大气环境与健康课件

第一节大气的特征和环境健康学意义

第五章大气环境与健康1内容大纲一、大气圈和大气垂直结构二、大气组成及环境健康学意义三、大气的物理性状及其环境健康学意义2一、大气圈和大气垂直结构按气温的垂直变化特点划分

1．对流层2．平流层3．中间层4．热层5．外大气层按大气的电离状态划分1．电离层2．非电离层3全球大气圈层模式图4环境构架

5

自然状态的空气是无色、无臭、无味的混合气体。氮、氧、氦占大气总量的99．96％当空气氧含量降至12%时，人体可发生呼吸困难，降至10%，可发生智力活动减退，降至7~8%以下可危及生命。二、大气组成及环境健康学意义6三、大气物理性状及环境健康学意义太阳辐射

solarradiation紫外线紫外线C波长200-275nm

具有极强的杀菌作用；紫外线B(波长275-320nm)

对机体有抗佝偻病作用和红斑作用；紫外线A(波长320-400nm)

主要是产生色素沉着作用。可视线波长400～760nm的电磁波提高视觉功能和代谢功能平衡兴奋与镇静作用红外线波长760～1mm的电磁波,

生物学效应：使机体产生热效应。7气象因素

meteorologicalfactor

它包括气温、气湿、气流、气压等

空气离子化airionization

空气中的气体分子或原子在宇宙线、紫外线的作用下，或在雷电、瀑布、海浪冲击请况下，其外层电子可跳出轨道而形成阳(正)离子，游离的电子与另一气体分子结合而形成阴(负)离子，这一过程称为空气离子化8第二节大气的污染以及大气污染物

的转归9一、大气污染来源工业企业1.燃料的燃烧2.生产过程中排出的污染物生活炉灶和采暖锅炉交通运输由其它环境介质转入其他

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10我国主要燃料中灰分和硫含量燃烧种类灰分（%）含硫量（%）煤5-350.7-5.5重油0.1-0.510.1-3.8页岩40-661.2-5.511燃烧一吨煤排出的各种有害物质的重量（kg）有害物质 电厂锅炉 工业锅炉 取暖锅炉

SO2 606060 CO 0.231.4 22.7 NO2 9.19.1 3.6 HC 0.10.55 Dust

一般燃烧

1111

11

燃烧良好时

3 6 9

12机动车尾气污染物占大城市空气污染物的比例（%）

PbCOCO2CHNOx美国69703335

上海85809656

北京637322

13大气污染最严重城市14大气污染来源15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totalsuspendeparticulates,TSP

粒径为0.1-100µm是气溶胶中各种颗粒物的总称，是评价大气质量的常用指标可吸入颗粒物

inhalableparticulates,1P

粒径为＜10µm

可以被人体吸入呼吸道，与人体健康关系更为密切，更能反映大气质量与人体健康关系。二、大气污染物种类及其存在形式16三、影响大气中污染物浓度因素污染源的排放情况1.排出量2.排出高度

3.与污染源的距离

气象因素1.风和湍流

2.气温3.气湿地形

1.山地和谷地

2．海滨与陆地

3．城市热岛17（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。18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。

有效排出高度1920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。21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22（二）气象条件风和湍流；气温；气压；气湿；降水、雨雪；23大气的运动24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2526风向：

风吹来的方向

可使污染物的扩散、稀释有一定方向性。染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。

27湍流：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。湍流强，有利于污染物的稀释和扩散。282.气温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

γd=0.986℃/100m

逆温：（γ<0

）

大气温度随高度的升高而上升，形成上层气温高于下层气温的现象称为逆温。29大气稳定度表示大气垂直运动的程度。与γ、γd

二者的相对值等因素有关：

γ>γd

不稳定状态；

γ<γd

稳定状态；

γ=γd

中性状态；

γ<0

逆温极稳定状态；30波浪型

γ>γd,不稳定状态；锥型

γ<γd,稳定状态；扇型

γ<0,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：313.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。324.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。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。33（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。342.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”。35（四）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”。36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？37热力环流的形成过程38城市风和海陆风39热岛效应的成因及规律40热岛效应的现象41热岛效应的温差变化规律（1）周期性变化纬度变化；季节变化；日变化；周变化（2）非周期性变化42热岛效应的影响①热污染影响了人们的生活；②热污染加剧了大气污染；③城市热污染可能造成局部地区水灾；④热污染会导致恶性循环。热岛效应的防治

