气降水的酸度密切相关.大气中一些有害物质(如As、PAHs等)与水溶性离子发生协同作用,将对人体的危害有所增加,2020/6/2,74,超细颗粒物（ultrafineparticles，UFPs）,主要来源工业排放的废气和交通污染由多种有机成分、过渡金属和内毒素组成的混合物，芬兰的城市和乡村组成成分，主要含有大量的碳和水，其次按其含量大小依次为：SO42-、NO3-、NH4+和Ca2+Na、草酸盐、Fe、Cl-、甲基磺酸盐、K、Zn、Al、B、Mg、Ni、丁二酸盐、V、Cu、Pb、Ba、Ti、Mn、Se、Co、Sb、As、Mo、Sr、Ag、Cd、Rb、Li、Bi、Tl和Th德国PM2.5颗粒中，88为UFPs，而UFPs质量只占PM2.5质量的5，表明大气颗粒物的数量浓度主要由UFPs决定，而其质量浓度主要由粗颗粒物决定。夏季50的UFPs由含碳化合物组成（有机物和碳元素），50由无机物（主要时硫和氨）组成，冬季UFPs是由70含碳化合物和30无机物组成。大气颗粒物的粒径越小，多环芳烃含量也越多，其中在1.1m的颗粒物中PAHS所占的质量百分比为4567.8%，而大约有68.484.7%的PAHS吸附在2.0m颗粒上，,2020/6/2,75,化学性污染物,气态污染物常见的污染物含硫化合物含氮化合物碳氧化合物碳氢化合物卤素化合物,2020/6/2,76,三、影响大气中污染物浓度的因素,污染源的排放情况:排出量排出高度与污染源的距离,气象条件:,地形条件:,2020/6/2,77,一、污染源的排放情况：,排出量：是决定大气污染程度最基本的因素。在其它条件相同的情况下，单位时间排出量越大，污染越严重。,2020/6/2,78,排出高度：=烟囱本身高度+烟气抬升高度用烟波中心轴到地面的距离来表示。污染源下风侧污染物的最高浓度大致与烟囱有效排出高度的平方成反比。,有效排出高度,2020/6/2,79,H,12-20H,1/H2,2020/6/2,80,与污染源的距离：即到烟波着陆点的距离。10-20H污染物排出后经过的距离越远则烟波的断面越大，稀释程度越高，因而浓度越低，这也是排出污染物的企业与住宅区之间，设置防护带距离的依据之一。,2020/6/2,81,排出方式：,按排放时间间歇排放连续排放按集中排放无组织排放有组织排放,2020/6/2,82,二、气象条件,风和湍流:气温:气压:气湿:降水、雨雪:,2020/6/2,83,1、温度层结,温度层结即气温的垂直梯度，它决定大气的稳定程度，影响大气湍流的强弱。表示单位：、K,K+273,9/5+32,2020/6/2,84,（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。在实际情况下，由于太阳辐射和其他各种气象因素的影响，是经常发生变化的。,2020/6/2,85,高度（Km）1815129630-80-60-40-2002040温度（）,气温垂直分布实际情况,0晴朗白天，风速小，气温随高度递减,0云天或阴天，风速大气温随高度无变化,0无风、少云夜晚气温随高度递增,逆温,2020/6/2,86,（2）逆温的概念及成因,逆温(temperatureinversion)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。成因：辐射逆温、地形逆温、下沉逆温,2020/6/2,87,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。,2020/6/2,88,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。,2020/6/2,89,逆温的成因,下沉逆温：空气压缩增温高气压团：受压变热,2020/6/2,90,（3）大气稳定度（atmosphericstability）,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。,2020/6/2,91,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,2020/6/2,92,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,2020/6/2,93,d,不稳定状态，湍流大，烟波翻卷剧烈，垂直扩散充分,d,中性状态。