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第三章 Air Sanitation

大气圈 Atmospheric sphere Definition:the air layer which surround the surface of earth and circumrotate with earth. 包围地球表面并随着地球旋转的空气层 The thick is around 2000km- 3000km.

第一节大气特征及其卫生学意义大气的结构 : 大气的垂直分层大气的组成 : 化学成分大气的物理特性 : 太阳辐射空气离子气象条件

一大气结构及卫生学意义 Upright structure of atmospheric sphere umbrella of earth Ozone layer 25 ~35km, 20km stratosphere thermosphere mesphere 1. Nearness earth 2. Density is the most 3. Thickness is change 4. Upright and horizontal move 5. Mostly climate changes happen in this layer 6.Contain mostly pollutants Isothermal layer 22km, -50~-60 troposphere

一 ATMOSPHERE STRUCTURE 逸散层热成层中间层 Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001 平流层对流层

一 ATMOSPHERE STRUCTURE 组成 :12km,75% 空气 + 水蒸气特点 : 气温随着高度的增加而降低 ; 空气具有强烈的对流运动 ; 天气变化复杂 ; 与人类关系最为密切对流层 (tropophere) Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001

一 ATMOSPHERE STRUCTURE 30~35km 以上, 高度温度 30~35km 以下, 高度温度变化不大同温层 (isothermal layer) 特点 : 空气流动以水平为主 ; 含臭氧层 (ozonosphere, 15~35km 处 ) 平流层 (stratosphere) Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001

一 ATMOSPHERE STRUCTURE 热成层 (thermosphere) 位于 85km~800km 宇宙射线电离状态电离后的氧吸收太阳短波辐射, 气温迅速升温对无线通讯有重要意义 ( 反射无线电波 ) Source: Environmental Science, Cunningham, P. W. and B. W. Saigo, 2001

二大气组成 Component of air Nitrogen: 78% Oxygen:21% Argon:0.93% Carbon dioxide:0.03% (1) City is higher than country (2) The CO 2 contain is increase: 1.5ppm increase for each year 1800 (270ppm); 1984 (345ppm) 2100 (temperature will increase 6 )

大气的组成成分及其作用三大组成成分干洁空气水氧氮二氧化碳臭氧汽固体杂质作用含量 23% 氧化作用含量 76% 减弱氧化光合作用的原料温室效应吸收紫外线影响气温成云致雨的必要条件强烈吸收长波辐射含量变化大成云致雨的必要条件影响大气温度和质量

三大气的物理性状 Physical state of air 太阳辐射 Solar radiation 气象因素 Meteorological factor 空气离子 Air ionization

( 一 ) 太阳辐射 Solar radiation: 太阳辐射包括红外线可视线紫外线无线电波 X 射线 γ 射线宇宙线等

到达地球表面的主要为前三种 : 红外线 (infrared ray):>760 nm 可视线 (visible light): 390~760 nm 紫外线 (ultraviolet ray,uv):<390 nm

1 紫外线来源 : 天然来源, 太阳光人工来源, 杀菌灯, 光疗灯,B 段荧光灯, 黑光灯, 弧焊, 等离子体焊枪

紫外线 (ultraviolet ray,uv) 紫外线的生物作用波段生物学效应过量时可能的危害 UV-A (320-400nm) UV-B (275-320nm) UV-C (200-275nm) 晒黑作用产生红斑和抗佝偻病杀菌作用光照性皮炎眼炎形成皱纹形成皱纹老年斑皮肤癌白内障正常情况下到达地面的太阳辐射中无

影响紫外线强度的因素太阳高度角越小, 强度越弱纬度越高强度越弱海拔越高, 强度越大一天的中午最高大气污染中颗粒物水汽粉尘的吸收反射作用一年四季中夏季最高臭氧层的吸收作用

紫外线的防护主要是屏蔽防护皮肤防护 : 多数衣着一般的雪花膏软膏均可防晒剂 : 阻断作用 + 吸收作用 SPF: 太阳防护系数, 皮肤应用防护剂前后产生最小红斑剂量的比值眼睛防护 : 绿玻璃或黄绿色玻璃眼镜

2 红外线 (infrared ray 760~30000 nm ) 来源 : 温度在 0 0 K 以上的物体均有红外线辐射热效应 : 使机体局部温度升高, 血管扩张, 促进新陈代谢及细胞增生, 过量时会造成组织损伤皮肤损伤 : 短波红外线, 红斑 ( 小或中剂量 ), 皮肤静脉分布的色素沉着 ( 反复照射 ), 大剂量红外线短期照射使皮温升高, 达 44 度时会出现痛觉,46 度时会出现烧伤日射病 :600~1000nm, 穿透颅骨,40~42 眼睛损伤 : 视力下降白内障

3 可见光 (visible light) 可见光是指波长 390-760nm 的电磁波, 来源 : 主要来自太阳辐射或人工照明色光的生物效应 : 红橙光 : 量大可产生皮肤效应白细胞减少, 降血糖, 拮抗紫外线的 V D 活化, 促进性激素分泌蓝紫光 : 一般不会产生皮肤效应, 拮抗红橙光作用

可见光的间接作用分泌信号可见光视觉器官的光受体细胞神经或神经内机体的生命活动呈现昼夜周期性的节律变化机体的紧张状态体内的物质代谢激素分泌脉搏体温睡眠觉醒人体及自然界很多生物都具有的这种感知时间或测量时间的能力类似于时钟, 这种现象称为生物钟

( 二 ) 空气离子 Air ion 定义 : 大气中呆电荷的离子统称为空气离子由于天然或人为的因素产生空气离子的产生 : 气体分子或原子外层电子逸出 e- + 中性分子负离子正离子 +e-

Air ion 的分类按照大小和运动速度分类 : Light ion: 10-15 molecule Heavy ion: particulate, water drop 按照电荷分类 : 空气负离子 : 相对有利空气正离子 : 相对有害

轻离子和重离子的比较轻离子重离子直径 (cm) 4 10-8 80 10-8 运动速度 (cm/s) 阳离子 :1.36 阴离子 :2.1 空气中的浓度 ( 个 /m 3 ) 0.01~0.0005 陆地 3 10 8 ~20 10 8 1 10 10 ~8 10 10 海洋 5 10 8 ~ 10 8 2 10 8

空气离子的生物学作用空气负离子有利, 正离子不利, 若浓度超过 10 6 /cm 3, 无论正负离子均对健康不利空气离子的生物学作用 : 神经系统 : 改善大脑皮层功能, 缩短感觉和运动时值, 镇静消除疲劳心血管系统 : 降低血压和心率, 改善心脏泵功能血液系统 : 刺激造血, 提高血液输氧能力

