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1、Air Sanitation,环境卫生学教研室,Air Sanitation,Dept.of Environmental health,Aiguo Wang,Constituent of Environment,Atmospheric sphere,Definition：the air layer which surround the surface of earth and circumrotate with earth.The thick is around 2000km3000km.Character:physics and chemistry of atmospheric sphere
2、 is change with height.,1.Nearness earth2.Density is the most3.Thickness is change4.The temperature is change5.Upright and horizontal move 6.Mostly climate changes happen in this layer7.Contain mostly pollutants,troposphere,stratosphere,Isothermal layer22km,-50-60,Ozone layer25 35km,20km,umbrella of
3、 earth,Section 1 Upright structure of atmospheric sphere,mesphere,thermosphere,Component of air,Nitrogen:78%Oxygen：21%Argon：0.93%Carbon dioxide：0.03%(1)City is higher than country(2)The CO2 contain is increase:1.5ppm increase for each year 1800(270ppm);1984(345ppm)2100(temperature will increase 6),u
4、ltraviolet radiationA段（320400 nm)B段（275320 nm)C段（200275 nm)infrared（76030000 nm)visible light（400760 nm),促进黑色素原 黑色素 色素沉着，保护皮肤红斑作用抗佝偻病作用具有杀菌作用热效应；使机体局部温度升高，血管扩张，促进新陈代谢及细胞增生,Physical state of air,1.Solar radiation,Meteorological factor:adjustAir ionizationLight ion:10-15 moleculeHeavy ion:particulate,
5、water dropHeavy ion/light ion 50,Section 2 Air pollution,Definition 由于人类活动或自然过程，使得排放到大气中物质的浓度及持续时间足以对人的舒适感、健康，对设施或环境产生不利影响时，称大气污染,Pollution source（污染源）,Natural sourceAnthropogenic sourceImmobilemobile,Anthropogenic source,1.Industry and enterprise(1)Fossil fuel burning:coal,petroleum(2)Emission from
6、 working process 2.Living cooking range and heating boiler 3.Traffic transport 汽车尾气排放的污染物 4.Come from other environmental media 5.Other:untoward incident,garbage burning,我国主要燃料中灰分和硫含量,燃烧一吨煤排出的各种有害物质的重量（kg）,有害物质 电厂锅炉工业锅炉 取暖锅炉 SO2 60 60 60 CO 0.23 1.4 22.7 NO2 9.1 9.1 3.6 HC 0.1 0.5 5 Dust 一般燃烧 11 11
7、11燃烧良好时 3 6 9,Artificial source 1.Industry and enterprise(1)Fossil fuel burning:coal,petroleum(2)Emission from working process 2.Living cooking range and heating boiler 3.Traffic transport 汽车尾气排放的污染物 4.Come from other environmental media 5.Other:untoward incident,garbage burning,汽 车 排 气一氧化碳 100%碳氢化合
8、物 60%氮氧化物 100%,从曲轴箱漏出的气体碳氢化合物 20%,从油箱和汽化器中挥发的汽油碳氢化合物20%,机动车尾气污染物占大城市空气污染物 的比例（%）,Artificial source 1.Industry and enterprise(1)Fossil fuel burning:coal,petroleum(2)Emission from working process 2.Living cooking range and heating boiler 3.Traffic transport 汽车尾气排放的污染物 4.Come from other environmental m
