第三章大气污染与健康

第三章

：大气污染与健康第三章大气污染与健康3.1大气的组成和结构

3.2大气的主要污染物及危害

3.3光化学烟雾的健康危害

3.4温室效应

3.5大气污染与肺癌

3.6臭氧层被破坏

大气污染(atmosphere

pollution):由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气,显现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体舒适、健康，或危害了环境。

一次污染物：从污染源直接排放出来的污染物。

二次污染物：一次污染物与大气中原有成分或其它污染物之间发生化学或光化学反应，生成的新污染物。1.大气的组成恒定组分：可变组分：二氧化碳、水蒸气不定组分：煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物3.1大气的组成和结构

N2(78.09%)O2(20.95%)稀有气体(0.93%)2002503003200102030离地面高度/km温度T/K对流层平流层中间层热层4050607080901001102.大气的结构NO煤的燃烧其它机动车工业生产地面尘土飞扬污染源固定：烟囱、工业排气、电器等流动：各种交通工具3.大气污染的来源1.粉尘指分散在大气中的固体颗粒物。按其颗粒大小可分为降尘和飘尘两类。颗粒物是我国大多数城市的首要污染物,是影响城市空气质量的主要因素.

降尘：d>10m8％~22％飘尘：d<10m又称可吸入颗粒物(IP)3.2大气的主要污染物及危害

我国城市大气中的总悬浮颗粒和二氧化碳含量是世界上最高的.全球污染最严重的10个城市,中国占了7个.多半屬於粒徑較大之粒子，因重力作用由空氣中落下由於肉眼可見，常引起大眾厭惡一般民眾對於落塵之感受度較高主要因素：落塵與人民生活息息相關民眾可因落塵多寡直接判斷空氣品質狀況落塵（Dustfall）Why??空氣中<10m以下粒子可以通過人體鼻腔進入上呼吸系統對健康影響較大PM10

（ParticulateMatterLessthan10m）来源:风沙、火山爆发、森林火灾;燃料燃烧、工业生产、公路扬尘、建筑扬尘不同粒径的IP在呼吸道的沉积部位不同:d>5m上呼吸道

d<5m~2.5m细支\肺泡(~75％)d<0.4m较少沉积美國南加州空氣品質管制局之研究顯示空氣中粒徑<2.5m之粒子可能是造成早產兒及出生嬰兒死亡率提升之主因出生嬰兒上呼吸道系統尚未發展完全暴露於較高濃度微小氣懸微粒微小粒子穿透上呼吸道系統進入嬰兒肺部造成將無可回復之健康缺陷PM2.5幼年時期曾暴露於高濃度之空氣污染物

嬰兒成長後

氣喘及過敏等特殊體質PM2.5可吸入颗粒物的危害：(1)刺激呼吸系统、引起哮喘、支气管炎、矽肺疾病；(2)靠巨大的表面积可吸附各种有毒物质；(3)与SOX、H2O发生协同作用，形成伦敦烟雾。卫生标准：

GBⅡ667-1989规定，日平均最高允许浓度0.15mg/m3。理化特点

S02

是无色具有恶臭剌激性气体，D=1.4374,易溶于水，易被自由基氧化为S03溶于水汽形成酸雾，是酸雨的主要形成物。2.二氧化硫

地球上全年S02

的发生量单位:106t发生源发生量煤燃烧石油燃烧石油炼制有色金属冶炼从工厂发生的硫氧化物6225.53.710.71.9人为污染源排放的二氧化硫总量103.8从海洋发生的S02(其中H2S折算成S02)从陆地上发生的S02(其中H2S折算成S02)从海盐粒子形成的S02（S042-

折算成S02）火山活动发生的SO2(将其中H2S折算成S02)5048445天然污染源排放的二氧化硫总量147（1）对呼吸系统的影响-对鼻腔和呼吸道粘膜产生剌激，如果吸人浓度超过

