环境卫生学：大气卫生课件.ppt

1、环境卫生学大气健康天然的大气结构组成物理性状污染的大气转归来源影响因素间接危害直接危害急性危害慢性危害烟雾事件生产事故污染物种类调查监测规划工艺防护监督和管理一、大气的特征及其卫生学意义 对流层：对流层：TroposphereTroposphere平流层：平流层：StratosphereStratosphere中间层：中间层：MesosphereMesosphere热成层：热成层：ThermosphereThermosphere散逸层：散逸层：（一）大气的结构（一）大气的结构对流层大气的主要特点对流层大气的主要特点温度垂直变化太阳辐射到达地球上的能量，大部分被地面吸收增热升温，远离地面的空气受

2、热少。使得对流层的气温下暖上冷对流运动显著由于地球上水平方向因太阳能量随纬度分布不均而不均，即水平方向上冷热不均。以及对流层下暖上冷，气温随高度增加而递减这两个因素的同时作用，形成了大气的对流运动对流层垂直方向近地面空气膨胀上升，高空冷空气收缩下沉，导致水平方向空气密度差异，从而使空气流动起来，这就是对流运动。厚度随纬度而变化对流层是地球大气贴近地表最薄的一层，厚度不足20千米，厚度大小因地理纬度而有差异。这是因为，低纬地区受热多，对流旺盛，对流层厚度大；纬度越高，受热越少，对流越弱，对流层厚度越小。天气现象复杂多变影响大气中污染物浓度的因素(一)污染源的排放情况 排出量 排出高度 与污染源的

3、距离(二)气象因素 风和湍流 气温 气压 气湿(三)地形(一一)污染源的排放情况污染源的排放情况距发电厂距离（m）灰尘最高一次浓度（mg/m3）甲发电厂（烟囱高45m）乙发电厂（烟囱高150m）5009.550.2510003.310.4020001.471.103000-1.505000-0.17灰尘浓度与烟囱高度和距离的关系(一一)污染源的排放情况污染源的排放情况（二）（二）气象因素气象因素1.风和湍流：对污染物在大气中的扩散和 稀释起着决定性的作用(1)风：空气的水平运动风向：决定污染物扩散的方向 风向频率图（风玫瑰图wind rose）：将一定时期内各个风向出现的频率按比例标在罗盘坐标

4、上风速：决定污染物扩散和稀释的快慢和程度反映某地区一定时期内的主导风向，从而能反映出该地区受某一污染源影响的主要方位全年污染以全年主导风向的下风向地区污染最严重瞬时污染以排污当时的下风向地区最受影响为了尽可能避免对大气的污染，工业区的选址应该在当地常年最小风频的上风侧 风速：决定污染物扩散和稀释的快慢和程度风速越大，单位时间内与烟气混合的清洁空气量越大，冲淡稀释的作用就越好，污染物的浓度就越低在其他条件相同的情况下，大气中污染物的浓度与风速成反比例外:大风浮尘、扬尘、沙尘暴沙尘暴袭击北京城污染系数表示风向和风速对污染物扩散的影响程度污染系数=风向频率/该风向的平均风速亦可绘制成污染系数玫瑰图污

5、染系数越大，下风向的污染越严重静风静风出现频率和持续时间与污染物的扩散有很大关系静风出现频率高，持续时间长的地方不宜建厂方向 北东北 东东南 南西南 西西北风向频率14871214171513平均风速33345666污染系数4.72.72.32.82.82.82.52.1污染系数对厂址选择的影响（2）湍流turbulence：气流的速度和风向随时间和空间位置的不同而呈现随机变化，并由此而引起温度、湿度以及污染物浓度等因素的不规则变化由于垂直气温的变化和大气中气团间的摩擦作用而引起的短暂性紊流湍流的强弱变化取决于垂直气温结构、风速和地面起伏状况 气温的垂直递减率越大，湍流运动越强 地面起伏程度越

6、大，湍流运动就越强湍流运动使气体充分混合，当污染物由污染源排入大气中时，高浓度部分污染物由于湍流混合，不断被清洁空气渗入，同时又无规则地分散到其他方向去，使污染物不断地被稀释、冲淡湍流有利于污染物的稀释和扩散 风和湍流是决定污染物在大气中扩散状况的最直接的因子，也是最本质的因子，是决定污染物扩散快慢的决定性因素。风速愈大，湍流愈强，污染物扩散稀释的速率就愈快2.气温(air temperature)大气的温度层结气温的垂直梯度大气的温度在垂直方向上的分布在地表上方不同高度大气的温度情况决定大气的稳定程度影响湍流的强弱，常作为大气湍流状况的指标，从而判断污染物的扩散情况三种基本类型递减层结等温层

