七章大氣環(huán)毒理學(xué)

1、第七章 大氣環(huán)境毒理學(xué)constituent of environment第一節(jié) 概述o 一.大氣環(huán)境毒理學(xué)概念o 大氣污染物對(duì)生物體（人體）的損害效應(yīng)及其規(guī)律的一門學(xué)科。o 大氣污染：大氣污染： 由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程，使得排放到大氣中物質(zhì)的濃度及持續(xù)時(shí)間足以對(duì)人的舒適感、健康，對(duì)設(shè)施或環(huán)境產(chǎn)生不利影響時(shí)，稱大氣污染大氣污染1、大氣污染物的來(lái)源和發(fā)生量、大氣污染物的來(lái)源和發(fā)生量大大氣氣污污染染源源天然源：自然界自行向大氣排放污染天然源：自然界自行向大氣排放污染物的污染源物的污染源人為源：人類的生產(chǎn)活動(dòng)和生活活人為源：人類的生產(chǎn)活動(dòng)和生活活 動(dòng)所形成的污染源。動(dòng)所形成的污染源。二.大氣污染的來(lái)

2、源與類型污染源污染源 特特 點(diǎn)點(diǎn) 主要來(lái)源主要來(lái)源 排放的污染物排放的污染物 天天 然然 源源它和人為源相比它和人為源相比產(chǎn)生的污染物較產(chǎn)生的污染物較少，濃度較低，少，濃度較低，具有局部地區(qū)某具有局部地區(qū)某段時(shí)間內(nèi)可能形段時(shí)間內(nèi)可能形成嚴(yán)重影響的特成嚴(yán)重影響的特點(diǎn)。點(diǎn)。 火山噴發(fā)火山噴發(fā)二氧化硫、硫化氫、二氧二氧化硫、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、火山灰化碳、一氧化碳、火山灰 森林火災(zāi)森林火災(zāi)一氧化碳、二氧化碳、二一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、碳?xì)浠衔锏妊趸?、碳?xì)浠衔锏?自然塵自然塵風(fēng)砂、土壤塵等風(fēng)砂、土壤塵等 森林植物釋放森林植物釋放萜稀類碳?xì)浠衔?。萜稀類碳?xì)浠衔铩?海浪飛沫海浪飛沫

3、 硫酸鹽和亞硫酸鹽硫酸鹽和亞硫酸鹽 人人為為源源移移動(dòng)動(dòng)源源汽車火車飛機(jī)等，汽車火車飛機(jī)等，分布廣泛分散，難分布廣泛分散，難于監(jiān)測(cè)和治理。于監(jiān)測(cè)和治理。交通運(yùn)輸過(guò)程：交通運(yùn)輸過(guò)程：現(xiàn)代化交通運(yùn)輸現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具工具一氧化碳、氮氧化物、碳一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、硫氧化合物和氫化合物、硫氧化合物和鉛等鉛等靜靜止止源源 靜止源則包括工廠靜止源則包括工廠 、焚化爐等不移動(dòng)的焚化爐等不移動(dòng)的污染源。靜止源污污染源。靜止源污染面積廣，易于集染面積廣，易于集中監(jiān)測(cè)治理。中監(jiān)測(cè)治理。 燃料燃燒燃料燃燒二氧化硫、氮氧化物、二二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、一氧化碳氧化碳、一氧化碳工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程

4、二氧化硫、硫化氫等二氧化硫、硫化氫等農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放：農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放：農(nóng)藥、化肥農(nóng)藥、化肥 顆粒物、粉塵、氧化亞氮顆粒物、粉塵、氧化亞氮等等1.大氣污染源大氣污染源人為大氣污染源o （1）人為大氣污染源按空間分布分為：o 點(diǎn)源、面源、線源o （2）人為大氣污染源按照人們活動(dòng)功能不 同分為：生活污染源、工業(yè)污染源、交通運(yùn)輸污染源o （3）人為大氣污染源按照分類統(tǒng)計(jì)分析分為：燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)（稱為固定源）o 交通運(yùn)輸工具（機(jī)動(dòng)車、火車、輪船、飛機(jī)等稱為流動(dòng)源）點(diǎn)源、面源2 、大氣污染的類型o 按存在狀態(tài)，可以分為按存在狀態(tài)，可以分為氣溶膠狀態(tài)污染物氣溶膠狀態(tài)污染物和和氣態(tài)污染物。氣態(tài)污染物。 按污染物

