環境衛生學

貴陽醫學院公共衛生學院環境衛生學教研室韋艷

第二單元

主要內容空氣的物理性狀及其衛生學意義空氣的化學性狀及其衛生學意義空氣污染的調查、評價與防護主要參考資料1、楊克敵主編.環境衛生學（第五版）.人民衛生出版社.2003年12月.第三章大氣衛生P55－103第八章住宅與辦公場所衛生P251－2782、蔡宏道主編.現代環境衛生學（第四版）.人民衛生出版社.1995年9月

第一節空氣的物理性狀及其衛生學意義教學目的要求1、按《環境衛生學教學大綱》要求掌握理論知識；2、通過理論知識學習，認識到空氣環境的重要性，樹立科學的環境觀。

一、大氣圈及大氣垂直結構二、太陽輻射三、氣象因素四、空氣離子化五、室內空氣物理性狀及其對健康的影響

一、大氣圈及大氣垂直結構

大氣圈(atmosphere)包圍在整個地球表面的空氣，厚度為2000－3000Km。

altitude（Km）80010080604020

-100-50050100

temperature（℃

）troposphere1、氣溫隨高度增加而遞減2、空氣垂直對流3、氣象變化復雜stratosphereOzonelayer1、空氣以水平運動為主2、幾乎沒有水蒸氣，沒有氣象現象，利于高空飛行3、有20km左右臭氧層，可吸收短波紫外線

mesospherethermosphereexosphere氣溫隨高度增加而遞減（高空對流層）

1、氣溫隨高度增加而增加2、氣體分子呈電離狀態大氣垂直分層二、太陽輻射

（solarradiation）43％到達地表43％折回宇宙空間14％被大氣吸收表面溫度

6000°K

太陽太陽輻射光譜

放射能力卡/厘米2·分·微米

1.0

0.5

00.20.40.60.81.03

波長（μm）

ultravioletradiation150~400nmvisiballight400~760nminfraredradiation760nm~3000nm紫外線區可見光區紅外線區（一）

ultravioletradiationUV

紫外線分段（第二屆哥本哈根光學會議）UV-A320－400nmUV-B275－320nmUV-C200－275nm紫外線生物學作用有利作用有害作用色素沉著作用抗佝僂病作用殺菌作用其它紅斑作用其它過量適量

色素沉著作用(pigmentation)

紫外線皮膚細胞中黑色素原

黑色素

氧化酶

300-400nmUV-A1、改變皮膚對光線的吸收能力，可促使汗腺分泌↑，保護皮膚及深部組織不致受過熱損害2、吸收多種光線，防止紫外線深入穿透組織，減少紫外線的有害作用

抗佝僂病作用

(anti-rachiticeffect)

紫外線皮膚和皮下組織中的7-脫氫膽固醇VitD2

活性25（OH）D3

290－320nmUV-B維持正常的鈣、磷代謝和骨骼的正常生長發育

正常日照人皮膚產生VitD3:6u/cm2/h10~100ug/天空氣污染、季節變化等可影響UV的生物學作用殺菌作用

(germicicaleffect)

紫外線細胞原漿蛋白質分解

核變性、凝固細菌200～275nmUV-C紫外線的其它有利作用

增強免疫功能提高組織的氧化過程

興奮交感神經系統

紅斑作用

(erythemaeffect)

紫外線皮膚表皮細胞破壞釋放組胺和類組胺物質刺激神經末梢通過反射作用引起皮膚毛細血管擴張，血管壁通透性↑皮膚潮紅、紅腫275～320nmUV-B

紫外線的其它有害作用紫外線眼損傷紫外線皮膚損傷產生光化學煙霧（二）infraredray

生物學作用的基礎是熱效應，故又稱熱射線。

長波紅外線（1400nm－3000nm）：穿透能力較弱，主要加溫皮膚表層。短波紅外線（760nm－1400nm）：穿透能力較強，可加溫組織深部。紅外線組織均勻加溫、血管擴張皮膚、組織受過熱損害促使機體新陳代謝與cell增生

消炎和鎮痛作用治療慢性皮膚病、神經病、凍傷、傷口愈合皮膚燒傷、紅外線白內障、紅外線視網膜灼傷

適量過量臨床應用（三）visiblelight

作用于視覺器官產生視覺通過視器官改變著機體的緊張和覺醒狀態單色光的生物學作用對高級神經系統有明顯作用對其它器官系統的生物學作用可視線預防眼睛疲勞和近視，提高情緒和勞動效率

