第二單元-空氣與健康第部分

環(huán)境衛(wèi)生學(xué)

貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室韋艷

第二單元

主要內(nèi)容空氣的物理性狀及其衛(wèi)生學(xué)意義空氣的化學(xué)性狀及其衛(wèi)生學(xué)意義空氣污染的調(diào)查、評(píng)價(jià)與防護(hù)主要參考資料1、楊克敵主編.環(huán)境衛(wèi)生學(xué)（第五版）.人民衛(wèi)生出版社.2003年12月.第三章大氣衛(wèi)生P55－103第八章住宅與辦公場(chǎng)所衛(wèi)生P251－2782、蔡宏道主編.現(xiàn)代環(huán)境衛(wèi)生學(xué)（第四版）.人民衛(wèi)生出版社.1995年9月

第一節(jié)空氣的物理性狀及其衛(wèi)生學(xué)意義教學(xué)目的要求1、按《環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教學(xué)大綱》要求掌握理論知識(shí)；2、通過(guò)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到空氣環(huán)境的重要性，樹(shù)立科學(xué)的環(huán)境觀。

一、大氣圈及大氣垂直結(jié)構(gòu)二、太陽(yáng)輻射三、氣象因素四、空氣離子化五、室內(nèi)空氣物理性狀及其對(duì)健康的影響

一、大氣圈及大氣垂直結(jié)構(gòu)

大氣圈(atmosphere)包圍在整個(gè)地球表面的空氣，厚度為2000－3000Km。

altitude（Km）80010080604020

-100-50050100

temperature（℃

）troposphere1、氣溫隨高度增加而遞減2、空氣垂直對(duì)流3、氣象變化復(fù)雜stratosphereOzonelayer1、空氣以水平運(yùn)動(dòng)為主2、幾乎沒(méi)有水蒸氣，沒(méi)有氣象現(xiàn)象，利于高空飛行3、有20km左右臭氧層，可吸收短波紫外線

mesospherethermosphereexosphere氣溫隨高度增加而遞減（高空對(duì)流層）

1、氣溫隨高度增加而增加2、氣體分子呈電離狀態(tài)大氣垂直分層二、太陽(yáng)輻射

（solarradiation）43％到達(dá)地表43％折回宇宙空間14％被大氣吸收表面溫度

6000°K

太陽(yáng)太陽(yáng)輻射光譜

放射能力卡/厘米2·分·微米

1.0

0.5

00.20.40.60.81.03

波長(zhǎng)（μm）

ultravioletradiation150~400nmvisiballight400~760nminfraredradiation760nm~3000nm紫外線區(qū)可見(jiàn)光區(qū)紅外線區(qū)（一）

ultravioletradiationUV

紫外線分段（第二屆哥本哈根光學(xué)會(huì)議）UV-A320－400nmUV-B275－320nmUV-C200－275nm紫外線生物學(xué)作用有利作用有害作用色素沉著作用抗佝僂病作用殺菌作用其它紅斑作用其它過(guò)量適量

色素沉著作用(pigmentation)

紫外線皮膚細(xì)胞中黑色素原

黑色素

氧化酶

300-400nmUV-A1、改變皮膚對(duì)光線的吸收能力，可促使汗腺分泌↑，保護(hù)皮膚及深部組織不致受過(guò)熱損害2、吸收多種光線，防止紫外線深入穿透組織，減少紫外線的有害作用

抗佝僂病作用

(anti-rachiticeffect)

紫外線皮膚和皮下組織中的7-脫氫膽固醇VitD2

活性25（OH）D3

290－320nmUV-B維持正常的鈣、磷代謝和骨骼的正常生長(zhǎng)發(fā)育

正常日照人皮膚產(chǎn)生VitD3:6u/cm2/h10~100ug/天空氣污染、季節(jié)變化等可影響UV的生物學(xué)作用殺菌作用

(germicicaleffect)