5、形成的過(guò)程按污染物形成的過(guò)程，可以分為一次污染，可以分為一次污染物和二次污染物。物和二次污染物。 隨燃料種類和性質(zhì)的不同隨燃料種類和性質(zhì)的不同，可分為三種類，可分為三種類型：煤煙型型：煤煙型 、石油型、石油型 、混合型污染。、混合型污染。（1）.氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒物）：氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒物）：氣溶膠系指沉降速度可以忽略的小固體粒子、液體粒子或它們?cè)诮橘|(zhì)中的懸浮氣溶膠系指沉降速度可以忽略的小固體粒子、液體粒子或它們?cè)诮橘|(zhì)中的懸浮體體。 （1）粉塵（粉塵（dust）：由于固體物質(zhì)的破碎、研磨、篩分、輸送等機(jī)械過(guò)程）：由于固體物質(zhì)的破碎、研磨、篩分、輸送等機(jī)械過(guò)程或土壤、巖石的風(fēng)化等自然過(guò)程

6、形成的，或土壤、巖石的風(fēng)化等自然過(guò)程形成的，1200m。 （2）煙（）煙（fume）：固體氣溶膠，）：固體氣溶膠，0.011m。 （3）飛灰（）飛灰（fly ash）：指隨燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散得較細(xì)的灰指隨燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散得較細(xì)的灰分分。 （4）黑煙（）黑煙（smoke）：一般系指由燃料燃燒產(chǎn)生的能見(jiàn)氣溶膠一般系指由燃料燃燒產(chǎn)生的能見(jiàn)氣溶膠。一般將冶金過(guò)程和化學(xué)過(guò)程形成的固體顆粒氣溶膠稱為煙塵一般將冶金過(guò)程和化學(xué)過(guò)程形成的固體顆粒氣溶膠稱為煙塵；將燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的飛灰和黑煙將燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的飛灰和黑煙，在不需仔細(xì)分時(shí)在不需仔細(xì)分時(shí)，也稱為煙塵也稱為煙塵。在其他情況下在其

7、他情況下，或泛指小固體顆粒的氣溶膠時(shí)或泛指小固體顆粒的氣溶膠時(shí)，則通稱粉塵。，則通稱粉塵。 （5）霧（）霧（fog）：是氣體中液滴懸浮體的總稱是氣體中液滴懸浮體的總稱，在氣象中指造成能見(jiàn)度小在氣象中指造成能見(jiàn)度小于于1k m的小水滴懸浮體。的小水滴懸浮體。一次污染物一次污染物：直接從污染源排放的污染物：直接從污染源排放的污染物。 主要有主要有so2、h2s 、no、nh3 、co、co2 、hf、hcl 、c1c12化合物化合物 。二次污染物二次污染物：是指由一次污染物在大氣中：是指由一次污染物在大氣中 互相互相作用，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)形成的與一次作用，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)形成的與一次污

8、染物的物理、化學(xué)性質(zhì)完全不同的新的大氣污染物的物理、化學(xué)性質(zhì)完全不同的新的大氣污染物，其毒性比一次污染物還強(qiáng)。污染物，其毒性比一次污染物還強(qiáng)。主要有主要有so3、h2so4、mso4、mno3 、 no2、醛類、醛類、酮類、酸類。酮類、酸類。 氣氣態(tài)態(tài)污污染染分分類類（2）.氣體狀態(tài)污染物氣體狀態(tài)污染物 no2（微量） no2 + uv no2 no2 no + o o + o2 o3 o3 + no no2 + o2 o3 o3 + hc 醛類及其它氧化物 醛類 復(fù)雜的有機(jī)化合物 刺激眼睛 no 汽車排氣 hc no2 太陽(yáng) 紫外光 紫外光 hc + o2 + no2 + uv o3 + 甲

9、醛 + pan + 氧化產(chǎn)物 o3 pan 甲醛、 丙稀醛等 傷害植物 傷害植物 刺激眼睛 刺激眼睛 氧化產(chǎn)物 聚合與核長(zhǎng)大 氣溶膠 光霧 光化學(xué)煙霧形成過(guò)程2大氣污染的類型大氣污染物的發(fā)生量物質(zhì)物質(zhì) 人為源發(fā)生量（人為源發(fā)生量（t/a）自然源發(fā)生量（）自然源發(fā)生量（t/a）大氣中背景濃度）大氣中背景濃度 停留時(shí)間停留時(shí)間so2 146106 148106 0.210-9 4dh2s 3106 100106 0.210-9 2dco 304106 33106 10-7 3ano 53106 430106 （0.22）10-9 5d no2 53106 658106 （0.54）10-9 5dn

