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1、第三章第三章 大大 气气 卫卫 生生北京大学北京大学 郭新彪郭新彪第一节第一节 大气的特征及其卫生学意义大气的特征及其卫生学意义一、大气的结构一、大气的结构P4对流层对流层 对流层对流层(troposphere)(troposphere)是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度约约12km12km。对流层集中了占大气总质量。对流层集中了占大气总质量75%75%的空气和几乎全部的水蒸汽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：量，是天气变化最复杂的层次。该层的特点有：气温随着高度的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吸收太
2、阳辐射的能量，增加而降低。这是由于对流层的大气不能直接吸收太阳辐射的能量，但能吸收地面反射的能量所致。但能吸收地面反射的能量所致。空气具有强烈的对流运动。近地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。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。层的状况对人类生活的影响最大，与人类关系最密切。一、大气的结构一、大气的结构P5平流层平流层 平流层平流层(stratosp
3、here)(stratosphere)位于对流层之上，其上界伸展至位于对流层之上，其上界伸展至约约55km55km处。在平流层的上层，即处。在平流层的上层，即303035km35km以上，温度随高度以上，温度随高度升高而升高。在升高而升高。在303035km35km以下，温度随高度的增加而变化不以下，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大，气温趋于稳定，故该亚层又称为同温层(isothermal (isothermal layer)layer)。平流层的特点是空气气流以水平运动为主。在高约。平流层的特点是空气气流以水平运动为主。在高约151535km35km处有厚约处
4、有厚约20km20km的臭氧层，其分布有季节性变动。臭的臭氧层，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。免受这些射线的危害，能够生存繁衍。一、大气的结构一、大气的结构二、大气的组成二、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。气溶胶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
5、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。二、大气的组成二、大气的组成二、大气的组成二、大气的组成P9三、大气的物理性状太阳辐射太阳辐射气象条件气象条件空气离子空气离子P10太阳辐射太阳辐射 太阳辐射太阳辐射(solar radiation)(solar radiation)是产生各种天气现象的根本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、原因，同时也是地表上光和热的源泉。紫外线具有色素沉
6、着、红斑、抗佝偻病、杀菌和免疫增强作用；过强的紫外线可致红斑、抗佝偻病、杀菌和免疫增强作用；过强的紫外线可致日光性皮炎和光电性眼炎、甚至皮肤癌等；紫外线还与大气日光性皮炎和光电性眼炎、甚至皮肤癌等；紫外线还与大气中的某些二次污染物形成有关，例如光化学烟雾和硫酸雾等。中的某些二次污染物形成有关，例如光化学烟雾和硫酸雾等。可见光综合作用于机体的高级神经系统，能提高视觉和代谢可见光综合作用于机体的高级神经系统，能提高视觉和代谢能力，平衡兴奋和镇静作用，提高情绪与工作效率，是生物能力，平衡兴奋和镇静作用，提高情绪与工作效率，是生物生存的必须条件。红外线的生物学作用基础是热效应，适量生存的必须条件。红外
7、线的生物学作用基础是热效应，适量的红外线可促进人体新陈代谢和细胞增生，具有消炎和镇静的红外线可促进人体新陈代谢和细胞增生，具有消炎和镇静作用；过强则可引起日射病和红外线白内障等。作用；过强则可引起日射病和红外线白内障等。三、大气的物理性状P11气象因素气象因素 气象因素与太阳辐射综合作用于机体，对机体的冷热感气象因素与太阳辐射综合作用于机体，对机体的冷热感觉、体温调节、心血管功能、神经功能、免疫功能和新陈代觉、体温调节、心血管功能、神经功能、免疫功能和新陈代谢功能有调节作用。如果气候条件变化过于激烈，超过人体谢功能有调节作用。如果气候条件变化过于激烈，超过人体的代偿能力，例如酷暑、严寒和暴风雨
8、等，可使机体代偿能的代偿能力，例如酷暑、严寒和暴风雨等，可使机体代偿能力失调，引起心血管疾病、呼吸系统疾病和关节病等，并与力失调，引起心血管疾病、呼吸系统疾病和关节病等，并与居民的超额死亡有关，患者主要是心脑血管疾病的病人和居民的超额死亡有关，患者主要是心脑血管疾病的病人和6565岁以上的老人。岁以上的老人。三、大气的物理性状P12空气离子空气离子 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空气离子有轻离子(light ions)(lig