10mL/m3,人们不仅有强剌激感，而且还会发生鼻腔出血、呼吸受阻等现象。气道平滑肌反射性收缩，气管和支气管变窄，阻力增加，分泌物增加，局部炎症或组织性坏死。S02与烟尘联合作用时，毒性增加3~4倍。健康影响：（2）致敏作用–如四日市哮喘。（3）促癌作用—动物实验证明10mg/m3SO2可以加强BaP的致癌作用。（4）其它作用-SO2被肺泡吸收后，能与血液中的维生素B1结合，使体内维生素C的平衡失调，从而影响新陈代谢和生长发育。卫生标准：

一次最高允许浓度0.15mg/m3

日平均最高允许浓度0.05mg/m3氮氧化物来源主要由汽车尾气、煤和石油燃烧的废气。NOx类很多,它是NO、N20、NO2、N203、N204、N205

等的总称

由燃烧过程生成的

N02

有两类:一类是在高温燃烧时，助燃空气的风和

02

发生反应而生成的

NO2

另一类是燃料中的吡啶(C5H5N)哌啶(C5H11N)、咔唑(C12H9N)等含氮化合物，经高温分解成N2

和

O2

后再反应生成的

N023.氮氧化物(NOX)

由图可以看出,生成NO

的平衡浓度随着温度和氧气浓度的升高而增高。

因此，为了减少燃烧生成的热

NO,应尽可能降低燃烧温度和燃烧时气体中的氧气浓度（降低过剩空气系数

),并缩短在高温区的停滞时间。

燃料中的氮化合物经燃烧，大约有

20%~70%转化成NO

。燃料

NO的生成机制到目前为止还不甚清楚。有人认为燃料中氮化合物在燃烧时，首先是发生热分解形成中间产物，然后经氧化生成

NO

。

全世界由人为和天然污染源向大气排放NOx

的估算单位1×106t/a污染源排放量估算Stedman等人(1983)Logan(1983)天然源:

闪电

平流层注入

NH3氧化

生物质燃烧

土壤排放103316332623－333926

天然源总计排放量6596－126人为污染源g66108一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物质，能刺激呼吸器官，引起急性和慢性中毒，影响和危害人体健康。氮氧化物中的二氧化氮毒性最大，它比一氧化氮毒性高4-5倍。由于氮氧化物较难溶于水，因而能侵入呼吸道深部细支气管及肺泡，并缓慢地溶于肺泡表面的水分中，形成亚硝酸、硝酸，对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用，引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后，与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。氮氧化物气体的危害—氮氧化物和S02一样都是形成酸雨或酸沉降的主要前提物光化学烟雾的起始物破坏高空臭氧层氮氧化物气体的危害O3O3O3O3+NO

=NO2+O2O+NO2=NO

+O2一氧化碳来源燃料不完全燃烧,汽车尾气,吸烟理化特点CO是无色、无味、无嗅、无刺激性的气体,在空气中化学性质稳定..CO使人体中毒的机理:

正常条件下,人体血液中血红蛋白与吸入的氧结合形成氧合血红蛋白(Hb-O2),

当CO进入人体,血液中血红蛋白与吸入的CO结合形成碳氧血红蛋白(Hb-CO)。危害：使人头晕、头痛、疲劳、破坏中枢神经系统，严重时使人窒息。4.CO和生物體內血紅素之親和力遠高於氧氣200倍以上進入人體可立即取代氧氣與血紅素結合體內缺氧腦部缺氧降低生物體之知覺、思考判斷力

嚴重者導致心臟衰竭及窒息等致命危害一氧化碳（CO）PAH的来源天然源-极少量,吸烟烟雾,各种含碳有机物的热解和不完全燃烧,烹饪油烟等.苯并芘(BaH)是其中重要致癌成份特点附着性：附着在可吸入颗粒物表面，可深入肺部；降解：光，细菌分解化学反应：与O3，NO2，HNO3作用时，生成物有强烈的致突变作用；与氯气作用生成无致癌性的氯代多环芳烃5.多环芳烃--PAH健康影响最早发现的致癌物（扫烟囱工易患阴囊癌）其中BaH占1~20％，大气中BaH每增加0.1µg/100m3,肺癌发生率上升5％。毒理：前致癌物，经体内代谢转化为二羟环氧化物（终致癌物）卫生标准：空气中＜5µg/100m35.多环芳烃--PAH二噁英是上百种类似物的总称，环境激素毒物，最毒的为PCDD\TCDD。来源：垃圾焚烧，生产过程（农药，聚氯乙烯，造纸等）副产物。特点：脂溶性，在脂肪组织中蓄积。由于食物链的蓄积作用，鱼体内的二噁英水平可达环境中的10万倍。主要是通过污染的食品经消化道进入人体，也可通过呼吸道吸入。6二噁英（dioxin）

