第一章-空气环境卫生1-PPT幻灯片

大气圈概述一、大气的垂直范围：由于地球的引力作用,使空气聚集在地球周围，构成了大气圈，并随着地球的运动而运动。大气的底界是地面，上界则是模糊的。随着海拔高度的增加，空气变得越来越稀薄，最后地球大气就和“星际气体”联结起来了。“星际气体”是宇宙中各个星体之间密度极小，类似气体的弥漫物质。大气圈概述若以大气密度接近星际气体的密度之高度估计大气的上界，按人造卫星探测的资料推算，大气上界约在2000-3000公里的高度。而以极光高度计，则所谓的物理上界为1200公里。二、大气的垂直分层：根据气温的垂直分布，大气可分为对流层、平流层、中间层和热成层等大的层次。大气圈概述（一）对流层：对流层是大气最底的一层，它的底界就是地面，其厚度，低纬度地区约为17-18公里，中纬度地区平均10-12公里，度纬度地区平均为8-9公里。这一层集中了大气中四分之三的质量和几乎全部的水汽。该层有三个特征：大气圈概述（三）中间层：自平流层顶到85公里高左右为中间层；这一层的特点是：气温随高度增加而普遍下降，气流有强烈的垂直运动。（几乎没有臭氧）大气圈概述（四）热成层（电离层）：（85-800公里）这一层密度很小，120公里以上，声波已很难传播，与地面空气密度相比较，270公里以上，仅1/100亿，370公里以上，1/1000亿。大气圈概述这一层的两个典型特点是：1、气温随高度的增加而上升。2、空气处于高度电离状态。（受到太阳紫外线、宇宙射线的强烈作用所致。）无线电波可绕地球曲面传播，即是有电离层存在的缘故。（五）散逸层。在800公里以上，和星际气体联接，处于游离状态。三、气象及其对机体的影响：（一）气象的概念：气象是指每时每刻发生在大气层中的物理过程和物理现象。（二）气象要素：为描述大气物理过程及物理现象的定量特征而采用的一些特征量，称为气象要素。主要有：1、太阳辐射；2、气温；3、气压；4、气流；5、气湿；6、云况；7、降水。

与舍饲家畜环境关系最密切的是前五个，它们将是我们重点介绍和学习的内容。区分气象、天气、气候和小气候几个概念的异同。（三）气象要素对动物机体产生的影响：1、直接的影响：主要指太阳的直接辐射，气温、气压等气象因素的变化直接引起恒温动物机体的各种生理指标发生变化。特别是热调节机能。高等恒温动物的热平衡公式：

M-E±F±Cd±Cv±R=0M：代谢产热；E：蒸发；F：食物或饮水；Cd：热传导；Cv：对流；R：辐射。只有达到热平衡状态，动物机体才能保持恒定的体温。2、间接的影响：气象要素影响动植物生长，寄生虫、微生物的繁殖等，间接地对动物体产生影响。第一节、太阳辐射一、辐射的概念：以电磁波或粒子的形式向周围放射和输送能量，称为辐射。任何温度在绝对零度以上的物体，都在不停在放射和吸收着电磁波。与辐射相关的几个光度学概念（一）辐射通量：设在时间△t内，由光源发出的、垂直地通过某一面积的光能为△W，则比值△W/△t叫做通过该面积的光的辐射通量。用符号“φ”表示，单位为瓦特。

与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角：以O点为球心，以任意长r为半径作一个球面，在此球面上任取一面积元△S，则由球心O发出的投射到△S边缘上的全部直线段就构成一个锥面，此锥面所包围的空间大小，或所张开的空间角度，被称为面积元△S对O点张开的立体角。即△ω=△S/r2与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角：O△Sr与辐射相关的几个光度学概念（二）立体角：其单位为球面度。因为球面积为4πr2，所以整个球面对O张开的立体角为4π个球面度。

与辐射相关的几个光度学概念（三）辐射强度：设一点光源在给定方向的很小立体角△ω内所发出的辐射通量为△φ，则比值△φ/△ω定义为该点光源在给定方向的辐射强度。在数值上它等于点光源在给定方向的单位立体角内所发出的辐射通量，单位为“瓦/球面度”。辐射强度描述的是光源在某个方向辐射光能的强弱，可以用来比较不同的均匀光源的辐射强弱。

与辐射相关的几个光度学概念（四）辐照度：设由光源发出的，投射到某一被照体面积元△S上的辐射通量为△φ，则比值△φ/△S定义为该被照体上的辐照度。它在数值上等于被照体单位面积上所投射的辐射通量。单位：瓦/米2与辐射相关的几个光度学概念（五）视见函数（视觉灵敏度）：不同波长的光，即使辐射通量相同，也会引起不同的明亮感觉。根据对许多正常人眼的研究，求出对各种波长的平均相对灵敏度。表征这种平均相对灵敏度与波长之间的函数关系，叫做视见函数，又叫视觉灵敏度。一般以符号v(λ)表示。与辐射相关的几个光度学概念平均来说，人眼对黄绿光(555nm)最灵敏，对红光和紫色较不灵敏，而对红外光和紫外线，则无视觉的反应。为产生同等强度的视觉，视见函数值v(λ)与所需的辐射通量△φ成反比。如：555nm黄绿光和420nm紫光，产生同等强度的视觉，则后者所需辐射通量是前者的250倍。各光波的视见函数值

λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)4000.00045300.8626500.1074100.00125400.9546600.0614200.00405500.9956700.0314300.01165551.0006800.0174400.0235600.9956900.00824500.0385700.9527000.00414600.0605800.8707100.0021各光波的视见函数值

λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)4700.0915900.7277200.001054800.1396000.6317300.000524900.2086100.5037400.000255000.3236200.3817500.000125100.5036300.2657600.000065200.7106400.175

与辐射相关的几个光度学概念（六）光通量：在视觉标准中，用来描述光源的客观辐射通量对人眼所引起的视觉强度的物理量，叫光通量。用符号“F”表示。光通量△Fλ跟入射光的辐射通量△φλ和视见函数值v(λ)的乘积成正比。即：△Fλ=Kmv(λ)△φλ（以单色光为研究对象）

与辐射相关的几个光度学概念光通量△Fλ的单位通常用流明（lm）。Km=683流明/瓦对于复色光：F=Km[v(λ1)△φλ1+v(λ2)△φλ2+……]=Km∑[v(λn)△φλn]

如果两种光波的光通量相等，则在视觉上引起的明亮程度就一定相同。（而在相同面积上不同波长的辐射通量相等时，所引起的主观明亮程度是不同的。与辐射相关的几个光度学概念（七）发光强度：设一点光源在某一方向的一个很小的立体角△ω内发出的光通量为△F，则点光源在该方向的发光强度定义为：I=△F/△ω发光强度在数值上等于点光源在单位立体角内所发出的光通量。与辐射相关的几个光度学概念若光源为均匀发光的点光源，则I=F/ω由于整个空间的立体角为ω=4π球面度，代入上式则得到均匀发光的点光源在所有方向上发出的总光通量为：F=4πI（八）发光强度的单位（坎德拉）：1979年国际度量衡会议上规定：一坎德拉（Cd）是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012HZ（即λ=555nm）的单色辐射，且在这个方向上的辐射强度为1/683瓦/球面度。与辐射相关的几个光度学概念（一流明恰好等于发光强度为一坎德拉的点光源在一个球面度的立体角内所发出的光通量。）发光强度过去常用“烛光”作单位。1坎德拉=0.98新烛光。

与辐射相关的几个光度学概念（九）发光效率：如果是电光源，，光源发出的总光通量与其输入的电功率之比叫做该光源的发光效率。其单位为“流明/瓦”。

下表是常用电光源的发光效率

白炽灯荧光灯输入电功率（瓦）总光通量（流明）平均发光效率（流明/瓦）输入电功率（瓦）总光通量（流明）平均发光效率（流明/瓦）10787.847318.22526010.4833041.24046511.72096048.06083513.930150050.0100163016.340232058.010002150021.5100440044.0与辐射相关的几个光度学概念（十）照度：设投射到被照体表面某面积元△S上的光通量为△F，则该面积元上的照度定义为：E=△F/△S照度在数值上等于垂直投射到单位面积上的光通量。照度的常用单位为勒克司，符号为“lx”，1lx=1lm/m2与辐射相关的几个光度学概念设一均匀发光的点光源，其发光强度为I，被照面是以点光源为球心的球面，光源与被照面之间的距离为r，则在球面上的照度为：E=F/S=4πI/4πr2=I/r2与辐射相关的几个光度学概念（十一）照度定律：设有一束平行光倾斜地投射于被照体的表面AC上，其表面积为SAC，入射的光通量为F，

为此平行光投射于AC面上时的入射角，另有一被照体AB与平行光束垂直，其表面积为SAB，入射到该表面上的光通量也为F，被照体表面AC和AB均垂直于纸面。如图：

ABCθθF与辐射相关的几个光度学概念由图知：SAB=SACcosθSAC(倾斜照射)上的照度为：E=F/SACSAB(垂直照射)上的照度为：E0=F/SAB故：E/E0=SAB/SAC=cosθ因此：E=E0cosθ若把E0=I/r2代入上式，得：E=Icosθ/r2这就是一般的照度定律。与辐射相关的几个光度学概念（十二）太阳高度角：太阳光的入射方向与地平面之间形成的夹角，称为太阳高度角。设为h，且太阳直射时的辐照度为E0，则任一时刻太阳对地面的辐照度为：E=E0*sinh由于在[0，π/2]区间上，sinh是增函数，所以h越大，则E越大，当h=π/2时，太阳对地面的辐照度达到最大。

h（十三）不同工作情况下的照度值：

工作性质或场所照度值（lx）细小精微的工作（如修钟、雕刻等）100书写工作75阅读、观看仪器读数50电影屏幕上80-20拍摄电影时10000二、太阳辐射：（简介太阳）太阳辐射是地球上光和热的主要来源。太阳是一个直径相当于地球直100倍的进行着剧烈的热核反应的炽热气体星球，其直径约为140万公里，质量约2000亿亿亿吨，是地球质量的33万倍。太阳是离我们最近的恒星，处于太阳系的中心，其中心温度达1500万~2000万℃，边缘温度也达6000℃。其能量只有1/22亿到达地球。氢核聚变氦核+能量（一）太阳辐射光谱：太阳不断地向周围辐射出巨大的能量，但穿过地球大气层时，被大气分子吸收、