水平扩散较好，垂直扩散不太充分,d,稳定状态逆温，水平延伸,上扬型：下方出现逆温，傍晚,下扩型：上空逆温，日出前后,2020/6/2,94,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,2020/6/2,95,大气稳定度分析举例,稳定状态,中性状态,不稳定状态,d1/100m0.8/100m,d1/100m1/100m,d1/100m1.2/100m,12.0,12.0,12.0,2020/6/2,96,2、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1.10325105Pa760mmHg1mmHg133.322Pa,2020/6/2,97,（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。,2020/6/2,98,（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。,2020/6/2,99,3、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,2020/6/2,100,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。,2020/6/2,101,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。,2020/6/2,102,不同气温下的饱和湿度,2020/6/2,103,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。,2020/6/2,104,（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。水溶性气SO2酸雨湿度空气干燥有利于污染物扩散,2020/6/2,105,气湿大时对污染物扩散的影响:水蒸气凝结于灰尘颗粒表面，使之沉降大气底层，使接近地面的空气层灰尘浓度升高。气湿很大而低温则形成雾，更使大气污染增加。,降水、雨雪：可以冲洗空气中的灰尘、煤烟和各种气体污染物，所以雨雪之后大气变得清洁和新鲜。,2020/6/2,106,4、气流,风和湍流,风是一种空气的水平运动，就像大气中的动力机器起着输送和扩散有害气体及微粒的作用。,风速,风向,2020/6/2,107,风向：风吹来的方向污染下风侧空气中污染物浓度要比上风侧高得多，所以居民区应布置在常年主导风向的上风侧，公矿企业，尤其是能造成严重大气污染的工厂应设置在常年主导风向的下风侧。全年污染以全年内主导风向的下风侧地区受影响最大。,2020/6/2,108,湍流：是由于垂直气温的变化和大气中气团间的摩擦作用而引起的短暂性紊流，是一种不规则的空气流动。湍流强，有利于污染物的稀释和扩散。,2020/6/2,109,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。,2020/6/2,110,风向频率图,又称风玫瑰图（windrose），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。,2020/6/2,111,2020/6/2,112,广州市多年风向频率图,2020/6/2,113,本省风向受季风影响，季节性变化较强。陇东风向季节性变化最明显，冬季多西北风，夏季多东南风；中部和河西地区，冬季多西北风，夏季东南风频率有所增加，成为最多风向和次多风向；陇南地区近地面风向受地形起伏的影响，一年四季多东南风。,2020/6/2,114,影响大气中污染物浓度的因素,(三)地形1.山地和谷地2城市热岛3海滨与陆地,2020/6/2,115,三、地形:1.山地和谷地:在山区，由于地形起伏，造成辐射强度和辐射冷却不均，引起热力环流，形成地形风。因此山谷中不同位置、不同高度不同时间的大气运动状况是不同的，对污染物的传送能力也各不相同。,2020/6/2,116,2.城市热岛：城市温度高于郊区的现象，在气象学上通常称为城市的“热岛效应”。人口密集的城市热量散发远远大于郊区，结果造成城区气温较高，往郊外方向气温逐渐降低。如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就像浮在海面上的岛屿，称为热岛（heatisland）现象。,2020/6/2,117,城市建筑物、柏油混凝土路面颜色深，吸收热量多；砖瓦、水泥、石块等建筑材料，储存和传送热量的本领比土壤强。即能有效储存较多的热量又能很快向大气中传送大量热能；储水少,水分蒸发会消耗掉的热量少；机动车发动机、空调以及尾气散发的热量；人口密集；照明器具、家电、办公设备使用时产生的热量；城市绿地减少,城市热岛是怎样形成的？,2020/6/2,118,热岛的热空气上升，四郊冷空气流向城市，可将郊区的大气污染物吹入市区，造成市区的大气污染。,城市热岛的影响：,2020/6/2,119,2020/6/2,120,大气污染物的转归,(一)自净1.