1、第三章第三章哈尔滨医科大学董淑英董淑英 教授教授研究大气卫生学意义研究大气卫生学意义 大气给生活在地球上的生命体大气给生活在地球上的生命体 以营养物，植物进行光合作用以营养物，植物进行光合作用 所需的二氧化碳、动物和人呼所需的二氧化碳、动物和人呼 吸所需的氧气，大气行使着把吸所需的氧气，大气行使着把 水分从海洋输送到陆地的功能。水分从海洋输送到陆地的功能。一个成年人通常每天呼吸一个成年人通常每天呼吸2 2万多万多 次，吸入次，吸入10-15m10-15m3 3的空气。因此，的空气。因此，空气的清洁程度及其理化性状与空气的清洁程度及其理化性状与 人类健康关系十分密切。人类健康关系十分密切。第一节
2、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、大气的结构对流层对流层 (troposphere)(troposphere)平流层平流层 (stratosphere)(stratosphere)中间层（上界为中间层（上界为85km85km左右）左右）热成层热成层（上界为上界为800km800km左右左右）易散层易散层12km55km1.1.气温随着高度的增加而降低气温随着高度的增加而降低 对流层是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度约对流层是大气圈中最靠近地面的一层，平均厚度约12km12km。由于。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对流
3、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量所致 2.2.空气具有强烈的对流运动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形成垂直对流。3.3.与人类关系最密切与人类关系最密切 人类活动排入大气的污染物绝大多数在对流层聚集，人类活动排入大气的污染物绝大多数在对流层聚集，对流层的状况对人类生活的影响最大。对流层的状况对人类生活的影响最大。对流层特点对流层特点(troposphere)：在平流层的上层，即在平流层的上层，即303035km35km以上，温度随高度升高以上，温度随
4、高度升高升高。升高。同温层同温层 在在303035km35km以下，温度随高度的变化不以下，温度随高度的变化不 大，气温趋于稳定，故又称为同温层。大，气温趋于稳定，故又称为同温层。臭氧层：臭氧层：在高约在高约151535km35km处有厚约处有厚约20km20km的，臭氧层能吸的，臭氧层能吸 收太阳的短波紫外线和宇宙射线，使地球上的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损害，能够生存繁衍。生物免受这些射线的损害，能够生存繁衍。空气气流以水平运动为主空气气流以水平运动为主平流层特点平流层特点(stratosphere)：(isothermal layer)中间层中间层 从平
5、流层顶至从平流层顶至85km85km处的范围称为中间层。该层的气处的范围称为中间层。该层的气 温随高度的增加而迅速降低。该层也存在强烈的空气温随高度的增加而迅速降低。该层也存在强烈的空气 垂直对流运动。垂直对流运动。热成层热成层 热成层位于热成层位于8585800km800km的高度之间。该层的气体在宇的高度之间。该层的气体在宇 宙射线作用下处于电离状态，故又称为电离层。电离宙射线作用下处于电离状态，故又称为电离层。电离 后的氧能强烈吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升后的氧能强烈吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升 温，因而该层的气温是随高度的增加而增加。温，因而该层的气温是随高度的增加而增加。该层
6、能反射无线电波，对于无线电通讯有重要意义。该层能反射无线电波，对于无线电通讯有重要意义。易散层易散层 也称为外层大气。该层大气稀薄，气温高，分子运动也称为外层大气。该层大气稀薄，气温高，分子运动 速度快，地球对气体分子的吸引力小，因此气体及微速度快，地球对气体分子的吸引力小，因此气体及微 粒可飞出地球引力场进入太空。粒可飞出地球引力场进入太空。自然状态下的大气是由混合气体、水汽和自然状态下的大气是由混合气体、水汽和气溶胶气溶胶(aerosol)(aerosol)组成。组成。（一）干结空气（一）干结空气 除去水汽和气溶胶的空气称为干洁空气。除去水汽和气溶胶的空气称为干洁空气。表表3-1 3-1