环境激素是指环境污染物中引起性畸变的各类毒物的总称。它们在近50多年来导致人类总体精子数量的大幅度减少，据统计，男性的平均精子数在1940年为1.13×108个／mL而1990年减少到6.6×107个／mL；20世纪50年代出生的男性的精子数为每毫升约1亿个，20世纪70年代出生的则减少到7500万个；90年代出生的男孩成人后，可能减少到5000万个。而每毫升精液所含的精子数在2000万个以下便有可能成为男性不育症，400万个以下便完全丧失生育功能。环境激素目前已知最主要的环境激素是二恶英，这是二苯基-1，4-二氧六环及其衍生物的通称。其中，2，3，7，8-四氯代二恶英（TCDD）和多氯代二恶英（PCDD）较常见。它们是迄今已知毒性最强的一类化合物，为氰化钠的130倍、砒霜的900倍；它们也是强致癌物，其致癌性比黄曲霉素高10倍，被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物。环境激素健康影响：致癌性二噁英是人类已知的致癌物。可引起软组织肉瘤，淋巴细胞瘤，呼吸系统癌，前列腺癌等。对生殖的影响其剂量比致癌剂量低100倍，TCDD可减少精子数；降低雌性猴子的生育能力。对内分泌的影响孕鼠接触少量TCDD可引起子代雄性激素水平改变，影响性行为，变得更雌性化。6二噁英（dioxin）越战期间，美军曾用飞机向越南广大地区喷洒大量落叶剂，主要是橙剂（含TCDD~2mg/Kg），前后八年。在一个被橙剂严重污染的村庄，1979年1月至1982年6月，共有妊娠9264次，其中流产1920次（20.7％），死产2.3％，早产22.2％，葡萄胎1.8％和先天畸形1.1％。1999年比利时，法国，德国，荷兰四国发生饲料被二噁英污染事件。6二噁英（dioxin）防治对策限制含氯化学品（塑料，涂料，填充剂，阻燃剂，农药）的使用。并开发替代产品。控制焚烧垃圾和化学品。6二噁英（dioxin）铅以各种化合物的形式存在，随大气降尘进入水体和土壤，这些化合物不能被降解，可通过食物链被生物蓄积和放大，进入人体的铅也不能被降解。铅是全身性的毒物，对神经系统，造血系统，泌尿系统，心血管系统，免疫系统，内分泌系统都有损伤，但主要毒作用的靶器官是脑和造血系统。儿童血铅浓度每增加10µg/dl，认知能力受损，减少2~3个IQ分，呈现出明显的剂量-效应关系。7铅1979年在波士顿市进行了大规模的流行病学调查，发现儿童行为得分与血铅水平之间存在着负相关关系。引起了震动。流行病学的研究成果及其传播，提高了人们对铅危害的认识，促进了政府治理铅污染的决心。措施：限制含铅汽油的使用；加强饮水卫生和食品卫生的监督和管理；严格制定各种铅的卫生标准。我国大气卫生标准：日平均最高容许浓度为

0.0015mg/m37铅大气、水体和各种固态物质散发出的令人不快的气味。是影响环境质量的重要物质。能产生恶臭的物质有36万种之多，凭人的嗅觉能感觉的有4000多种。其中对健康危害较大的有硫醇类、氨、吲哚、硫化氢、甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酚类等几十种。发臭机制：发臭机团人类嗅觉对气味的感觉非常灵敏麝香4×10-9mg/L;樟脑16×10-9mg/L;粪臭素4×10-9mg/L8.恶臭同一物质，浓度不同，气味不同。极臭的吲哚稀释成极低的浓度时，就会变成茉莉的香味。相反，高浓度的香水也会给人以不愉快的感觉。健康危害：呼吸系统突然闻到恶臭时，会产生反射性的吸气抑制，呼吸次数减少，深度变浅，甚至完全停止呼吸。消化系统经常接触恶臭，使人厌食、恶心、甚至呕吐，进而发展成消化功能减退。8.恶臭内分泌经常受恶臭刺激，会使内分泌功能紊乱，影响机体的代谢活动。神经和精神嗅觉脱失、嗅觉疲劳等障碍。头痛、头晕、失眠、烦燥、抑郁等。恶臭物质进入土壤或水体，影响农作物和鱼类，无法食用。恶臭的健康危害：3.3光化学烟雾的健康危害NO2

