司纪亮大气卫生1

1、Air Sanitation大 气 卫 生环 境 卫 生 教 研 室司 纪 亮 1第三章 大气卫生大气的特征及其卫生学意义大气污染及大气污染的转归 大气污染对人体健康的影响大气中主要污染物对人体健康的影响大气质量标准大气污染对健康影响的调查和检测大气卫生防护措施大气卫生监督和管理2大 气 圈定义：指包围着地球表面，并随地球旋转的空气层. 大气圈厚度大约 2000km3000km.特点: 大气圈的物理和化学性质随着高度的不同而变化。3大气是生活在地球上生命体的必需物质，并保护它们免遭来自外层空间的有害影响。 植物: CO2 动物、人：O2 固氮菌：N24大气保护地球及其生命体免遭来自外层空间的有

2、害影响阻挡紫外线、太空射线使坠向地球的天体碎片燃烧5流星、陨石人们在观察中发现，在太阳的卫星火星和木星的轨道之间有一条小行星带，它就是陨石的故乡，这些小行星在自己轨道运行，并不断地发生着碰撞，有时就会被撞出轨道奔向地球，在进入大气层时，与之摩擦发出光热便是流星。流星进入大气层时，产生的高温，高压与内部不平衡，便发生爆炸，就形成陨石雨。未燃尽者落到地球上，就成了陨石。67目前世界上保存最大的铁陨石是非洲纳米比亚的戈巴（Hoba）铁陨石，重约60吨；其次是格林兰的约角1号铁陨石，重约33吨；我国新疆铁陨石，重约28吨，是世界第三大铁陨石；世界上最大的石陨石是吉林陨石，收集的样品总重为2550公斤，

3、吉林1号陨石，重1770公斤，是人类已收集的最大的石陨石块体。8吉林“1号陨石”落到永吉县桦皮厂附近，遁入地下6米多，升起一片蘑菇云，它产生的震动相当于6.7级地震，附近房中的家具都倾倒了，杯碗都摔碎了。力量非常强大。更有甚者，在西伯利亚的通古斯地区上空爆炸的陨石，不但把一百里以外居民住宅楼的玻璃震碎，而且使方圆三十里的森林化为灰烬，在爆炸的中心区树林还没有得及燃烧就已炭化，并且呈辐射状向外倒去；在其正下方的几棵“炭树”竟然直立着，原因是当时产生的高压使其变得坚固，那颗陨石爆炸时，连傍晚的莫斯科也如同白昼，可见，当时的情景是多么可怕。其实，比较起来，这也算不得什么。人们先后在美国亚利桑那州发现

4、了一个深170米，直径1240米的陨坑；在南极还有直径达300公里的大陨坑。在大西洋中部竟发现了直径达1000多公里的巨形陨坑，可以想象出，在它们陨落的一刹那间是怎样宏大而可怕啊！ 9 加拿大曼尼古根陨石坑是地球上已知最古老的撞击坑之一，也是世界上第五大陨石坑。 大约形成于两亿年前，是由一颗直径为5公里的天体撞击而形成。当年这个小天体在地球表面撞出了一个直径为100公里的大洞，但是经过两亿年的风吹日晒，这个陨石坑已经风化，现在坑内有一个直径70公里左右的环形湖。10第一节、大气的特征及其卫生学意义大气的结构 大气的组成大气的物理性状111. 最靠近地球2. 占大气总质量的75%3. 平均厚度1

5、2km4. 天气变化最复杂5. 气温随高度的增加而降低6. 空气具有强烈的对流运动对流层平流层同温层30 35km, -50-60 臭氧层15 35km, 20km地球保护伞中间层热成层大气的结构12大气的组成自然状态下的大气是由混合气体、水汽和气溶胶组成的。除去水汽和气溶胶的空气称为干洁空气。13氮气: 78.10%氧气：20.93%惰性气体：0.93%二氧化碳：0.03% (1) 城市高于农村 (2) CO2 浓度在不断升高: 每年升高大约1.5/百万 2100 (气温大约会升高 6) 干洁空气的组成14气溶胶气溶胶是指悬浮在气体中 的固体或液体颗粒。根据形成过程的差异可分为粉尘、烟气、烟