紫外線細(xì)胞原漿蛋白質(zhì)分解

核變性、凝固細(xì)菌200～275nmUV-C紫外線的其它有利作用

增強(qiáng)免疫功能提高組織的氧化過(guò)程

興奮交感神經(jīng)系統(tǒng)

紅斑作用

(erythemaeffect)

紫外線皮膚表皮細(xì)胞破壞釋放組胺和類組胺物質(zhì)刺激神經(jīng)末梢通過(guò)反射作用引起皮膚毛細(xì)血管擴(kuò)張，血管壁通透性↑皮膚潮紅、紅腫275～320nmUV-B

紫外線的其它有害作用紫外線眼損傷紫外線皮膚損傷產(chǎn)生光化學(xué)煙霧（二）infraredray

生物學(xué)作用的基礎(chǔ)是熱效應(yīng)，故又稱熱射線。

長(zhǎng)波紅外線（1400nm－3000nm）：穿透能力較弱，主要加溫皮膚表層。短波紅外線（760nm－1400nm）：穿透能力較強(qiáng)，可加溫組織深部。紅外線組織均勻加溫、血管擴(kuò)張皮膚、組織受過(guò)熱損害促使機(jī)體新陳代謝與cell增生

消炎和鎮(zhèn)痛作用治療慢性皮膚病、神經(jīng)病、凍傷、傷口愈合皮膚燒傷、紅外線白內(nèi)障、紅外線視網(wǎng)膜灼傷

適量過(guò)量臨床應(yīng)用（三）visiblelight

作用于視覺(jué)器官產(chǎn)生視覺(jué)通過(guò)視器官改變著機(jī)體的緊張和覺(jué)醒狀態(tài)單色光的生物學(xué)作用對(duì)高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)有明顯作用對(duì)其它器官系統(tǒng)的生物學(xué)作用可視線預(yù)防眼睛疲勞和近視，提高情緒和勞動(dòng)效率

視覺(jué)器官過(guò)度緊張而易引起疲勞，損傷視力

照度適宜照度過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱三、氣象因素

（meteorologicalfactor）

天氣

氣候

瞬間至十余天的時(shí)間內(nèi)多種氣象要素（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速……）的綜合狀態(tài)稱為天氣

較長(zhǎng)時(shí)期天氣的總和稱為氣候（一）氣象因素包含的主要要素氣象因素氣溫氣壓氣濕氣流1、氣溫表示單位：℃、℉、oK

oK＝℃+273

℉＝9/5℃+32（1）氣溫的垂直分布

大氣溫度垂直遞減率（γ）高度每增加100米，氣溫下降的度數(shù)。通常情況下為0.65℃。

即0.65℃/100米。

高度（Km）18

151296

3

0-80-60-40-2002040溫度（℃）氣溫垂直分布實(shí)際情況γ＞0

氣溫隨高度遞減γ＝0

氣溫隨高度無(wú)變化

γ＜0

氣溫隨高度遞增逆溫（2）逆溫的概念及成因

逆溫(temperatureinversion)

在大氣對(duì)流層內(nèi)，氣溫隨高度增加而增加，其溫度垂直分布與標(biāo)準(zhǔn)大氣的相反。這種現(xiàn)象稱為溫度逆增，簡(jiǎn)稱逆溫。出現(xiàn)逆溫的氣層叫逆溫層。逆溫層的出現(xiàn)將阻止氣團(tuán)的上升運(yùn)動(dòng)，使逆溫層以下的污染物不能穿過(guò)逆溫層，只能在其下空擴(kuò)散，因此可能造成高濃度污染。