空气离子的生物学作用呼吸系统 : 呼吸纤毛运动增强, 腺体分泌增加, 提高平滑肌张力, 改善通气功能, 降低对创伤的易感性内分泌系统 : 类似激素样作用免疫系统 : 增强免疫力其他, 促进生物氧化, 提高基础代谢率, 促进生长发育, 抑制细菌病毒生长

不同环境状况空气负离子浓度空气环境状况空气负离子浓度 ( 个 /cm 3 ) 海滨森林瀑布 20000 乡村 5000 清洁空气 1000-1500 郊区 700-1000 公园 400-800 城市办公室 100 城市居室 40-50

空气离子的卫生学评价空气离子数 : 我国规定清洁空气, 空气负离子应 > 1000 个 /cm3 重 / 轻离子比值 : Heavy ion/ light ion 50

第二节大气污染及污染物的转归 Air pollution Definition 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, 对设施或环境产生不利影响时, 称大气污染

一大气污染的来源 Pollution source 污染源 Natural source Anthropogenic source Immobile mobile

Artificial source 1. Industry and enterprise (1) Fossil fuel burning: coal, petroleum (2) Emission from working process 2. Living cooking range and heating boiler 燃烧设备效率低, 燃烧不完全, 污染物低空排放 3. Traffic transport tail gas, 颗粒物 NOX CO 多环芳烃和醛类 4. Come from other environmental media 5. Other: untoward incident, garbage burning

燃烧一吨煤时排出各种有害物质量 (kg) 有害物质电厂锅炉工业锅炉取暖锅炉二氧化硫 60 60 60 一氧化碳 0.23 1.4 22.7 二氧化氮 9 9 3.6 碳氢化物 0.1 0.5 5 粉尘 ( 一般情况 ) 11 11 11 ( 燃烧得好 ) 3 6 9

各种工业企业排出的主要大气污染物工业部门企业名称排出的主要污染物电力火力发电厂烟尘二氧化硫二氧化碳二氧化氮多环芳烃五氧化二钒冶金钢铁厂烟尘二氧化硫一氧化碳氧化铁粉尘氧化钙粉尘锰焦化厂烟尘二氧化硫一氧化碳酚苯萘硫化氢烃类有色金属冶炼厂铝厂烟尘 ( 含有各种金属如铅锌镉铜等 ) 二氧化硫汞蒸汽氟化氢氟尘氧化铝化工石油化工厂二氧化硫硫化氢氰化物烃类氮氧化物氯化物氮肥厂氮氧化物一氧化碳硫酸气溶胶氨烟尘

我国主要燃料中灰分和硫含量燃烧种类灰分 (%) 含硫量 (%) 煤 5-35 0.7-5.5 重油 0.1-0.51 0.1-3.8 页岩 40-66 1.2-5.5

机动车尾气污染物占大城市空气污染物的比例 (%) Pb CO CO 2 CH NOx 美国 69 70 33 35 上海 85 80 96 56 北京 63 73 22

二 Pollutants Definition: 1. 能引起大气污染的有害物质 2. 由于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)

二大气污染物的分类 Sort of pollutants 1. 按属性分类 Property 生物性污染 : 空气传播的各种病原体, pollens, spores 物理性污染 : 噪声电磁波等化学性污染 :

2. 按存在状态分类 Physical state (1) 气态污染物 gaseity pollutants particulate: gas 气体和蒸汽 Steam 含硫化合物 : 主要有 SO2 SO3 H2S 等含氮化合物 : 主要有 NO NO2 和 NH3 等碳氧化合物 : 烃类醇类酮类酯类及胺类卤素化合物 : 含氯含氟化合物 (HCl HF 等 )

(2) 颗粒污染物 (particle matter,pm) : 分散在大气中的液体或固体颗粒粒径约在 0.01-100μm 之间空气动力学当量直径 ( Aerodynamic diameter Dp): 平静气流中, 被测颗粒直径相当于具有相同终末沉降速度密度为 1 的球形标准颗粒物的直径卫生学意义 Hygienic significance : 有利于比较不同颗粒物的沉降速度停留时间吸入的可能性沉积的部位

总悬浮颗粒 (total suspend particulates,tsp): 粒径 100μm, 液体固体或液体固体结合存在并悬浮于空气介质中的颗粒可吸入颗粒物 (inhalable particle,ip; thoracic particulate matter,pm10): 粒径 10μm 的颗粒物, 能进入人体呼吸道因能长期漂浮空中又名飘尘 (suspended dust)

细粒子 (fine particle;fine particulate matter,pm2.5): 粒径 2.5μm 的细颗粒悬浮时间长, 易滞留在终末细支气管和肺泡, 某些组分可穿透肺泡进入血液, 易吸附有毒有机物和重金属是直接排入空气中的一次微粒与空气中的气态污染物化学转化生成的二次微粒成分 : 尘土碳黑粒子硫酸铵硝酸铵超细颗粒物 : 粒径 0.1μm 的细颗粒, 主要来自于汽车尾气多是二次污染物

颗粒物的形成机制及其物理性质特征名称物理性质粒径 (μm) 形成机制轻雾 (mist) 水滴 >40 雾化冷凝浓雾 (fog) 液滴 <10 雾化蒸发凝结和凝聚粉尘 (dust) 固体粒子 >1 机械粉碎扬尘煤燃烧烟气 (fume) 固液微粒 0.01~1 蒸发凝集升华烟 (smoke) 固体微粒 <1 升华冷凝燃烧烟雾 (smog) 液滴固体微粒 <1 冷凝化学反应

颗粒物 (PM) 粒径 0.01~100μm 降尘 10~100μm 飘尘 0.01~10μm 雾 ( 液体微粒 ) 10μm 以下烟 ( 固体粒子 ) 小于 1μm 尘或粉尘 ( 固体粒子 ) 大于 1μm 同时形成时就构成烟雾工业烟雾光化学烟雾

3. 按形成过程分类 Transformation: (1) 一次污染物 (primary pollutant): 直接从污染源排放到空气中的有害物质, 物理化学性质均未发生变化 (2) 二次污染物 (secondary pollutant): 进入空气的污染物在物理化学等因素作用下发生变化, 或与环境中的其他物质发生反应所形成的理化性质不同于一次污染物的新的毒性更大的污染物

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

( 一 ) 污染源的排放情况 : 1 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

2 排出高度 : 有效 = 烟囱本身高度 + 烟气抬升高度排出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

3 与污染源的距离 : 即到烟波着陆点的距离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

4 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

( 二 ) 气象因素风和湍流气温气压气湿

1. 风和湍流风是一种空气的水平运动, 起着输送和扩散有害气体及微粒的作用风速风向

风向频率 : 在一定时间内自某个方位 ( 东西南北等 ) 所吹来的风的重复次数和该时间内各个不同方向吹来的全部风的次数相比的百分数风向频率图 (wind rose): 把各个方位的风向频率按各值的大小比例画在相应方位后连接各点