7、结逆温层结太阳、地面、大气三种辐射转化过程及大气对地面的保温作用太阳、地面、大气三种辐射转化过程及大气对地面的保温作用太阳辐射是地面的直接热源太阳辐射是地面的直接热源地面辐射是大气的直接热源地面辐射是大气的直接热源大气辐射的大部分是射向地面的叫大气逆辐射，它补偿了地面损失大气辐射的大部分是射向地面的叫大气逆辐射，它补偿了地面损失的热量，起到保温作用的热量，起到保温作用 大气温度垂直递减率（）：0.65/100m 在垂直于地球表面方向上，高度每增加100m气温下降的度数气块干绝热垂直递减率（d）：0.986/100m0.986/100m 绝热变化空气的传热作用很弱，大气中作垂直运动的气团，因向外

8、膨胀或受外界压力影响产生的温度变化，要比与外界交换能量所起的温度变化大得多空气在垂直方向上永远是随高度增加气压降低 空气垂直移动过程中因气压变化而发生温度的绝热变化每上升100米，温度下降0.986度 递减层结（0，d）气温沿高度增加而降低一般出现在晴朗的白天，风力较小的天气地面由于吸收太阳辐射温度升高，使近地空气也得以加热，形成气温沿高度逐渐递减此时上升空气团的降温速度比周围气温慢，空气团处于加速上升运动，大气为不稳定状态。等温层结（=0，d）气温沿高度增加不变多出现于阴天、多云或大风时太阳的辐射被云层吸收和反射，地面吸热减少，此外晚上云层又向地面辐射热量，大风使得空气上下混合强烈，这些因素

9、导致气温在垂直方向上变化不明显此时上升空气团的降温速度比周围气温快，上升运动将减速并转而返回，大气趋于稳定状态。=d气团匀速上升，大气处于中性状态，空气垂直对流不剧烈逆温层结（逆温，temperature inversion）d 不稳定垂直扩散充分波浪型=d 中性水平扩散效果好锥型谷谷坡减轻谷地污染山风夜晚坡谷坡谷加重谷地污染热岛heat island效应:人口密集的城市热量散发远远大于郊区，结果造成城区气温较高，往郊外方向气温逐渐降低。如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就象浮在海面上的岛屿，称为热岛现象城市热岛的热空气上升，四郊冷空气流向城市，可将郊区的大气污染物吹入市区，从而加重市区的大

10、气污染。伦敦烟雾事件的经验教训1952年的烟雾事件引起了民众和政府当局的注意，使人们意识到控制大气污染的重要意义，并且直接推动了1956年英国空气英国空气卫生法卫生法的通过。大规模改造城市居民的传统炉灶，改用煤气和电力，减少煤炭用量；冬季采取集中供暖；在城市里设立无烟区，区内禁止使用产生烟雾的燃料；煤烟污染的大户发电厂和重工业设施被迁到郊外1968年，“清洁空气法案清洁空气法案”工业企业建造高大的烟囱，加强疏散大气污染物1975年，伦敦的大气污染下降了80，伦敦的烟雾天气由每年的几十天减少到了15天，1980年降为5天。规定工业燃料里的含硫上限。1974年，“空气污染防治法空气污染防治法”伦敦

11、烟雾事件的经验教训 煤烟型烟雾事件和光化学型烟雾事件的特点 煤烟型烟雾事件煤烟型烟雾事件光化学型烟雾事件光化学型烟雾事件污染来源煤和石油制品燃烧（燃煤和工业废气）石油制品燃烧（汽车尾气）主要污染物颗粒物、SO2、硫酸雾VOCs、NOx、O3、SO2、CO、PANs发生季节冬季夏秋季发生时间早晨中午或午后气象条件气温低、气压高、风速很低、湿度高、有雾、逆温气温高、风速很低、湿度较低、天气晴朗、紫外线强烈地理条件河谷或盆地南北纬度60以下地区症状咳嗽、喉痛、胸痛、呼吸困难、伴有恶心、呕吐、发绀等，死亡原因多为支气管炎、肺炎和心脏病眼睛红肿流泪、咽喉痛、咳嗽、喘息、呼吸困难、头痛、胸痛、疲劳感和皮肤