6、 和轻雾。根据对能见度的影响及其颜色的差异，气象学上将其分为轻雾、浓雾、霾和烟雾。15太阳辐射气象因素空气离子大气的物理性状16紫外线A段（320400 nm)B段（290320 nm)C段（200290 nm)红外线（76030000 nm)可见光（400760 nm)促进黑色素原 转化为黑色素，从而形成色素沉着，保护皮肤红斑作用抗佝偻病作用具有杀菌作用、诱导机体基因突变、蛋白酶变性热效应；使机体局部温度升高，血管扩张，促进新陈代谢及细胞增生太阳辐射17气象因素： 雨、雪、雷、电等18季风（monsoon）由于大陆及邻近海洋之间存在的温度差异而形成大范围盛行的、风向随季节有显著变化的风系，具

7、有这种大气环流特征的风称为季风。是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的，以一年为周期的大范围对流现象。19季风的形成及其影响因素季风是由太阳对海洋和陆地加热差异形成的，进而导致了大气中气压的差异。由于地球的自转效应，气流会受到一个惯性力作用，这个力就是地转偏向力(科里奥利力)。由于地转偏向力的作用，季风气流的方向可能改变。此外，季风还受大陆地形作用（如青藏高原）及其他因子的影响。20海陆温差形成季风21海陆温差形成季风22海陆温差形成季风23海陆温差形成季风24海陆温差形成季风253. 空气离子轻离子：空气中的气体分子受到外界某些理化因子的强烈作用，其外层电子跃出轨道，形成阳离子，跃出的

8、电子即吸附另一分子形成阴离子。每个阳/阴离子均能将周围1015个中性分子吸附在一起形成轻离子。重离子: 轻离子与空气中的悬浮颗粒或水滴结合重离子/轻离子 5026空气阴离子对机体具有镇静、催眠、镇咳、降压等作用。海滨、森林、瀑布附近的环境中，大气中阴离子含量较高，有利于健康。27第 2节 大气污染及大气污染物的转归大气污染的来源大气污染物的种类影响大气中污染物浓度的因素大气污染物的转归 28一 、大气污染的来源大气污染包括天然污染和人为污染两大类。天然污染源：沙尘暴、火山爆发、森林大火等。人为污染源 固定污染源流动污染源29火山喷发3031超级火山超级火山是指能够引发极大规模爆发的火山。虽然对

9、于爆发规模没有严谨的界定，但极大规模爆发都以瞬间改变地形，瞬间改变全球天气及全球性的生命灾难。英国有科学家用计算机做过模拟试验，如果黄石公园超级火山爆发，34天后，大量的火山灰就会跨过大洋到达欧洲大陆。模拟预示了美国3/4国土将受到影响。最大的危险在方圆1000公里的地区内，这里90%的人口无法幸免于难。大部分人会因为吸进的火山灰在肺里固化而死亡。美国的东海岸也会覆盖1厘米厚的火山灰。 在欧洲，更大的危害是无法预测的，因为这是火山灰形成的粉尘到处飘荡。更大的影响是紧接而至的气温变冷。根据计算机的预测，地球年平均气温会下降10左右，北极地区会下降12左右。专家预测这样的寒冷气候会持续6到10年，

10、然后才逐渐恢复正常。几乎所有的火山专家都同意，如果今天的地球上发生一次这样的喷发，人类将难以承受这样的打击，从天而降的酸雨就会让农业崩溃。32人 为 污 染 源 1. 工农业生产 (1) 燃料燃烧: 煤炭,石油 (2) 工业生产过程的排放 2. 生活炉灶和采暖锅炉：是采暖季节大气污染的重要原因。 3. 交通运输 汽车、火车、飞机、轮船和摩托车等交通运输工具排放的污染物 4. 其他: 扬尘、意外事故、垃圾燃烧等33 我国主要燃料中灰分和硫含量燃烧种类灰分（%）含硫量（%）煤5-350.2-4石油0.1-0.510.1-0.8页岩40-661.2-5.534 燃烧一吨煤排出的各种有害物质的重量（k

