《预防医学》： 大气.pdf

预防医学：大气一、大气的垂直结构大气圈外层(逃逸层)热层(电离层)中层平流层对流层大气的垂直结构1.对流层 是大气圈贴近地面且密度最大的一层该层的厚度随地球纬度不同而异赤道处为16km左右，两极处为8km 左右夏季较厚、冬季较薄整个大气质量的3/4 和几乎全部水汽、固体杂质都集中在这一层人类生活在对流层的底部对流层有以下特点：(1 )气温随高度的增加而递减(2)对流运动显著(3)天气现象复杂多变2.平流层 位于对流层之上，其上界高度约在50km 左右该层的特点是：(1)气温的垂直分布，下层温度随高度变化小，约在22km 以下，气温不随高度增加而变化，恒定在-52-60,故该层又称同温层约 在2235km处，有一厚度约为10km的臭氧层，在22km27km高度处，臭氧含量达到最大值，能吸收短波紫外线在30km以上，气温随高度增加而迅速上升，这是因为该层的气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量紫外线增温的2）气流以平流运动为主平流层与人类的关系也很密切首先，臭氧吸收大量太阳紫外线，成为人类生存的天然屏障其次，该层水汽、固体杂质极少，天气晴朗，能见度很好，大气平稳，有利于高空飞行3.中间层位于平流层之上，其上界高达80km左右。

空气更稀薄，气温随高度增加而递减，层顶部的温度可降至-924.热层位于中间层之上，其上界可达500km左右层内温度极高，而且随高度增加而迅速增加，昼夜变化很大层顶部的温度可达20017005.外 大 气 层（又称逸散层）从500km高度往上，没有明显的上界，是大气圈的最外层二、大气的组成及其卫生学意义自然状态的大气是无色、无臭、无味的混合气体，其正常组成见下表空气成分容积百分比重量面分比氮（N）78.0975.5 1氧(0)20.9 523.1 5M(A r)0.9 31.28二氧化碳（C C 2）0.030.046敏（N e）0.001 80.001 25氯(H e)0.0005 20.000072甲 烷（C H4）0.000220.0001 2氮(K r)0.00010.00029一氧化二氮（吗0）0.000050.00008氨（H）0.000050.000003 53 K (X e)0.0000080.00003 6臭 氧（o3）0.0000040.000007标准状况下干燥空气的组成空气的组成（容积百分比）空气的组成（重量百分比）通常一个成年人每昼夜约呼吸2 万次，吸收空气量10 15m3。

每小时呼出CO2约 22.6L当空气中氧含量降至12%时，人体可发生呼吸困难；降至1 0%,可发生智力活动减退；降至8%以下可危及生命近年来研究发现，在清洁大气中含有自由基，主要为0H-其天然来源是臭氧的光化学作用当臭氧受到波长小于320nm的太阳辐射作用时，生成激发态的原子氧和氧气前者与大气中的水分子作用，生成2个OH此外还有HO2、RO2等自由基自由基有非常强的氧化作用，可使大气中的硫化氢、氨、甲烷等还原性气体被氧化成硫酸、硫酸盐、硝酸、硝酸盐、二氧化碳等氧化态物质三、大气的物理性状及其卫生学意义大气物理性状包括太阳辐射、气象和空气离子化等)太阳辐射1.紫外线第二届哥本哈根光学会议将紫外线辐射分为三段A段(UV-A)涨320 400nm,B 段(UV-B)波长 275 320nm,C 段(UV-C)波长 200 275nm紫外线的生物效应主要有以下几种：(1)色素沉着作用：这是人体对光线刺激的一种防御反应UV-A可以使人皮肤细胞中的黑色素原通过氧化酶的作用，转变成黑色素而沉着于其中，它可防止短波光线深透皮肤，保护皮肤使其不致过热2)红斑作用：即皮肤被紫外线照射后，局部出现皮肤潮红现象叫红斑。

