第3章 大气卫生学

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大气颗粒物按粒径可分为： 1.总悬浮颗粒物（total suspended particulates, TSP） 是指粒径≤100µm 的颗粒物，包括液体、固体或者液体和固 体结合存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒。 2.可吸入颗粒物（inhalable particle, IP; thoracic particulate matter，PM10） 指空气动力学直径≤10µm的
由原材料到产品，工业生产的各个环节都可能 有污染物排放出来。污染物的种类与原料种类及其 生产工艺有关。
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一、大气污染的来源
生活炉灶和采暖锅炉 采暖锅炉以煤或石油产品为燃料，是采暖季节大气污 染的重要原因。生活炉灶使用的燃料有煤、液化石油气、 煤气和天然气。如果燃烧设备效率低，燃烧不完全，烟囱 高度低或无烟囱，可造成大量污染物低空排放。在采暖季 节，各种燃煤小炉灶是居民区大气污染的重要来源。
二、大气的组成
表3-2 名称 轻雾 浓雾 霾 粉尘 烟气 烟 烟雾 烟炱 几种气溶胶的形成机制及其物理性质特征 粒径(μ m) ＞40 ＜10 ＜1 ＞1 ＜1 ＜1 ＜1 ＜1 形成机制 雾化、冷凝 雾化、蒸发、凝结和凝聚 凝集、化学反应 机械粉碎、扬尘、燃烧 蒸发、凝集、升华 升华、冷凝、燃烧 冷凝、化学反应 燃烧、冷凝、化学反应
物包括从各种排放源排出的气体、蒸汽和颗粒物，如SO2、
CO、NO、颗粒物、碳氢化合物等。
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二、大气污染物的种类
二次污染物
排入大气的污染物在物理、化学等因素的作用下发生变化，
或与环境中的其他物质发生反应所形成的理化性质不同于一
次污染物的新的、毒性更大的污染物，称为二次污染物。常
见的有SO2在环境中氧化遇水形成的硫酸；汽车尾气中的氮氧 化物（NOX）和挥发性有机物（VOCs）在日光紫外线的照射下， 经过一系列的光化学反应生成的臭氧、醛类以及各种过氧酰 基硝酸酯(peroxyacyl nitrate,PAN)。一般来说，二次污染 物对环境和人体的危害要比一次污染物大。
二、大气的组成
气溶胶
• 大气气溶胶是液体或固体微粒均匀地分散在气体中形 成的相对稳定的悬浮体系。。自然状态下的大气气溶 胶主要来源于岩石的风化、火山爆发、宇宙落物以及 海水溅沫等。它的含量、种类以及化学成分都是变化 的。根据形成过程、对能见度的影响以及颜色的差异 等，气溶胶可分为轻雾(mist)、浓雾(fog)、霾(haze)、 粉尘(dust)、烟气(fume)、烟(smoke)、烟雾(smog)和 烟炱(soot)等。
细的组分还可穿透肺泡进入血液。PM2.5更易于吸附各种有毒 的有机物和重金属元素，对健康的危害极大。 4. 超细颗粒物（ultrafine particle） 指粒径≤0.1μm 的大气颗粒物。城市环境中，人为来源的PM0.1主要来自汽车 尾气。PM0.1有直接排放到大气的，也有排放出的气态污染物 经日光紫外线作用或其他化学反应转化后二次生成的。PM0.1 的健康影响受到日益广泛的关注。
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一、大气污染的来源
其他
地面尘土飞扬或土壤及固体废弃物被大风刮起，均可将
铅、农药等化学性污染物以及结核杆菌、粪链球菌等生物性
污染物转入大气。水体和土壤中的挥发性化合物也易进入大
气；车辆轮胎与沥青路面摩擦可以扬起多环芳烃和石棉。
意外事件，例如工厂爆炸、火灾、核泄漏均能严重污染
大气，这类事件虽然少见，但是危害严重。另外，火葬场、
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一、大气污染的来源
工农业生产 各种工业企业是大气污染的主要来源，也是大气卫生防护 的重点。工业企业排放的污染物主要来源于燃料的燃烧和工业 生产过程。据统计，2005年，我国二氧化硫排放量为2549.3万 吨（其中，工业排放量为2168.4万吨，生活排放量为380.9万
吨）；烟尘排放量为1182.5万吨（其中为 一次大气污染物(primary air pollutants) 二次大气污染物(secondary air pollutants)
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二、大气污染物的种类
一次大气污染物
由污染源直接排入大气环境中，其物理和化学性质
均未发生变化的污染物称为一次大气污染物。这些污染
物理性质 水滴 液滴 液滴，固体微粒 固体微粒 固、液微粒 固体微粒 液滴、固体微粒 固体微粒
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三、大气的物理性状
• 太阳辐射 • 气象条件 • 空气离子
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三、大气的物理性状
太阳辐射 太阳辐射(solar radiation)是产生各种天气现象的根本原因，
同时也是地表上光和热的源泉。紫外线具有色素沉着、红斑、抗佝
第三章 大 气 卫 生
第一节 大气的特征及其卫生学意义
一、大气的结构
一、大气的结构
对流层 对流层(troposphere)是大气圈中最靠近地面的一层，平均
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厚度约12km。对流层集中了占大气总质量75%的空气和几乎全
部的水蒸汽量，是天气变化最复杂的层次。该层的特点有：① 气温随着高度的增加而降低。这是由于对流层的大气不能直接