气体在波长

290－43Onm紫外光照射时，可使

NO2按下式进行光离解。N02

十hv(290-430nm)→NO

+

O(3P)

O(3P)

+O2+M→03+M

03+NO→NO2十02光化学烟雾的发生2、NOX和光化学烟雾

NOX在大气中的主要反应：

NO+1/2O2

NO2

NO2NO+O•

O•+O2O3

RCO2•+NONO2+RCO

•RCO•+O2RCO3•CH3CO3•

+NO2CH3CO3NO2

过氧化硝酸乙酰(PAN)

h一、特征：

1.棕黄或淡蓝色烟雾；

2.夏季晴天发生，气象条件:强烈光照、低风速、逆温

3.氧化型烟雾；

4.刺激性。光化学烟雾二.洛杉矶的特点：

1.汽车多；

2.地处洛杉矶盆地；

3.夏季阳光强烈。三.光化学烟雾的化学机理：

1.一次污染物：NO、HC；

NOx：热致、燃料2.由NO2的光解反应引发；

3.二次污染物：O3、PAN、醛、酮；氧化剂光化学烟雾

过氧乙酰硝酸酯O‖CH3-C-O-O-NO24.O3、PAN、醛：刺激性。1、对眼睛的刺激PAN是催泪剂2、对呼吸系统的影响O3浓度0.05×10-6

引起鼻和喉头黏膜刺激

0.1~0.5引起哮喘发作

1×10-6

以上可引起头痛、肺水肿等3、致敏作用如甲醛4、突变作用O3是强氧化剂，与DNA，RNA反应，使其受损突变，符合剂量—反应关系。5、使植物枯萎、材料老化四、光化学烟雾的健康影响1h最高允许浓度（以O3计）一级二级三级0.12mg/m30.16mg/m30.2mg/m3五、卫生标准

1.使用清洁燃料：无铅汽油汽油发动机清洁剂、燃油添加剂液化石油气（LPG）液化天然气（LNG）乙醇燃料

2.使用清洁汽车：①机内净化：电喷、电子点火

②机外净化：后燃法、催化净化六、机动车污染控制3.执行配套法规和标准：全国实施“欧洲一号”，北京：2003年1月1日起实施（成都2006）“欧洲二号”。成都2008年7月1日起实施新车无装置不能上户。4.大力发展公交车，控制私家车：3.4温室气体大气中的CO2、CH4、N2O、O3及氟利昂等微量气体，对太阳短波辐射吸收非常少，但对地面的长波辐射吸收却强烈，类似温室玻璃的作用使气温升高的现象称温室效应(greenhouseeffect)。全球变暖温室气体浓度增加温室气体：CO2、CH4、N2O、O3

及氟利昂等危害：(1)