傳導(dǎo)散熱是身體表面直接與較冷的物體和水分接觸進(jìn)行熱交還。紫外線細(xì)胞原漿蛋白質(zhì)分解（三）visiblelight皮膚細(xì)胞中黑色素原黑色素色素沉著作用(pigmentation)風(fēng)向決定了污染物遷移運(yùn)動(dòng)的方向。290－320nmUV-B（1）概念及其表示單位凡溫度高于0℃(-273.03短波紅外線（760nm－1400nm）：穿透能力較強(qiáng)，可加溫組織深部。紫外線細(xì)胞原漿蛋白質(zhì)分解環(huán)境衛(wèi)生學(xué)逆溫的成因輻射逆溫在冬季無(wú)風(fēng)、少云的夜晚，地面無(wú)熱量吸收，但同時(shí)不斷通過(guò)輻射失去熱量而冷卻，導(dǎo)致下層空氣降溫較快，而上層空氣降溫較慢，形成逆溫。

逆溫的成因地形逆溫在盆地和山谷地形的夜晚，山坡表面散熱量大，冷卻快。寒冷的空氣沿山坡下層聚集在山谷中，形成滯止的冷氣團(tuán)，谷底的暖氣團(tuán)上移。山谷中就形成了上溫下冷的逆溫層。（3）大氣穩(wěn)定度

（atmosphericstability）氣塊的干絕熱變化氣塊干絕熱垂直遞減率（γd）大氣中作垂直運(yùn)動(dòng)的氣團(tuán)，因向外膨脹或受外界壓力的影響產(chǎn)生的溫度變化。不考慮與外界能量交換引起的溫度變化空氣垂直移動(dòng)過(guò)程中因氣壓變化而發(fā)生溫度的絕熱變化。干燥空氣的γd為0.986℃/100m，即每上升100m，溫度降低0.986℃。氣塊干絕熱變化示意圖氣塊煙囪氣塊污染物是隨近地面的氣塊作垂直運(yùn)動(dòng)的氣塊在作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受周圍空氣溫度的影響由于外界壓力的影響，使氣塊的膨脹與收縮會(huì)導(dǎo)致氣塊溫度變化

大氣穩(wěn)定度：氣塊垂直運(yùn)動(dòng)的程度。

（1）穩(wěn)定狀態(tài)空氣團(tuán)受力移動(dòng)后，逐漸減速，并有返回原來(lái)高度的趨勢(shì)

（2）不穩(wěn)定狀態(tài)空氣團(tuán)一離開(kāi)原位就逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并有遠(yuǎn)離起始高度的趨勢(shì)

（3）中性狀態(tài)空氣團(tuán)被推到某一定高度后，既不加速也不減速

可用γ、γd判斷（1）γ＜γd

大氣垂直對(duì)流弱，大氣中的污染物擴(kuò)散極差

（2）γ＞γd有利于空氣垂直對(duì)流，大氣中的污染物容易擴(kuò)散

（3）γ＝γd

空氣垂直對(duì)流不劇烈，大氣中的污染物可以擴(kuò)散，但不充分

舉例設(shè)有A、B、C三團(tuán)空氣，其位置都在離地200m的高度上，在作升降運(yùn)動(dòng)時(shí)其溫度均按干絕熱垂直減率變化，即1℃/100m。而周圍空氣的溫度垂直減率γ分別為0.8℃/100m、1℃/100m和1.2℃/100m大氣穩(wěn)定度分析舉例穩(wěn)定狀態(tài)中性狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)Γd＝1℃/100mΓ

＝0.8℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1.2℃/100m2、氣壓

（1）概念及其表示單位大氣的壓強(qiáng)稱氣壓。表示單位：Pa、mmHg。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：指緯度45o的海平面上，氣溫為273oK狀態(tài)時(shí)的大氣壓。1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝1.10325×105

