环境卫生学 第3章 大气卫生

一、大气的结构二、大气的组成三、大气的物理性状大气卫生第一节大气的特征及其卫生学意义第一节大气的特征及其卫生学意义一、大气的结构1、对流层集中了75%的空气和几乎全部的水蒸气有气象现象气温随着高度的增加而降低空气具有强烈的对流运动2、平流层空气气流以水平运动为主有20km厚的臭氧层吸收紫外线和宇宙射线3、中间层气温随高度的增加而迅速降低4、热成层气体处于电离状态5、逸散层大气稀薄气温高，分子运动速度快1.干洁空气氮、氧、二氧化碳、氩等2.水汽空气中的水份3.气溶胶（aerosol）指悬浮在空气中的固体和液体颗粒。二、大气的组成1、太阳辐射紫外线UV-A：400-320nm，穿透皮肤能力强，生物活性弱UV-B：320-290nm，90%被臭氧层吸收UV-C：290-200nm，被臭氧层吸收紫外线的作用：色素沉着、红斑、抗佝偻病、杀菌、免疫增强日光性皮炎、光电性眼炎、皮肤癌可见光：400-760nm，提高视觉和代谢能力，平衡兴奋和镇静作用。红外线：760-1000nm，热效应、中暑三、大气的物理性状2、气象因素作用于人体体温调节3、空气离子大气中带电荷的物质产生：电子+空气分子阴离子轻阴离子重阴离子空气分子阳离子轻阳离子重阴离子意义：空气中重离子数与轻离子数之比＜50时，则空气较为清洁。阴离子有镇静、催眠、镇痛、降压等作用；阳离子则引起失眠、头痛、烦躁、血压升高一、大气污染的来源二、大气污染物的种类三、影响大气中污染物浓度的因素四、大气污染的转归第二节大气污染及大气污染物的转归大气卫生第二节大气污染及大气污染物的转归大气污染天然污染人为污染一、大气污染的来源工业企业是大气污染的来源来源主要污染物1、燃料的燃烧（煤、石油）CO2SO2NO2、水汽和灰分CO、氮氧化物、多环芳烃2、工业生产过程的排放多种，与原料与生产（各个生产环节）工艺有关（－）工农业生产扬尘、挥发物、事故㈡生活炉灶和采暖锅炉在采暖季节，采暖锅炉是居民区大气污染的重要来源㈢交通运输城市大气污染的主要来源之一主要污染物：颗粒物、NOx、CO、多环芳烃等㈣其他1、按属性分为：物理性、化学性和生物性2、按污染物在大气中的存在状态分为二、大气污染物的种类（1）气态污染物包括气体和蒸汽含硫化合物含氮化合物碳氢化合物碳氧化合物卤素化合物（2）大气颗粒物有固体和液体两种形态。常用空气动力学直径表示颗粒物的大小:在气流中，如果所研究的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颗粒物的空气动力学直径。颗粒物按粒径分为：总悬浮颗粒物（TSP）φ≤100μm可吸入颗粒物（IP）φ≤10μm细颗粒物（PM2.5)φ≤2.5μm超细颗粒物（PM0.1)φ≤0.1μm（1）一次污染物由污染源直接排入大气中,物理和化学性质未发生改变的称之;如CO、SO2颗粒物、碳氢化合物。（2）二次污染物污染物排入大气后在物理、化学的作用下发生变化或与其它物质发生反应，形成新的、不同于一次污染物的、毒性更大的污染物称之。3、按污染物的形成过程分NOx和HCs紫外线臭氧、醛类、过氧酰基硝酸酯1.排放量2.与污染源的距离有组织排放无有组织排放3.烟囱高度加烟气抬升高度三、影响大气中污染物浓度的因素㈠污染源的排放情况排出高度⒈风和湍流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。风速：决定大气污染物稀释的程度和范围湍流运动：风的不规则运动，有利于污染物的稀释扩散。㈡气象因素风玫瑰图⒉温度层结即气温的垂直梯度,决定大气的稳定程度，影响大气湍流的强弱。气温的垂直分布：用大气温度垂直递减率（γ）表示，高度每增加100米，气温通常下降0.65度气温垂直分布的三种情况气温随高度出现于γ空气的垂直对流↓晴朗白天风速小0良好↑(逆温)无风少云夜晚0变化不明显多云天阴天,风速大=0（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γ、γd判断（1）γ＜γd大气垂直对流弱，大气中的污染物扩散极差（2）γ＞γd有利于空气垂直对流，大气中的污染物容易扩散（3）γ＝γd空气垂直对流不剧烈，大气中的污染物可以扩散，但不充分γd:干绝热垂直递减率γ:大气垂直温度递减率大气稳定度：气块垂直运动的程度波浪型：γγd，不稳定状态；•锥型：γγd，稳定状态；•扇型：γ0,逆温极稳定状态；•上扬型(屋脊型）：•熏烟型：烟波扩散与大气稳定度的关系及其类型：⒊气压低压中心空气形成上升气流，有利于污染物扩散和稀释。高压中心空气向周围下降，形成反气旋，阻止污染物扩散。⒋气湿用相对湿度（%）表示气湿大:不利于污染物扩散。：容易形成逆温，不利于污染物的扩散。城市的高大建筑物间犹如峡谷，可以阻碍近地面空气污染物的扩散。：人口密集的城市热量散发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，称为热岛现象。（三）地形热岛(heatisland)现象海风和陆风:海风陆风山谷㈠自净概念：指大气中的污染物在物理、化学和生物学作用下，逐渐减少到无害程度或者消失的过程。方式：扩散和沉降发生氧化和中和反应被植物吸附和吸收㈡转移向下风侧转移向平流层转移，向其它环境介质转移㈢形成二次污染和二次污染物四、大气污染的转归一、大气污染对健康的直接危害二、大气污染对健康的间接危害大气卫生第三节大气污染对人体健康的影响㈠急性危害1.