12、潮红等。严重者可出现心肺功能障碍或衰竭易感人群老年人、婴幼儿、心肺疾病患者心肺疾病患者前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的健康危害和教训爆炸时泄漏的核燃料浓度高达60，而且事故发生事故发生10天后反应天后反应堆才被封存堆才被封存，在这段时间内放射性元素一直超量释放，周围环境中的放射剂量达200R/h，是人体允许剂量的2万倍事故发生后，当局封锁了消息当局封锁了消息，事故发生3天后，附近的居民才被疏散撤走，但这3天已经使很多人饱受放射性物质的损害。而且事故后进行调查和救援的工作人员都没有做好应有的防护措施，致使这些人也成为放射性损害的主要对象之一这次核事故造成13万居民急性暴露，到1992年已有700

13、0多人死于这次事故的核污染。这次事故造成的放射性污染遍及前苏联15万平方公里的地区，祸及数百万人这些放射性污染物随着当时的东南风飘向北欧上空，致使整个北欧的大气都受到不同程度的污染，在事故发生时的下风向受害人群更多，更严重由于大气的扩散作用，污染范围越来越大，整个欧洲甚至全球都笼罩在核污染的阴影中，连阿根廷和日本都发现了来自切尔诺贝利核电站爆炸的物质放射性物质的半衰期很长，一旦造成污染将持续很长的时间，而且因为放射性物质具有致突变、致畸和致癌的作用，所以该事件造成的危害非常严重3年后的调查发现，距核电站80km的地区，皮肤癌、舌癌、口腔癌及其他癌症患者增多，儿童甲状腺疾病患者剧增，畸形家畜也增

14、多前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的环境和健康危害和教训还有一点值得关注的是核污染给人们带来的精神上、心理上的还有一点值得关注的是核污染给人们带来的精神上、心理上的不安和恐惧更是无法统计不安和恐惧更是无法统计事故后的7年中，有7000名清理人员死亡，其中1/3是自杀。参加医疗救援工作的工作人员中，有40%的人患了精神病或永久性记忆丧失本世纪初的一份调查显示，当年参与救援工作的80多万人中，已经有5万多人丧生，7万人成为残疾，30多万人受放射伤害而死亡尽管这场悲剧已经过去了20+年，而切尔诺贝利核电站也于2000年全部关闭，但这场悲剧留下的阴影并没有散去，在24年后的今天，俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰

15、仍有数以百万计的人们每天活在核辐射的危险中前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的环境和健康危害和教训造成如此可怕的核爆炸的原因是什么呢造成如此可怕的核爆炸的原因是什么呢?核电站爆炸的直接原因可能是堆蕊冷却系统发生故障，使工艺管内缺水，堆内温度急剧上升，导致燃料蕊体熔化，使高温下的水蒸汽与钴、石墨发生反应生成氢气，并在高温下发生爆炸后引起大火根本原因还是因为疏于管理，技术落后，缺乏先进的电子计算机监测系统，工作人员操作失误前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的环境和健康危害和教训大家从这起事故中得到什么启示呢？大家从这起事故中得到什么启示呢？首先，建立健全严格的安全操作规程和管理规范，并严格按规定进行运作，

16、是保证安全生产的关键其次，要定期进行安全检查维护工作，发现问题要马上解决，决不能拖延。前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的环境和健康危害和教训除了厂方和工作人员的责任外，在这起事故中，我们还可以看除了厂方和工作人员的责任外，在这起事故中，我们还可以看到政府当局的应变能力到政府当局的应变能力，当局最起码犯了三个错误，当局最起码犯了三个错误一是反应不够迅速，事故发生后花了10天的时间才把反应堆完全封存起来，致使放射性物质超量泄漏二是错误判断事故的严重性，并进行消息封锁，致使居民在事故发生的第三天才开始撤离，延长了放射性暴露的时间三是善后措施失误，没有对相关工作人员和受害者进行适当的心理干预，致使相关人