10、h3 4106 1160106 （620）10-9 7dn2o 0 590106 0.2510-6 4ahc 88106 ch4：1.6109 ch4：1.510-6 4a（ch4） 萜?。狠葡。?00106 非非ch4：10-9 4a（ch4）co2 1.41010 1012 32010-6 24a顆粒物顆粒物 240106（5m）630106 （5m） 表表13 全球主要大氣污染物的來(lái)源、發(fā)生量、背景濃度全球主要大氣污染物的來(lái)源、發(fā)生量、背景濃度大氣污染物的發(fā)生量室內(nèi)主要空氣污染物室內(nèi)主要空氣污染物 a、氣體污染物。 如：二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、硫化氫、氨氣、甲醛、揮發(fā)性有機(jī)化合物（

11、voc）等，在室內(nèi)空氣中多達(dá)數(shù)十種乃至數(shù)百種以上。特別是室內(nèi)通風(fēng)條件不良時(shí)，這些氣體污染物就會(huì)在室內(nèi)積聚，濃度升高，有的濃度超過(guò)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)數(shù)十倍造成室內(nèi)空氣嚴(yán)重污染。 b、微生物污染物。 如：細(xì)菌、病毒、花粉和塵螨等，來(lái)源于死或活的有機(jī)體。室內(nèi)潮濕的地方，容易滋生真菌，造成微生物污染室內(nèi)空氣。真菌在大量繁殖的過(guò)程中，還會(huì)散發(fā)出令人討厭的特殊臭氣。 c、建筑材料中的放射性物質(zhì)（3）室內(nèi)空氣污染o 室內(nèi)空氣污染的定義 由于室內(nèi)引入能釋放有害物質(zhì)的污染源或室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)不佳而導(dǎo)致室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)無(wú)論是從數(shù)量上還是種類上不斷增加，并引入人的一系列不適癥狀，稱為室內(nèi)空氣受到了污染。室內(nèi)空氣污染的特點(diǎn) 由于

12、室內(nèi)空氣與大氣空氣污染所處的環(huán)境不同，其污染特點(diǎn)也不同。室內(nèi)空氣污染具有如下特點(diǎn)： 來(lái)源廣 種類多 接觸的更頻繁 密切 長(zhǎng)久 空間有限 密閉程度大第二節(jié)第二節(jié) 大氣污染物的致病、致癌和致突變大氣污染物的致病、致癌和致突變作用作用o 一.大氣污染對(duì)健康影響的特征o （一）大氣污染物的侵入途徑與危害部位o 1.侵入途徑o 主要呼吸道，還可通過(guò)消化道和皮膚o 2.致病部位o 呼吸道o 眼結(jié)膜炎（皮膚）一.大氣污染對(duì)健康影響的特征（二）低濃度、長(zhǎng)時(shí)期作用和慢性毒害 特定情況下，事故排放氣象條件的變化時(shí)急性毒害作用。（三）多種污染物同時(shí)存在、作用機(jī)制復(fù)雜 大氣污染對(duì)健康影響的程度：種類、 性質(zhì)、 濃度和

13、持續(xù)作用時(shí)間（四）接觸人群廣泛、易感性人群差異較大 年齡、 性別 、發(fā)育、 營(yíng)養(yǎng)、 遺傳、生活習(xí)慣及健康狀況（敏感性）。二.大氣污染對(duì)健康的影響o （一）急性毒性o c（污染物濃度）在短時(shí)間內(nèi)急劇增加，超過(guò)一定濃度作用于人體時(shí)，引起感官和生理機(jī)能的不良反應(yīng)，導(dǎo)致居民急性中毒甚至死亡。o c增加的原因：o 1.地理氣象因素的變化（倫敦?zé)熿F事件）（洛杉磯光化學(xué)煙霧事件）o 2.生產(chǎn)和設(shè)備故障（1984年印度）（日本富山市和我國(guó)氯氣泄漏）光化學(xué)煙霧實(shí)例（二）慢性中毒和慢性疾患n 1.刺激性污染物的毒理作用n so2等，刺激呼吸道粘膜使支氣管反射性的收縮和痙攣引起咳嗽 、噴嚏、 氣道阻力增加，粘液增加