气候变暖

(2)海平面上升

(3)温度带和降水带移动

(4)破坏生态系统自2000年以来，全球平均气温已经上涨了1摄氏度，这是一个非常危险的数字。在工业化时代到来之前，大气中的二氧化碳含量为280ppm（百万分之），但到现在已经上升到了383ppm，而且每年还在以2ppm的速度递增。依据对气候模型和地球气候变化历史的分析，来自哥伦比亚大学地球实验室的科学家马奇克·萨托（MakikoSato）称，“大气层容纳二氧化碳的最高上限应该在450ppm左右，这个数字可能还会更低。如果空气中的二氧化碳含量接近了这个数字，那就意味着危险即将来临。”全球变暖地球气候接近灾难临界引爆点按CO2的排放量的多少全世界排名次的话，美国最多，我国第二，俄国第三，日本第四，德国第五。我国1995年为8亿吨，当年占世界排放总量的比例也上升至12％。这是就排放总量而言，但是，中国的CO2人均排放量，则远低于全球人均排放量(1.15吨)，更远低于各个发达国家，特别是美国。我国人均CO2排放量，只有美国的1／8。人类的对策： 《联合国气候变化框架公约》 《京都议定书》核电全世界各种矿物燃料（煤、石油、天然气）燃烧排放到大气中的CO2量达到185～242亿吨／年，而其利用尚不足1亿吨／年。世界上第一条、规模最大、年产3000吨，并具有我国自主知识产权的二氧化碳聚合物生产线，日前由中科院长春应化所、蒙西高新技术集团公司合作建成。它标志着我国已成功实现了二氧化碳聚合物的工业化生产，其研发、生产能力和水平已跻身世界前列，为我国建立具有国际竞争力的可降解材料工业提供了坚实的技术支撑。这项重大突破来自中科院创新方向性项目——“二氧化碳的固定及其利用”，曾经被以沈之荃院士为组长的专家组评为“A”级，并顺利通过验收。二氧化碳综合利用有了新途径一、大气污染与肺癌有明显的相关性：城市肺癌发病率较高如上海1973~1975肺癌死亡率市中心区郊区农村27.3/10万14.3/10万5.9/10万肺癌死亡率随污染程度增加而上升肺癌与城市移民（说明早期环境因子的作用）3.5大气污染与肺癌在城市，空气污染是一个始终无法回避的问题。以北京为例，超过300万辆机动车，使得整个城市的空气质量时刻在经受巨大考验；加上居民普遍有着很强的烟草消费能力，肺癌成为“主角”也就很容易理解。2007年，中国烟草行业产销卷烟4200万箱，同比增长5％；实现工商税利3880亿元，同比增长25％。至此，中国烟草行业实现了连续五年工商税利平均年增长20％的奇迹。吸烟引起肺癌吸烟者肺癌死亡率比不吸烟者高10~13倍，动物实验：吸入纸烟可使田鼠、狗诱发肺癌被动吸烟也容易引起肺癌。1979年第四界国际会议报告：女性中丈夫吸烟者肺癌危险性增加50％，其危险度随丈夫的吸烟量而增高。二、空气中与肺癌有关的因素已经确认的致人类肺癌的职业因素：石棉、无机砷、二氯甲醚、铬及其化合物、镍冶炼、氡及其子体、芥子气、氯乙烯、煤烟、焦油、多环芳烃、烟草的加热产物等。在石棉厂工作的吸烟工人肺癌死亡率为一般吸烟者的8倍，是不吸烟也不接触石棉者的92倍。吸烟与石棉有致癌的协同作用。空气中与肺癌有关的因素大剂量的辐射可引起肺癌汽车尾气居住在公路两侧100米内的居民肺癌死亡率：车流量1千辆/d1万/d2万/d1.04万1.40万1.82万空气中与肺癌有关的因素3.6臭氧层被破坏南极的天空1945年至1995年南极臭氧空洞变化2000年：2800万平方公里2001年：2500万平方公里(1)是地球的过滤器

(2)调节大气气温

(3)人类的保护伞

臭氧层空洞:

臭氧浓度低于正常浓度(10ppm)的现象。臭氧层的作用臭氧层破坏

氯氟烷烃：人工合成的一类含氯、氟的烃类化合物。如CCl3F在平流层的反应:

CCl3FCCl2F+Cl•

Cl•+O3ClO•+O2ClO•+O3

Cl•+2O2

CFC和臭氧层破坏h臭氧層中臭氧濃度每降低10%增加相關地區人類罹皮膚癌及白內障~100,000（105）人

(1)白内障和皮肤癌发病率增加

(2)粮食减产

(3)影响水生生物的正常生长危害:《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》 5种CFC、3种哈龙