风向 : 风吹来的方向影响污染物的扩散稀释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瞬时间污染以排污当时的下风侧地区受影响最大全年污染以全年内主导风向的下风侧地区受影响最大

湍流 atmospheric turbulence : 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风速时大时小, 并在主导风向的下风向上下左右出现不规则的摆动垂直温差递减率大风速高地面起伏大湍流运动强气体充分混合, 有利于污染物的扩散与稀释

2. 温度层结 : 气温的垂直梯度 (1) 气温的垂直分布 : 大气温度垂直递减率 : γ =0.65 /100m 气块干绝热垂直递减率 : 干燥空气 γ d =0.986 /100m γ>0, 气温随高度递减, 空气垂直对流良好 γ<0, 气温随高度递增逆温 γ=0, 气温随高度变化不明显, 多云天或阴天风速大时地面增温不明显

(2) 逆温 (temperature inversion) 辐射逆温 : 无风少云的夜晚下沉逆温 : 上层空气落入高压气团压缩增温地形逆温 : 盆地山谷, 晚上

大气稳定度表示大气垂直运动的程度与 γ γ d 二者的相对值等因素有关 : γ > γ d 不稳定状态 ; γ < γ d 稳定状态 ; γ = γ d 中性状态 ; γ<0 逆温极稳定状态 ;

烟波扩散与大气稳定度的关系及其类型 : 波浪型 γ > γ d, 不稳定状态 ; 锥型 γ < γ d, 稳定状态 ; 扇型 γ<0, 逆温极稳定状态 ; 上扬型 ( 屋脊型 ) 熏烟型

3. 气压 (air pressure) 影响因素 : 海拔高度地理纬度空气温度地面低压, 四周高压气团流向中心, 中心的空气上升, 形成上升的气流, 形成气旋, 为大风和多云的天气, 大气呈中性或不稳定状态, 有利于污染物的扩散和稀释地面高压, 中心部位的空气向周围下降, 呈顺时针方向旋转, 形成反气旋此时天气晴朗, 风速小, 出现逆温层, 阻止污染物向上扩散

4. 气湿 (air humidity) 绝对湿度 : 在某一温度下, 一定容积大气中所含水蒸气的绝对量单位为克 / 米 3 或毫米汞柱饱和湿度 : 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, 饱和湿度就越大相对湿度 : 空气中绝对湿度与饱和湿度之比, 以百分数表示 >80%: 高气湿 : 颗粒物吸收水分, 运动减慢, 水溶性气体形成二次污染物 <30%: 低气湿

4. 气湿 : 气湿大时, 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

( 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

2. 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, 在短时间可出现污染物浓度增高的熏烟过程

地形局部气象条件大气污染物稀释和扩散山谷 : 易形成逆温, 不利于污染物的扩散城市 : 高大建筑物阻碍近地面空气污染物的扩散城市热岛 (heat island) 现象 : 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城市热岛效应的卫生学意义 : 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

城市热岛是怎样形成的? 城市与郊区地表面性质不同, 热力性质差异较大城区反射率小, 吸收热量多, 蒸发耗热少, 热量传导较快, 而辐射散失热量较慢, 郊区恰相反 ; 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 ; 是城区大气污染拖物浓度大, 气溶胶微粒多, 在一定程度上起了保温作用人口密集 ; 城区排放的人为热量比郊区大 ;

四大气污染物的转归 Outcome of air pollutants 1. 自净 Self-purification 扩散和沉降作用氧化和中和作用 :co co 2; SO 2 可以与氨等发生中和植物吸附与吸收 2. 转移 : 向下向上水平方向 3. 形成二次污染 4. 转化成二次污染物

目的和要求第一节 : 掌握 : 大气对流层和平流层的特征及其卫生学意义 ; 大气物理性状的组成及其生物学作用和健康危害 ; 空气离子轻离子重离子的概念空气粒子的评价指标

目的和要求第二节 : 掌握 : 影响大气中污染物浓度的因素 ; 二次污染物空气动力学飘尘细粒子湍流风玫瑰图逆温城市热岛效应大气污染的概念 ; 逆温城市热岛效应空气动力学当量直径的卫生学意义 ; 了解 : 大气污染物的转归大气污染的来源和种类

第三节大气污染对健康的影响 The effects of air pollution on human health 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, 对设施或环境产生不利影响时, 称大气污染

教学要求掌握 : 大气污染对健康的直间接危害 ; 煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件的区别. 熟悉 : 外源性化学物经呼吸道进入机体的特点, 大气污染物进入机体的途径了解 : 呼吸道的正常防御机制 ; 主要大气污染事件.

问题 1 1 大气污染物进入人体的途径有哪些? 2 最主要最常见的途径是什么?

一大气污染物进入机体的途径 The Approaches of pollutants entered body Respiratory tract Large particles deposit in the upper airway Dp>10µm 95% 2-3µm tend to deposit in the terminal bronchioles and alveoli of lung (PM 2.5 ) <0.4 µm can free flow-in and flow-out to alveoli, less particulate deposit in lung (smoke) Gastrointestinal tract: swallow, food, drinking water skin

呼吸道的正常防御机制上呼吸道对空气的加温湿润及滤过 ( 鼻毛粘液 ) 下呼吸道气管支气管粘膜分泌的粘液及纤毛运动支气管丛环状肌肉层中迷走神经受刺激后, 肌肉收缩, 官腔狭窄, 气道阻力加大, 减少污染物进入细支气管肺泡及肺内淋巴结淋巴小体中吞噬细胞的作用肺泡 Ⅱ 型细胞分泌表面活性物质防治发生肺气肿鼻腔分泌液中溶菌酶的非特异性免疫

外源性化学物经呼吸道进入机体的特点容易进入呼吸道深部, 部位越深, 扩散面积越大, 停留时间越长, 吸收量越大能被肺泡吸收, 直接进入血液而分布至全身, 速度快 ; 不经过肝肠循环, 吸收量较大, 危害较大

大气污染对健康的直接危害 Direct harm of air pollution on health ( 一 ) 急性危害 Acute poisoning The concentration of pollutants rapidly increase in short-term,a lot of pollutants (fume, exhaust gas) have been absorbed by population induced acute poisoning.