14、纖毛活動(dòng)受阻排毒能力下降。長(zhǎng)期呼吸道的免疫和防御功能下降或破壞鼻炎、咽炎、肺炎等。n 2.非刺激性污染物的毒理作用n co昏迷 死亡n 有些致癌（突變 癌變）n 3.大氣中金屬類污染物及其他污染物n 鉛 鎳 汞 有機(jī)氯 石棉（蓄積） 年齡癌變4.飲食中的大氣污染物o 降落植物中飲水 食物o （三）對(duì)免疫功能的損害o 兒童唾液溶菌酶的活性降低o （四）致癌作用 1.大氣污染與肺癌的流行病學(xué)調(diào)查o （城市大小）2.工業(yè)發(fā)展與肺癌o 日本 美國(guó) （二次大戰(zhàn)后）3.大氣污染物中含有致癌物質(zhì) 苯并芘 砷 鎳 鉻第三節(jié) 有害氣體的毒性作用及其機(jī)理o一.二氧化硫o so2：o 硫氧化物來(lái)源硫氧化物來(lái)源：化石

15、燃料燃燒、以及含硫化物礦石的焙燒、：化石燃料燃燒、以及含硫化物礦石的焙燒、 冶煉等過(guò)程。冶煉等過(guò)程。o 濕度大的情況下，含硫化合物最終被氧化形成硫酸，是濕度大的情況下，含硫化合物最終被氧化形成硫酸，是形形成酸雨的主要來(lái)源。成酸雨的主要來(lái)源。o 二氧化硫二氧化硫是一種無(wú)色的刺激性氣體是一種無(wú)色的刺激性氣體, 腐蝕性很大，會(huì)嚴(yán)重腐蝕性很大，會(huì)嚴(yán)重刺刺激人的呼吸系統(tǒng)激人的呼吸系統(tǒng)，使人出現(xiàn)咳嗽、嗓子疼、胸悶和感到呼吸受，使人出現(xiàn)咳嗽、嗓子疼、胸悶和感到呼吸受阻，刺激腐蝕人的肺部，可以造成肺氣腫和支氣管炎。并加重阻，刺激腐蝕人的肺部，可以造成肺氣腫和支氣管炎。并加重哮喘病情。哮喘病情。o 二氧化硫二氧

16、化硫破壞植物的葉綠素破壞植物的葉綠素，使植物脫水壞死。，使植物脫水壞死。o 在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的水蒸汽結(jié)在適當(dāng)條件下和飄塵結(jié)合在一起，或與水汽中的水蒸汽結(jié)合形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺部，可以引起肺水腫和合形成硫酸霧，硫酸霧微粒侵入人體肺部，可以引起肺水腫和肺硬化等疾病導(dǎo)致死亡。肺硬化等疾病導(dǎo)致死亡。一.二氧化硫o （一）理化性質(zhì)o 無(wú)色 具辛辣及窒息性氣味的氣體，屬中等毒性物質(zhì)；易溶于水成亞硫酸。o 在290400nm光照下或在亞鐵和錳的催化下，形成三氧化硫，成酸。o 三氧化硫活潑 吸濕 極易成酸 一.二氧化硫o （二）吸收、分布、排泄o 吸收：so2 被粘膜的濕潤(rùn)

17、表面吸收，成酸和鹽。因此，so2上呼吸道和鼻。o 但so2顆粒物呼吸道深部。o o 分布：進(jìn)入呼吸道隨血液分布全身o 亞硫酸根離子亞硫酸氫根離子（3：1），在肺、呼吸道、食道肺、呼吸道、食道較高。o 排泄：在體內(nèi)亞硫酸氧化酶（鉬酶）的作用下，硫酸鹽的形式排出體外。肝臟一.二氧化硫（三）生物化學(xué)轉(zhuǎn)化 so2衍生物，易于血漿蛋白結(jié)合，低濃度下為不以游離態(tài)存在，因而難以被紅細(xì)胞吸收。 濃度高時(shí)，與蛋白質(zhì) 多肽 和含硫氨基酸的巰基結(jié)合。 還可dna中的胞嘧啶反應(yīng)。一.二氧化硫o （四）毒性作用o 1.對(duì)動(dòng)物呼吸道的毒性作用o 短期接觸：刺激 痙攣 炎癥o 長(zhǎng)期接觸：24小時(shí)以上，肺炎 氣管炎等。o 2