烟雾事件二、大气污染对健康的直接危害按烟雾形成原因分类形成主要污染物举例煤烟型烟雾事件由燃煤产生的大量烟尘、马斯河谷烟雾事件污染物排入大气，硫酸雾多诺拉烟雾事件不能充分扩散所致SO2光化学型烟雾事件汽车尾气中的氮氧臭氧、醛类、美国洛杉矶化物和碳氢化合物过氧酰基硝酸酯光化学烟雾事件在日光紫外线照射下经光化学反应形成伦敦烟雾事件煤烟型烟雾事件光化学型烟雾事件污染来源煤和石油制品燃烧石油制品燃烧主要污染物颗粒物、SO2、硫酸雾HCS、NOX、O3、SO2、CO、PANS发生季节冬季夏秋季发生时间早晨中午或午后气象条件气温低（-1℃～4℃）、气压高、风速很低、湿度85%以上、有雾气温高（24℃～33℃）、风速很低、湿度70%以下、天气晴朗、紫外线强烈逆温类型辐射逆温下沉逆温地理条件河谷或盆地易发生南北纬度60℃以下地区易发生症状咳嗽、喉痛、胸痛、呼吸困难，伴有恶心，呕吐、发绀等，死亡原因多为支气管炎、肺炎和心脏病眼睛红肿流泪、咽喉痛、咳嗽、喘息、呼吸困难、头痛、胸痛、疲劳感和皮肤潮红等，严重者可出现心肺功能障碍或衰竭易感人群老年人、婴幼儿以及心、肺疾病患者心、肺疾病患者煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的对比2、事故性排放引发的急性中毒事件印度博帕尔毒气泄漏事件㈡短期影响㈡慢性影响1.影响呼吸系统功能刺激作用，哮喘，变应性鼻炎上吸道炎症COPD◆大气污染程度与肺癌的发生和死亡率呈正相关关系2.影响心血管系统◆短期和长期研究都表明：细颗粒物浓度和心血管疾病死亡率有关3.增加肺癌风险4.其他唾液溶菌酶含量下降SIgA减少主要影响物：细颗粒物、O3有毒元素可引起各系统各器官的病变,慢性中毒等三、大气污染对健康的间接危害（一）温室效应（greenhouseeffect）大气层中的某些气体能吸收地表发射的热辐射，使大气增温，从而对地球起到保温作用。温室气体：CO2、甲烷、氧化亚氮（N2O）、CFCs3.增高真菌孢子及花粉的浓度，增加过敏性疾病发病率。2.与暑热相关疾病的发病率和死亡率增加1.有利于病原体及有关生物的繁殖扩大生物媒介传染病、介水传染病的流行温室效应的医学影响南极臭氧层空洞增大损耗臭氧层的物质有哪些？人类活动排入大气的某些化学物质与臭氧作用，导致臭氧损耗。破坏臭氧层的物质：N2O、CCI4、CH4、溴氟烷烃类（哈龙类，Halons）以及氯氟烃（CFCs）等.作用最大的是CFCs和哈龙类物质。㈡臭氧层破坏臭氧层破坏对健康影响：人群皮肤癌和白内障发病率的增加对其它动植物也有杀伤作用概念危害降水的pH5.6。形成：受多种因素影响，主要前体物质为SO2和NOx。•对土壤和植物产生危害•影响水生生态系统•对人类健康产生影响•其它㈢酸雨（acidrain）酸雨腐蚀的森林酸雨腐蚀雕刻（四）大气棕色云团（五）其他影响居民的生活卫生条件等第四节大气中主要污染物对人体健康的影响大气中的主要污染物SO2颗粒物NOxCOO3Pb多环芳烃二噁英（一）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）颗粒物对心血管系统的影响（3）颗粒物的致癌作用（4）颗粒物对人群死亡率的影响影响颗粒物生物学作用的因素（1）颗粒物的粒径不同粒径的颗粒物在呼吸道的沉积部位不同不同粒径的颗粒物有害物质含量不同（2）颗粒物的成分（3）呼吸道对颗粒物的清除作用二、气态污染物（一）SO2(sulfurdioxide)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）氮氧化物(NOxnitrogenoxides)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（三）一氧化碳（carbonmonoxide,CO)（四）臭氧（O3，ozone）三、铅（lead，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。四、多环芳烃polycyclicaromatichydrocarbon,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。蒽的结构式10987654321菲的结构式10987654321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。BaP（benzo(a)pyrene）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。1775年，英国外科医生报道煤焦油可能致癌性；1918年日本学者首次证实了煤焦油的致癌性；1933年英国学者J.Cook从煤焦油中分离出苯并（a）芘，并诱发出小鼠皮肤癌，首次从环境中分离出化学致癌物。BaP的发现经过五、二噁英（dioxin）二噁英样物质的化学结构二苯并二噁英二苯并呋喃多氯联苯2，3，7，8-四氯代二苯并二恶英（TCDD）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也可产生二噁英样物质。对健康的影响（1）环境激素效应环境激素（environmentalhormone)/环境内分泌干扰化学物（endocrinedisruptingchemicals):环境化学污染物具有的类似激素作用干扰动植物体内的内分泌功能。二噁英样物质主要表现为雌激素样作用。对健康的影响（2）致癌作用二噁英是已知人类致癌物。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。一、污染源的调查二、污染状况的监测三、人群健康调查大气卫生第五节大气污染对健康影响的调查和