1、加强城市绿化

2、减少人为热量排放43四、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

44第三节大气污染对人体健康影响45内容大纲一、大气污染物进入人体的途径二、大气污染对健康的直接危害三、大气污染对健康的间接危害46一、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47二、大气污染对健康的直接危害1、引起急性中毒

烟雾事件

煤烟型烟雾事件①污染物来自煤炭的燃烧产物及工业生产过程②气象条件气温低、气压高、风速低、湿度大、有雾、逆温产生③多发生在寒冷季节；④河谷盆地易发生；⑤受害者以呼吸道刺激症状最早出现，咳嗽、胸痛、呼吸困难，并有头疼、呕吐、发烧。死亡原因多为气管炎、支气管炎，心脏病

48伦敦烟雾事件1952年12月5-8日原因：1.冬季取暖燃煤和工业燃煤排放的烟雾2.气温低、气压高、风速很低、湿度大、有逆温产生后果:

4天时间死亡人数达4000多人。2个月后，又有8000多人陆续丧生。数据：

伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高10倍，SO2

的浓度是平时的6倍49光化学型烟雾事件①污染物主要来自汽车尾气，经日光紫外线的光化学作用生成的强氧化型烟雾；②气象条件为气温高、天气晴朗，紫外线强烈。多发生在夏秋季节的白天；③多发在南北纬度60。以下的地区；④大城市内机动车拥挤、高楼林立，街道通风不畅，容易发生烟雾事件；⑤受害者症状主要是眼晴红肿、流泪、咽喉痛、喘息。咳嗽、呼吸困难、头痛、胸闷、皮肤潮红、心脏功能降碍、肺功能衰竭。50洛杉矶光化学烟雾事件1934年5-10月USA400万辆汽车日耗油2400万升，排放烃类1000多吨，盆地地形不利于空气流通，大多数居民患病，65岁以上老人死亡400多人。51生产事故①印度博帕尔市毒气泄漏事件；博帕尔贫民区附近一所农药厂发生氰化物异氰酸甲酯泄漏事件。当时有2000多名博帕尔贫民区居民即时丧命，后来更有两万人死于这次灾难，很多博帕尔居民导致永久残废，当地居民的患癌率及儿童夭折率，52袋子中满是遇难民众的尸骨532、造成慢性危害及远期影响心血管疾病如心律失常、急性心肌梗死等。致心血管疾病的机制与植物神经功能、改变血液成分组成与数量、炎症损伤等有关。542、造成慢性危害及远期影响机体免疫功能下降慢性中毒致癌作用

55三、大气污染对健康的间接危害1、气候改变

主要是影响小气候和辐射

2、产生温室效应

主要是CO2增多所引起563、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4、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。57第四节大气中主要污染物对人体健康的影响58内容大纲一、可吸入颗粒物

inhalableparticles，IP二、二氧化硫sulferdioxide，SO2

三、氮氧化物nitrogenoxides，NOX

四、光化学烟雾photochemicalsmog

五、二恶英

Dioxins591、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2、理化特点

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一、可吸入颗粒物60关于PM2.5

生成直径≺2.5µm的颗粒物称为微粒子

particlematters,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。613、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624、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。63二、二氧化硫

sulferdioxide，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64致敏作用促癌作用其他作用:对大脑皮层机能影响；致突变作用；影响新陈代谢。

对血液影响及其他系统的影响65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。66三、氮氧化物nitrogenoxides，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67防治对策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。68四、光化学烟雾photochemicalsmog

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

69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70五、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

71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72第五节大气卫生标准内容大纲一、大气卫生标准的概念二、制订大气卫生标准的原则三、制订大气卫生标准的方法四、我国的大气卫生标准73一、大气卫生标准的概念大气卫生标准

是大气中有害物质法定最高限制值。是防止大气污染保护居民健康，评价大气污染程度制订大气防护措施法定依据标准与基准

基准

standard

是通过科学研究得出的对人群不产生有害或不良影响的最大浓度。标准

criterion

是国家对环境中的有害因素提出限量要求和实现这些要求所规定的相应措施的技术法规。74二、最高浓度容许值我国的大气卫生标准规定了两种最高浓度容许值，即日平均最高容许浓度一次最高容许浓度。75三、制订大气卫生标准的原则科学性