7、干洁空气的组成干洁空气的组成 空气成分空气成分 容积百分比（容积百分比（2020，1 1个大气压）个大气压）氮氮(N2)78.10N2)78.10 氧氧(O2)20.93O2)20.93 二氧化碳二氧化碳(COCO2 2)0.03)0.03 氩氩(ArAr)0.93)0.93 氖氖(Ne)0.0018Ne)0.0018 氦氦(He)0.0005He)0.0005 （二）水汽二）水汽 大气中的大气中的水汽水汽比氮、氧等主要成分少多，但其含比氮、氧等主要成分少多，但其含量在大气中的随时间、地域以及气象条件的不同量在大气中的随时间、地域以及气象条件的不同变化很大。干旱地区空气中的水汽含量可低到变化很
8、大。干旱地区空气中的水汽含量可低到0.02%0.02%，而温湿带地区，而温湿带地区 可高达可高达6%6%。（三）（三）气溶胶气溶胶 大气气溶胶：大气气溶胶：是液体或固体微粒均匀地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分散在气体中形成的相对稳定的悬浮体系。系。来源：来源：岩石的风化、火山爆发、宇宙落岩石的风化、火山爆发、宇宙落物以及海水溅沫等。物以及海水溅沫等。组成：组成：它的含量、种类以及化学成分都它的含量、种类以及化学成分都是变化的。是变化的。分类：分类：根据形成过程、对能见度的影响根据形成过程、对能见度的影响以及颜色的差异等，可分为轻雾、以及颜色的差异等，可分为轻雾、浓雾
9、浓雾、霾、粉尘霾、粉尘、烟气烟气、烟烟、烟雾和烟炱烟雾和烟炱等。等。（一）太阳辐射（一）太阳辐射(solar radiation)C C段（段（200-2200-290nm90nm）紫外线具有极强杀菌作用。对细胞紫外线具有极强杀菌作用。对细胞 损伤作用极强。损伤作用极强。B B段（段（2 290-320 nm90-320 nm）此段紫外线对机体的生理促进此段紫外线对机体的生理促进 作用最大，具有抗佝偻病、杀菌和免疫增强作用；作用最大，具有抗佝偻病、杀菌和免疫增强作用；A A段（段（320-400 320-400 nmnm）此段紫外线对机体的生理促进作此段紫外线对机体的生理促进作 用较小，产生色
10、素沉着、红斑、用较小，产生色素沉着、红斑、过强的过强的 紫外线可致日光性皮炎和光电性眼炎、紫外线可致日光性皮炎和光电性眼炎、甚至皮肤癌等；甚至皮肤癌等；短波短波200200nm nm 被臭氧层吸收不能达到地面，避免紫外被臭氧层吸收不能达到地面，避免紫外 线对地面生物杀伤作用。线对地面生物杀伤作用。400-760400-760nm nm 可见光综合作用于机体的高级神经系统，可见光综合作用于机体的高级神经系统，能提高视代谢能力，平衡兴奋和镇静作用，能提高视代谢能力，平衡兴奋和镇静作用，提高提高 情绪与工作效率，是生物生存的必情绪与工作效率，是生物生存的必 须条件。须条件。760760nm-1mm
11、nm-1mm 红外线主要生物学作用是机体产生红外线主要生物学作用是机体产生 热效应，使机体局部温度升高血管扩张充热效应，使机体局部温度升高血管扩张充 血，促进细胞新陈代谢和细胞增生，并有消血，促进细胞新陈代谢和细胞增生，并有消 炎、镇痛作用，但过量红外线照射能引起皮炎、镇痛作用，但过量红外线照射能引起皮 肤烧伤，引起热射病、日射病、白内障等。肤烧伤，引起热射病、日射病、白内障等。（二）气象因素（二）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、免疫功能感觉、体温调节、心血管功能、神经功能、免疫功能和新
12、陈代谢功能有调节作用。如果气候条件变化过于和新陈代谢功能有调节作用。如果气候条件变化过于激烈，超过人体的代偿能力，例如酷暑、严寒和暴风激烈，超过人体的代偿能力，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吸系统疾病和关节病等 （三）空气离子（三）空气离子 空气离子：大气中带电荷的物质统称为空气离子空气离子：大气中带电荷的物质统称为空气离子 轻离子轻离子(light ions)(light ions)：轻离子与空气中的悬浮颗轻离子与空气中的悬浮颗粒或水滴结合，形成重离子因此，新鲜清洁空气粒或水滴结合，形成重离