Classifying of acute poisoning according to reason: (1)Smog incident: main type 煤烟型烟雾光化学烟雾 (2)Productive accident: 不常发生危害极其严重切尔诺贝利核电站爆炸 (13 万居民 35 亿美元 ), 迄今最严重的核污染事故 ( 除在投放的日本原子弹爆炸外 )

Smog incident Coal smog incident: 污染物 : primary pollutants, particulate + sulfur dioxide 如 London smog incident Photochemical smog incident: 污染物 : secondary pollutants nitrogen oxides + hydrocarbons ozone(90%) + PANs 如 Los Angeles photochemical smog incident

Coal smog incident 1930 年 12 月 3 日到 5 日, 在比利时发生的马斯河谷烟雾事件, 引起几千人出现呼吸系统疾病, 约 60 多人死亡英国从 1873 年到 1965 年共发生多次烟雾事件, 其中最严重的一次是 1952 年 12 月发生的震惊世界的伦敦烟雾事件

煤烟型 Coal smog incident SO 2 + fluoride SO 2 + metal dust

London,1952

London smog and deaths (1)

London smog and deaths (2)

Details During the Dec. 1952 air pollution episode in London, England, there were an estimated 4,000 excess deaths in the metropolitan area, including 2,000 in London County. British Smoke measurements of part. had a maximum 24-hours average of about 4,000µg/m 3 ; SO 2 reached a maximum value of 1.5 ppm and an average of 0.95 ppm. Exactly 10 year past, in Dec. 1962, a similar air pollution episode occurred. SO 2 conc. peaked at about 1.5 ppm and an averaged about 0.8 ppm during the episode. Part. conc. were about 20% of those during the 1952 episode, but total excess deaths in this episode were only estimated to be 350 (total 700) in London

Thus, while SO 2 conc. were similar to the 1952 episode, part. conc. and the number of excess deaths in the 1962 episode were much lower than in the earlier episode. This contrast suggests that excess deaths may have been more closely associated with particulate than with sulfur dioxide air pollution. The putative agent, sulfuric acid, would be expected to be present in the particulate fraction of the pollutant mixture. (joint effect)

characteristics of Coal smog incident 1. Stagnant air produced by meteorological condition (low wind speed and temperature inversion) and landform (basin). 2. The highest conc. of pollutant occurred during the winter months (cold condition). 3. As conc. of smoke, SO 2, part., and other pollutants increase--induced--coughing, eye irritation, and sickness increase. 4. Deaths increase as pollutant levels reach peaks.

5. Deaths and illness occur in all age group. 6. Excess deaths increase with increase age. 7. Deaths are generally caused by respiratory or heart problems 8. The various impacts on health are rapid and are belong to combined effect of several pollutants. 9. The episode lasts 2-7 days.

光化学烟雾 Photochemical smog incident 定义 : 氮氧化物 (NO X ) 和烃类污染物在强烈日光作用下产生的浅蓝色烟雾 Nitrogen oxides from motor vehicle exhaust gas and hydrocarbons from industry process emission are converted to ozone and other photochemical species form light blue smog through photochemical reaction under sunlight ultraviolet ray. The first time of this phenomena was occurred in Los angles (1943).

Los Angeles smog

光化学烟雾事件美国洛杉矶从 1943 年到 1955 年发生过多次光化学烟雾污染事件, 特别是 1955 年发生的光化学烟雾事件, 当时气温高达 37.8, 持续一周多时间, 很多居民出现眼和呼吸道刺激症状, 老弱病患者死亡率增加,65 岁以上的人群平均每天约死亡 70 ~317 人

光化学烟雾理化特性 : 强氧化性, 异常臭气, 强烈的眼及呼吸道刺激作用健康危害 : 1 对眼睛的刺激是光化学烟雾最主要的特征 (PANs 及甲醛有强烈的催泪作用,PBN >PAN> 甲醛 ) 2 对呼吸道的刺激作用 3 对呼吸道的致敏作用 : 甲醛 4 加速人体衰老 5 致突变作用

Graph of photochemical reaction Over 85% 10% SO 2 ----SO 3 ------ H 2 SO 4

煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较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 SO 2 硫酸雾 HCs NO X O 3 SO 2 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 60º 以下地区易发生症状易感人群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老年人婴幼儿以及心肺疾病患者 *PAN: 过氧酰基硝酸酯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心肺疾病患者

Productive accident Toxic gas leakage accident in Bphopal, india Explosion of unclear power plant in USSR Special disasters: fire, explosion of volcano, leak of gas, the use of chemical weapon.

印度博帕尔的工厂 1984 年 12 月 3 日发生毒气泄漏事件 (41 吨异氰酸甲酯 ) 总暴露 :521262 人严重暴露 :32477 人中度暴露 :71917 人轻度暴露 :416868 人急性中毒死亡 :2500 人急性中毒的主要症状 : 眼及呼吸道刺激, 失明肺水肿窒息死亡等是迄今世界最大的最严重的化学污染事件

2004 年 4 月重庆天原化工厂爆炸, 氯气泄露, 15 万群众疏散

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, 切尔诺贝利核电站发生猛烈爆炸, 反应堆内的放射物质大量泄漏达 8 吨多, 对周围环境造成了严重污染释放出的核裂变产物主要有 131I 103Ru 137Cs 以及少量的 60Co 周围环境中的放射剂量达 200R/h, 为人体允许剂量的 2 万倍此次核事故使苏联 15 万平方公里的领土受到污染,13 万居民急性暴露,31 人死亡,233 人受伤 3 年后的调查发现, 距核电站 80km 的地区, 皮肤癌舌癌口腔癌以及其他癌症患者增多, 儿童甲状腺癌患者剧增

( 二 ) 慢性影响 Chronic harm and long-term effect 1. 影响呼吸系统功能 Caused inflammation by long-term irritation: (1) COPD: chronic obstructive pulmonary diseases, including chronic bronchitis, bronchial asthma, and emphysema (2) the morbidity and mortality is higher conjunctive inflammation 2. 降低机体免疫力 : 慢性炎症 3. 引起变态反应 : 甲醛 SO 2, 四日市哮喘事件 4. 其他 : 心血管疾病慢性化学中毒

1. 影响呼吸系统功能 NO 2 SO 2 和 PM 10: 人群肺功能降低慢性支气管炎发病率增高 ( 瑞士美国加拿大等 ) Accelerate aging of the lung: air pollution is stronger than smoke in the lung damage 大气颗粒物污染可阻碍儿童肺功能的增长我国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 ( 上海沈阳重庆本溪 ) 大气污染可影响儿童的用力肺活量 (FVC) 最大呼气流速 (PEF) 第 1 秒钟用力呼气容积 (FEV1) 等 ( 北京上海 )

暴露部位及呼吸系统急慢性炎症增加北方某市 40 岁以上居民患病率的比较 (%) 对照区中污染区重污染区慢性气管炎 5.0 14.3 32.7 哮喘 2.9 7.7 16.7 肺气肿 2.3 4.2 4.9 肺心病 1.2 3.5 3.4