世界卫生组织的建议根据环境污染物的性质和浓度时间-效应的关系，把空气质量标准定为四级。我国制订和修订大气卫生标准原则

对机体不引起急、慢性中毒；对主观感觉无不良影响；对人体健康无间接危害；根据现有知识，选择阈浓度中最敏感指标

可行性经济上的考虑；技术上的考虑。76流行病学方法大气中有害物质嗅觉阈和刺激作用阈的测定毒理学试验快速计算方法健康危险度评价方法三、制订大气卫生标准的方法77四、我国的大气卫生标准环境空气质量标准

该标准对10个污染物制订了限值，而且每个污染物的标准均为三级。

工业企业设计标准中的“居住区大气中有害物质的最高容许浓度

此标准由卫生部等组织修订后于1979年颁布，对大气中34种有害物质制订了限值。

78我国的大气卫生标准一、环境空气质量标准（GB3095-96）：国务院10个污染物：SO2,TSP,pM10,NO2,NOx,CO,O3,

Pb,BaP（苯并芘）,F三级一级标准：保护生态和人群健康，长期接触，自然保护区、风景游览区、名胜古迹、疗养地等二级标准：保护人群健康和城、乡的动植物，长期和短期接触，居民区、商业交通居民混合区、文化区、农村等三级标准：保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长，污染重的城镇、工业区和城市交通枢纽、干线等79第六节大气污染对健康影响的调查和监测调查和监测的目的查明大气污染来源查明大气污染状况查明大气污染对人体健康造成的各种危害根据资料进行整理、分析、评价和提出建议80调查的内容大气污染源的调查大气污染状况调查和监测大气污染对居民健康影响的调查81（一）大气污染源的调查

目的：（1）存在的污染源数量；（2）各污染源排入大气中的主要污染物种类、排放量和排放特点；（3）检查各污染源单位执行环境保护法规和废气排放标准情况；（4）鉴定所采取的各种废气回收利用和净化措施的效果。

82大气污染源可分为：（1）点源污染（以一个工厂或一座烟囱为单位）（2）线源污染（以交通道路为单位）（3）面源污染（以地区为单位）83通过污染源的调查，主要获得以下资料：1、存在的污染源种类和数量；2、污染源的位置；3、污染源的性质和规模；4、污染物的排放方式；5、污染物的排放量及排放时间；6、污染物的种类和物理化学性质；7、污染物的净化措施利用情况及其效果；8、地区人口资料和居民对大气质量的反映；9、城镇的功能分区和气象资料。84获取资料的途径（1）卫生防疫部门：历年大气的质量情况；（2）工业主管部门：排放废气的工业企业的类型、数量、位置等；（3）交通部门或公安部门：机动车、船数量，每日通过本地的车、船量等；（4）城建部门：功能分区的划分及自然地形地势和索取1：2500或1：5000地形地物勘测（5）气象部门：10—20年来的气象资料（包括长年主导风向，风向频率图等）；（6）现场调查。85（二）大气污染状况调查和监测目的：（1）了解污染物的种类和浓度；（2）摸清污染范围和污染规律；（3）根据卫生标准评价污染的严重程度；（4）为进一步研究大气污染对人体健康的可能危害提供基本资料；（5）为城市建设合理布局和大气污染治理提供依据。86采样点选择取决于调查和监测的目的，一般可分为2种方式：（1）点源性污染调查（2）区域性污染调查

87点源性污染调查以污染源为中心，在其周围不同方位和不同距离的地点设采样点。考虑人力、物力，具体布点通常采用三种方式：四周布点扇型布点烟波下方采样8889轴线上采样点的设置

1、起点和止点：起点设在烟波的落点处或设在距污染源最近的居民点，卫生防护带的边缘等。止点原则上以测定浓度与未受污染地区的本地值类似。

2、点距和点数：点距视污染物排出量大小而定。如500，1000等或50，100，150，200等。可以等距或不等距。

3、采样点数量：多一些好，但限于人力、物力一般设4—6个或3—4个。

4、采样点尽可能设在居民区内，以便结合对居民健康状况的调查。90区域性污染监测的采样点选择①按照城市功能分区，选择有代表性的不同类型地区设置采样点。如在严重污染的工业区、交通枢纽区、商业区、受污染住宅区、未受污染住宅区、清洁对照区等。每个类型的地区内可设置2～３个采样点，使结果更有代表性。②采样点呈几何状分布（之间的距离为5—10公里）。将整个监测的区域划分成若干方形或三角形小格，将采样点设置在交叉点上或在小格内。③根据城市污染源及人口的分布、地形地貌等因素，有选择地设置采样点。91采样点现场的要求1、采样点应设在空旷地点；2、采集有害气体的采样器放置高度应为1.5m