13、子因此，新鲜清洁空气中轻离子浓度高，而污染的空气中轻离子浓度低。中轻离子浓度高，而污染的空气中轻离子浓度低。重离子重离子(heavy ions)(heavy ions)：重离子重离子/轻离子轻离子 50 50 空气空气较为清洁较为清洁阴离子、阳离子作用阴离子、阳离子作用 阴离子：阴离子：对机体具有镇静、催眠、镇痛、镇咳、降压对机体具有镇静、催眠、镇痛、镇咳、降压 等作用，海滨、森林、瀑布附近等环境中，大等作用，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。气中阴离子含量较多，有利于机体健康。阳离子：阳离子：可引起失眠、头痛、烦躁、血压升高等。可引起失眠、头痛、烦躁、血压
14、升高等。一、大气污染的来源一、大气污染的来源自然污染自然污染(natural pollution)：主要主要由于自然原因形成，例如火山由于自然原因形成，例如火山爆发、森林火灾等。爆发、森林火灾等。人为污染人为污染(anthropogenic pollution(anthropogenic pollution）工农业生产工农业生产 生活炉灶和采暖锅炉生活炉灶和采暖锅炉 交通运输交通运输 其他其他 火山爆发火山爆发呈现了大自然疯狂的一面。超级火山爆发火山爆发 10月17日，武警官兵扑救大火 武警官兵在黑龙江省沾河林区扑救大火。10月17日，武警官兵扑救大火。新华网图 火力发电厂排出的滚滚黑烟严重污
15、染大气污染大气(一一)工农业生产工农业生产工业企业排放的污染物主要来源于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。燃料的燃烧和工业生产过程。据统计，据统计，20052005年，我国二氧化硫排年，我国二氧化硫排放量为放量为2549.32549.3万吨（其中，工业排万吨（其中，工业排放量为放量为2168.42168.4万吨，生活排放量为万吨，生活排放量为380.9380.9万吨）；烟尘排放量为万吨）；烟尘排放量为1182.51182.5万吨（其中，工业排放量为万吨（其中，工业排放量为948.9948.9万吨，生活排放量为万吨，生活排放量为233.6233.6万万吨）；工业粉尘排放量为
16、吨）；工业粉尘排放量为911.2911.2万万吨。吨。煤完全燃烧：煤完全燃烧：煤烟煤烟 SO2SO2、COCO、NO2NO2、水汽和灰分。、水汽和灰分。不完全燃烧：不完全燃烧：COCO、SO2SO2、NO2NO2、醛类、碳粒、多环芳烃等。、醛类、碳粒、多环芳烃等。煤的主要杂质：煤的主要杂质：是硫化物，此外还有氟、砷、钙、铁、镉是硫化物，此外还有氟、砷、钙、铁、镉 元素的化合物。元素的化合物。我国煤中硫的含量一般在我国煤中硫的含量一般在0.2%0.2%4.0%4.0%，重庆地区所产煤的硫含量高达，重庆地区所产煤的硫含量高达8%8%。石油燃烧石油燃烧 -碳氢化合物碳氢化合物 、氮氧化物、氮氧化物
17、石油的主要杂质：石油的主要杂质：是硫化物和氮化物，其中也含少量是硫化物和氮化物，其中也含少量 的有机金属化合物。我国石油的含硫量一般在的有机金属化合物。我国石油的含硫量一般在0.1%-0.8%0.1%-0.8%，中东地区的一般为中东地区的一般为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。（焚烧秸秆所造成的烟气严重地污染大气）（焚烧秸秆所造成的烟气严重地污染大气）农业生产中化肥的农业生产中化肥的施用、农药的喷洒施用、农药的喷洒以及秸杆的焚烧也以及秸杆的焚烧也会造成大气的污染会造成大气的污染（二）（二）生活炉灶和采暖锅炉生活炉灶和采暖锅炉（三）交通运输（三）交通
18、运输 （四）其他（四）其他 二、二、大气污染物的种类大气污染物的种类 大气污染物按其属性：大气污染物按其属性：物理性（如噪声、电磁辐射、电离辐射等）物理性（如噪声、电磁辐射、电离辐射等）化学性化学性 生物性（经空气传播的病原微生物和植物花粉）生物性（经空气传播的病原微生物和植物花粉）污染物在大气中的存在状态：污染物在大气中的存在状态：气态污染物气态污染物 颗粒污染物颗粒污染物(particulate matter)（一）气态污染物（一）气态污染物气态污染物的种类很多，可分为以下气态污染物的种类很多，可分为以下5 5类：类：含硫化合物含硫化合物 主要有主要有SO2SO2、SO3SO3和和H2SH