11、g） 有害物质 电厂锅炉工业锅炉 取暖锅炉 SO2 60 60 60 CO 0.23 1.4 22.7 NO2 9.1 9.1 3.6 VOCs 0.1 0.5 5 Dust 一般燃烧 11 11 11燃烧良好时 3 6 9 35吨钢能耗36我国钢铁吨钢能耗37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%38 机动车尾气污染物占大城市空气污染物 的比例（%）PbCOCO2CH美国69703335上海85803656北京63732239大气污染物定义: 1. 能引起大气污染的有害物质 2. 由于

12、人类活动或自然过程，排放到大气中的物质，对人或环境产生不利影响，统称为（GB6916-86） 40二、大气污染的种类1.按其形成过程分为:一次污染物: 由污染源直接排入大气环境中，其物理和化学性质均未发生变化的污染物 二次污染物：排入大气中 的污染物在物理、化学等因素的作用下发生反应形成的理化性质不同于一次污染物的新的污染物，称为二次污染物 2. 按其属性分为：生物性污染物:如经空气传播的病原微生物和植物花粉等物理性污染物：如噪声、电离辐射、电磁辐射等化学性污染物3. 根据污染物在大气中的存在状态可分为：气态污染物大气颗粒物41气态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.42

13、大气颗粒物粒径是大气颗粒物最重要的性质。大气颗粒物的许多性质如体积、质量和沉降速度等都与其有关。空气动力学等效直径Dp：在气流中，如果所研究的大气颗粒物与一个有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大气颗粒物的 Dp 直接表达出颗粒物在空气中的停留时间、沉降速度、进入呼吸道的可能性以及在呼吸道的沉积部位43按粒径大小，大气颗粒物一般分总悬浮颗粒(TSP):指粒径 100 m 的颗粒物，包括液体、固体或液体与固体结合存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒。可吸入颗粒物 (IP) ： Dp 10 m ，因其能吸入人体呼吸道而得名，又因其能长期飘浮在空气中，也叫飘尘

14、。细颗粒物： Dp 2.5 m，在空气中悬浮的时间更长，易于滞留在终末细支气管和肺泡中，某些较细的还可以穿透肺泡进入血液。超细颗粒物： Dp 0.1 m，主要来自于汽车尾气，多为大气中形成的二次污染物。44空气污染指数(API) 是一种反映和评价空气质量的方法将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式分级表征空气质量状况与空气污染的程度结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势 45 空气污染指数的污染物项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。随着环境保护工作的深入和监测技术水平的提高，再调整增加其它污染项目，以便更为客观地反应污染状况。 空气污

15、染指数的计算与报告： 污染指数与各项污染物浓度的关系是分段线性函数。APImax(I1,I2Ii,In) 该指数所对应的污染物即为该区域或城市的首要污染物。当污染指数API值小于50时，不报告首要污染物。 46我国目前使用的空气污染指数(Air Pollution Index,API)是按照美国污染物标准指数(PSI)原理建立的每天向社会报告的空气污染指数。该指数选用的参数为：PM10SO2NO2COO3必测参数：日均值，各小时浓度的平均值。非必测参数：小时均值，小时浓度的最大值。47污染指数污染浓度(mg/m3)APISO2(日均值)NO2 (日均值)PM10(日均值)CO(小时均值)O3(

16、小时均值)500.0500.0800.05050.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200空气污染指数对应的污染物浓度限值48API指数的计算49举例：如SO2的空气监测浓度Ci=0.9mg/m3，查表得到SO2的浓度限值Ci,j=0.800，与其对应的API折点Ii,j=200，该折点的上一个折点的分指数值Ii,j+1=300，其对应的浓度限值为Ci,j+1=1.60，代入公

17、式计算得到SO2的API指数为212.5。50空气污染指数范围及相应的空气质量类别5152三、影响大气中污染物浓度的因素 污染源的排放情况 气象条件地形条件53一）、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。54排出高度： 有效排出高度= 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。5556 与污染源的距离 ：烟波着陆点:有组织排放时，烟气自烟囱排出后，向下风侧逐步扩散稀释，然后接触地面，接触地面的点被称为烟波着陆点。污染物排出后经过