左右；3、采集颗粒物采样器高度为3～5m。92采样时间长年连续监测：每六天采样一昼夜(SO2:0.06mg/m3)季节采样：每月采样，连续采样3～4天如无条件昼夜连续采样，则每天至少采样3--4次，应包括一天中污染最严重、中等和最轻的时刻（2，8，14，20或7，12，19，时等）选每季的代表月采样，如北京市各季的代表月是1，4，7，10月。代表月即气象条件居中的月，也可选择气象条件最差的月最大一次浓度（污染最严重）：选择生产负荷最大，气象条件最不利，污染最严重的时刻进行采样，采样时间一般为10～20min，最长不过30min。当风向改变时，应停止采样。93选择监测指标的原则选取排放量大，危害严重，危害的特异性强，检测方法简便可靠的污染物作为检测指标。94监测指标点源：应根据所排放的主要有害物质为指标。例如磷肥厂、铝厂周围应测定氟化物和SO2，氯碱厂----氯，化纤厂----CS2、H2S，钢铁厂---SO2,CO,灰尘等。面源：常用、常规的指标有TSP、IP、SO2、NOx、CO、微生物等指标。有条件可增加PAH、铅、氟化物、H2S等95采样记录

1、采样时应纪录采样时间、流量、周围环境情况。

2、尤其应在采样时测定当时气压和采样点气温等气象因素，以换算出采样的标准体积。

96测定结果的整理（1）日平均浓度（超标倍数，超标次数，超标率）（2）一次浓度（超标倍数，超标率）（3）年平均浓度测定结果的评价

对所得的结果进行统计学处理分析，对各地区、各时期的污染状况进行比较，从而对大气质量作出评价，找出主要污染源和污染物，查明污染范围和污染规律。97（三）大气污染对居民健康

影响的调查

调查目的人群健康调查资料是反映大气质量对人体健康影响最直接的科学依据;有果求因：原因不明疾病或可疑症状与大气污染是否有关，从而探讨病因;有因求果：研究暴露不同类型的大气污染对人群健康影响的类型和危害程度;为制定大气污染物的MAC提供依据，以及对已有的MAC安全性进行鉴定，为进一步修订MAC提供科学依据。98调查计划调查内容现场要求：污染区、对照区调查对象：居住时间、混杂因子观察指标：暴露水平指标：个体采样、生物材料（内暴露）健康效应指标：疾病资料、生长发育资料、生化指标、生理功能、免疫指标、遗传毒性等资料整理分析99危害认定健康效应终点：总死亡率、呼吸道疾病死亡专率、心脑血管病死亡专率、门诊（特别是内科、呼吸科和儿科）人次、急诊（除意外事故和外科）人次、呼吸道症状、肺功能。剂量-反应关系评价Ø

颗粒物和SO2的浓度上升使总死亡率、疾病别死亡率增加。Ø

颗粒物、SO2和NOx浓度上升使呼吸道患病率增加，门、急诊人次增加，呼吸道症状增加，肺功能改变。Ø

健康人群对大气污染物的反应是相近的Ø

高危人群：老人、儿童、呼吸道、心、脑血管疾病患者。暴露评价Ø

居住区颗粒物、SO2和NOx浓度的时空分布，日平均浓度，年日平均浓度。Ø

确定暴露人数。危险度特性阐述大气污染对暴露人群的健康效应：ü

总超死亡率ü

心、脑血管病超死亡数ü

超额门诊人次数ü

超额急诊人次数ü

超额呼吸道症状发生数ü

肺功能变化人数污染水平与WHO/AQG比较

大气污染物健康危险度评价流程图100大气污染危害人体健康造成经济损失的评估

世界上每年都有几百万人因空气污染引起了各种疾病，甚至死亡。大气环境污染使人体最直接、最明显受害的是呼吸系统。这些疾病主要是呼吸道疾患、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、心血管疾病和肺癌等，由此可造成多方面的经济损失。运用英国海外开发署和中国国家环保局提供的环境经济学理论与方法，探讨环境污染造成的经济损失，为各级政府进行环境与经济全面、持续发展综合决策提供科学依据。

101大气污染损害人体健康引起经济损失估算

DH＝DHM十DHT十DHD

式中：DH—大气污染损害人体健康的费用总损失，元；

DHM—大气污染损害健康的