Pa＝760mmHg1mmHg＝133.322Pa（2）對(duì)污染物擴(kuò)散的影響當(dāng)?shù)孛媸艿蛪嚎刂茣r(shí)，四周高壓氣團(tuán)流向中心，中心的空氣便上升，形成上升氣流。此時(shí)云雨天較多，通常風(fēng)速較大，有利于污染物向上擴(kuò)散。（2）對(duì)污染物擴(kuò)散的影響當(dāng)?shù)孛媸芨邏嚎刂茣r(shí)，中心部位的空氣向周圍下降。此時(shí)天氣晴朗，風(fēng)速小，出現(xiàn)逆溫層，阻止污染物向上擴(kuò)散。因此，在穩(wěn)定氣壓的控制下，大氣污染加重。（3）疾病發(fā)作或流行的天氣因素3、有20km左右臭氧層，可吸收短波紫外線高度（Km）濕度↓空氣干燥有利于污染物擴(kuò)散2、預(yù)習(xí)教材：P58－91。常用以下三種方法表示:UV-C200－275nm瞬間至十余天的時(shí)間內(nèi)多種氣象要素（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速……）的綜合狀態(tài)稱為天氣通過(guò)視器官改變著機(jī)體的緊張和覺(jué)醒狀態(tài)人類通過(guò)遺傳和后天獲得的功能而對(duì)氣候具有很大的適應(yīng)能力。大氣中空氣分子或原子在自然或人工條件E－蒸發(fā)散熱高度（Km）01mmHg＝133.紫外線3、氣濕

（1）概念及表示方法指大氣中含水分的程度。常用以下三種方法表示:絕對(duì)濕度飽和濕度相對(duì)濕度絕對(duì)濕度是在某一溫度下，一定容積大氣中所含水蒸氣的絕對(duì)量。以單位容積表示時(shí)為g／m3，以分壓表示為mmHg。飽和濕度

是在某一溫度下，大氣中水蒸氣達(dá)到飽和量時(shí)的絕對(duì)濕度。氣溫越高，飽和濕度就越大。不同氣溫下的飽和濕度

氣溫(℃)水蒸氣壓力(mmHg)水蒸氣量(g/m3)04.584.5856.546.81109.219.421512.7912.852017.5417.32相對(duì)濕度

相對(duì)濕度是空氣中絕對(duì)濕度與飽和濕度之比，以百分?jǐn)?shù)表示。相對(duì)濕度在80％以上稱為高氣濕，30％以下稱為低氣濕。

（2）對(duì)污染物擴(kuò)散的影響

相對(duì)濕度↑大氣中顆粒物吸收H2O↑重量↑影響運(yùn)動(dòng)速度污染物不易擴(kuò)散加重局部大氣的污染。濕度↓空氣干燥有利于污染物擴(kuò)散4、氣流

風(fēng)（wind）：空氣的水平運(yùn)動(dòng)

湍流（atmosphericturbulence）：不規(guī)則的空氣流動(dòng)

描述風(fēng)的兩個(gè)要素：風(fēng)向和風(fēng)速(m/s)

風(fēng)對(duì)污染物的擴(kuò)散有兩個(gè)作用風(fēng)向決定了污染物遷移運(yùn)動(dòng)的方向。污染物總是由上風(fēng)向輸送到下風(fēng)向，在污染物的下風(fēng)向，污染總要重些。整體的輸送作用對(duì)污染物的沖淡稀釋作用風(fēng)速越大，單位時(shí)間內(nèi)與煙氣混合的清潔空氣量就越大，沖淡稀釋作用就越好。風(fēng)向頻率圖

又稱風(fēng)玫瑰圖（windrose），將一定時(shí)期內(nèi)各個(gè)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率按比例標(biāo)在羅盤(pán)坐標(biāo)上。風(fēng)向頻率圖能夠反映某地區(qū)一定時(shí)期內(nèi)的主導(dǎo)風(fēng)向，從而能夠指示該地區(qū)受某一污染源影響的主要方位。廣州市多年風(fēng)向頻率圖傳導(dǎo)散熱是身體表面直接與較冷的物體和水分接觸進(jìn)行熱交還。stratosphere冷空氣入侵，冷氣團(tuán)控制凡溫度高于0℃(-273.大氣溫度垂直遞減率（γ）適應(yīng)能力可因鍛煉而加強(qiáng)。皮膚和皮下組織中的7-脫氫膽固醇對(duì)非生物性病原體的影響℉＝9/5℃+32紫外線細(xì)胞原漿蛋白質(zhì)分解皮膚燒傷、紅外線白內(nèi)障、＜50時(shí)，為清潔空氣空氣的物理性狀及其衛(wèi)生學(xué)意義（二）天氣與氣候?qū)θ梭w健康的影響