9、edia 5.Other:untoward incident,garbage burning,Pollutants,Definition:1.能引起大气污染的有害物质 2.由于人类活动或自然过程，排放到大气中的物质，对人或环境产生不利影响，统称为（GB6916-86）,Sort of pollutants,Transformation:Primary pollutantsSecondary pollutants 2.Propertybiological pollutants:pollens,sporesphysical pollutantschemical pollutants3.Physic
10、al stategaseity pollutantsparticulate,Gaseity pollutants,Gas pollutants:CO,SO2,NO2,NH3,H2S etc.Steam pollutants:mercury steam,Particulates,diameter=geometric length Dustfall:Dp10m Airborne paticulates matter:Dp 10 m Aerodynamic diameter:Dp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,Suspended particu
11、lates,(1)TSP(total suspended particulates):指粒径 100 m 的颗粒物，包括液体、固体或液体与固体结合存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒 Dp 0.1 100 m,aerosol(2)IP(inhalable particulates)Dp 10 m PM10 refers to all particles less than or equal to 10 m in diameter.A particle 10 m in diameter is about one-seventh the diameter of a human hair.(suspen
12、ded dusts)PM2.5 describes the“fine”particles that are less than or equal to 2.5 m in diameter.,空气污染指数(API),是一种反映和评价空气质量的方法将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式分级表征空气质量状况与空气污染的程度结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势,空气污染指数的污染物项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。随着环境保护工作的深入和监测技术水平的提高，再调整增加其它污染项目，以便更为客观地反应污染状况。,空气污染指数的计算与报告：污
13、染指数与各项污染物浓度的关系是分段线性函数。APImax(I1,I2Ii,In),该指数所对应的污染物即为该区域或城市的首要污染物。当污染指数API值小于50时，不报告首要污染物。,空气污染指数及对应的空气质量级别,三、影响大气中污染物浓度的因素,污染源的排放情况,气象条件,地形条件,一、污染源的排放情况：,排出量：是决定大气污染程度最基本的因素。在其它条件相同的情况下，单位时间排出量越大，污染越严重。,排出高度：=烟囱本身高度+烟气抬升高度 用烟波中心轴到地面的距离来表示。污染源下风侧污染物的最高浓度大 致与烟囱有效排出高度的平方成反比。,有 效排出高度,与污染源的距离：即到烟波着陆点的距离
14、。污染物排出后经过的距离越远则烟波的断面越大，稀释程度越高，因而浓度越低，这也是排出污染物的企业与住宅区之间，设置防护带距离的依据之一。,排出方式：,按排放时间间歇排放连续排放按集中排放无组织排放有组织排放,二、气象条件,风和湍流；气温；气压；气湿；降水、雨雪；,风是一种空气的水平运动，就像大气中的动力机器起着输送和扩散有害气体及微粒的作用。,1.风和湍流,风速,风向,风向：风吹来的方向 染 污染下风侧空气中污染物浓度要比上风侧高得多，所以居民区应布置在常年主导风向的上风侧，公矿企业，尤其是能造成严重大气污染的工厂应设置在常年主导风向的下风侧。全年污染以全年内主导风向的下风侧地区受影响最大。,
15、湍流：是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，是一 种不规则的空气流动。湍流强，有利于污染物的稀释和扩散。,2.气温 大气温度垂直递减率（temperature inversion）=0.65/100m 气块干绝热垂直递减率：d=0.986/100m,逆温：（0）大气温度随高度的升高而上升，形成上层气温高于下层气温的现象称为逆温。,大气稳定度表示大气垂直运动的程度。与、d 二者的相对值等因素有关：,d 不稳定状态；d稳定状态；=d中性状态；0逆温 极稳定状态；,波浪型 d,不稳定状态；锥型 d,稳定状态；扇型 0,逆温 极稳定状态；上扬型(屋脊型）；熏烟型；,烟波扩散与
16、大气稳定度的关系及其类型：,3.气压：,当地面受低气压控制时，四周高压气团流向中心，中心的空气便上升，形成上升气流，形成气旋，通常风速较大，大气呈中性或不稳定状态，有利于污染物向上扩散。,当地面受高压控制时，中心空气下降，形成反气旋。此时天气晴朗，风速小，出现逆温层，不利于污染物向上扩散。,4.气湿：气湿大时，水蒸气凝结于灰尘颗粒表面，使之沉降大气底层，使接近地面的空气层灰尘浓度升高。气湿很大而低温则形成雾，更使大气污染增加。,5.降水、雨雪：可以冲洗空气中的灰尘、煤烟和各种气体污染物，所以雨雪之后大气变得清洁和新鲜。,三、地形:1.山地和谷地:在山区，由于地形起伏，造成辐射强度和辐射冷却不均