18、.對(duì)人體呼吸道的毒性作用o 上呼吸道 眼結(jié)膜炎癥（呼吸道阻力的增加）一.二氧化硫o 3.so2致突變和致癌變o so2和so3 溶于水生成硫酸、 亞硫酸、 重亞硫酸和鹽類。o 硫酸和鹽類肺毛細(xì)血管血流隨尿排泄o （高濃度下）亞硫酸、 重亞硫酸和鹽類肺毛細(xì)血管血流自氧化超氧陰離子自由基導(dǎo)致遺傳物質(zhì)和細(xì)胞的死亡。o so2促癌作用一.二氧化硫o 4.酶的活性及臟器的損傷o 全身性毒物o 5.對(duì)機(jī)體其他作用o 對(duì)大腦皮質(zhì)機(jī)能的影響o 對(duì)體內(nèi)維生素代謝的影響o 對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用o 6.與顆粒物的聯(lián)合作用o 肺氣腫o 全身毒性一.二氧化硫o 7.對(duì)植物的毒性作用o （五）酸雨的形成及危害o 酸雨：酸

19、雨：由于人類活動(dòng)的影響，使降水中溶入其它酸性物質(zhì)，從而使其ph值降到值降到5.6以下的降水以下的降水。o 酸雨的形成：酸雨的形成：是復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理現(xiàn)象，是由自然排放和人為活動(dòng)等釋放到大氣中的人為活動(dòng)等釋放到大氣中的so2或或nox通過(guò)氧化反應(yīng)通過(guò)氧化反應(yīng)（氣相或液相反應(yīng)），生成硫酸或硝酸和亞硝酸，附在凝結(jié)核（氣相或液相反應(yīng)），生成硫酸或硝酸和亞硝酸，附在凝結(jié)核上降落到地面上的。上降落到地面上的。o 影響與危害：影響與危害：o （1）損害水生、陸生生物：如魚(yú)類和森林）損害水生、陸生生物：如魚(yú)類和森林o （2）對(duì)人體健康影響：使有毒重金屬溶入飲用水中，危害飲用）對(duì)人體健康影響：使有毒重金

20、屬溶入飲用水中，危害飲用者者o （3）腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件、油漆以及名勝古跡等）腐蝕建筑材料、金屬構(gòu)件、油漆以及名勝古跡等o o o 酸雨能加速建筑物和文物古跡的腐蝕和風(fēng)化過(guò)程，使文物面目皆非，碑林文字模糊。o 酸雨使湖泊、河流酸化并溶解土壤和水體底泥中的重金屬進(jìn)入水中，毒害魚(yú)類，造成魚(yú)類死亡。o 酸雨能加速酸雨能加速金屬腐蝕，出現(xiàn)金屬腐蝕，出現(xiàn)空洞和裂縫，強(qiáng)空洞和裂縫，強(qiáng)度降低，橋梁損度降低，橋梁損壞。如重慶的嘉壞。如重慶的嘉陵江大橋，銹蝕陵江大橋，銹蝕速度每年為速度每年為0.160.16毫米，遠(yuǎn)超過(guò)瑞毫米，遠(yuǎn)超過(guò)瑞典斯德哥爾摩每典斯德哥爾摩每年年0.030.03毫米的速毫米的速度。度。

21、酸雨可以直酸雨可以直接使大片森林接使大片森林死亡，農(nóng)作物死亡，農(nóng)作物枯萎?？菸?9821982年年6 6月月1818日晚重慶日晚重慶下了一場(chǎng)酸雨，下了一場(chǎng)酸雨，市郊市郊2 2萬(wàn)畝水稻萬(wàn)畝水稻葉片突然枯黃，葉片突然枯黃，好像火烤過(guò)一好像火烤過(guò)一樣樣, ,幾天后局部幾天后局部枯萎。枯萎。酸雨的危害水的低ph值使得魚(yú)的骨骼畸形生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致死亡引起樹(shù)木的大量不正常死亡嚴(yán)重腐蝕建筑物自然源、電廠以及內(nèi)燃機(jī)等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)。我國(guó)酸雨的化學(xué)特征中國(guó)酸雨的分布變化ph5.6 ph7.0 n/a taiwan acid rain distribution in 80s ph7.0 ph7.0 ph5.6 ph5.0 ph4.5 ph4.0 acid rain distribution in middle 90s 控制酸雨的根本措施o 控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和氮氧化物的排放。 o具體措施如下：o 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，盡量減少煤的燃燒，開(kāi)發(fā)無(wú)污染的新能源（水力、太陽(yáng)能等）；o 合理規(guī)劃工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)布局：工業(yè)區(qū)應(yīng)該建設(shè)在城市主導(dǎo)風(fēng)的下風(fēng)口，居民采取集