17、员陆续出现各种心理障碍一个突发事件的发生最能考验和体现一个政府的能力。如何应对突发事件，尤其是公共卫生安全事件的突发，已经成为目前公共卫生领域，乃至整个社会的一个重要课题前苏联切尔诺贝利核电站爆炸带来的环境和健康危害和教训 当年发生事故后的切尔诺贝利核电站核灾难受害者在大街上游行切尔诺贝利核电站的工人黯然离开在切尔诺贝利事故中受到核污染的患者颗粒物对健康的危害人类的生产和生活活动中使用的各种燃料，比如煤、石油、天然气等的燃烧构成了大气颗粒物的重要来源。钢铁厂、有色金属冶炼厂、水泥厂和石油化工厂等的工业生产过程也会造成颗粒物的污染。这些来源的颗粒物常常含有特殊的有害物质，比如铅、氟和砷等。垃圾焚

18、烧、公路扬尘、建筑扬尘、沙尘暴等也是我国一些城市大气中颗粒物的重要来源之一颗粒物对健康的危害颗粒物对健康的危害颗粒物对健康的危害颗粒物对健康的危害PM10成分比较复杂，除了含有碳、二氧化硅、石棉外，还含有许多重金属，如铅、汞、镉、铬、镍、铁等，并具有很强的吸附性，常吸附一些有害气体和致癌性碳氢化合物，是多种有害物质的载体，对人体的危害比较大。不同粒径的PM10所含有的有害物质的量和毒性也有所不同颗粒物对健康的危害颗粒物对健康的危害1、对呼吸系统呼吸系统的影响颗粒物 肺部 通气/换气功能 COPD2、对心血管系统心血管系统的影响颗粒物干扰自主神经系统功能循环系统 血栓刺激呼吸道 炎症 炎症因子

19、血管损伤 血栓3、颗粒物能吸附多种有毒有害化学物质，并与这些毒性物质的毒性有协同作用伦敦还在1962年又发生了一次急性煤烟型烟雾事件。1962年的烟雾事件中大气中的颗粒物浓度比1952年的减低了将近1/2，所以，尽管在1962年事件中二氧化硫的浓度为4.1mg/m3，比1952年的3.8mg/m3高，但由于颗粒物浓度降低了，死亡率显著下降。当时死亡人数只比平常同期死亡人数增加750人；而1952年的死亡人数增加了4000多人。两次增加的死亡人数相差这么悬殊，可见颗粒物的载体作用及其危害是很明显的。颗粒物对健康的危害4、颗粒物的致癌作用。颗粒物对健康的危害5、其他颗粒物还可以刺激眼睛，使结膜炎等

20、眼病的患病率增加。大气中大量的颗粒物能促使云雾的形成，从而吸收太阳的直射或散射光，影响紫外线的生物学活性。大气中颗粒物浓度增加还可以降低大气能见度，使交通事故增加。当颗粒物污染严重时，还能恶化居民的生活卫生条件，居民不能经常开窗换气，甚至不能到室外晾晒衣服PM2.5对健康的危害对呼吸系统和心血管系统造成伤害呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群 吸附更多有毒有害物质（慢性中毒、致癌、免疫系统）美国环保局在2003年做了一个估算：“如果PM2.5达标，全美国每年可以避

21、免数万人早死、数万人上医院就诊、上百万次的误工、上百万儿童得呼吸系统疾病”Pope,C.A.,et al.,Lung cancer,cardiopulmonary mortality,and long-term exposure to fine particulate air pollution.Jama-Journal of the American Medical Association,2002.287(9):p.1132-1141.在美国进行的前瞻性研究，始于1982年，当时招募了120万的参与者，论文的结论是基于长达16年的随访数据，是目前关于PM2.5污染增加死亡风险最可靠的证据分

22、析长期研究中参与者的死亡率和空气污染之间的关系发现死亡率升高与PM2.5和二氧化硫的污染有关联，而与粗颗粒物污染没有可靠的关联如果空气中PM2.5的浓度长期高于10微克/立方米，死亡风险就开始上升浓度每增加10微克/立方米，总的死亡风险就上升4%，得心肺疾病的死亡风险上升6%，得肺癌的死亡风险上升8%颗粒物危害的防护颗粒物危害的防护中国：没有规定多高的达标率才是可接受的 WHO要求每年最多有3天超标（99%的达标率）澳大利亚最多5天，而美国和日本要求的达标率为98%PM2.5监测方法重量法重量法将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重 最直接、最可靠的方法，是验证其它方法是否准确的标杆需人

23、工称重，程序繁琐费时 射线吸收法射线吸收法将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量 微量振荡天平法微量振荡天平法 一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的变化，就可以算出收集到的PM2.5的重量 颗粒物危害的防护颗粒物危害的防护颗粒物危害的防护颗粒物危害的防护35个空气质量监测站中，有16个站点的空气质量指数达到了500