17、，引起热力环流，形成地形风。因此山谷中不同位置、不同高度的大气运动状况是不同的，对污染物的传送能力也各不相同。,2.沿海和海滨：由于海陆风的交换，有时低层排放的污染物被海陆风输送到一定距离后，又会被高空反气流带回到原地，造成原地污染物浓度增加。由于水陆气温的差异，水面逆温层的空气流经陆面，逆温层上部积聚的污染物被热流对流带到地面，在短时间可出现污染物浓度增高的“熏烟过程”。,4.城市热岛：城市温度高于郊区的现象，在气象学上通常称为城市的“热岛效应”。,城市建筑物、柏油混凝土路面颜色深，吸 收热量多；砖瓦、水泥、石块等建筑材料，储存和传 送热量的本领比土壤强。即能有效储存较 多的热量又能很快向大
18、气中传送大量热能；储水少,水分蒸发会消耗掉的热量少；交通发达废气排出多；人口密集；,城市热岛是怎样形成的？,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，造成市区的大气污染。,城市热岛的影响：,Outcome of air pollutants,transformationTransferenceSelf-purification,Section 3 The effects of air pollution on human health,The Approaches of pollutants entered body,Respiratory tractLarge pa
19、rticles deposit in the upper airway Dp10m 95%2 3m particle tend to deposit in the terminal bronchioles and alveoli of lung(small part.PM2.5)0.4 m can free flow-in and flow-out to alveoli,less particulate deposit in lung(smoke)Gastrointestinal tract:swallow,food,drinking water,etc.skin,Direct harm of
20、 air pollution on health(air pollution-related disease),(一)Acute poisoning The concentration of pollutants rapidly increase in short-term，a lot of pollutants(fume,exhaust gas)have been absorbed by population induced acute poisoning.,Classifying of acute poisoning The acute poisoning classify accordi
21、ng to reason:(1)Productive accident(2)Smog incident:main type,Productive accident,Toxic gas leakage accident in Bphopal,india（印度博帕尔毒气泄漏事件，异氰酸甲酯）Explosion of unclear power plant in USSR（前苏联切尔诺贝利核电站爆炸事件）Special disasters:fire,explosion of volcano,leak of gas,the use of chemical weapon.,Smog incident,C
22、oal smog incident:Physical:primary pollutants Photochemical smog incident:Chemical:secondary pollutants,Coal smog incident,SO2+fluoride,SO2+metal dust,1952年12月5日，英国伦敦地面气温接近0，气温逆增（temperature inversion），空气静止无风，空气中有一厚层烟雾，且连续四天聚积不散，许多人死亡。当时在伦敦市区展销的牛群也受到危害。此次大气污染事件在公害（public nuisance）史上称作“伦敦烟雾事件（London
23、smog incidence）”。烟雾主要污染来源是家庭和工厂的煤烟及汽车废气,London smog incident,Physical Pollutant:particulate+sulfur dioxide,DetailsDuring the Dec.1952 air pollution episode in London,England,there were an estimated 4,000 excess deaths in the metropolitan area,including 2,000 in London County.British Smoke measuremen
24、ts of part.had a maximum 24-hours average of about 4,000g/m3;SO2 reached a maximum value of 1.5 ppm and an average of 0.95 ppm.Exactly 10 year past,in Dec.1962,a similar air pollution episode occurred.SO2 conc.peaked at about 1.5 ppm and an averaged about 0.8 ppm during the episode.Part.conc.were ab
25、out 20%of those during the 1952 episode,but total excess deaths in this episode were only estimated to be 350(total 700)in London County.,Thus,while SO2 conc.were similar to the 1952 episode,part.conc.and the number of excess deaths in the 1962 episode were much lower than in the earlier episode.Thi