視覺器官過度緊張而易引起疲勞，損傷視力

照度適宜照度過強或過弱三、氣象因素

（meteorologicalfactor）

天氣

氣候

瞬間至十余天的時間內多種氣象要素（溫度、濕度、氣壓、風速……）的綜合狀態稱為天氣

較長時期天氣的總和稱為氣候（一）氣象因素包含的主要要素氣象因素氣溫氣壓氣濕氣流1、氣溫表示單位：℃、℉、oK

oK＝℃+273

℉＝9/5℃+32（1）氣溫的垂直分布

大氣溫度垂直遞減率（γ）高度每增加100米，氣溫下降的度數。通常情況下為0.65℃。

即0.65℃/100米。

高度（Km）18

151296

3

0-80-60-40-2002040溫度（℃）氣溫垂直分布實際情況γ＞0

氣溫隨高度遞減γ＝0

氣溫隨高度無變化

γ＜0

氣溫隨高度遞增逆溫（2）逆溫的概念及成因

逆溫(temperatureinversion)

在大氣對流層內，氣溫隨高度增加而增加，其溫度垂直分布與標準大氣的相反。這種現象稱為溫度逆增，簡稱逆溫。出現逆溫的氣層叫逆溫層。逆溫層的出現將阻止氣團的上升運動，使逆溫層以下的污染物不能穿過逆溫層，只能在其下空擴散，因此可能造成高濃度污染。

傳導散熱是身體表面直接與較冷的物體和水分接觸進行熱交還。紫外線細胞原漿蛋白質分解（三）visiblelight皮膚細胞中黑色素原黑色素色素沉著作用(pigmentation)風向決定了污染物遷移運動的方向。290－320nmUV-B（1）概念及其表示單位凡溫度高于0℃(-273.03短波紅外線（760nm－1400nm）：穿透能力較強，可加溫組織深部。紫外線細胞原漿蛋白質分解環境衛生學逆溫的成因輻射逆溫在冬季無風、少云的夜晚，地面無熱量吸收，但同時不斷通過輻射失去熱量而冷卻，導致下層空氣降溫較快，而上層空氣降溫較慢，形成逆溫。

逆溫的成因地形逆溫在盆地和山谷地形的夜晚，山坡表面散熱量大，冷卻快。寒冷的空氣沿山坡下層聚集在山谷中，形成滯止的冷氣團，谷底的暖氣團上移。山谷中就形成了上溫下冷的逆溫層。（3）大氣穩定度

（atmosphericstability）氣塊的干絕熱變化氣塊干絕熱垂直遞減率（γd）大氣中作垂直運動的氣團，因向外膨脹或受外界壓力的影響產生的溫度變化。不考慮與外界能量交換引起的溫度變化空氣垂直移動過程中因氣壓變化而發生溫度的絕熱變化。干燥空氣的γd為0.986℃/100m，即每上升100m，溫度降低0.986℃。氣塊干絕熱變化示意圖氣塊煙囪氣塊污染物是隨近地面的氣塊作垂直運動的氣塊在作垂直運動時，不受周圍空氣溫度的影響由于外界壓力的影響，使氣塊的膨脹與收縮會導致氣塊溫度變化

大氣穩定度：氣塊垂直運動的程度。

（1）穩定狀態空氣團受力移動后，逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢

（2）不穩定狀態空氣團一離開原位就逐漸加速運動，并有遠離起始高度的趨勢

（3）中性狀態空氣團被推到某一定高度后，既不加速也不減速

可用γ、γd判斷（1）γ＜γd

大氣垂直對流弱，大氣中的污染物擴散極差

（2）γ＞γd有利于空氣垂直對流，大氣中的污染物容易擴散

（3）γ＝γd

空氣垂直對流不劇烈，大氣中的污染物可以擴散，但不充分

舉例設有A、B、C三團空氣，其位置都在離地200m的高度上，在作升降運動時其溫度均按干絕熱垂直減率變化，即1℃/100m。而周圍空氣的溫度垂直減率γ分別為0.8℃/100m、1℃/100m和1.2℃/100m大氣穩定度分析舉例穩定狀態中性狀態不穩定狀態Γd＝1℃/100mΓ

＝0.8℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1℃/100mΓd＝1℃/100mΓ

＝1.2℃/100m2、氣壓

（1）概念及其表示單位大氣的壓強稱氣壓。表示單位：Pa、mmHg。標準大氣壓：指緯度45o的海平面上，氣溫為273oK狀態時的大氣壓。1個標準大氣壓＝1.10325×105