19、2S等，其中等，其中 SO2 SO2的数量最大，危害也最大。的数量最大，危害也最大。含氮化合物含氮化合物 主要有主要有NONO、NO2NO2和和NH3NH3等等.碳氧化合物碳氧化合物 主要是主要是COCO和和CO2CO2。碳氢化合物碳氢化合物 包括烃类、醇类、酮类、酯类以包括烃类、醇类、酮类、酯类以 及胺类。及胺类。卤素化合物卤素化合物 主要是含氯和含氟化合物，如主要是含氯和含氟化合物，如 HClHCl、HFHF和和SiF4SiF4等。等。P31 粒径是颗粒物的最重要的性质。它反映了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。颗来源的本质，并可影响
20、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、方形不同，其形状是多种多样的，有球形、菱形、方形等等。等等。（二）、大气颗粒物大气颗粒物 在实际工作中常使用空气动力学等效直径（在实际工作中常使用空气动力学等效直径（DpDp）来表）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，则这个球形单位密度的球形颗粒
21、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颗粒物的直径就定义为所研究颗粒物的DpDp。这种表示法可以。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。吸道的可能性以及在呼吸道的沉积部位等。P33 大气颗粒物按粒径可分为：大气颗粒物按粒径可分为：1.1.总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（total suspended total suspended particulates,TSPparticulates,TSP）是指粒径是指粒径100100m m 的颗粒物，的颗粒物，
22、包括液体、固体或者液体和固体结合存在的，并悬包括液体、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。浮在空气介质中的颗粒。2.2.可吸入颗粒物（可吸入颗粒物（inhalable particle,IP;inhalable particle,IP;thoracic particulate matterthoracic particulate matter，PMPM1010）指空气动指空气动力学直径力学直径1010m m的颗粒物，因其能进入人体呼吸道的颗粒物，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，也被称而命名之，又因其能够长期漂浮在空气中，也被称为飘尘（为飘尘（sus
23、pended dustssuspended dusts）。）。3.3.细颗粒物细颗粒物(fine particle;fine(fine particle;fine particulate matter,PM 2.5)particulate matter,PM 2.5)是指空气动力学直是指空气动力学直 径径2.52.5m m的细颗粒。它在空气中悬浮的时间更长，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，其中某些较细的易于滞留在终末细支气管和肺泡中，其中某些较细的 组分还可穿透肺泡进入血液。组分还可穿透肺泡进入血液。PM2.5PM2.5更易于吸附各种更易于吸附各种 有毒的有
24、机物和重金属元素，对健康的危害极大。有毒的有机物和重金属元素，对健康的危害极大。4.4.超细颗粒物（超细颗粒物（ultrafine particleultrafine particle）指粒径指粒径 0.1m0.1m的大气颗粒物。城市环境中，人为来源的的大气颗粒物。城市环境中，人为来源的 PM0.1PM0.1主要来自汽车尾气。主要来自汽车尾气。PM0.1PM0.1有直接排放到大气有直接排放到大气 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。他化学反应转化后二次生成的。PM0.1PM0.1的健康影响受的健康影响受 到日
25、益广泛的关注。到日益广泛的关注。大气污染物按其形成过程可分为：大气污染物按其形成过程可分为：一次污染物一次污染物(primary air(primary air pollutants)pollutants)概念：概念：由污染源直接排入大气环境中，其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物理和化学性质均未发生变化的污染物称为一次污染物，如一次污染物，如SO2SO2、COCO、NONO、颗粒物、碳、颗粒物、碳氢化合物等。氢化合物等。二次污染物二次污染物(secondary air pollutants)(secondary air pollutants)概念：概念：排