26、s contrast suggests that excess deaths may have been more closely associated with particulate than with sulfur dioxide in air pollution.The putative agent,sulfuric acid,would be expected to be present in the particulate fraction of the pollutant mixture.(joint effect),The following list summarize so
27、me of the major characteristics of Coal combustion smog incident Stagnant air produced by meteorological condition(low wind speed and temperature inversion)and landform(basin).2.The highest conc.of pollutant occurred during the winter months(cold condition).3.As conc.of smoke,SO2,part.,and other pol
28、lutants increase-induced-coughing,eye irritation,and sickness increase.4.Deaths increase as pollutant levels reach peaks.,5.Deaths and illness occur in all age group.6.Excess deaths increase with increase age.7.Deaths are generally caused by respiratory or heart problems8.The various impacts on heal
29、th are rapid and are belong to combined effect of several pollutants.9.The episode lasts 2-7 days.,Photochemical smog incident,Definition:Nitrogen oxides from motor vehicle exhaust gas and hydrocarbons from industry process emission are converted to ozone and other photochemical species form light b
30、lue smog through photochemical reaction under sunlight ultraviolet ray.Los Angeles photochemical smog incident:The first time of this phenomena was occurred in Los angles(1943).,Pollutant:nitrogen oxides+hydrocarbons Photochemical reaction,Los Angeles photochemical smog incident,Graph of photochemic
31、al reaction,10%,Over 85%,SO2-SO3-H2SO4,Characteristics of photochemical smog incidentThe principal source of NOx is motor vehicle exhaust.Power plants and fossil fuel-burning industries may contribute.The meteorological condition:high-temperature and intensive ultraviolet ray.Second pollutants.Eleva
32、ted conc.of ozone are most often observed in summer,when sunlight is most intense and temperature highest,conditions that increase the rate of photochemical smog formation.Lowest in the morning hours,accumulating through midday,and decrease rapidly after sunset.,Smog incidentCoal smog incident:Physi
33、cal:primary pollutants London smog incidentPhotochemical smog incident:Chemical:secondary pollutants Los Angeles photochemical smog incident,煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较,(二)chronic harmCaused inflammation by long-term irritation:(1)COPD:chronic obstructive pulmonary diseases,including chronic bronchitis,