吨，生活排放量为233.6万吨）；工业粉尘排放量为911.2万吨。 农业生产中化肥的施用、农药的喷洒以及秸杆的焚烧也会造 成大气的污染。
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一、大气污染的来源 工业生产
• 燃料的燃烧
• 工业生产过程的排放
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一、大气污染的来源
燃料的燃烧
这是大气污染的主要来源。 目前我国的主要工业燃料是煤,其次 是石油。用煤量最大的是火力发电站、冶金、化工、机械、轻工和建 材等部门，它们的用煤量占总消耗量的70%以上。煤的主要杂质是硫 化物，此外还有氟、砷、钙、铁、镉等化合物。石油的主要杂质是硫 化物和氮化物，其中也含少量的有机金属化合物。燃料所含杂质与其 产地有关。我国煤中硫的含量一般在0.2%～4.0%，但是重庆地区所产 煤的硫含量高达8%。我国石油的含硫量一般在0.1%～0.8%，而中东地 区的一般为1.5%～2.5%，有的甚至高达4%以上。
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一、大气污染的来源
交通运输
主要是指飞机、汽车、火车、轮船和摩托车等交通运输
工具排放的污染物。目前这些交通工具的主要燃料是汽油、
柴油等石油制品，燃烧后能产生大量的颗粒物、NOX、CO、多
环芳烃和醛类。改革开放以来，我国机动车数量每年以 12.24%的速度递增。预计到2008年，北京市的机动车保有量 将增加到350万辆。随着机动车数量的增加，汽车尾气排放已 经成为我国许多大城市中大气污染的主要来源之一。据测算， 北京市大气中74%的HCs、63%的CO、50%的NOX来自机动车尾气 污染。
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三、大气的物理性状
空气离子 大气中带电荷的物质统称为空气离子。根据空气离子 的大小以及运动速度对其分类，近地表大气中存在的空气 离子有轻离子(light ions)和重离子(heavy ions)两类。 轻离子与空气中的悬浮颗粒或水滴结合，形成重离子。因 此，新鲜的清洁空气中轻离子浓度高，而污染的空气中轻 离子浓度低。空气中重离子数与轻离子数之比＜50时，则 空气较为清洁。
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二、大气污染物的种类 大气颗粒物
•
粒径是颗粒物的最重要的性质。它反映了颗粒物来源 的本质，并可影响光散射性质和气候效应。颗粒物的 许多性质如体积、质量和沉降速度都与颗粒物的大小 有关。实际的颗粒物由于来源和形成条件不同，其形 状是多种多样的，有球形、菱形、方形等等。
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二、大气污染物的种类
在实际工作中常使用空气动力学等效直径（Dp）来表示 颗粒物的大小。在气流中，如果所研究的颗粒物与一个有单 位密度的球形颗粒物的空气动力学效应相同，则这个球形颗 粒物的直径就定义为所研究颗粒物的Dp。这种表示法可以直 接表达出颗粒物在空气中的停留时间、沉降速度、进入呼吸 道的可能性以及在呼吸道的沉积部位等。
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三、大气的物理性状
一般认为，空气阴离子对机体具有镇静、催眠、 镇痛、镇咳、降压等作用，而阳离子作用则相反， 可引起失眠、头痛、烦躁、血压升高等。海滨、森 林、瀑布附近等环境中，大气中阴离子含量较多， 有利于机体健康。
第二节 大气污染及大气污染物的转归
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一、大气污染的来源
•天然污染(natural pollution) 火山爆发、森林火灾等 •人为污染(anthropogenic pollution) 工农业生产 生活炉灶和采暖锅炉 交通运输 其他
颗粒物，因其能进入人体呼吸道而命名之，又因其能够长期
漂浮在空气中，也被称为飘尘（suspended dusts）。
3.细颗粒物(fine particle; fine particulate matter, PM
2.5)
是指空气动力学直径≤2.5µm的细颗粒。它在空气中悬浮
的时间更长，易于滞留在终末细支气管和肺泡中，其中某些较
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15～35km处有厚约20km的臭氧层，其分布有季节性变动。臭
氧层能吸收太阳的短波紫外线和宇宙射线，使地球上的生物 免受这些射线的危害，能够生存繁衍。
二、大气的组成
• 自然状态下的大气是由混合气体、水汽和气溶胶(aerosol) 组成。除去水汽和气溶胶的空气称为干洁空气。
表3-1 干洁空气的组成 空气成分 氮 (N 2 ) 氧 (O 2 ) 二氧化碳 (CO 2) 氩(Ar) 氖 (Ne) 氦 (He) 容积百分比（20℃，1个大气压） 78.10 20.93 0.03 0.93 0.0018 0.0005
吸收太阳辐射的能量，但能吸收地面反射的能量所致。②空气
具有强烈的对流运动。近地表的空气接受地面的热辐射后温度 升高，与高空的冷空气形成垂直对流。 人类活动排入大气的污染物绝大多数在对流层聚集。因此， 对流层的状况对人类生活的影响最大，与人类关系最密切。
一、大气的结构
平流层 平流层(stratosphere)位于对流层之上，其上界伸展至 约55km处。在平流层的上层，即30～35km以上，温度随高度 升高而升高。在30～35km以下，温度随高度的增加而变化不 大，气温趋于稳定，故该亚层又称为同温层(isothermal layer)。平流层的特点是空气气流以水平运动为主。在高约