24、 PM2.5浓度瞬间值甚至已经超过了1000微克/立方米 污染过程的质量浓度水平达到了沙尘暴的污染过程，化学成分却更为复杂，对人体的危害也更大 北京灰霾专题北京灰霾专题原因通过对PM2.5的来源分析，发现北京市机动车尾气排放占22%，是PM2.5的最大来源有16.7%来自煤炭燃烧排放，16%来自全市1.5亿平方米的建筑工地扬尘，全市的水泥厂、汽车喷漆等工业喷涂占16.3%，农村养殖、秸秆焚烧占4.5%，剩余的24.5%，则来自河北、天津等周边地区低温、逆温、无风等静稳天气森林资源总量偏低，平原区森林覆盖率远低于全市覆盖率，环境承载力十分不足 北京三面环山，呈明显的簸箕状地形 汽车保有量迅速增长

25、,交通堵塞油品质量 油品标准一直落后于相应车辆排放标准的要求 2012年1月10日，环保部发布公告，要求各地对汽油车立即严格实施国4标准，这离原规定时间已推迟了1年执行；由于缺乏符合标准的柴油，柴油车实施国4标准的最后期限，再次被拖延至2013年7月 在控制PM2.5方面，高品质的柴油发动机技术不存在问题；但中国的成品油定价机制，导致中国石油巨头生产高标准油品的意愿不强 对策减少机动车尾气排放限行淘汰减少煤炭消耗量北京、河北、天津联防联治建设PM2.5监测网络 环境空气质量指数（Air Quality Index，AQI）定量描述空气质量状况的无量纲指数 针对单项污染物的还规定了空气质量分指数

26、 环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）（HJ 6332012）规定了环境空气质量指数的分级方案、计算方法和环境空气质量级别与类别空气质量指数日报和实时报的相发布内容、发布格式和其他相关要求 空气质量达到重度及以上污染视为重污染日空气质量达到重度及以上污染视为重污染日 环境空气质量标准（GB 30952012）重点区域大气污染防治“十二五”规划”2012建立区域重污染天气应急预案，构建区域、省、市联动一体的应急响应体系 北京空气重污染日应急方案 将重污染日分为重度污染日、严重污染日、极重污染日三级，每级都对应健康防护措施、建议性减排措施、强制性减排措施 发布空气污染预警 重度污染日应对措施

27、重度污染日应对措施健康防护提醒儿童、老年人和心脏病、肺病等易感人群应当留在室内，停止户外运动建议中小学减少户外运动一般人群减少户外运动和室外作业时间建议性减排倡导公众及排放污染物的单位采取措施减排，包括尽量乘坐公共交通工具出行，减少小汽车上路加大工地洒水降尘频次加大道路保洁频次排污单位控制污染工序生产严重污染日应对措施严重污染日应对措施健康防护基本同重度污染情况建议性减排基本同重度污染情况减少能源消耗，夏季空调调高2-4，冬季调低2-4强制性减排强制性减排加大对燃煤锅炉、机动车排放、工业企业等重点大气污染源的执法检查频次工地减少土方开挖规模停止建筑拆除在日常道路保洁基础上，增加作业2次冶金、建

28、材、化工业的重点排污单位通过降低生产负荷、提高污染防治设施运行效率等方式减排15%极重污染日应对措施极重污染日应对措施健康防护基本同严重污染情况建议停止露天体育比赛建议性减排基本同重度污染情况减少机动车日间加油公共交通运营部门加大公交运力保障加大工地洒水降尘频次加大道路保洁频次减少能源消耗，夏季空调调高2-4，冬季调低2-4减少涂料、油漆、溶剂等含挥发性有机物的原材料及产品的使用强制性减排加大对燃煤锅炉、机动车排放、工业企业等重点大气污染源的执法检查频次工地停止土石方作业停止建筑拆除在日常道路保洁基础上，增加作业2次以上冶金、建材、化工业的重点排污单位通过降低生产负荷、提高污染防治设施运行效率等方式减排30%在京党政机关和企事业单位带头停驶公务用车30%北京空气质量改善目标 到2018年：空气中主要污染物年均浓度比2016年下降152017-2020年：空气中主要污染物年均浓度比2013年下降302020年后：在周边区域联防联控取得实质成效、百万亩森林营造和水利工程发挥生态效应、公众生产和生活方式转变明显的情况下，力争早日达到国家环境空气质量新标准