1、天氣、氣候?qū)】涤绊懙那?/p>

天氣與氣候?qū)θ梭w的物理－生理的影響對(duì)生物性病原體的影響

對(duì)非生物性病原體的影響對(duì)生物性傳媒的影響幾種疾病及其傳媒

需要的氣候條件

疾病氣候條件傳媒氣候條件利什曼病年均溫>10℃白蛉干燥,年均溫>10℃嗜睡性腦炎最熱月均溫>25℃孑孓蠅最低溫>10℃黃熱病最冷月均溫>15℃埃及伊蚊年均溫>12℃瘧疾最熱月均溫>17℃按蚊年均溫>12℃阿米巴痢疾最熱月均溫>25℃內(nèi)阿米巴對(duì)氣候不敏感2、發(fā)病的天氣和氣候因素

（1）天氣變化與疾病

氣團(tuán)鋒面水平方向上物理性質(zhì)(溫度、濕度、穩(wěn)定度等)比較均勻的大塊空氣，分冷、暖兩種。

冷暖氣團(tuán)交界的狹窄過(guò)渡帶叫鋒面。

氣團(tuán)及鋒面示意圖冷鋒入侵冷氣團(tuán)控制冷氣團(tuán)減弱暖峰移來(lái)并控制氣流、氣濕、氣溫、氣壓急劇變化，對(duì)健康有不利影響，疾病發(fā)作或病情加重夏季：涼爽，對(duì)健康有利。冬季：寒風(fēng)凜冽，對(duì)健康不利天氣回暖，疾病好轉(zhuǎn)或緩解冬季：氣候回暖，對(duì)健康有利。夏季：炎熱潮濕，對(duì)健康不利

（3）疾病發(fā)作或流行的天氣因素疾病多發(fā)月份高發(fā)及病情加重天氣調(diào)查地點(diǎn)急性心血管疾病10月至次年4月，高峰在11月至1月

冷空氣入侵，冷氣團(tuán)控制北京、天水、青島、武漢、上海和廣州

呼吸道感染

冬季，尤以12月為最

冷空氣入侵，冷氣團(tuán)控制伊寧、天水、北京、天津、張家口、青島、上海、番禹和綿陽(yáng)

3、氣候適應(yīng)人類通過(guò)遺傳和后天獲得的功能而對(duì)氣候具有很大的適應(yīng)能力。適應(yīng)能力可因鍛煉而加強(qiáng)。對(duì)氣候的適應(yīng)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。四、空氣離子化(Airionization)

1、空氣離子的發(fā)生

空氣中的氣體分子外界理化因素外層電子躍出正離子電子＋氣體分子負(fù)離子大氣中空氣分子或原子在自然或人工條件下形成帶電荷的正、負(fù)離子的過(guò)程稱為

空氣離子化空氣離子的分類（據(jù)離子大小和遷移率）離子類型直徑（cm）遷移率

cm·S－1/V·cm－1

形成輕離子n-

或n＋≤10－7

1～2與3～15個(gè)中性分子吸附

中離子10－5~10－7

0.01～0.05與102～103個(gè)中性分子吸附重離子N-

或N＋

≥10－5

0.0003～0.001輕離子+塵埃、水滴

2、空氣離子的生物學(xué)效應(yīng)

（1）空氣正、負(fù)離子的生物學(xué)效應(yīng)特點(diǎn)當(dāng)空氣離子濃度在一定范圍時(shí)，正離子主要作用于交感神經(jīng)，負(fù)離子則作用于副交感神經(jīng)。適量的正、負(fù)離子聯(lián)合作用于機(jī)體，對(duì)維持正常生理功能有良好作用。空氣離子濃度在2×104~3×105/cm3時(shí)，負(fù)離子對(duì)健康呈良好作用，正離子則有不良作用；如空氣離子濃度超過(guò)106個(gè)/cm3時(shí)，則不論正、負(fù)離子均可對(duì)健康產(chǎn)生不良作用。

