第二单元-空气与健康第部分

环境卫生学

贵阳医学院公共卫生学院环境卫生学教研室韦艳

第二单元

主要内容空气的物理性状及其卫生学意义空气的化学性状及其卫生学意义空气污染的调查、评价与防护主要参考资料1、杨克敌主编.环境卫生学（第五版）.人民卫生出版社.2003年12月.第三章大气卫生P55－103第八章住宅与办公场所卫生P251－2782、蔡宏道主编.现代环境卫生学（第四版）.人民卫生出版社.1995年9月

第一节空气的物理性状及其卫生学意义教学目的要求1、按《环境卫生学教学大纲》要求掌握理论知识；2、通过理论知识学习，认识到空气环境的重要性，树立科学的环境观。

一、大气圈及大气垂直结构二、太阳辐射三、气象因素四、空气离子化五、室内空气物理性状及其对健康的影响

一、大气圈及大气垂直结构

大气圈(atmosphere)包围在整个地球表面的空气，厚度为2000－3000Km。

altitude（Km）80010080604020

-100-50050100

temperature（℃

）troposphere1、气温随高度增加而递减2、空气垂直对流3、气象变化复杂stratosphereOzonelayer1、空气以水平运动为主2、几乎没有水蒸气，没有气象现象，利于高空飞行3、有20km左右臭氧层，可吸收短波紫外线

mesospherethermosphereexosphere气温随高度增加而递减（高空对流层）

1、气温随高度增加而增加2、气体分子呈电离状态大气垂直分层二、太阳辐射

（solarradiation）43％到达地表43％折回宇宙空间14％被大气吸收表面温度

6000°K

太阳太阳辐射光谱

放射能力卡/厘米2·分·微米

1.0

0.5

00.20.40.60.81.03

波长（μm）

ultravioletradiation150~400nmvisiballight400~760nminfraredradiation760nm~3000nm紫外线区可见光区红外线区（一）

ultravioletradiationUV

紫外线分段（第二届哥本哈根光学会议）UV-A320－400nmUV-B275－320nmUV-C200－275nm紫外线生物学作用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过量适量

色素沉着作用(pigmentation)

紫外线皮肤细胞中黑色素原

黑色素

氧化酶

300-400nmUV-A1、改变皮肤对光线的吸收能力，可促使汗腺分泌↑，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-rachiticeffect)

紫外线皮肤和皮下组织中的7-脱氢胆固醇VitD2

活性25（OH）D3

290－320nmUV-B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/h10~100ug/天空气污染、季节变化等可影响UV的生物学作用杀菌作用

(germicicaleffect)

紫外线细胞原浆蛋白质分解

核变性、凝固细菌200～275nmUV-C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

(erythemaeffect)

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275～320nmUV-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）infraredray

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

适量过量临床应用（三）visiblelight

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

照度适宜照度过强或过弱三、气象因素

（meteorologicalfactor）

天气

气候

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

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、气温表示单位：℃、℉、ºK

ºK＝℃+273

℉＝9/5℃+32（1）气温的垂直分布

大气温度垂直递减率（γ）高度每增加100米，气温下降的度数。通常情况下为0.65℃。

即0.65℃/100米。

高度（Km）18

151296

3

0-80-60-40-2002040温度（℃）气温垂直分布实际情况γ＞0

气温随高度递减γ＝0

气温随高度无变化

γ＜0

气温随高度递增逆温（2）逆温的概念及成因

逆温(temperatureinversion)

在大气对流层内，气温随高度增加而增加，其温度垂直分布与标准大气的相反。这种现象称为温度逆增，简称逆温。出现逆温的气层叫逆温层。逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下空扩散，因此可能造成高浓度污染。

传导散热是身体表面直接与较冷的物体和水分接触进行热交还。紫外线细胞原浆蛋白质分解（三）visiblelight皮肤细胞中黑色素原黑色素色素沉着作用(pigmentation)风向决定了污染物迁移运动的方向。290－320nmUV-B（1）概念及其表示单位凡温度高于0℃(-273.03短波红外线（760nm－1400nm）：穿透能力较强，可加温组织深部。紫外线细胞原浆蛋白质分解环境卫生学逆温的成因辐射逆温在冬季无风、少云的夜晚，地面无热量吸收，但同时不断通过辐射失去热量而冷却，导致下层空气降温较快，而上层空气降温较慢，形成逆温。