扩散沉降作用：2.氧化中和作用：3.植物吸收作用：樱树叶片180mgNO2，樟树叶片对氟2636mg/kg(二)转移1.向下风侧更远的方向转移；2.向地面水体和土壤转移；3.向平流层转移。(三)形成二次污染和二次污染物,2020/6/2,121,植物吸收作用,“净化器”：1hm2山毛榉林一年中阻滞和吸附的粉尘达68t；在有放射性污染的厂矿周围，种植一定宽度的林木，可以减轻放射性污染物对周围环境的污染。许多绿色植物如悬铃木、橙、圆柏等，能够分泌抗生素，杀灭空气中的病原菌。在24小时照明的条件下，芦荟消灭了1立方米空气中所含的90%的醛，常青藤消灭了90%的苯，龙舌兰可吞食70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯，垂挂兰能吞食96%的一氧化碳、86%的甲醛。,2020/6/2,122,植物吸收作用,1公顷柳杉可吸收60千克SO2；广玉兰、银杏、中国槐、梧桐、樟树、杉、柏树、臭椿，茶花、仙客来、鸢尾、紫罗兰、晚香玉、凤仙、牵牛、石竹、唐菖蒲等通过叶片吸收毒性很强的二氧化硫，经过氧化作用将其转化为无毒或低毒性的硫酸盐等物质；Cl2污染：油松、夹作桃、女贞、连翘HF污染：构树、杏树、郁金香、扁豆、棉花，西红柿光化学烟雾：洋槐、椽树水仙、紫茉莉、菊花、鸡冠花、一串红、虎耳草等能将氮氧化物转化为植物的营养物质。,2020/6/2,123,植物吸收作用,“报警器”：SO2污染：潮湿的气候条件下，苔藓枯死；雪松呈暗竭色伤斑，棉花叶片发白；各种植物出现“烟斑病”。菖蒲等植物出现浅褐色或红色的明显条斑，是氮氧化物中毒的不祥之兆。假如丁香、垂柳萎靡不振，出现“白斑病”，说明空气中有臭氧污染（实验测得，臭氧浓度超过0.080.09ppm时，会使植物出现褐斑，继而变黄，最后褪成白色，叫作植物“白斑病”。臭氧浓度达0.1lppm以上时，则100%植物发病）。秋海棠、向日葵突然发出花叶，多半是讨厌的Cl2在作怪,2020/6/2,124,第三节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二、大气污染对健康的直接危害三、大气污染对健康的间接危害,2020/6/2,125,大气污染物进入人体的途径,（一）经呼吸道进入（二）经消化道进入（三）经粘膜、皮肤进入机体,2020/6/2,126,三、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,2020/6/2,127,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,2020/6/2,128,（二）大气污染对健康的直接危害,急性危害直接危害慢性危害致癌作用心血管疾病,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,异常天气生产事故,2020/6/2,129,1、急性危害（大气污染造成急性中毒的主要类型）,烟雾事件煤烟型烟雾事件（coalsmog）光化学型烟雾事件(photochemicalsmog）生产事故,2020/6/2,130,2020/6/2,131,（1）煤烟型烟雾事件:,污染物来自煤炭的燃烧产物及工业生产过程的污染物；气象条件为气温低、气压高、风速很低、湿度大、有雾、有逆温产生；多发生在寒冷季节；河谷盆地易发生；受害者以呼吸道刺激症状最早出现，咳嗽、胸痛、呼吸困难，并有头疼、呕吐、发烧。死亡原因多为气管炎、支气管炎，心脏病等。,2020/6/2,132,1952年12月5日，英国伦敦地面气温接近0，气温逆增（temperatureinversion），空气静止无风，空气中有一厚层烟雾，且连续四天聚积不散，许多人死亡。当时在伦敦市区展销的牛群也受到危害。此次大气污染事件在公害（publicnuisance）史上称作“伦敦烟雾事件（Londonsmogincidence）”。烟雾主要污染来源是家庭和工厂的煤烟及汽车废气。,2020/6/2,133,2020/6/2,134,光化学烟雾（photochemicalsmog）,是由汽车尾气中的氮氧化物（NOX）和挥发性有机物（VOCs）在日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成的刺激性很强的浅蓝色烟雾所致。主要成分是臭氧、醛类以及各种过氧酰基硝酸酯（peroxyacylnitrates,PANs），这些通称为光化学氧化剂（photochemicaloxidants）。其中，臭氧约占90以上，PANs约占10，其他物质的比例很小。PANs中主要是过氧乙酰硝酸酯（PAN），其次是过氧苯酰硝酸酯（PBN）和过氧丙酰硝酸酯（PPN）等。