空气污染与居民眼结膜炎检出率三明鞍山沈阳平顶山对照重污染轻污染重污染轻污染严重污染对照污染 7.2 43.2 3.3 18.7 3.2 7.3 0.4 10.6

chronic obstructive pulmonary disease(copd): 是一组以肺实质与小气道受到病理损害后, 导致慢性不可逆性气道阻塞呼气阻力增加肺功能不全为共同特征的肺疾病的统称主要指慢性支气管炎肺气肿支气管哮喘

COPD 的发生机制阻塞性通气障碍部分肺泡充气不足肺细动脉痉挛通气 / 血流比例失调到一定程度换气障碍, 肺动脉氧分压下降, CO2 分压上升肺小动脉痉挛肺循环阻力加大肺动脉高压右心室肥大扩张

2. 降低机体免疫力 Decreased immunological function: (1) Immunological function decrease is a early index. (2) Various in different age populations. (3) Child is most susceptivity and sentitivity 唾液溶菌酶 SIgA, 各种常见病多发病的发病率上升, 为非特异性表现眼呼吸道及皮肤炎症发病率上升

3. 引起变态反应 : Allergy (1) Allergen exist in air including dust etc. (2) Some pollutants such as SO 2, formaldehyde, petroleum product

例证四日市哮喘是发生在日本四日市, 以阻塞性呼吸道疾患为特征的一种公害病它包括支气管哮喘慢性支气管炎哮喘性支气管炎和肺气肿等, 其中以支气管哮喘最为突出, 故定名为四日市哮喘四日市位于日本伊势湾西岸 1955 1963 年间, 这一地区相继兴建了三座石油化工联合企业, 每年排出大量的硫氧化物碳氢化物氮氧化物和飘尘等污染物, 造成严重的大气污染随大气污染的日趋严重, 支气管哮喘患者显著增加据调查, 患支气管哮喘的人数在严重污染的盐浜地区比非污染的对照区高 23 倍新患者一旦脱离大气污染环境, 就能取得良好的疗效, 同时症状的加重与大气中二氧化硫的浓度呈明显相关关系, 进而认为二氧化硫是致喘的主要因素

例证我国胜利油田 : 100 人中, 过敏性疾病总患病率为 40.12%, 其中荨麻疹 23.27%, 哮喘 3.83%, 接触性皮炎 9.77%, 过敏性鼻炎 6.32% 日本横滨哮喘 :

4. 其他 Chronic poisoning: 颗粒物中含有多种有毒元素,metal 慢性氟中毒含铅汽油

( 三 ) 心血管疾病 Cardiovascular disease: (1) lung disease can decrease pulmonary function and increase pulmonic pressure, caused pneumocardial disease (2) hemoglobin s affinity for O 2 decrease, oxygen-carrying capacity, caused hypoxia, increase heart motion, caused penumocardial disease

例证美国 28 个大城市的调查发现, 大气中镉锌铅以及铬浓度的分布与这些地区的心脏病动脉硬化高血压中枢神经系统疾病慢性肾炎等疾病的分布趋势一致

( 四 ) 肺癌 Carcinogenesis: (1)exist carcinogen, such as arsenic, benzo(a)pyrene (2)air pollution associated with morbidity and mortality from lung cancer.

例证 --- 肺癌城市人群的肺癌死亡率高于农村空气中的砷 BaP 等污染物已被证实具有致癌作用肺癌死亡率与大气中苯并 (a) 芘浓度有显著的相关关系大量的职业流行病学研究和动物实验证据表明, 柴油机尾气暴露与暴露人群中肺癌膀胱癌的发生有密切关系

上海曾对居住在不同大气污染程度的市中心近郊以及远郊的 22 万成人按吸烟习惯分组, 进行了为期 5 年的前瞻性研究三个地区非吸烟者的肺癌死亡率没有明显的差异, 但大气污染与男性吸烟者的肺癌死亡率之间有剂量反应关系这项研究提示吸烟与大气污染可能有协同作用, 即在大气污染严重的地区, 吸烟的肺癌危险度比一般情况下更高

三大气污染对健康的间接危害 Indirect harm of air pollution on health ( 一 )The climate has been change: cold effect of dust, 粉尘的冷化效应美国哥达尔航天中心指出 : 大气中的微粒在空气中漂浮积聚, 反射太阳辐射, 使到达地表的辐射降低, 地表温度降低 ; 同时还顺利发送地表发出的红外线辐射, 使温度进一步降低 ; 而后, 两极冰川增加, 反射热增加, 使地表温度不断下降

例证近 400 万年中, 地球 4 次冰河时期的产生均与火山爆发, 烟雾遮天, 日照强度降低, 温度下降有关 1883 年, 库拉卡特岛火山爆发曾引起世界温度降低 1940 年后, 全球温度曾逐年下降, 北大西洋冰层覆盖面积逐年扩大, 但火山爆发并不多, 于是认为可能是粉尘造成的 1991 年, 海湾战争, 科威特油田大火, 浓烟使地表温度比往年同期下降约 10 度

( 二 )Greenhouse) effect 1. Definition: 由于人类活动造成 CO 2 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, 而地面加温后反射出来较长波长的辐射被地表大气层中所含的 CO 2 和水汽等气体吸收, 不能全部返回太空, 从而使地面气温转暖, 犹如温室, 因而称为温室效应

Express graph of greenhouse effect

温室效应 (green-house effect, global warming ) 产生原因温室气体大量排放全球表面 T Contribution to global warming 1.Carbon dioxide 55% 2.Methane 15 % 3.Nitrous oxides 6% 4.Chlorofluorocarbons (CFCs) 24%

2. Greenhouse gases: CO 2, methane, N 2 O, O 3, CFCs steam (chlorofluorocarbons 氯氟烃类 )etc.. EI Nina ( 厄尔尼诺 ):become warm La Nina( 拉尼娜 ): become cold

EI Nina ( 厄尔尼诺 ) 是拉丁美洲授予基督徒的一种称呼或称圣子, 它被用来描述发生在赤道周围太平洋区的暖期明显延长的一种气候现象, 它影响到全球的天气变化, 给人类造成许多灾难据有史料记载, 自 1950 年以来, 世界上总共发生了 13 次厄尔尼诺现象, 平均每 3-5 年发生一次东太平洋区的冷暖周期反映了东西太平洋上空气压的偏差 ( 称之为向南摆动 ), 可导致两个极端现象的出现 : 厄尔尼诺 ( 变暖 ) 和拉尼娜 ( 变冷 )

La Nina( 拉尼娜 ) 或称圣女, 厄尔尼诺和和拉尼娜就象一对孪生兄妹, 总是结伴而行拉尼娜是紧跟着厄尔尼诺现象出现的全球性气候骤变为寒潮, 两者的表现特征截然相反厄尔尼诺使海水急剧升温, 而拉尼娜会使热浪急速变为寒潮, 导致长年洪水泛滥