26、入大气的污染物在物理、化学等因素的作用下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物发生变化，或与环境中的其他物质发生反应所形成的物 理化学不同于一次污染物的新污染物，称为二次污染理化学不同于一次污染物的新污染物，称为二次污染 物，也叫继发性污染物。物，也叫继发性污染物。举例：举例：SO2SO2在环境中氧化形成的硫酸盐；在环境中氧化形成的硫酸盐；汽车尾气中的氮氧化物（汽车尾气中的氮氧化物（NOXNOX）和碳氢化合物（）和碳氢化合物（HCsHCs）在日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成的在日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成的
27、臭氧、醛类以及各种过氧酰基硝酸酯。臭氧、醛类以及各种过氧酰基硝酸酯。一般来说，二次污染物对环境和人体的危害要比一次一般来说，二次污染物对环境和人体的危害要比一次 污染物大。污染物大。三、三、影响大气污染物浓度的因素影响大气污染物浓度的因素（一）污染源的排放情况（一）污染源的排放情况 1 1排放量排放量 2 2与污染源的距离与污染源的距离 3.3.排出高度排出高度 1 1 排放量排放量 污染物的排放量是决定大气污染程度的最污染物的排放量是决定大气污染程度的最 基本的因素。燃料燃烧产生的污染物排放量与基本的因素。燃料燃烧产生的污染物排放量与 燃料的种类、消耗量、燃烧方式、燃烧是否充燃料的种类、消耗
28、量、燃烧方式、燃烧是否充 分有关；工业企业污染物的排放量受工业企业分有关；工业企业污染物的排放量受工业企业 的数量、生产性质、生产规模、工艺过程、净的数量、生产性质、生产规模、工艺过程、净 化设备及其效率的影响。化设备及其效率的影响。2 2与污染源的距离与污染源的距离 有组织排放有组织排放时，烟气自烟囱排出后，向下风侧逐时，烟气自烟囱排出后，向下风侧逐渐扩散稀释，然后接触地面，接触地面的点被称渐扩散稀释，然后接触地面，接触地面的点被称为烟波为烟波着陆点着陆点。一般认为有害气体的烟波着陆点。一般认为有害气体的烟波着陆点是烟囱有效高度的是烟囱有效高度的10102020倍倍，近地面的大气中污，近地面
29、的大气中污染物的浓度以烟波着陆点最大，下风侧大气污染染物的浓度以烟波着陆点最大，下风侧大气污染物的浓度随着距离的增加而下降，在烟波着陆点物的浓度随着距离的增加而下降，在烟波着陆点和烟囱之间的区域常没有明显的污染。和烟囱之间的区域常没有明显的污染。无组织排无组织排放放扩散的距离较短，距污染源越近，大气中污染扩散的距离较短，距污染源越近，大气中污染物浓度越高。物浓度越高。烟囱有效高度烟囱有效高度10-2010-20倍倍 3 3排出高度排出高度 有效排出高度有效排出高度=烟囱本身的高度烟囱本身的高度+烟气抬升高度，烟气抬升高度，可以用烟波中心轴到地面的距离表示可以用烟波中心轴到地面的距离表示,在其他
30、在其他条件相同时，排出高度越高，烟波断面越大，条件相同时，排出高度越高，烟波断面越大，污染物的稀释程度就越大。一般认为，污染源污染物的稀释程度就越大。一般认为，污染源下风侧的污染物最高浓度与烟波的有效排出高下风侧的污染物最高浓度与烟波的有效排出高度的平方成反比度的平方成反比C=1/HC=1/H2 2，即有效排出高度每增，即有效排出高度每增加一倍，烟波着陆点处断面的污染物的浓度可加一倍，烟波着陆点处断面的污染物的浓度可降至原来的降至原来的1/41/4。（二）气象因素（二）气象因素 1 1风和湍流风和湍流 2 2温度层结温度层结 3 3气压气压 4 4.气湿气湿 1 1风和湍流风和湍流 概念：概念
31、：风风 一般将空气的水平运动称为风。一般将空气的水平运动称为风。风向风向是指风吹来的方向，在不同时刻有着相应是指风吹来的方向，在不同时刻有着相应的风向和风速。的风向和风速。风向频率图风向频率图以无风（即静风）频率为以无风（即静风）频率为1 1，将一定时期内，将一定时期内各个风向出现的频率按比例标在罗盘坐标上，可以绘制各个风向出现的频率按比例标在罗盘坐标上，可以绘制成风向频率图（也称为风玫瑰图）成风向频率图（也称为风玫瑰图）西西东东南南北北风向玫瑰图风向玫瑰图 风向频率图的作用：风向频率图的作用：能够反映某地区一定时期内的主导方能够反映某地区一定时期内的主导方向，从而能够指示该地区受某一污染向，