这是人体对UV-B段的特异反应3)抗佝偻病作用：因皮肤和皮下组织中的麦角固醇和7脱氢胆固醇在UVB段紫外线作用下可形成维生素D2和D 3,以维持正常钙磷代谢和骨骼的正常生长发育,故这段紫外线具有抗佝偻病作用4）杀菌作用：UVC段紫外线能使蛋白质分子产生光化学分解，具有极强的杀菌作用，但对细胞的损伤也是极严重的紫外线虽对人体健康具有促进作用，但过强的照射能引起光照性皮炎、眼炎、雪盲甚至皮肤癌等疾病2 .可视线波长为400760nm为七色光谱，被机体的视觉分析器感觉为白色，该段光谱综合作用于机体的高级神经系统，能提高视觉功能和代谢功能，平衡兴奋和镇静作用，提高情绪和工作效率它是生物生存中不可少的条件之一3.红外线波 长760nm1m m的电磁波是红外线，其主要的生物学作用是使机体产生热效应过量的红外线照射能引起皮肤烧伤，体温升高，还可引起热射病、日射病、红外线白内障等疾病二）气象因素气温、气流、气湿和气压等气象因素，对机体的冷热感觉、体温调节、心脑血管功能、神经系统功能、免疫功能等多种生理活动，起着综合调节作用此外，气象因素对大气污染物的扩散，也具有极为重要的作用沙尘笼罩北京城（三）空气离子空气中轻、重离子数目的变化，与空气的其它污染指标的变化有密切关系。

空气污染越严重，轻离子数目越少，重离子数目越多天然环境中，重、轻离子数的比值不应大于50若比值大于5 0,则说明空气污浊空气阴离子对人体的作用是有益的，但阳离子也有其独特的生物学作用在一般情况下它们的生物学作用是相反的空气阴离子的生物学作用概括起来有：调节中枢神经的兴奋和抑制功能，缩短感觉时值和运动时值；刺激骨髓造血功能，使异常血液成份趋于正常；降低血压,临床上应用空气阴离子吸入治疗高血压、支气管炎、支气管哮喘等疾病改善肺的换气功能，促进气管纤毛颤动；促进组织细胞生物氧化、还原过程吸入空气阴离子，可改善睡眠、振奋精神，提高工作能力，同时还有一定的镇静、镇痛作用而空气阳离子则可抑制气管纤毛运动、促进5羟色胺的释放江西龙虎山风景区如果空气离子浓度超过106个/cm 3时，则无论阳离子或阴离子，均对机体产生不良影响在海滨、森林公园、瀑布处，感到空气新鲜，使人有舒适感；夏季雷雨之后空气特别清新令人舒爽产生这种现象的原因之一，可能与空气中阴离子增多有关而在城市的闹市区或拥挤的公共场所，易感胸闷、头昏、头痛等，则与空气中的阳离子及重离子增多有关四、大气污染的来源美国森林大火大气污染来源可分为天然来源和人为来源两大类。

前者是由于自然界的自身原因所引起的，例如火山爆发，森林火灾引起的空气污染后者是由于人们从事生产和生活活动而产生的污染人为污染源主要有以下几种)工业企业工业企业是大气污染的主要来源，其排放的污染物主要来自两个主要生产环节1 .燃料的燃烧目前我国主要的工业燃料是煤，其次是油燃料的燃烧是否完全，决定产生污染物的种类和数量燃烧完全时的产物主要有：C 0 2、S 0 2、N 0 2、水汽、灰分(可含有杂质中的氧化物或卤化物，如氧化铁、氟 化 钙 等)燃烧不完全产物的种类和数量，视杂质种类、燃烧不完全程度而定常见的有C O,硫氧化物、氮氧化物、醛类、炭粒、多环芳煌等燃料的燃烧越不完全，产生的污染物的种类、数量及其毒作用就越大图2-7燃料的燃烧排出烟尘2 .生产过程中排出的污染物工业生产过程中，由原料到成品，各个生产环节都可能会有污染物排出污染物的种类与生产性质和工艺过程有关参考资料：大型工业企业排出的主要污染物工业部门企业名称排出的主要大气污染物电力火力发电厂烟尘、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、多环芳烧、五氧化二研钢铁厂烟尘、二氧化硫、一氧化碳、氧化铁粉尘、氧化钙粉尘、镒冶焦化厂烟尘、二氧化硫、一氧化碳、酚、苯、秦、硫化氢、烧类金有色金属冶炼厂 烟 尘（含有各种金属如铅、锌、镉、桐等）、二氧化疏、汞蒸气铝厂氟化氢、氟尘、氧化铝石油化工厂二氧化硫、疏化氢、氟化物、烧类、氮氧化物、氯化物氮肥厂氮氧化物、一氧化碳、硫酸气溶胶、氨、烟尘磷肥厂烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶硫酸厂二氧化硫、氮氧化物、碑、硫酸气溶胶化氯碱工厂氯化氢、氯气T化学纤维厂硫化氢、二氧化碳、甲醇、丙酮、氨、烟尘、二氯甲烷合成橡胶厂丁间三烯、零乙烯、乙烯、异戊二烯、二氯乙烷、二氯乙醛、乙硫醇、氯代甲烷农药厂碑、汞、氯冰晶石工厂氟化氢轻工造纸厂烟尘硫醇、硫化氢、臭气仪器仪表厂汞、狼化物、铭酸灯泡厂汞、烟尘机械机械加工厂烟尘水泥厂水泥、烟尘建s e瓦厂氟化氢、二氧化硫材玻璃厂氟化氢、二氧化硅、硼沥青油毡厂油烟、笨 并（a）花、石棉、一氧化碳（二）生活炉灶和采暖锅炉图2-8 生产过程中的毒物泄漏图2-9 采暖锅炉造成空气污染（三）交通运输这类污染源是流动污染源,其污染范围与流动路线有关。