全球气温变暖 : 地表气温升高使南北极冰山溶化及海水受热膨胀, 将使海平面上升 1998 年的春天, 一座巨大的冰山脱离南极洲, 南极冰山融化, 全球海平面上升已不再是预言 2002 年在武大招开的卫星测高国际学术会议透露 : 我国海平面每年上升 1.4-1.8mm, 预计 50 年上升量约 8cm 专家介绍, 我国沿海地区海拔多在 50m 以下, 河口海岸地带是我国经济发达地区, 承载全国 40% 左右的人口, 创造了全国 60% 左右的国民生产总值, 海平面上升将面临巨大的环境和经济压力

3 温室效应对人类健康的影响 1.global warming 全球气温变暖, 极地冰雪融化, 海平面上升古老的冰川病毒释放出来, 由于人类缺乏免疫, 危害不可预计 2.Reproduce increased of Microorganism: 病虫害增加 ; 自然疫源性疾病不明原因疾病增多 3.Drought: 全球降雨模式改变土地干旱, 沙漠化面积增大洪水干旱以及森林火灾发生次数的增加 4. 气候反常, 海洋风暴增多 ; 5. 人类寿命的影响 : 与暑热相关疾病的发病率和死亡率增加 6. 使空气中的一些有害物质如真菌孢子花粉等浓度增高, 导致过敏性疾患的发病率增加

气候变暖对主要生物媒介带传染病分布的影响疾病媒介现在的分布气候变暖的影响疟疾蚊热带 / 亚热带 +++ 血吸虫病钉螺同上 ++ 丝虫病蚊同上 + 登革热蚊热带 / 亚热带 ++ 黄热病蚊热带 / 南美 / 非洲 ++ +: 有,++: 比较大,+++: 大

4 温室效应对环境及生态的影响 1 对生态系统的影响由于植物对气候变化的反应不同, 或增殖或消亡, 导致生物多样性锐减气候变化太快, 植物不能产生成熟的种子 2 对农业的影响农作物向高纬度地区转移, 干旱灌溉导致农药化肥流失, 对水体的污染加重 3 对大气质量的影响高温使能源消耗增加, 排污量增加 ; 化学反应加速, 二次污染物增加 ; 高气压加强, 下沉气流加强, 气层稳定, 不利扩散

控制措施 1992 年, 联合国第二次环境与发展大会 166 个国家, 联合国气候变化框架公约 (UNFCCC) 1997 年, 京都议定书规定了 15 个发达国家的温室气体限排减排任务和时间要求工业化国家在 2008 年 -2012 年间将温室气体排放量降至 1990 年以下的水平我国于 1998 年签署了京都议定书布什政府于 2001 年 3 月 28 日宣布拒绝执行, 有专家预测 : 世界将为此付出痛苦的眼泪 2005 年 2 月, 京都议定书正式生效

把 CO2 关在海底数年前, 日本一深海研究船在冲绳岛附近水下 300 米首次发现液体 CO2, 试验证明 : CO2 在水深 170 米处就成液态,300 米处成凝胶态, 比重大于海水而沉入海底日本横须贺火电厂的 CO2 综合研究实施方案将用沸石吸附 CO2, 然后在经加热减压释放出来, 制成干冰生成甲醇或填入深海

( 三 ) 臭氧层破坏 ( 耗竭 ) ozone-layer depletion 1 臭氧层的卫生学意义 : 臭氧层平均厚度仅为 0.3cm 低纬度处少, 高纬度处多可全部吸收来自太阳的短波紫外线, 使人类和其它生物免遭紫外线辐射的伤害

上世纪 50 年代, 臭氧减少 1985 年首次在南极上空发现臭氧空洞 (ozone hole), 后来在北极青藏高原也观察到这一现象中国气象学家观察到, 每年 6-10 月上旬, 青藏高原上空出现一个浓度低于正常 11% 的异常低值中心, 逐年扩大可能成为第三个臭氧空洞 2000 年, 南极大陆上空臭氧空洞面积达 2800 万 km2 在热带外地区, O3 损失随季节变化, 冰随纬度上升而增加, 两极损失最大北半球中纬度地区的冬季和春季的臭氧平均损失为 6%, 南半球中纬度全年为 5% 在春季, 南极大陆上空的臭氧损失为 50%, 北极为 15%, 有害紫外线照射分别增加 130% 和 22%

ozone depletion 1985 年, 英国科学家首次在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

2 臭氧耗竭的原因 : 消耗臭氧层的物质主要有 N 2 O( 超音速飞机核试验产生及氮肥的使用等 ) CCl4 CH4 溴氟烷烃类 ( 哈龙类, Halons) 以及 CFCs 等 ( 氯能在平流层中持续存在 100 年以上 )

臭氧破坏的机制氯氟烃 ClO ClO+O3 Cl+O2+O2 Cl+O3 ClO+O2+O2 氮氧化物 NO2 NO NO N+O NO+N N+O N+O2 2NO NO+O3 NO2+O2 NO2+O NO+O2 O3+O 2O2

3 健康损害平流层臭氧浓度减少 1%,UV-B 辐射量将增加 2%, 人群皮肤癌的发病率将增加 3%, 白内障的发病率将增加 0.2%-1.6% O 3 只剩 1/3 之时, 即是地球死亡之日 A 1% decrease in ozone layer increase UV radiation reaching earth by 2% 2-10% increase in cell carcinomas increases in skin melanomas 眼及呼吸道炎症发病率增加免疫抑制对其他生物的影响 : 对动植物有杀伤作用, 水产农作物受损

4 控制措施 : 1987 年 29 nations 签定了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔 (Montreal) 议定书, 规定发达国家必须在 1996 年一月前停止生产氯氟烃, 发展中国家可有 10 年的宽限期我国于 1991 年加入,1992 年批准了中国逐步淘汰破坏臭氧层物质的国家方案 Developed countries banned CFCs use and production in 1996,Developing countries may still use and produce CFCs until 2010 德国科学家克鲁茨 (Crutzen), 美国科学家罗兰 (Rowland) 和莫利纳 (Molina), 因他们长期从事臭氧方面的研究并取得突出成绩, 荣获 1995 年度诺贝尔化学奖, 这是环境化学科学工作者第一次获得此项荣誉

补天计划源于 : 俄国航天发动机制造研究所的设计, 原理是, 氧分子在紫外线照射下, 变成氧原子, 再与氧分子结合成为臭氧激光发射紫外线波长区的短波紫外线通过航天飞机在同温层中, 迎着阳光, 借助太阳能发电设备, 开动携带的激光发射器, 对空气进行激光照射, 来回穿梭, 使空气中的氧源源不断的变成臭氧全球气候变暖可能把 2050 年补好臭氧空洞的目标退后 30 年

( 四 ) 酸沉降 (acid deposition;acid precipitation ) 1 酸雨的概念 : 指 ph 小于 5.6 的酸性降水, 包括雨雪雹和雾 Acidic pollutants can be deposited from the atmosphere to the Earth's surface in wet and dry forms. The common term to describe this process is acid deposition. The term acid precipitation is used to specifically describe wet forms of acid pollution that can be found in rain, sleet, snow, fog, and cloud vapor.