32、从而能够指示该地区受某一污染源影响的主要方位。源影响的主要方位。全年主导风向：全年主导风向：全年污染以全年主导风向的下风向地全年污染以全年主导风向的下风向地区污染最重，瞬时间污染以排污当时区污染最重，瞬时间污染以排污当时的下风向地区受影响最大。的下风向地区受影响最大。风速决定了大气污染物稀释的程度和风速决定了大气污染物稀释的程度和扩散范围。扩散范围。污染物浓度与风速成反比污染物浓度与风速成反比。P44 风速时大时小，并在主导风向的下风向上下、左风速时大时小，并在主导风向的下风向上下、左右出现无规则的摆动，风的这种不规则运动称为大右出现无规则的摆动，风的这种不规则运动称为大气湍流气湍流(atmo
33、spheric turbulence)(atmospheric turbulence)，其产生与垂直，其产生与垂直气温的变化和大气中气团间的摩擦作用引起的短暂气温的变化和大气中气团间的摩擦作用引起的短暂性紊乱有关。因此，垂直温度递减率大、风速高、性紊乱有关。因此，垂直温度递减率大、风速高、地面起伏程度大，则湍流运动就强。湍流运动使气地面起伏程度大，则湍流运动就强。湍流运动使气体充分混合，有利于污染物的稀释和扩散。体充分混合，有利于污染物的稀释和扩散。大气湍流大气湍流(atmospheric turbulence(atmospheric turbulence)P45即气温的垂直梯度，它决定大气的
34、稳定程即气温的垂直梯度，它决定大气的稳定程度，影响大气湍流的强弱。气温的垂直梯度度，影响大气湍流的强弱。气温的垂直梯度与污染物的稀释和扩散密切相关与污染物的稀释和扩散密切相关(1)(1)大气温度垂直递减率（大气温度垂直递减率（）在标准大气条件下，对流层内气温是随高度的增在标准大气条件下，对流层内气温是随高度的增加而逐渐降低的。大气温度的这种垂直变化常用加而逐渐降低的。大气温度的这种垂直变化常用大气温度垂直递减率（大气温度垂直递减率（）来表示。它的定义为：）来表示。它的定义为：高度每增加高度每增加100m100m气温下降的度数，通常为气温下降的度数，通常为0.650.65。2 2温度层结温度层结
35、 (temperature gradient)气温的垂直分布气温的垂直分布 出现下述三种情况出现下述三种情况：1 1）气温随高度递减）气温随高度递减 0 0 在晴朗的白天，风速小时地面受太阳的辐在晴朗的白天，风速小时地面受太阳的辐射后，近地空气增温较快，热量缓慢向高射后，近地空气增温较快，热量缓慢向高层传递形成气温下高上低。层传递形成气温下高上低。2 2）气温随高度递增）气温随高度递增 0 0 在无风、少云的夜晚。夜间地面无热收入，但在无风、少云的夜晚。夜间地面无热收入，但同时不断通过辐射失去热量而冷却，近地空气同时不断通过辐射失去热量而冷却，近地空气也随之冷却，这样气层不断由下向上冷却，形也
36、随之冷却，这样气层不断由下向上冷却，形成气温下底上高的现象，这种大气温度随着距成气温下底上高的现象，这种大气温度随着距地面高度的增加而 增 加 的 现 象 称 为 逆 温地面高度的增加而 增 加 的 现 象 称 为 逆 温(temperature inversion(temperature inversion)3 3）气温不随高度变化）气温不随高度变化 =0=0 多云天或阴天，风速较大时。云层反多云天或阴天，风速较大时。云层反 射，白射，白天到达地面的太阳辐射减少，地面增温不显著。天到达地面的太阳辐射减少，地面增温不显著。夜间时云层夜间时云层 的存在增强了大气的逆辐射，地的存在增强了大气的逆辐
37、射，地面冷却不明显。风速较大面冷却不明显。风速较大 加剧了上下气层的加剧了上下气层的交换，空气得到充分混合温随高度的变化不明交换，空气得到充分混合温随高度的变化不明显，显，（2 2）逆温的类型）逆温的类型 辐射逆温辐射逆温-由于地面长波辐射冷却形成的。一般在无由于地面长波辐射冷却形成的。一般在无风、少云的夜晚，地面无热量收入，但同时不断通过风、少云的夜晚，地面无热量收入，但同时不断通过辐射失去热量而冷却，近地空气也随之冷却，而上层辐射失去热量而冷却，近地空气也随之冷却，而上层空气降温较慢，形成逆温。空气降温较慢，形成逆温。下沉逆温下沉逆温-由于空气压缩增温而形成。上层空由于空气压缩增温而形成。