逆温的成因地形逆温在盆地和山谷地形的夜晚，山坡表面散热量大，冷却快。寒冷的空气沿山坡下层聚集在山谷中，形成滞止的冷气团，谷底的暖气团上移。山谷中就形成了上温下冷的逆温层。（3）大气稳定度

（atmosphericstability）气块的干绝热变化气块干绝热垂直递减率（γd）大气中作垂直运动的气团，因向外膨胀或受外界压力的影响产生的温度变化。不考虑与外界能量交换引起的温度变化空气垂直移动过程中因气压变化而发生温度的绝热变化。干燥空气的γd为0.986℃/100m，即每上升100m，温度降低0.986℃。气块干绝热变化示意图气块烟囱气块污染物是随近地面的气块作垂直运动的气块在作垂直运动时，不受周围空气温度的影响由于外界压力的影响，使气块的膨胀与收缩会导致气块温度变化

大气稳定度：气块垂直运动的程度。

（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

举例设有A、B、C三团空气，其位置都在离地200m的高度上，在作升降运动时其温度均按干绝热垂直减率变化，即1℃/100m。而周围空气的温度垂直减率γ分别为0.8℃/100m、1℃/100m和1.2℃/100m大气稳定度分析举例稳定状态中性状态不稳定状态Γd＝1℃/100mΓ

＝0.8℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1.2℃/100m2、气压

（1）概念及其表示单位大气的压强称气压。表示单位：Pa、mmHg。标准大气压：指纬度45º的海平面上，气温为273ºK状态时的大气压。1个标准大气压＝1.10325×105

Pa＝760mmHg1mmHg＝133.322Pa（2）对污染物扩散的影响当地面受低压控制时，四周高压气团流向中心，中心的空气便上升，形成上升气流。此时云雨天较多，通常风速较大，有利于污染物向上扩散。（2）对污染物扩散的影响当地面受高压控制时，中心部位的空气向周围下降。此时天气晴朗，风速小，出现逆温层，阻止污染物向上扩散。因此，在稳定气压的控制下，大气污染加重。（3）疾病发作或流行的天气因素3、有20km左右臭氧层，可吸收短波紫外线高度（Km）湿度↓空气干燥有利于污染物扩散2、预习教材：P58－91。常用以下三种方法表示:UV-C200－275nm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通过视器官改变着机体的紧张和觉醒状态人类通过遗传和后天获得的功能而对气候具有很大的适应能力。大气中空气分子或原子在自然或人工条件E－蒸发散热高度（Km）01mmHg＝133.紫外线3、气湿

（1）概念及表示方法指大气中含水分的程度。常用以下三种方法表示:绝对湿度饱和湿度相对湿度绝对湿度是在某一温度下，一定容积大气中所含水蒸气的绝对量。以单位容积表示时为g／m3，以分压表示为mmHg。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。不同气温下的饱和湿度

气温(℃)水蒸气压力(mmHg)水蒸气量(g/m3)04.584.5856.546.81109.219.421512.7912.852017.5417.32相对湿度

相对湿度是空气中绝对湿度与饱和湿度之比，以百分数表示。相对湿度在80％以上称为高气湿，30％以下称为低气湿。

（2）对污染物扩散的影响

相对湿度↑大气中颗粒物吸收H2O↑重量↑影响运动速度污染物不易扩散加重局部大气的污染。湿度↓空气干燥有利于污染物扩散4、气流

风（wind）：空气的水平运动

湍流（atmosphericturbulence）：不规则的空气流动

描述风的两个要素：风向和风速(m/s)

风对污染物的扩散有两个作用风向决定了污染物迁移运动的方向。污染物总是由上风向输送到下风向，在污染物的下风向，污染总要重些。整体的输送作用对污染物的冲淡稀释作用风速越大，单位时间内与烟气混合的清洁空气量就越大，冲淡稀释作用就越好。风向频率图

又称风玫瑰图（windrose），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。风向频率图能够反映某地区一定时期内的主导风向，从而能够指示该地区受某一污染源影响的主要方位。广州市多年风向频率图传导散热是身体表面直接与较冷的物体和水分接触进行热交还。stratosphere冷空气入侵，冷气团控制凡温度高于0℃(-273.大气温度垂直递减率（γ）适应能力可因锻炼而加强。皮肤和皮下组织中的7-脱氢胆固醇对非生物性病原体的影响℉＝9/5℃+32紫外线细胞原浆蛋白质分解皮肤烧伤、红外线白内障、＜50时，为清洁空气空气的物理性状及其卫生学意义（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