18、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。一般认为有害气体的烟波着陆点是烟囱有效排出高度的10倍。57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58二 ）、 气象条件 风和湍流；温层结构； 气压； 气湿； 降水、雨雪；59 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。1.风和湍流风速风向6061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

19、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。 62湍流： 风速时大时小，并在主导风向的下风向上下、左右出现无规则的摆动，风的这种不规则运动称为湍流，其产生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乱有关，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。632.温度层结温度层结即气温的垂直梯度，他决定大气的稳定程度，影响大气湍流的强弱。稳定的垂直梯度易造成湍流抑制，使大气扩散不畅。垂直梯度不稳时，由于热力学作用湍流加强，大气扩散增强。因此，气温的垂直梯度与污染物的稀释和扩散密切相关。64气温的垂直分布在标准大气条件下，对流层内气温是随高度的增加而逐渐降

20、低的。大气温度的这种垂直变化常用大气温度垂直递减率（）来表示，即高度每增加气温下降的度数，通常为 =0.65 65受各种气象条件的影响，气温的垂直分布可出现气温随高度递减：此种情况出现在晴朗的白天，风速小时。地面受太阳的辐射后，近地空气增温较快，热量缓慢向高层传递，形成气温下高上低，此时，空气的垂直对流良好；气温随高度递增：如在无风、少云的夜晚，夜间地面无热量吸收，但同时不断通过辐射失去热量后冷却，近地空气也随之冷却，这样气层不断由下向上冷却，形成气温下低上高。这种大气温度随着距地面高度的增加而增加的现象称为逆温，此时 d 不稳定状态； d稳定状态； = d中性状态； d ,不稳定状态； 锥型

21、 = d,稳定状态； 扇型 0,逆温 极稳定状态； 上扬型(屋脊型）；烟波下方出现逆温层,而上方的大气仍为不稳定状态,多发于日落后. 熏烟型；烟波上空尚存在逆温层,而下方大气已处于不稳定状态,烟波不能上升,只能向地面扩散,多发于日出前后.烟波扩散与大气稳定度的关系及其类型：703.气压：当地面受低气压控制时，四周高压气团流向中心，中心的空气便上升，形成上升气流，形成气旋，通常风速较大，大气呈中性或不稳定状态，有利于污染物向上扩散。当地面受高压控制时，中心空气下降，形成反气旋。此时天气晴朗，风速小，出现逆温层，不利于污染物向上扩散。714.气湿： 气湿大时，水蒸气凝结于灰尘颗粒表面，使之沉降大气

22、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。5. 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。72三）、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。732.沿海和海滨： 由于海陆风的交换，有时低层排放的污染物被海陆风输送到一定距离后，又会被高空反气流带回到原地，造成原地污染物浓度增加。由于水陆气温的差异，水面逆温层的空气流经陆面，逆温层上部积聚的污染物被热流对流带到地面，在

23、短时间可出现污染物浓度增高的“熏烟过程”。74753.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”。76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；交通发达废气排出多；人口密集；城市热岛是怎样形成的？77 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：78四、大气污染物的转归自净: 扩散和沉降发生氧化和中和反应 被植物吸附和吸收转移： 向下风侧更远的方向转移 向

24、平流层转移形成二次污染和二次污染物79飞 机80大型客机为何不装降落伞81污染物污染物是放错位置的资源？污染物的回收成本82钢铁行业的利润污染税 资源税环境污染的外部性企业污染与行政执法罚款的博弈83以邻为壑的污染企业筹划中的鲁南钢铁农民烧秸秆到底伤害了谁84 辐射逆温 因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。在晴朗无风或微风的夜晚，地面因辐射冷却而降温，与地面接近的气层冷却降温最强烈，而上层的空气冷却降温缓慢，因此使低层大气产生逆温现象。辐射逆温一般日出后，逆温就逐渐消失了。 平流逆温 由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温。当暖空气流到冷的地面上时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换。暖空气下层受冷地面影响最大，气温降低