交通频繁地区和交通灯管制的交叉路口，污染更为严重图2-10公路交通图2-11汽车尾气Cx HQ15%S02 N g Hard Other13%g.materials 1CO50%3%图2-12汽车尾气的构成（四）其它污染源地面尘土飞扬，垃圾被风刮起，都可能将化学性污染物（如铅、农药等）和生物性污染 物（如结核杆菌、粪链球菌等）转入大气层沥青路面也可由于车辆频繁摩擦而杨起多环芳煌、石棉等有害物质水体和土壤中的挥发性化合物（如挥发酚、氢氟酸、硫化氢）也很容易进入大气，危害人体健康某些意外事故如工厂爆炸、火灾、油田失火、化学战争、核战争等都能严重污染大气虽然此类情况仅为偶然发生，但一旦发生，造成的危害是很严重的五、大气污染物的转归污染物排入大气后，即在大气中运动它们在大气中受多种因素的影响，其最终结局有以下几个主要方面一）自净污染物可以通过大气的自净能力，使浓度降低到无害的程度大气的自净作用主要是物理作用（扩散、沉降），其次是化学作用（氧化、中和等）和生物学作用（植物吸收等）图2-13西安城墙绿化（二）转移当大气污染物不能充分自净时，污染物可以转移到其他的环境领域，扩大了污染的范围污染物的转移去向主要有以下几处。

1.向下风侧更远的方向转移由于大气稀释作用不彻底，污染源周围的局部大气可将污染物转移得更远2.向地面水体或土壤转移例如酸雨，降落到土壤可使土壤酸化3.向平流层转移很多气体可以垂直性扩散上升，直到平流层，引起平流层的污染三）形成二次污染有些污染物进入大气环境后，本身并没有消失，一旦转移后的环境发生一些变化，该污染物仍可回到原先的大气环境，对该大气环境造成了二次污染例如汽车燃烧了含有四乙铅的汽油，废气中的铅尘降落在公路两旁，一旦被大风刮起，铅尘又进入大气中，再次污染该地区大气四）污染物转化成二次污染物二次污染物:各种从污染源直接排出的一次污染物，在大气中受到化学作用或光化学作用，本身产生了化学变化，转变成毒性比一次污染物更大的化学物质例如S02转变成硫酸雾，N02转变成硝酸雾，以及煌类和N02转化成光化学烟雾等，后者均比前者的毒性大六、大气污染对健康的危害（一）直接危害1.急性中毒如大气污染物浓度在短期内急剧增高，使当地人群吸入大量污染物可引起急性中毒世界上曾经发生过多起大气污染的急性中毒事件，按其生成原因可分为以下两类：（1）烟雾事件 煤烟型烟雾事件这类烟雾事件是由于煤烟和工业废气大量排放到大气且得不到扩散而引起的。

如比利时马斯河谷事件、美国多诺拉事件、英国伦敦烟雾事件比利时马斯河谷事件：1930年12月5日，比利时马斯河谷出现逆温，10多个工厂的废气被封闭在近地面上空S02和氟化物严重污染了大气，病人声音嘶哑，呼吸急促，咳嗽、吐痰由泡沫状转为脓样痰块，呕吐、恶心，几千人发病，60人死亡，其中多数人死于心力衰竭美国多诺拉事件：1 9 4 8年1 0月2 6至3 1日，美国多诺拉市（D o n o r a）发生大雾，气温低，有逆温大 量S 0 2和金属粉尘从工厂排出并笼罩在该市上空，该市位于河谷岸旁，波雾五天不散，空气充满硫磺味，有2 0人死亡英国伦敦烟雾事件：1 9 5 2年1 2月5 9日，浓雾持续5天，伦敦住户采暖壁炉排出大量的烟与浓雾混合，停滞在城市上空，整个城市被浓烟吞没，超死亡人数近4 0 0 0人参考资料。