38、上层空气下沉落入高气压团中受压变热，结果上层空气下沉落入高气压团中受压变热，结果上层空气的气温高于下层，形成逆温。气的气温高于下层，形成逆温。地形逆温地形逆温-由于局部地区的地理条件特点而由于局部地区的地理条件特点而形成的。在盆地和山谷中形成的。在盆地和山谷中,晚上寒冷的空气沿晚上寒冷的空气沿山坡聚集在山谷中，形成滞止的冷气团，而其山坡聚集在山谷中，形成滞止的冷气团，而其上层有热气流。因此上层有热气流。因此,山谷中就形成了上温下山谷中就形成了上温下冷的逆温层。冷的逆温层。P49(3)(3)大气稳定度大气稳定度(atmospheric stability)(atmospheric stabili
39、ty)大气稳定度表示气体垂直运动的程度。大大气稳定度表示气体垂直运动的程度。大气中作垂直运动的气团，因向外膨胀或受外界气中作垂直运动的气团，因向外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，可以认为是绝热变量所起的温度变化大得多，可以认为是绝热变化。化。空气垂直移动过程中因气压变化而发生温空气垂直移动过程中因气压变化而发生温度的绝热变化常用度的绝热变化常用气块干绝热垂直递减率（气块干绝热垂直递减率（dd）来表示。来表示。干燥空气的干燥空气的dd为为0.986/100m0.986/100m，即每，即每上升上升100m100m
40、，温度下降，温度下降0.9860.986。当当 d d时时，大气处于不稳定状态，有利于空，大气处于不稳定状态，有利于空气垂直对流，大气中的污染物扩散容易。气垂直对流，大气中的污染物扩散容易。当当 d d时时，大气处于稳定状态，空气垂直对，大气处于稳定状态，空气垂直对流弱，大气中的污染物扩散极差。流弱，大气中的污染物扩散极差。当当 =d d时时，大气处于中性状态，空气垂直对，大气处于中性状态，空气垂直对流不剧烈，大气中的污染物可以扩散，但是不流不剧烈，大气中的污染物可以扩散，但是不充分。充分。3 3气压气压 气压的高低与海拔高度、地理气压的高低与海拔高度、地理纬度和空气温度等有关。当地纬度和空气
41、温度等有关。当地面受低压控制时，四周高压气面受低压控制时，四周高压气团流向中心，中心的空气上升，团流向中心，中心的空气上升，形成上升的气流，此时多为大形成上升的气流，此时多为大风和多云的天气，大气呈中性风和多云的天气，大气呈中性或不稳定状态，有利于污染物或不稳定状态，有利于污染物的扩散和稀释。反之，当地面的扩散和稀释。反之，当地面受高压控制时，中心部位的空受高压控制时，中心部位的空气向周围下降并形成反气旋，气向周围下降并形成反气旋，此时天气晴朗，风速小，出现此时天气晴朗，风速小，出现逆温层，阻止污染物向上扩散。逆温层，阻止污染物向上扩散。昆仑山脉五岳_百度百科 太山太山五岳为：东岳五岳为：东岳
42、山东泰山，西岳山东泰山，西岳陕西华山，陕西华山，中岳中岳河河南南 山，南岳山，南岳安徽天柱山，北岳安徽天柱山，北岳河北大茂山。以后，隋河北大茂山。以后，隋代改南岳为湖南衡山，明代改北岳为山西恒山，最后始成今日代改南岳为湖南衡山，明代改北岳为山西恒山，最后始成今日之五岳。之五岳。华山华山4 4气湿气湿 即大气中含水的程度，通常用相对湿度（即大气中含水的程度，通常用相对湿度（%）表示。空气中水分多，气湿大时，大气中的颗表示。空气中水分多，气湿大时，大气中的颗粒物质因吸收更多的水份使重量增加，运动速粒物质因吸收更多的水份使重量增加，运动速度下降，气温低的时候还可以形成雾，影响污度下降，气温低的时候还
43、可以形成雾，影响污染物的扩散速度，使局部污染加重。当水溶性染物的扩散速度，使局部污染加重。当水溶性气体如气体如SO2SO2污染存在时，湿度较高有利于酸雨污染存在时，湿度较高有利于酸雨的形成。的形成。三三 、影响大气污染物浓度的因素、影响大气污染物浓度的因素 (三三)地形地形 1 1 山地和谷地山地和谷地地形可以影响局部的气象条件，地形可以影响局部的气象条件，从而影响当地大气污染物的稀释和扩散。从而影响当地大气污染物的稀释和扩散。城市的高大建筑物间尤如峡谷，城市的高大建筑物间尤如峡谷，可以阻碍近地面空气污染物的扩散。可以阻碍近地面空气污染物的扩散。2 2 城市热岛城市热岛人口密集的城市热量散发远
44、远大于郊区，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，往郊外走气温逐渐降低。结果造成城区气温较高，往郊外走气温逐渐降低。如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就像浮如果在地图上绘制等温图，城区的高温部就像浮在海面上的岛屿，称为热岛（在海面上的岛屿，称为热岛（heat islandheat island）现象。）现象。在这种情况下，城市的热空气上升，在这种情况下，城市的热空气上升，四周郊区的冷空气补充，可把郊区排放的污染物四周郊区的冷空气补充，可把郊区排放的污染物引入城市，造成市区的大气污染。引入城市，造成市区的大气污染。世界上许多城市都出现了热岛现象世界上许多城市都出现了热岛现象