Pa＝760mmHg1mmHg＝133.322Pa（2）對污染物擴散的影響當地面受低壓控制時，四周高壓氣團流向中心，中心的空氣便上升，形成上升氣流。此時云雨天較多，通常風速較大，有利于污染物向上擴散。（2）對污染物擴散的影響當地面受高壓控制時，中心部位的空氣向周圍下降。此時天氣晴朗，風速小，出現逆溫層，阻止污染物向上擴散。因此，在穩定氣壓的控制下，大氣污染加重。（3）疾病發作或流行的天氣因素3、有20km左右臭氧層，可吸收短波紫外線高度（Km）濕度↓空氣干燥有利于污染物擴散2、預習教材：P58－91。常用以下三種方法表示:UV-C200－275nm瞬間至十余天的時間內多種氣象要素（溫度、濕度、氣壓、風速……）的綜合狀態稱為天氣通過視器官改變著機體的緊張和覺醒狀態人類通過遺傳和后天獲得的功能而對氣候具有很大的適應能力。大氣中空氣分子或原子在自然或人工條件E－蒸發散熱高度（Km）01mmHg＝133.紫外線3、氣濕

（1）概念及表示方法指大氣中含水分的程度。常用以下三種方法表示:絕對濕度飽和濕度相對濕度絕對濕度是在某一溫度下，一定容積大氣中所含水蒸氣的絕對量。以單位容積表示時為g／m3，以分壓表示為mmHg。飽和濕度

是在某一溫度下，大氣中水蒸氣達到飽和量時的絕對濕度。氣溫越高，飽和濕度就越大。不同氣溫下的飽和濕度

氣溫(℃)水蒸氣壓力(mmHg)水蒸氣量(g/m3)04.584.5856.546.81109.219.421512.7912.852017.5417.32相對濕度

相對濕度是空氣中絕對濕度與飽和濕度之比，以百分數表示。相對濕度在80％以上稱為高氣濕，30％以下稱為低氣濕。

（2）對污染物擴散的影響

相對濕度↑大氣中顆粒物吸收H2O↑重量↑影響運動速度污染物不易擴散加重局部大氣的污染。濕度↓空氣干燥有利于污染物擴散4、氣流

風（wind）：空氣的水平運動

湍流（atmosphericturbulence）：不規則的空氣流動

描述風的兩個要素：風向和風速(m/s)

風對污染物的擴散有兩個作用風向決定了污染物遷移運動的方向。污染物總是由上風向輸送到下風向，在污染物的下風向，污染總要重些。整體的輸送作用對污染物的沖淡稀釋作用風速越大，單位時間內與煙氣混合的清潔空氣量就越大，沖淡稀釋作用就越好。風向頻率圖

又稱風玫瑰圖（windrose），將一定時期內各個風向出現的頻率按比例標在羅盤坐標上。風向頻率圖能夠反映某地區一定時期內的主導風向，從而能夠指示該地區受某一污染源影響的主要方位。廣州市多年風向頻率圖傳導散熱是身體表面直接與較冷的物體和水分接觸進行熱交還。stratosphere冷空氣入侵，冷氣團控制凡溫度高于0℃(-273.大氣溫度垂直遞減率（γ）適應能力可因鍛煉而加強。皮膚和皮下組織中的7-脫氫膽固醇對非生物性病原體的影響℉＝9/5℃+32紫外線細胞原漿蛋白質分解皮膚燒傷、紅外線白內障、＜50時，為清潔空氣空氣的物理性狀及其衛生學意義（二）天氣與氣候對人體健康的影響

1、天氣、氣候對健康影響的渠道

天氣與氣候對人體的物理－生理的影響對生物性病原體的影響

對非生物性病原體的影響對生物性傳媒的影響幾種疾病及其傳媒

需要的氣候條件

疾病氣候條件傳媒氣候條件利什曼病年均溫>10℃白蛉干燥,年均溫>10℃嗜睡性腦炎最熱月均溫>25℃孑孓蠅最低溫>10℃黃熱病最冷月均溫>15℃埃及伊蚊年均溫>12℃瘧疾最熱月均溫>17℃按蚊年均溫>12℃阿米巴痢疾最熱月均溫>25℃內阿米巴對氣候不敏感2、發病的天氣和氣候因素

（1）天氣變化與疾病

氣團鋒面水平方向上物理性質(溫度、濕度、穩定度等)比較均勻的大塊空氣，分冷、暖兩種。

冷暖氣團交界的狹窄過渡帶叫鋒面。

氣團及鋒面示意圖冷鋒入侵冷氣團控制冷氣團減弱暖峰移來并控制氣流、氣濕、氣溫、氣壓急劇變化，對健康有不利影響，疾病發作或病情加重夏季：涼爽，對健康有利。冬季：寒風凜冽，對健康不利天氣回暖，疾病好轉或緩解冬季：氣候回暖，對健康有利。夏季：炎熱潮濕，對健康不利