（2）空氣離子生物學(xué)作用機(jī)理

空氣離子作用的分子機(jī)理至今無(wú)定論。較多的學(xué)者認(rèn)為負(fù)離子能刺激組織中的單胺氧化酶發(fā)揮去胺作用，降低5-羥色胺的釋放，影響植物神經(jīng)調(diào)節(jié)。

3、空氣離子的應(yīng)用

臨床上的應(yīng)用預(yù)防保健上的應(yīng)用可用于治療支氣管哮喘、慢支炎、胃、十二指腸潰瘍、冠心病、高血壓、甲亢、更年期綜合癥等

凈化空氣：用于廠礦、醫(yī)院、學(xué)校和公共場(chǎng)所改善環(huán)境，預(yù)防疾病

防止疲勞、提高工作效率

4、空氣離子濃度與大氣潔凈程度

空氣中離子濃度與地理?xiàng)l件、季節(jié)、時(shí)間、天氣、污染、綠化等因素有關(guān)。

一般空氣清潔地區(qū)如郊區(qū)、田野、山谷、海岸、瀑布等地負(fù)離子多，人多擁擠、通風(fēng)不良、吸煙、空氣污濁、長(zhǎng)期使用空調(diào)等場(chǎng)所，負(fù)離子少，正離子多。

不同空氣環(huán)境狀況空氣負(fù)離子濃度

環(huán)境

空氣負(fù)離子濃度（個(gè)/cm3）

海濱、森林、瀑布20,000療養(yǎng)地區(qū)10,000鄉(xiāng)村5,000清潔空氣1,000—1,500曠野、郊區(qū)700—1,000公園400--800街道綠化地帶100--200城市辦公室100空氣離子衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）空氣離子數(shù)

居室中負(fù)離子≥1000個(gè)/cm3

（2）重、輕離子比

（3）單極系數(shù)∑（N+＋N－）∑（n++n-

）

＜50時(shí)，為清潔空氣

Q=

∑n＋∑n－或∑N＋∑N－或∑（N+＋n+）∑（N-＋n-）一般認(rèn)為Q≤1時(shí)，才能給人以舒適感

五、室內(nèi)空氣物理性狀及其對(duì)健康的影響

1、微小氣候（microclimate）（1）概念住宅的室內(nèi)由于屋頂、地板、門(mén)窗和墻壁的維護(hù)結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)的人工空氣調(diào)節(jié)設(shè)備等綜合作用，形成了與室外不同的室內(nèi)小氣候，稱為室內(nèi)微小氣候。

（2）要素及評(píng)價(jià)指標(biāo)

要素包括氣溫、氣濕、氣流、熱輻射評(píng)價(jià)指標(biāo)有效溫度（EffectivetemperatureET）相對(duì)濕度為100％、氣流速度為零時(shí)可產(chǎn)生在同樣溫?zé)岣杏X(jué)的氣溫度數(shù)。

凡溫度高于0

℃(-273.2°K)以上的物體都有紅外線輻射舉例

（1）氣溫17.7℃，濕度100％，氣流0米／秒（2）氣溫22.4℃，濕度70％，氣流米／秒（3）氣溫25℃，濕度20％，氣流米／秒（1）、（2）、（3）三種情況對(duì)人體產(chǎn)生的溫?zé)岣杏X(jué)相同，故（2）、（3）的ET為17.7℃

（3）微小氣候?qū)C(jī)體健康的影響

機(jī)體的熱平衡人體的熱平衡是在在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的支配與調(diào)節(jié)下，產(chǎn)熱與散熱兩個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。

S＝M±R±C-E機(jī)體蓄熱狀況

產(chǎn)熱和散熱平衡S＝0

產(chǎn)熱>散熱S>0產(chǎn)熱<散熱S<0