45、。3 3 海滨和陆地海滨和陆地陆地与江、河、湖、海和水库等大陆地与江、河、湖、海和水库等大面积水体相连之处，白天由于太阳面积水体相连之处，白天由于太阳辐射使陆地升温速率比水面快，辐射使陆地升温速率比水面快，形成由水面吹向陆地的风。相反，形成由水面吹向陆地的风。相反，夜晚陆地散热快于水面，夜晚陆地散热快于水面，气流由陆地吹向水面，形成陆风。气流由陆地吹向水面，形成陆风。如果污染源在岸边，如果污染源在岸边，白天就可能污染岸上的居住区。白天就可能污染岸上的居住区。白天形成海风白天形成海风夜间形成陆风夜间形成陆风 （一（一）自净）自净 自净是指大气中的污染物在物理、化学和生物学作用自净是指大气中的污染
46、物在物理、化学和生物学作用下，逐渐减少到无害程度或者消失的过程，主要有以下下，逐渐减少到无害程度或者消失的过程，主要有以下几种方式几种方式 1 1.扩散和沉降扩散和沉降 扩散一方面能将污染物稀释，另一方面可以扩散一方面能将污染物稀释，另一方面可以 将部分污将部分污染物转移出去。污染物也可依靠本身的重力，从空气中染物转移出去。污染物也可依靠本身的重力，从空气中逐渐降落到水、土壤等环境介质中。逐渐降落到水、土壤等环境介质中。2 2.发生氧化和中和反应发生氧化和中和反应 例如，例如，COCO可以被氧化为可以被氧化为CO2CO2，SO2SO2 可以与氨或其他碱性可以与氨或其他碱性灰尘发生中和反应。灰尘
47、发生中和反应。3 3.被植物吸附和吸收被植物吸附和吸收 有些植物能吸收大气污染物，从而净化空气。有些植物能吸收大气污染物，从而净化空气。例如，每平方米的樱树叶片可吸收例如，每平方米的樱树叶片可吸收180mg NO2180mg NO2；樟树叶片；樟树叶片对氟的富集可达对氟的富集可达2636mg/kg2636mg/kg。（二）（二）转移转移 1 1 向下风侧更远的方向转移向下风侧更远的方向转移 2 2 向平流层转移向平流层转移 氯氟烃、甲烷和氯氟烃、甲烷和CO2CO2等气体可以垂直上升，等气体可以垂直上升，直接至平流层；还可以被超音速飞机带入直接至平流层；还可以被超音速飞机带入平流层。平流层。3
48、3 向其他环境介质中转移向其他环境介质中转移 例如酸雨可以直接降落到土壤和地面水例如酸雨可以直接降落到土壤和地面水体。体。（三）形成二次污染和二次污染物（三）形成二次污染和二次污染物 二次污染：二次污染：例如，由汽车尾气排入大气的铅可随尘土降落例如，由汽车尾气排入大气的铅可随尘土降落在公路两旁。遇大风天时，铅尘可被刮起，再在公路两旁。遇大风天时，铅尘可被刮起，再次进入大气称为二次污染。次进入大气称为二次污染。二次污染物二次污染物从污染源直接排出的污染物称为一次污染物。它们在大从污染源直接排出的污染物称为一次污染物。它们在大气中受到化学或者光化学的作用，本身的化学性质发生气中受到化学或者光化学的
49、作用，本身的化学性质发生了改变，转化成另外一种化学物质，称为二次污染物。了改变，转化成另外一种化学物质，称为二次污染物。一般来说，二次污染物的毒性大于一次污染物。例如，一般来说，二次污染物的毒性大于一次污染物。例如，SO2SO2和和NO2NO2转化为硫酸雾和硝酸雾，烃类和转化为硫酸雾和硝酸雾，烃类和NO2NO2转化为光转化为光化学烟雾。化学烟雾。第三节第三节 大气污染对健康的影响大气污染对健康的影响 大气污染物进入人体的途径大气污染物进入人体的途径 呼吸道呼吸道 消化道消化道 经皮经皮 1 1、呼吸道、呼吸道:以喉头环状软骨为界上呼吸道以喉头环状软骨为界上呼吸道-对吸入空气具有对吸入空气具有
50、加温、湿润和过滤的功能。加温、湿润和过滤的功能。鼻腔分泌物中含有溶菌酶，能溶解多种革兰氏阳鼻腔分泌物中含有溶菌酶，能溶解多种革兰氏阳 性细菌及某些革兰阴性细菌，具有非特异性的免性细菌及某些革兰阴性细菌，具有非特异性的免 疫作用。疫作用。下呼吸道下呼吸道-上上-从气管到支气管的粘膜都有粘液细胞和纤毛从气管到支气管的粘膜都有粘液细胞和纤毛上皮细胞。清除有害物质。上皮细胞。清除有害物质。下下-从细支气管至肺泡，没有纤毛上皮细胞其防从细支气管至肺泡，没有纤毛上皮细胞其防 御功能主要是吞噬细胞的吞噬作用。例如巨噬细御功能主要是吞噬细胞的吞噬作用。例如巨噬细 胞、多形核白细胞、单核细胞等都有吞噬作用。胞、