9、ht ions)和重离子和重离子(heavy ions)(heavy ions)两类。轻离子与空气中的悬浮颗粒或水滴结合，形成重两类。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的空气中轻离子浓度低。空气中重离子数与轻离子数之比比5050时，则空气较为清洁。时，则空气较为清洁。三、大气的物理性状P13 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
10、气中阴离子含量较多，有利于机体健康。三、大气的物理性状第二节第二节 大气污染及大气污染物的转归大气污染及大气污染物的转归P15一、大气污染的来源天然污染天然污染(natural pollution) 火山爆发、森林火灾等人为污染人为污染(anthropogenic pollution) 工农业生产 生活炉灶和采暖锅炉 交通运输 其他P16工农业生产工农业生产 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，生产过程。据
11、统计，20052005年，我国二氧化硫排放量为万吨（其年，我国二氧化硫排放量为万吨（其中，工业排放量为万吨，生活排放量为万吨）；烟尘排放量为中，工业排放量为万吨，生活排放量为万吨）；烟尘排放量为万吨（其中，工业排放量为万吨，生活排放量为万吨）；工业万吨（其中，工业排放量为万吨，生活排放量为万吨）；工业粉尘排放量为万吨。粉尘排放量为万吨。 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。成大气的污染。一、大气污染的来源P17工业生产燃料的燃烧燃料的燃烧工业生产过程的排放工业生产过程的排放一、大气污染的来源P18燃料的燃烧燃料的
12、燃烧 这是大气污染的主要来源。这是大气污染的主要来源。 目前我国的主要工业燃料是煤目前我国的主要工业燃料是煤, ,其次其次是石油。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材等部门，它们的用煤量占总消耗量的70%70%以上。煤的主要杂质是硫化以上。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，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物和氮化物，其中也含少量的有机金属化合物。燃料所含
13、杂质与其产地有关。我国煤中硫的含量一般在地有关。我国煤中硫的含量一般在0.2%0.2%4.0%4.0%，但是重庆地区所产煤，但是重庆地区所产煤的硫含量高达的硫含量高达8%8%。我国石油的含硫量一般在。我国石油的含硫量一般在0.1%0.1%0.8%0.8%，而中东地区，而中东地区的一般为的一般为1.5%1.5%2.5%2.5%，有的甚至高达，有的甚至高达4%4%以上。以上。一、大气污染的来源P19 燃料燃烧时产生的污染物的种类和排放量除与燃料中所含的杂燃料燃烧时产生的污染物的种类和排放量除与燃料中所含的杂质种类和含量有关外质种类和含量有关外, ,还受燃料的燃烧状态影响。燃料燃烧完全时还受燃料的燃
14、烧状态影响。燃料燃烧完全时的主要污染物是的主要污染物是COCO2 2、SOSO2 2、NONO2 2、水汽和灰分。燃烧不完全时，则会、水汽和灰分。燃烧不完全时，则会产生产生COCO、硫氧化物、氮氧化物、醛类、碳粒、多环芳烃等。、硫氧化物、氮氧化物、醛类、碳粒、多环芳烃等。一、大气污染的来源P20工业生产过程的排放工业生产过程的排放 由原材料到产品，工业生产的各个环节都可能由原材料到产品，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。生产工艺有关。一、大气污染的来源P21生活炉灶和采暖锅炉生活炉灶和采暖锅炉 采暖锅炉
15、以煤或石油产品为燃料，是采暖季节大气污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、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。节，各种燃煤小炉灶是居民区大气污染的重要来源。一、大气污染的来源P22交通运输交通运输 主要是指飞机、汽车、火车、轮船和摩托车等交通运输工具主要是指飞机、汽车、火车、轮船
16、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、油制品，燃烧后能产生大量的颗粒物、NOXNOX、COCO、多环芳烃和醛类、多环芳烃和醛类。改革开放以来，我国机动车数量每年以。改革开放以来，我国机动车数量每年以12.24%12.24%的速度递增。预的速度递增。预计到计到20082008年，北京市的机动车保有量将增加到年，北京市的机动车保有量将增加到350350万辆。随着机动万辆。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，北京市大气中染的主要来源之一。据测算，北京市大气中74%74%的的HCsHCs、63%63%的的COCO、50%50%的的NONOX X来自机动车尾气污染。来自机动车尾气污染。一、大气污染的来源P23其他其他 地面尘土飞扬或土壤及固体废弃物被大风刮起，均可将铅、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