醛类化合物主要有甲醛、乙醛、丙烯醛等。,2020/6/2,135,光化学烟雾的定义及成分,主要污染源：汽车尾气,NOx,VOCs,UV,浅蓝色混和烟雾,O3(90%),过氧酰基硝酸酯(10%),其它,主要为过氧乙酰硝酸酯,醛类、酮类、过氧化氢等,2020/6/2,136,光化学型烟雾事件：,污染物主要来自汽车尾气，经日光紫外线的光化学作用生成的强氧化型烟雾；气象条件为气温高、天气晴朗，紫外线强烈。多发生在夏秋季节的白天；多发在南北纬度60。以下的地区；大城市内机动车拥挤、高楼林立，街道通风不畅，容易发生烟雾事件；主要症状是眼睛红肿、流泪、咽喉痛、喘息。咳嗽、呼吸困难、头痛、胸闷、皮肤潮红、心脏功能降碍、肺功能衰竭。,2020/6/2,137,光化学烟雾,形成过程形成的几个主要过程和基本反应如下起始阶段引发反应：NO2在日光作用下吸收光能，产生臭氧和原子氧。自由基生成阶段连锁反应：此阶段主要是碳氢化合物与O和O3氧化，产生多种自由基。每个反应能产生一个以上的自由基。,2020/6/2,138,光化学烟雾形成过程,自由基传递阶段：此阶段每个反应过程中，每个自由基只能转变成一个另一种自由基。自由基减少阶段终止反应：此阶段自由基逐渐消失，产生更多的稳定产物。,2020/6/2,139,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。,2020/6/2,140,煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件的特点比较,2020/6/2,141,煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较,2020/6/2,142,大气污染对健康的直接危害,2生产事故：（1）印度博帕尔市毒气泄漏事件；（2）前苏联切尔诺贝利核电站爆炸,2020/6/2,143,工業劇毒外洩事件,美國設在印度波帕爾市的一所跨國公司，洩漏出4600噸劇毒的製藥品，造成20萬居民中毒，其中重傷四萬人，殘廢10萬人，死亡3000人。,三民書局高中世界文化歷史篇上第十章第三節,2020/6/2,144,急性中毒主要症状,咳嗽、呼吸困难、分泌物多、眼结膜分泌物增多、视力减退，严重者出现失明、肺水肿、窒息和死亡。事件后当地的流产和死产率明显增加。10年的调查显示，当年暴露人群的慢性呼吸道疾病患病率高、呼吸功能降低、免疫功能降低。暴露者中神经精神系统症状如失眠、头痛、头晕、记忆力降低、动作协调能力差、精神抑郁等的发生率高。,2020/6/2,145,切尔诺贝利核电站爆炸的后果,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。,2020/6/2,146,重庆天原化工厂氯气泄漏事故,时间：2004年04月16日原因：设备陈旧，违规操作后果：十多人死亡或受伤，十五万人被疏散,2020/6/2,147,重庆开县井喷事故死亡人数243人,开县高桥镇天然气井喷事故威胁范围内的4.1万名群众，事故发生时，富含剧毒的硫化氢和二氧化碳的天然气喷至三十米高,整个开县城都能闻到臭鸡蛋一样的味道。,2020/6/2,148,在井喷井周围1平方公里内的山坡上，附近居民饲养的家禽、家畜全部死亡，附近的野生动物如老鼠、野兔等全部死亡，甚至栖息在其附近的飞鸟也基本难逃劫难。据事件后的统计，开县高桥镇及其附近的麻柳乡、正坝镇、天和乡4个乡镇、30个村的9.3万人受灾，疏散转移居民6.5万人，累计门诊治疗中毒者27011人次，住院治疗2142人次，243人死亡。主要表现为眼部和呼吸道刺激症状以及头昏、头痛、失眠、多梦等神经系统症状。该井天然气中硫化氢含量为151mg/m3，据估计事件中由井中至少喷出3000吨硫化氢。,2020/6/2,149,湖南一造纸厂排放毒气附近小学79名学生中毒,益阳市安化县2003-05-12工厂没有将废水冷却，而是直接将废水注入冷水中直接向外排放。气体中可能含有氯、硫醇等毒性元素。,2020/6/2,150,2、慢性危害,（1）影响呼吸系统功能：主要是引起“慢性阻塞性肺部疾患”(chronicobstructivepulmonarydiseases,COPD)，包括具有气流阻塞特征的慢性支气管炎（NO2、SO2、PM10）和（或）肺气肿。患者的气流阻塞呈进行性发展，但部分有可逆性，可伴有气道高反应性。（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,公害事件：四日市哮喘事件,2020/6/2,151,（1）影响呼吸系统功能,大气中的SO2、NOx、硫酸雾、硝酸雾及颗粒物长期反复刺激机体引起咽炎、喉炎、眼结膜炎和气管炎等。