（3）疾病發作或流行的天氣因素疾病多發月份高發及病情加重天氣調查地點急性心血管疾病10月至次年4月，高峰在11月至1月

冷空氣入侵，冷氣團控制北京、天水、青島、武漢、上海和廣州

呼吸道感染

冬季，尤以12月為最

冷空氣入侵，冷氣團控制伊寧、天水、北京、天津、張家口、青島、上海、番禹和綿陽

3、氣候適應人類通過遺傳和后天獲得的功能而對氣候具有很大的適應能力。適應能力可因鍛煉而加強。對氣候的適應是一個發展的過程。四、空氣離子化(Airionization)

1、空氣離子的發生

空氣中的氣體分子外界理化因素外層電子躍出正離子電子＋氣體分子負離子大氣中空氣分子或原子在自然或人工條件下形成帶電荷的正、負離子的過程稱為

空氣離子化空氣離子的分類（據離子大小和遷移率）離子類型直徑（cm）遷移率

cm·S－1/V·cm－1

形成輕離子n-

或n＋≤10－7

1～2與3～15個中性分子吸附

中離子10－5~10－7

0.01～0.05與102～103個中性分子吸附重離子N-

或N＋

≥10－5

0.0003～0.001輕離子+塵埃、水滴

2、空氣離子的生物學效應

（1）空氣正、負離子的生物學效應特點當空氣離子濃度在一定范圍時，正離子主要作用于交感神經，負離子則作用于副交感神經。適量的正、負離子聯合作用于機體，對維持正常生理功能有良好作用。空氣離子濃度在2×104~3×105/cm3時，負離子對健康呈良好作用，正離子則有不良作用；如空氣離子濃度超過106個/cm3時，則不論正、負離子均可對健康產生不良作用。

（2）空氣離子生物學作用機理

空氣離子作用的分子機理至今無定論。較多的學者認為負離子能刺激組織中的單胺氧化酶發揮去胺作用，降低5-羥色胺的釋放，影響植物神經調節。

3、空氣離子的應用

臨床上的應用預防保健上的應用可用于治療支氣管哮喘、慢支炎、胃、十二指腸潰瘍、冠心病、高血壓、甲亢、更年期綜合癥等

凈化空氣：用于廠礦、醫院、學校和公共場所改善環境，預防疾病

防止疲勞、提高工作效率

4、空氣離子濃度與大氣潔凈程度

空氣中離子濃度與地理條件、季節、時間、天氣、污染、綠化等因素有關。

一般空氣清潔地區如郊區、田野、山谷、海岸、瀑布等地負離子多，人多擁擠、通風不良、吸煙、空氣污濁、長期使用空調等場所，負離子少，正離子多。

不同空氣環境狀況空氣負離子濃度

環境

空氣負離子濃度（個/cm3）

海濱、森林、瀑布20,000療養地區10,000鄉村5,000清潔空氣1,000—1,500曠野、郊區700—1,000公園400--800街道綠化地帶100--200城市辦公室100空氣離子衛生學評價指標

（1）空氣離子數

居室中負離子≥1000個/cm3

（2）重、輕離子比

（3）單極系數∑（N+＋N－）∑（n++n-

）

＜50時，為清潔空氣

Q=

∑n＋∑n－或∑N＋∑N－或∑（N+＋n+）∑（N-＋n-）一般認為Q≤1時，才能給人以舒適感

五、室內空氣物理性狀及其對健康的影響

1、微小氣候（microclimate）（1）概念住宅的室內由于屋頂、地板、門窗和墻壁的維護結構以及室內的人工空氣調節設備等綜合作用，形成了與室外不同的室內小氣候，稱為室內微小氣候。

（2）要素及評價指標

要素包括氣溫、氣濕、氣流、熱輻射評價指標有效溫度（EffectivetemperatureET）相對濕度為100％、氣流速度為零時可產生在同樣溫熱感覺的氣溫度數。

凡溫度高于0

℃(-273.2°K)以上的物體都有紅外線輻射舉例

（1）氣溫17.7℃，濕度100％，氣流0米／秒（2）氣溫22.4℃，濕度70％，氣流米／秒（3）氣溫25℃，濕度20％，氣流米／秒（1）、（2）、（3）三種情況對人體產生的溫熱感覺相同，故（2）、（3）的ET為17.7℃

（3）微小氣候對機體健康的影響

機體的熱平衡人體的熱平衡是在在中樞神經系統的支配與調節下，產熱與散熱兩個過程動態平衡的結果。

S＝M±R±C-E機體蓄熱狀況

產熱和散熱平衡S＝0

產熱>散熱S>0產熱<散熱S<0