天气与气候对人体的物理－生理的影响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几种疾病及其传媒

需要的气候条件

疾病气候条件传媒气候条件利什曼病年均温>10℃白蛉干燥,年均温>10℃嗜睡性脑炎最热月均温>25℃孑孓蝇最低温>10℃黄热病最冷月均温>15℃埃及伊蚊年均温>12℃疟疾最热月均温>17℃按蚊年均温>12℃阿米巴痢疾最热月均温>25℃内阿米巴对气候不敏感2、发病的天气和气候因素

（1）天气变化与疾病

气团锋面水平方向上物理性质(温度、湿度、稳定度等)比较均匀的大块空气，分冷、暖两种。

冷暖气团交界的狭窄过渡带叫锋面。

气团及锋面示意图冷锋入侵冷气团控制冷气团减弱暖峰移来并控制气流、气湿、气温、气压急剧变化，对健康有不利影响，疾病发作或病情加重夏季：凉爽，对健康有利。冬季：寒风凛冽，对健康不利天气回暖，疾病好转或缓解冬季：气候回暖，对健康有利。夏季：炎热潮湿，对健康不利

（3）疾病发作或流行的天气因素疾病多发月份高发及病情加重天气调查地点急性心血管疾病10月至次年4月，高峰在11月至1月

冷空气入侵，冷气团控制北京、天水、青岛、武汉、上海和广州

呼吸道感染

冬季，尤以12月为最

冷空气入侵，冷气团控制伊宁、天水、北京、天津、张家口、青岛、上海、番禹和绵阳

3、气候适应人类通过遗传和后天获得的功能而对气候具有很大的适应能力。适应能力可因锻炼而加强。对气候的适应是一个发展的过程。四、空气离子化(Airionization)

1、空气离子的发生

空气中的气体分子外界理化因素外层电子跃出正离子电子＋气体分子负离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

空气离子化空气离子的分类（据离子大小和迁移率）离子类型直径（cm）迁移率

cm·S－1/V·cm－1

形成轻离子n-

或n＋≤10－7

1～2与3～15个中性分子吸附

中离子10－5~10－7

0.01～0.05与102～103个中性分子吸附重离子N-

或N＋

≥10－5

0.0003～0.001轻离子+尘埃、水滴

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

临床上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

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。

一般空气清洁地区如郊区、田野、山谷、海岸、瀑布等地负离子多，人多拥挤、通风不良、吸烟、空气污浊、长期使用空调等场所，负离子少，正离子多。

不同空气环境状况空气负离子浓度

环境

空气负离子浓度（个/cm3）

海滨、森林、瀑布20,000疗养地区10,000乡村5,000清洁空气1,000—1,500旷野、郊区700—1,000公园400--800街道绿化地带100--200城市办公室100空气离子卫生学评价指标

（1）空气离子数

居室中负离子≥1000个/cm3

（2）重、轻离子比

（3）单极系数∑（N+＋N－）∑（n++n-

）

＜50时，为清洁空气

Q=

∑n＋∑n－或∑N＋∑N－或∑（N+＋n+）∑（N-＋n-）一般认为Q≤1时，才能给人以舒适感

五、室内空气物理性状及其对健康的影响

1、微小气候（microclimate）（1）概念住宅的室内由于屋顶、地板、门窗和墙壁的维护结构以及室内的人工空气调节设备等综合作用，形成了与室外不同的室内小气候，称为室内微小气候。

（2）要素及评价指标

要素包括气温、气湿、气流、热辐射评价指标有效温度（EffectivetemperatureET）相对湿度为100％、气流速度为零时可产生在同样温热感觉的气温度数。

凡温度高于0

℃(-273.2°K)以上的物体都有红外线辐射举例

（1）气温17.7℃，湿度100％，气流0米／秒（2）气温22.4℃，湿度70％，气流米／秒（3）气温25℃，湿度20％，气流米／秒（1）、（2）、（3）三种情况对人体产生的温热感觉相同，故（2）、（3）的ET为17.7℃

（3）微小气候对机体健康的影响

机体的热平衡人体的热平衡是在在中枢神经系统的支配与调节下，产热与散热两个过程动态平衡的结果。

S＝M±R±C-E机体蓄热状况

产热和散热平衡S＝0

产热>散热S>0产热<散热S<0