酸雨的形成过程

2 Acid rain 的形成机制使降水变酸的主要原因 : 水中含有 H 2 SO 4 和 HNO 3 主要前体物质 :SO 2 和 NOx SO 2 H 2 SO 4 NO X HNO 3 SO 2 和 NO X 等酸性污染物溶于大气的水汽中, 经过氧化可形成酸雨

酸雨的发现 : 1872 年英国化学家 Smith 首先提出酸雨的慨念 50 年代初, 北欧国家渔业突然无故减产, 调查发现原因是欧洲工业排放大量酸性气体, 雨水溶解后形成酸雨, 是湖泊酸化 60 年代, 欧洲建立大气监测网发现存在大面积的酸雨英法美波兰等,H 2 SO 4 :HNO 3 =2:1 1967 年, 美国俄亥俄河上跨河搭桥倒塌, 死亡 46 名, 调查发现与酸雨腐蚀有关 1975 年, 欧洲经合组织开展专项调查, 整个西北欧 2/3 北美地区均受酸雨危害东南亚日本韩国发现大面积酸雨, 亚洲未能幸免 80 年代, 有位科学家在格陵兰岛取出 180 年前的冰块, 与现在的冰块比较, 酸度增加了 99 倍挪威科学家在北极圈测到大面积的酸雪酸雨成为全球问题

全球酸雨 ph 分布

中国的酸雨状况据 106 个城市的降水 ph 值监测结果统计, 降水年均 ph 值范围在 4.3-7.47, 降水年均 ph 值低于 5.6 的城市有 43 个, 占统计城市的 40.6% 统计的 59 个南方城市中,41 个城市降水年均 ph 值小于 5.6, 占 69.5% 1979 年开始监测并发现广州南宁重庆贵阳等,H 2 SO 4 :HNO 3 =10:1 已成为继欧洲北美之后的第三大酸雨区 1 2 3 4~5 5~6.5 7 8.5~9 10~11 12 13 14 酸性電解液檸檬汁醋酸雨正常雨水蒸餾水蘇打水氨水鹼性電解液

酸雨区面积约占国土面积的 30%

3 我国酸雨的特征我国酸雨属硫酸型, 主要来源于大量的二氧化硫排放 ph 值低离子浓度高, 硫酸根 (SO 2-4 ) 铵 (NH4+) 和钙离子 (Ca 2+ ) 浓度远远高于欧美, 而硝酸根 (NO 3- ) 浓度则低于欧美酸雨来源呈现局地性酸雨污染北低南高

4 酸雨的危害污染水土影响生态和农业损害物品水体土壤酸化 : 造成水体土壤中一些重金属如 Mn Pb Hg Cd 转化成可溶性化合物, 进入生物体内导致生物浓集土壤酸化, 磷肥难溶, 土壤阳离子 K Na Ca Mg 流失, 肥力下降细菌种类数量减少, 影响农作物生长水体生物种群消亡微生物减少, 影响水体自净 ( 急剧减少和灭绝的青蛙已达 30 种 ) 危害人类健康对眼和呼吸道咽膜的刺激作用腐蚀建筑物金属橡胶等

1908 年 1968 年

5 酸雨的控制 1990 年我国实施关于控制酸雨发展的意见 1995 年将控制酸雨 SO2 污染纳入中华人民共和国大气污染防治法国家环保总局制定了污染区综合防治规划

( 五 ) 影响小气候太阳辐射及交通运输烟尘促使云雾形成, 吸收太阳的直射或散射光, 影响紫外线的生物学活性佝偻病和传染病发病增加颗粒物吸收太阳能使气温明显降低, 造成冷化效应降低大气能见度, 使交通事故增加 ( 六 ) 其它影响生活卫生

第四节大气中主要污染物对人体健康的影响 Common Air Pollutants

二氧化硫 Sulfur Dioxide(SO 2 ) 颗粒物 Particulate Matter(PM) 氮氧化物 Nitrogen Oxides(NO X ) 一氧化碳 Carbon Monoxide(CO) 臭氧 Ozone (O 3 ) 铅 Lead 多环芳烃 polycyclic aromatic hydrocarbon(pah)

( 一 ) 二氧化硫 (SO2) 1 主要来源 : 燃料燃烧有色金属冶炼钢铁 2 理化特性 :SO 2 是一种有刺激性的无色气体, 易溶于水化工炼油硫酸制造二氧化硫亚硫酸雾硫酸雾

( 一 ) 二氧化硫 (SO2) 3 健康影响 SO 2 遇水成酸, 刺激眼睛和上呼吸道, 刺激上呼吸道平滑肌末梢神经感受器, 导致慢性鼻炎 COPD 等 SO 2 与烟尘联合作用变态反应原支气管哮喘 SO 2 与 B(a)P 联合作用致癌主要作用于上呼吸道, 个体差异较大

( 一 ) 二氧化硫 (SO2) 4 防治措施生产工艺严格执行国家环保总局制定的二氧化硫污染控制区和酸雨控制区的综合防治规划

( 二 ) 颗粒物 1 来源 : 自然界的风沙尘土火山爆发森林火灾和海水喷溅等人类的生产和生活活动中使用的各种燃料如煤碳液化石油气煤气天然气和石油的燃烧构成了大气颗粒物的主要来源是大多数城市的首要污染物主要是飘尘和细粒子

( 二 ) 颗粒物 2 健康影响 1 呼吸系统 : 颗粒物肺部通气 / 换气功能 COPD 2 心血管系统 : 干扰自主神经循环系统血栓刺激呼吸道炎症炎症因子血管损伤血栓形成 3 致癌作用 : 颗粒物的致癌活性与其多环芳烃含量有关 4 对人群死亡率的影响 : 随浓度增加死亡率上升

( 二 ) 颗粒物 3 影响颗粒物生物学作用的因素颗粒物粒径 : 沉降速度沉积部位有害物质的含量 ( 机械堵塞作用 ) 颗粒物成分 : 无机有机吸附作用 ( 吸附病原微生物 ) 载体作用 ( 催化或联合毒性作用 ) 呼吸道的清除作用 : 鼻毛粘液纤毛淋巴巨噬细胞等其他 : 生理或病理因素