34、bronchial asthma,and emphysema(2)the morbidity and mortality is higherconjunctiva inflammation 2.Accelerate aging of the lung:air pollution is stronger than smoke in the lung damage 3.Cardiovascular disease:(1)lung disease can decrease pulmonary function and increase pulmonic pressure,caused pneumoc
35、ardial disease(2)hemoglobins affinity for O2 decrease,oxygen-carrying capacity,caused hypoxia,increase heart motion,caused penumocardial disease,空气污染与居民眼结膜炎检出率 三 明 鞍 山 沈 阳 平顶山 对照 重污染 轻污染 重污染 轻污染 严重污染 对照 污染 7.2 43.2 3.3 18.7 3.2 7.3 0.4 10.6,4.Decreased immunological function:(1)Immunological functio
36、n decrease is a early index.(2)Various in different age populations.(3)Child is most susceptivity and sentitivity5.Allergy:(1)Allergen exist in air including dust etc.(2)Some pollutants such as SO2,formaldehyde,petroleum product,Effect of air pollution on immunological competence in children,(三)long
37、-term effect,Chronic poisoning:metal,such as Pb,Cd,Cr,As,F,and Hg.2.Carcinogenesis:(1)exist carcinogen,such as arsenic,benzo(a)pyrene(2)air pollution associated with morbidity and mortality from lung cancer.,Indirect harm of air pollution on health,Indirect harm of air pollution on health,The climat
38、e has been change:rachitis,cold effect,traffic incident,Indirect harm of air pollution on health,The climate has been change:rachitis,cold effect,traffic incidentGreenhouse effect:warm effect,Express graph of greenhouse effect,Greenhouse effect,1.Definition:太阳发射的较短波长的辐射，可穿过地球外围大气层和其中所含的CO2和水到达地表使地面加
39、温，而地面加温后反射出来较长波长的辐射被地表大气层中所含的CO2等气体吸收，不能全部返回太空，从而使地面气温转暖，犹如温室，因而称为“温室效应”。大气层中的某些气体能吸收地表发射的热辐射，使大气增温，从而对地球起到保温作用，称为温室效应。,2.Greenhouse gases:贡献率 CO2,CH4,N2O,O3,CFCs etc.EI Nina（厄尔尼诺）：become warmLa Nina（拉尼娜）:become cold,EI Nina（厄尔尼诺）,是拉丁美洲授予基督徒的一种称呼或称圣子，它被用来描述发生在赤道周围太平洋区的暖期明显延长的一种气候现象，它影响到全球的天气变化，给人类造成
40、许多灾难。据有史料记载，自1950年以来，世界上总共发生了13次厄尔尼诺现象，平均每3-5年发生一次。东太平洋区的冷暖周期反映了东西太平洋上空气压的偏差（称之为向南摆动），可导致两个极端现象的出现：厄尔尼诺（变暖）和拉尼娜（变冷）。,La Nina（拉尼娜）,或称圣女,厄尔尼诺和和拉尼娜就象一对孪生兄妹，总是结伴而行。拉尼娜是紧跟着厄尔尼诺现象出现的全球性气候骤变为寒潮，两者的表现特征截然相反。厄尔尼诺使海水急剧升温，而拉尼娜会使热浪急速变为寒潮，导致长年洪水泛滥。,3.Adverse health effects of greenhouse,global warming 全球气温变暖Repr
41、oduce increased of MicroorganismDrought,全球气温变暖：地表气温升高使南、北极冰山溶化及海水受热膨胀，将使海平面上升。1998年的春天，一座巨大的冰山脱离南极洲，“南极冰山融化，全球海平面上升”已不再是预言。2002年在武大招开的卫星测高国际学术会议透露：mm，预计50年上升量约8cm。专家介绍，我国沿海地区海拔多在50m以下，河口海岸地带是我国经济发达地区，承载全国40%左右的人口，创造了全国60%左右的国民生产总值，海平面上升将面临巨大的环境和经济压力。,Adverse health effects of greenhouseglobal warmin
42、g 全球气温变暖Reproduce increased of MicroorganismDrought,在1992年召开的联合国第二次环境与发展大会上，包括中国在内的166个国家签署了联合国气候变化框架公约（UNFCCC）。1997年发表了旨在控制温室气体排放的 京都议定书，规定了15个发达国家的温室气体限排、减排任务和时间。我国于1998年签订了京都议定书。,持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants,POPs）主要包括有机氯农药、多氯联苯、二恶英、多环芳烃等有机污染物，具有低残留、高毒性和高生物富集性 长距离传输和污染全球化 为了在全球范围内对POPs采取
