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大气环境


第三章 大气环境与健康

第一节 空气的物理性 状 一、大气圈及大气垂直结构 1.大气圈(atmosphere) 包围在整个地球表面的空气,并随着地球旋转的, 一、大气圈及大气垂直结构 厚度为2000-3000Km 1.大气圈(atmosphere) 包围在整个地球表面的空气,厚度为 大气存在的主要证据? 2000-3000Km ?蓝天 ?白云 ?风 大气存在的主要证据? ?流星 ?蓝天

2.大气的组成
3.大气的垂直结构

大气圈可以相对地分成五个气层,对流层;平流层; 中间层;暖层;散逸层

大气垂直分层 altitude(Km) 800

exosphere

thermosphere

气温随高度增加而增 加; 气体分子呈电离状态

100
80 60 40
Ozone layer
stratosphere

气温随高度增加而 递减(高空对流层)
mesosphere

20
troposphere -100 -50 0 50 temperature(℃ ) 100

空气以水平运动为主; 几乎没有水蒸气,没 有气象现象,利于高 空飞行 ;有20km左右 臭氧层,可吸收短波 紫外线
气温随高度增加而递 减;空气垂直对流; 气象变化复杂

二、气象因素 (meteorological factor)

? 天气

瞬间至十余天的时间内 多种气象要素(温度、 湿度、气压、风速……) 的综合状态称为天气

? 气候

较长时期天气的总 和称为气候

(一)气象因素包含的主要要素 气象因素

气温

气压

气湿

气流

1、气温 2、气压 3、气湿 4、气流

(二)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
对人体的物理-生理的影响 天气 与气 候 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

2.发病的天气和气象因素

冷锋入侵

暖峰移来 并控制

冷气团控制

冷气团减弱

三、大气的污染以及大气污染物的转归
(一)大气污染来源

? 工业企业

? 生活炉灶和采暖锅炉
? 交通运输

? 由其它环境介质转入
? 其他

大 气 污 染 最 严 重 城 市

(二)大气污染物种类及其存在形式

?气态污染物
包括气体和蒸气

?颗粒物 与健康关系密切的两类颗粒物
– 总悬浮颗粒物 – 可吸入颗粒物

(三)影响大气中污染物浓度因素 ? 污染源的排放情况 ? 气象因素 ? 地形

(四)、大气污染物的转归 ? 自净
1.扩散作用; 2.沉降作用; 3.氧化作用; 4.中和作用; 5.植物吸收作用。

? 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。

? 形成二次污染 ? 污染物转化成二次污染物

四、 大气污染对人体健康影响
(一)气污染物进入人体的途径

?经呼吸道进入 ?经消化道进入

?经粘膜、皮肤进入机体

(二)大气污染对健康的直接危害 ? 引起急性中毒 – 烟雾事件
?

煤烟型烟雾事件

? 造成慢性危害及远期影响 – 长期刺激作用
主要是引起“慢性阻塞性肺部疾患” diseases, COPD ,
chronic obstructive pulmonary

包括慢性支气管炎、支气管哮喘、哮喘性支气管炎和肺气肿 及其续发病。

– 心血管疾病 – 机体免疫功能下降 – 慢性中毒

– 致癌作用

(三)大气污染对健康的间接危害

? 气候改变
主要是影响小气候和辐射

? 产生温室效应
主要是CO2增多所引起

? 臭氧层出现空洞
主要是氟利昂 (CFCs)增多造成的,

最常用的是三氯氟甲烷(CFC-11)和
二氯二氟甲烷 ? 形成酸雨 酸雨的形成主要是SO2、NOx等酸性 污染物溶于水汽中经过氧化、凝结 而成。

五、 大气中主要污染物对人体健康的影响 (一)可吸入颗粒物

? 污染来源
– – – – – – – – 工业企业 生活炉灶和采暖锅炉 交通运输 其他来源 粒径大小与进入呼吸道的关系 IP的理化特性因其来源不同而异 IP的“裁体”作用 IP的金属成分能起催化作用

? 理化特点

关于PM2.5
? 生成

直径?2.5? m的颗粒物称为微粒子
particulate matters, PM2.5,

在低空湿度大时容易生成PM2.5
? 影响

能严重降低能见度;对健康的危害较其他粒径
的可吸入颗粒物更大。

? 健康影响
– 大量的IP进入肺部对局部组织有堵塞作用, 使局部支气管的通气功能下降 或使细支气 管和肺泡的换气功能丧失 – 颗粒物的成分不同则毒性也不同

? 一般成分 – 燃料燃烧产生的颗粒物都含SO2、NO2、BaP、 甲醛等。SO2、NO2、甲醛可引起呼吸道损伤, BaP可致癌。 ? 特殊的成分 – 例如,含铅的颗粒物可引起铅中毒,含砷的 颗粒物可引起砷中毒等等