呼吸道炎症反复发作，可以造成气道狭窄，气道阻力增加，肺功能不同程度的下降，最终形成COPD）。,2020/6/2,152,影响呼吸系统功能,瑞士大气NO2、SO2和PM10浓度与人群肺功能降低以及慢性支气管炎发病率增高有关。美国、加拿大等地对儿童的研究也得出同样的结论。大气颗粒物污染可阻碍儿童肺功能的增长。美国大气PM10浓度每增加10g/m3，65岁以上人群哮喘和COPD的入院率增加1%。我国上海、沈阳、重庆、本溪等大气污染与呼吸系统症状以及慢性支气管炎、肺气肿等疾病的发生有明显的相关关系。北京大气SO2浓度每增加1倍，COPD的死亡率增加29%。北京和上海大气污染可影响儿童的一些肺功能指标如用力肺活量(FVC)、最大呼气流速（PEF）、第1秒钟用力呼气容积（FEV1）等。,2020/6/2,153,造成慢性危害及远期影响,（2）心血管疾病肺部疾患使肺功能下降，肺动脉压升高，继发肺心病；CO、NO2时血红蛋白带氧功能下降，组织缺氧，加重心脏负担引起肺心病。,2020/6/2,154,大气污染对心血管系统的影响短期影响,美国国家空气污染与死亡率和发病率关系研究计划对美国20个城市近5000万人的资料分析显示，人群死亡率与死亡前日颗粒物浓度相关。PM10每升高10g/m3可引起总死亡率和心肺疾病死亡率分别上升0.21%和0.31%。欧洲环境污染与健康研究计划对欧洲29个城市4300万人资料分析后发现，PM10每升高10g/m3，每日总死亡率与心血管疾病死亡率分别增加0.6%和0.69%。其他研究也表明，大气污染与心血管疾病死亡率、住院率、急诊率和疾病恶化等增加有关系。我国北京、太原和上海等地的研究也显示，大气污染，特别是颗粒物污染与心脑血管疾病的死亡率和发病率增加有关。,2020/6/2,155,大气污染对心血管系统的影响长期影响,对美国哈佛等六个城市进行的队列研究首次提出，大气污染的长期暴露与心血管疾病死亡率增加有关。对美国50个州暴露大气污染16年的近50万成年人的死亡数据分析后发现，在控制饮食、污染物联合作用等混杂因素后，PM2.5年平均浓度每增高10g/m3，心血管疾病患者死亡率增加6%，且未观察到其健康效应的阈值。大气O3浓度增高与心血管疾病的多发有关。大气污染长期暴露还与心律不齐、心衰、心跳骤停的危险度升高有关。我国沈阳、本溪等地的调查也表明，大气颗粒物的长期暴露与人群心血管疾病死亡率的增加有关。,2020/6/2,156,造成慢性危害及远期影响,（3）机体免疫功能下降大气中污染区，居民唾液溶菌酶和分泌性免疫球蛋白A含量下降，是反映大气污染早期影响的指标。细颗粒物PM2.5和O3与急性下呼吸道感染,2020/6/2,157,Effectofairpollutiononimmunologicalcompetenceinchildren,2020/6/2,158,造成慢性危害及远期影响,（4）变态反应日本四日市哮喘:以变态反应为主要症状的公害病.SO2、O3、PM2.5（柴油车尾气颗粒）、NOx等（5）慢性中毒例如铅、镉、锌、氟、砷、汞等。（6）致癌作用上海、沈阳和天津-苯并（a）芘.经毒理学实验或流行病学研究已证实具有致癌作用的如砷、B(a)P等.前瞻性研究不支持直接影响,美国PM2.5和SO2.柴油机尾气。上海吸烟与大气污染可能有协同作用。柴油机尾气,2020/6/2,159,四日市哮喘是日本发生的一起公害事件所致。四日市位于日本伊势湾西岸，曾因每隔四天有一次集市而得名。1955年开始修建炼油厂，发电厂等石油联合企业，因使用中东高硫重油，每年工厂均排出大量的SO2和粉尘，1960年开始工厂附近居民出现哮喘病，1961年大量出现，到1970年四日市哮喘病达到500多人，死亡36人。,2020/6/2,160,甘肃徽县铅锭冶炼厂,距县城仅有25公里，距水阳乡新寺村村民聚居地500米至1000米。周围400米范围内的土壤已全部被污染。2006年300多名儿童铅中毒1999年，该企业采用的烧结锅炼铅工艺是被国家明令淘汰的2003年企业由3000吨年扩建为5000吨年通过了ISO9001质量体系认证、ISO14000环境体系认证。,2020/6/2,161,毒雾笼罩“世外桃源”湖南一化工厂排放毒气,竹叶对氯气、氨气、二氧化硫等气体非常敏感，化工厂所处的地理位置是盆地，山林的气候较为湿润，排放的废气扩散受限制。,2020/6/2,162,2020/6/2,163,（三）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（Greenhouseeffect）间接危害臭氧层空洞（Ozonedepletion)酸雨（Acidrain),其他,2020/6/2,164,影响小气候和太阳辐射,烟尘,形成,云雾,