43、共同行动，包括我国在内的127个国家和地区的代表于2001年5月23日签署了旨在严格禁止或限制使用12种POPs的斯德哥尔摩公约，2005年生效。这是继1997年达成控制温室气体排放的京都议定书之后，国际社会为改善环境和保护人类健康取得的又一项重要成果。,Indirect harm of air pollution on health,The climate has been change:cold effectGreenhouse effect:warm effectOzone layer has been damaged ozone,1985年英国南极考察站发现南极上空的臭氧层已明显变薄并
44、出现“臭氧空洞”，德国科学家在北半球也发现类似情况。这种全球性平流层臭氧耗损现象，引起了各国重视。大气层中O3浓度每下降1%，皮肤癌患者增加1.3-1.5%，白内障增加0.6-0.8%。1987年9月，24个国家在加拿大签定了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔（Montreal）议定书，规定发达国家必须在1996年一月前停止生产氯氟烃，发展中国家可有10年的宽限期。我国于1992年批准了中国逐步淘汰破坏臭氧层物质的国家方案。德国科学家克鲁茨（Crutzen），美国科学家罗兰（Rowland）和莫利纳（Molina），因他们长期从事臭氧方面的研究并取得突出成绩，荣获1995年度诺贝尔化学奖，这是环境化
45、学科学工作者第一次获得此项荣誉。,Indirect harm of air pollution on health,The climate has been change:rachitis,cold effectGreenhouse effect:warm effectOzone layer has been damaged ozoneAcid rain:also so-called“acidic precipitation”pH of precipitation 5.6,Acid rain,1872年英国化学家Smith首先提出酸雨的慨念指pH小于5.6的酸性降水，包括雨、雪、雹和雾。使降水
46、变酸的主要原因：水中含有H2SO4和HNO3。60年代英、法、美、波兰等，H2SO4:HNO3=2:11979年开始监测并发现广州、南宁、重庆、贵阳等，H2SO4:HNO3=10:1主要前体物质：SO2和NOx其危害主要表现为：土壤酸化：造成土壤中一些重金属如Mn、Pb、Hg、Cd转化成可溶性化合物对眼和呼吸道咽膜的刺激作用,第四节,大气中主要污染物对人体健康的影响二氧化硫颗粒物氮氧化物一氧化碳臭氧铅多环芳烃二噁英,Section 5 Air Health Standard,Air Health Standard,Definition:maximum allowance concentrati
47、on(MAC)for harmful substance in air 1 h,8 hr,24 hr,quarterly,annual average(arithmetic mean)Aim:Prevent air pollutionsEvaluate the degree of air pollutionsGuideline of preventive air pollution(synthesize emission standard of air pollutants,33),Comparison,Criterion（基准）:experiment&investigation Standa
48、rd（标准）:economic,technical,socialHeath standard(MAC in air of resident area)Quality standard(Ambient Air)ppmmg/m3 mg/m3=ppm x molecular weigh/22.4,Principle of map out air health standard,Science:four degreesSuitable:economical,technical etc.,世界卫生组织的建议,1963年10月世界卫生组织在日内瓦召开的区域性大气质量标准和测定方法讨论会上，根据环境污染物的
49、性质和浓度-时间-效应的关系，把空气质量标准定成四级，并且建议各国应力争以第一级容许水平作为标准。第一级 在小于此种浓度和接触时间内，根据现有的知识，不会观察到直接或间接的反应（包括反射或保护性反应）。第二级 在大于此种浓度和接触时间内，对人的感觉器官有刺激，对某些植物有损害或对环境产生其它有害作用。第三级 在大于此种浓度和接触时间内，可使人的生理功能发生障碍或衰退，引起慢性疾病和缩短寿命。第四级 在大于此种浓度和接触时间内，可使对污染物敏感者发生急性中毒或者死亡。,Science:four degreesSuitable:economical,technical etc.,Principle
50、 of map out air health standard,我国制订和修订大气卫生标准的原则,(1)对机体不应引起急性或慢性中毒及潜在的远期危害：MAC应低于污染物的急性和慢性毒作用阈，包括不引起潜在的远期效应。(2)对主观感觉无不良影响：MAC应低于嗅觉阈及眼睛和上呼吸道的刺激作用阈。(3)对人体健康无间接危害：MAC应低于引起生活卫生条件的恶化和对机体发生间接危害（例如降低大气透明度、影响开窗换气、危害植物生长、腐蚀材料）的阈浓度。(4)选用最敏感指标：选择以上几种阈浓度中的最敏感指标，作为确定基准值的依据。（5)经济合理和技术可行：过严,确定MAC的指导思想,采用多种研究方法和多项指