? 流行病学 ? 卫生标准 ? 防治对策
– 控制污染改变能源结构和燃料结构
– 加强环境监测和健康监测 – 治疗COPD及合并症。

(二)二氧化硫 sulfer dioxide,SO2
? 污染来源 – 工业企业 – 小型取暖锅炉和民用煤炉 ? 理化特点 ? 健康影响 – 对呼吸系统影响 ? 对粘膜的刺激作用 ? 引起呼吸道急性和慢性炎症 ? SO2和颗粒物的联合作用

? 防治措施
– 限制高硫煤的开采和使用; – 削减SO2 的排放总量; – 大力研究开发SO2污染防治技术和设备 – 做好SO2排污收费工作,运用经济手段 促进治理。

? 健康影响 1.对呼吸道的影响 2.对血液影响及其他系统的影响

(三)氮氧化物nitrogen oxides,NOX

? 污染来源
– 自然界的NOX – 工业企业 – 交通运输

? 理化特点
– 氮氧化物的种类
造成大气严重污染的主要是NO2、NO

– 感官性状
NO2是红褐色气体,有刺激性。 NO为无色气体。

– 光化学烟雾的起始物

? 防治对策控制污染
– 控制污染 – 加强环境监测,预防光化学烟雾的发生

– 治疗COPD及合并症,保护高危人群。

(四)光化学烟雾photochemical smog

? 污染来源
主要来源于汽车尾气。

? 理化特点
– 主要成分 臭氧03、醛类、丙烯醛和各种过 氧酰基硝酸酯PANs光化学氧化剂 – 形成过程
? ? ? ? 起始阶段—引发反应; 自由基生成阶段—连锁反应; 自由基传递阶段; 自由基减少阶段—终止反应。

– 强氧化剂

?

健康影响 – 对眼睛的刺激 – 对呼吸道的影响 – 对全身影响 – 致敏作用 – 致突变作用 ? 防治对策 – 控制污染 – 加强监测预报 – 治疗

(五)二 恶 英 Dioxins

? 污染来源
– 垃圾焚烧 环境中95%二恶英来源于这些 含氯垃圾的焚烧。 – 生产过程 – 含TCDD再生资源的利用

? 理化特点
– 化学结构 2,3,7,8-四氯二苯-p二恶英最毒 – 在环境中的行为 沿着食物链达到顶层的动物体内

? 健康影响
– 致癌性 – 对生殖的影响 可引起严重的生殖和发育障碍。 – 对内分泌的影响 – 对免疫系统的影响

? 防治对策
– 应限制含氯化学品的使用,开发替代品 – 控制焚烧化学品 – 改进生产工艺

六、太阳辐射 (solar radiation)

太阳

表面温 度 6000°K 43%折 回宇宙 空间 14%被大 气吸收

43%到 达地表

(一) ultraviolet radiation UV 紫外线分段(第二届哥本哈根光学会议) ? UV-A 320-400nm生理意义较小,主要是产 生色素沉着作用 ? UV-B 275-320nm有部分能到达地表,对机 体有抗佝偻病作用和红斑作用, ? 并能提高机体免疫水平。这段波长的紫外线对 机体的生理功能促进作用最大。 ? UV-C 200-275nm具有极强的杀菌作用, 但对正常细胞的损伤也是严重的

紫外线 生物学作用
适量 过量

有利作用

有害作用

色素沉着 作用

抗佝偻 病作用

杀菌作用

其它

红斑作用

其它

色素沉着作用(pigmentation) 300-400nm UV-A 黑色素

紫外线 皮肤细胞中黑色素原 氧化酶

1、改变皮肤对光线的吸收能力,可促使汗腺↑,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

抗佝偻病作用 (anti-rachitic effect) 290-320nm UV- B 皮肤和皮下组织中的7-脱氢胆固醇 VitD2 活性25(OH)D3 紫外线

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: 6u/cm2/h 10~100ug/天

空气污染、 季节变化 等可影响 UV的生 物学作用

杀菌作用 (germicical effect) 200~275nm UV-C
紫外线

细胞原浆蛋白质分解

细菌 核变性、凝固

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) 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 275~320nm UV-B

紫外线的其它有害作用 ? 紫外线眼损伤 ? 紫外线皮肤损伤 ? 产生光化学烟雾

(二)infrared ray
生物学作用的基础是热效应,故又称热射线。 长波红外线(1400nm-3000nm):穿透能力较弱, 主要加温皮肤表层。 短波红外线(760nm-1400nm):穿透能力较强, 可加温组织深部 。

红外线 组织均匀加温、血管扩张 皮肤、组织受过热损害 促使机体新陈代谢与cell增生 消炎和镇痛作用 治疗慢性皮肤病、神经病、 冻伤 、伤口愈合

皮肤烧伤 、红外线白内障 、 红外线视网膜灼伤

(三)visible light

? 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

可视线 照度适宜 照度过强或过弱

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

七、空气离子化(Air ionization)
1、空气离子的发生 外界理化因素 空气中的 气体分子 外层电子跃出 电子+气体分子 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 负离子 正离子

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2×104~3×105/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。

(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。 3、空气离子的应用

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

临床上的应用
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 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。


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