1.氯氟烃CFC：氟利昂（freon）

2.哈龙（halon）：

《蒙特利尔议定书（修正案）》 5类20种，10种CFC、CCl4、CH3CCl3《蒙特利尔议定书（进一步修正与调整）》 7类上百种，HCFC、HBrFC、CH3Br《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》人类的对策：目前应用较广的是溴化锂（LiBr）吸收制冷机，主要用于中央空调项目。这种产品以水为制冷剂，LiBr溶液为吸收剂。这两种物质为天然物质，无毒无害，不破坏臭氧层，也不存在剂冷排放、泄漏对全球变暖的影响。从保护环境上讲，吸收式制冷是中央空调项目的理想选择，因而被许多国家作为替代物所采纳。以吸收式制冷替代压缩式制冷欧洲一些国家主张使用天然制冷剂，如水蒸气、氨、碳氢类化合物、二氧化碳等。水作为制冷剂，无毒，不可燃，对环境无不良影响，但水蒸气容量太大，一般压缩机无法使用，只应用于中央空调系统；氨具有优良的传热性能，且价格低廉、易于检漏，但氨对铜的腐蚀性、特殊气味及安全性低；碳氢化合物的消耗臭氧层物质和对全球变暖作用小，可作为制冷替代物，但碳氢化合物高易燃，使用受到限制，在欧洲多应用于家用冰箱、空调系统；二氧化碳作为制冷剂已有较长历史，但在高温环境运行时效率低、冷量损失大，技术上一时难以克服。而美、日等国则支持开发氟化烃类替代物。理由是，1、氟化烃达到《议定书》规定的目标。2、对比各类替代物，氟化烃是有效地综合考虑安全、性能和环境相互平衡的物质。但氟化烃同样也存在缺陷，如能耗大、制造成本高、与通常采用的矿物润滑油不相容、可靠性下降、有一定的毒性。寻找新的制冷剂

1.什么是酸雨？

酸雨（acidrain）：pH＜5.6 CO2+H2O=H++HCO3-3.16×10-4pH5.6

酸性降水：雨、雪、霰、雹、露、霜酸沉降：湿沉降、干沉降3.7酸雨2.主要酸雨区：世界三大酸雨区：欧洲、北美、中国中国：长江以南、青藏高原以东以及四川盆地3.主要的酸：H2SO4、HNO34.危害：（1.）腐蚀建筑物和金属；个（2).危害森林和农作物；(3).使湖泊、河流酸化,危害水生生物；(4).危害人体呼吸系统、眼睛、皮肤。

5.来源：

SO2、NOx中国：《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区》6.人类的对策：空气质量预报

分类：

1.现状报告：年报、季报、月报、周报、日报；

2.预测预报：短期、中期、长期。城市空气质量报告2.项目：①可吸入颗粒物：PM10 ②二氧化氮NO2③二氧化硫SO23.空气污染指数API（AirPollutionIndex）：空气污染指数空气质量级别空气质量描述

0～50Ⅰ优

51～100Ⅱ良

101～150Ⅲ-1轻微污染

151～200Ⅲ-2轻度污染

201～250Ⅳ-1中度污染

251～300Ⅳ-2中度重污染≥300Ⅴ重度污染4.首要污染物与空气质量级别：1．少用塑料袋，购物用布袋，买菜用菜篮，提垃圾采用垃圾桶。

2．不用一次性电池，改用可充电电池，用过的电池交到电池回收站。

3．少用化学洗涤用品、化妆、护理用品，譬如染发剂，减轻对水的污染，对自身健康的危害。

4．不捕捉、销售、或宰杀野生动物，不吃野生动物,遇到此类事情，举报。

5．关爱野生动物，不打搅它，不侵犯和侵占和破坏他们的领地。

6．守护家园，不在公共场所乱扔垃圾。

7．垃圾分类，厨余果皮放在一起，高温发酵作肥料，玻璃塑料放在一起，拿去回收和再生，提高垃圾回收率，减少污染。

防尘口罩的选择8.节约用水，节约用电。节约用纸。

9.守护神山，不乱砍乱伐。

10.出行时尽量以步代车、骑单车、坐大巴车、火车。尽量不要一个人开一部车。

11.减少燥声污染。

12.把旧物捐出去，支持环保，同时帮助弱势。

13.多利用旧物，多去二手店，多与人互换或共享物品。

14.关闭电器的同时拔掉插销、将灯泡换成节能灯泡、减少使用塑料袋、将空调调高至夏季26℃冬季16℃