( 二 ) 颗粒物 4 防制措施控制污染加强环境监测和健康影响评价

( 三 ) 氮氧化物 1 来源 : 氮氧化物 (NO X ) 是 NO N 2 O NO 2 NO 3 N 2 O 3 N 2 O 4 N 2 O 5 等含氮气体化合物的总称大气污染 : 主要是 NO 2 和 NO 高温雷电的作用火山爆发森林火灾土壤微生物分解含氮有机物汽车尾气工业生产过程中的排放

( 三 ) 氮氧化物 2 理化特性 : 毒性 :NO 2 >NO 4-5 倍, 难溶于水, 刺激性气体 NO 2 + 烃类 NO 2 + 多环芳烃光化学烟雾硝基多环芳烃

( 三 ) 氮氧化物 3 健康影响 ( 主要作用于深部呼吸道 ) 呼吸系统 : 呼吸道刺激症状, 对深呼吸道细支气管肺泡刺激血液 : 亚硝酸根与 Hb 结合 MeHb 高铁血红蛋白症和血管扩张组织缺氧紫绀呼吸困难血压下降及中枢神经损害慢性中毒 : 类神经征 NO 2 与 SO 2 和 O 3 分别具有相加和协同作用, 造成呼吸道阻力增加以及对感染的抵抗力降低 NO2 促癌作用, 形成光化学烟雾

( 三 ) 氮氧化物 4 防制措施控制并减少机动车尾气排放, 同时控制来自工业污染源的 NO X 排放加强环境监测和预报, 预防光化学烟雾的发生

( 四 ).Carbon) Monoxide(CO) 1 来源 :

Carbon Monoxide(CO) ( 四 )Carbon) Monoxide(CO) 2 对健康的影响 : 缺氧与血红蛋白的亲和力比氧高 210 倍, 解离速度慢 3600 倍心血管系统 : 心肌细胞退行性病变类脂质沉积 ( 日本神州心肌病 ) 神经系统 : 行为改变工作能力下降脑缺氧脑水肿脑血循障碍 ( 急性中毒多见 ) 胎儿 : 比母体更敏感, 记忆力损伤 ( 孕妇吸烟导致低体重儿婴幼儿神经行为障碍围生期死亡 )

COHb(%) 血中 COHb 含量与 CO 急性中毒症状的关系症状 <2 无 ( 非吸烟者 ) 3~6 无 ( 吸烟者,20 根 / 天 ) 10~20 剧烈运动时较早出现气短一般活动是出现气短轻度头痛 30 头痛注意力下降神经官能症的症状 40 剧烈头痛精神错乱 >50 意识不清, 休克, 死亡

( 四 )Carbon) Monoxide(CO) 3 防制措施 1. 控制机动车尾气的排放 2. 控制固定污染源的 CO 排放 3. 冬季加强通风换气, 室内避免吸烟 Carbon Monoxide(CO)

1 来源 : ( 五 )ozone(o) 3 ) 二次污染物强氧化剂光化学烟雾主要成分和指示物 (90%) 刺激性强难溶于水自然本底的 O 3 浓度很低 :0.4-9.4μg/m3 机动车保有量 NO X HCs O 3 我国大气污染逐渐由煤烟型转向光化学烟雾型 ozone(o 3 )

( 五 )ozone(o) 3 ) 2 健康影响 : 眼睛 : 刺激作用呼吸系统 : 主要作用于深部呼吸道, 呼吸道刺激作用固有疾病恶化哮喘肺水肿肺气肿全身影响 : 致敏缺氧甲状腺功能损害骨骼早期钙化加速衰老致突变 : 强氧化剂,DNA RNA 结构受损 ozone(o 3 )

( 六 ) 铅 Lead 1 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 (3) 工业含铅烟尘含铅涂料室内煤制品

( 六 ) 铅 Lead 2 健康影响 ( 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 ; 儿童比成人更为敏感 (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主要表现为注意力不集中记忆力降低学习能力和学习成绩低于同龄儿童 ; 多动易激怒 ; 腹隐痛便秘贫血生长发育迟缓等

( 六 ) 铅 Lead 2 健康影响 (4) 铅对神经消化造血泌尿免疫和内分泌系统均有不良影响 (5) 孕妇铅暴露可致新生儿低体重贫血出生缺陷死产等

不同血铅水平下儿童神经系统血液系统的改变血铅浓度 (μg/l) 生化病理改变 100 δ- 氨基乙酰丙酸脱水酶 (δ-alad) 活性抑制听力损伤 100~150 维生素 D 3 降低认知功能受损 150~200 250~300 红细胞原卟啉升高血红蛋白合成减少 400 尿 δ- 氨基乙酰丙酸 (δ-ala) 和粪卟啉增加 700 贫血 800~1000 铅性脑病

( 六 ) 铅 Lead 3 防制措施使用无铅汽油 : 我国 2000 年 1 月日停止生产,7 月日停止使用加强环境监测加强健康教育及时进行儿童驱铅治疗

( 七 ) 多环芳烃 (PAH( PAH)

( 七 ) 多环芳烃 (PAH( PAH) 多环芳烃类化合物 (polycyclic aromatic hydrocarbon,pah) 是含有两个或两个以上苯环并以稠环形式联接的芳香烃类化合物的总称, 又称稠环芳烃 1 来源 : 含碳有机物的热解和不完全燃烧环境中常见的 PAH 有多种, 具致癌性的 PAH 也有多种其中苯并 (a) 芘 (BaP) 是发现较早存在广泛致癌性强研究较深入的一种由于 PAH 种类繁多分析手续复杂, 因此常以测定环境中的 BaP 作为环境受 PAH 污染的指标

致癌性 PAH

BaP 的发现经过 1775 年, 英国外科医生报道煤焦油可能具有致癌性 ; 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

( 七 ) 多环芳烃 (PAH( PAH) 2 理化特性 : 多吸附于烟尘等 IP 的表面水溶性差, 脂溶性强, 容易蓄积可被光或某些细菌分解与 O3 或与 NO2 HNO3 反应生成硝基多环芳烃, 使其致突变性上升

( 七 ) 多环芳烃 (PAH( PAH) 3 健康影响 : 致癌作用 : 以 B(a)P 为代表例如 : 肺癌死亡率与大气 B(a)P 水平正相关云南宣威县肺癌高发 : 燃煤致室内空气 B(a)P 污染

PAH 的致癌机制 PAH 本身无致癌性, 需经代谢活化才有致癌性 ( 前致癌物 ) 主要代谢酶为肝微粒体混合功能氧化酶 (MFO) 经羟基化形成极性亲电子的代谢产物 ( 终致癌物 ), 与遗传物质结合导致其突变

( 七 ) 多环芳烃 (PAH( PAH) 4 防制措施防止并控制空气污染控制吸烟我国环境空气质量标准中 BaP 的日平均最高容许浓度是 0.01μg/m3