第三章大气污染与健康.

第三章：大气污染与健康3.1大气的组成和结构3.2大气的主要污染物及危害3.3光化学烟雾的健康危害3.4温室效应3.5大气污染与肺癌3.6臭氧层被破坏大气污染(atmospherepollution):由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气,显现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此危害了人体舒适、健康，或危害了环境。一次污染物：从污染源直接排放出来的污染物。二次污染物：一次污染物与大气中原有成分或其它污染物之间发生化学或光化学反应，生成的新污染物。◦1.大气的组成◦恒定组分：可变组分：二氧化碳、水蒸气不定组分：煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物N2(78.09%)O2(20.95%)稀有气体(0.93%)2002503003200102030离地面高度/km温度T/K对流层平流层中间层热层4050607080901001102.大气的结构NO煤的燃烧其它机动车工业生产地面尘土飞扬污染源固定：烟囱、工业排气、电器等流动：各种交通工具3.大气污染的来源1.粉尘指分散在大气中的固体颗粒物。按其颗粒大小可分为降尘和飘尘两类。颗粒物是我国大多数城市的首要污染物,是影响城市空气质量的主要因素.降尘：d10m8％~22％飘尘：d10m又称可吸入颗粒物(IP)我国城市大气中的总悬浮颗粒和二氧化碳含量是世界上最高的.全球污染最严重的10个城市,中国占了7个.多半屬於粒徑較大之粒子，因重力作用由空氣中落下由於肉眼可見，常引起大眾厭惡◦一般民眾對於落塵之感受度較高◦主要因素：落塵與人民生活息息相關◦民眾可因落塵多寡直接判斷空氣品質狀況Why??空氣中10m以下粒子可以通過人體鼻腔進入上呼吸系統對健康影響較大来源:风沙、火山爆发、森林火灾;燃料燃烧、工业生产、公路扬尘、建筑扬尘不同粒径的IP在呼吸道的沉积部位不同:d5m上呼吸道d5m~2.5m细支\肺泡(~75％)d0.4m较少沉积美國南加州空氣品質管制局之研究顯示◦空氣中粒徑2.5m之粒子可能是造成早產兒及出生嬰兒死亡率提升之主因出生嬰兒上呼吸道系統尚未發展完全暴露於較高濃度微小氣懸微粒微小粒子穿透上呼吸道系統進入嬰兒肺部造成將無可回復之健康缺陷幼年時期曾暴露於高濃度之空氣污染物嬰兒成長後氣喘及過敏等特殊體質可吸入颗粒物的危害：(1)刺激呼吸系统、引起哮喘、支气管炎、矽肺疾病；(2)靠巨大的表面积可吸附各种有毒物质；(3)与SOX、H2O发生协同作用，形成伦敦烟雾。卫生标准：GBⅡ667-1989规定，日平均最高允许浓度0.15mg/m3。理化特点S02是无色具有恶臭剌激性气体，D=1.4374,易溶于水，易被自由基氧化为S03溶于水汽形成酸雾，是酸雨的主要形成物。发生源发生量煤燃烧石油燃烧石油炼制有色金属冶炼从工厂发生的硫氧化物6225.53.710.71.9人为污染源排放的二氧化硫总量103.8从海洋发生的S02(其中H2S折算成S02)从陆地上发生的S02(其中H2S折算成S02)从海盐粒子形成的S02（S042-折算成S02）火山活动发生的SO2(将其中H2S折算成S02)5048445天然污染源排放的二氧化硫总量147（1）对呼吸系统的影响-对鼻腔和呼吸道粘膜产生剌激，如果吸人浓度超过10mL/m3,人们不仅有强剌激感，而且还会发生鼻腔出血、呼吸受阻等现象。气道平滑肌反射性收缩，气管和支气管变窄，阻力增加，分泌物增加，局部炎症或组织性坏死。S02与烟尘联合作用时，毒性增加3~4倍。（2）致敏作用–如四日市哮喘。（3）促癌作用—动物实验证明10mg/m3SO2可以加强BaP的致癌作用。（4）其它作用-SO2被肺泡吸收后，能与血液中的维生素B1结合，使体内维生素C的平衡失调，从而影响新陈代谢和生长发育。氮氧化物来源主要由汽车尾气、煤和石油燃烧的废气。NOx类很多,它是NO、N20、NO2、N203、N204、N205等的总称由燃烧过程生成的N02有两类:一类是在高温燃烧时，助燃空气的风和02发生反应而生成的NO2另一类是燃料中的吡啶(C5H5N)哌啶(C5H11N)、咔唑(C12H9N)等含氮化合物，经高温分解成N2和O2后再反应生成的N02由图可以看出,生成NO的平衡浓度随着温度和氧气浓度的升高而增高。因此，为了减少燃烧生成的热NO,应尽可能降低燃烧温度和燃烧时气体中的氧气浓度（降低过剩空气系数),并缩短在高温区的停滞时间。燃料中的氮化合物经燃烧，大约有20%~70%转化成NO。燃料NO的生成机制到目前为止还不甚清楚。有人认为燃料中氮化合物在燃烧时，首先是发生热分解形成中间产物，然后经氧化生成NO。污染源排放量估算Stedman等人(1983)Logan(1983)天然源:闪电平流层注入NH3氧化生物质燃烧土壤排放103316332623－333926天然源总计排放量6596－126人为污染源g66108一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物质，能刺激呼吸器官，引起急性和慢性中毒，影响和危害人体健康。氮氧化物中的二氧化氮毒性最大，它比一氧化氮毒性高4-5倍。由于氮氧化物较难溶于水，因而能侵入呼吸道深部细支气管及肺泡，并缓慢地溶于肺泡表面的水分中，形成亚硝酸、硝酸，对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用，引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后，与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。—氮氧化物和S02一样都是形成酸雨或酸沉降的主要前提物光化学烟雾的起始物破坏高空臭氧层O3O3O3O3+NO=NO2+O2O+NO2=NO+O2一氧化碳来源燃料不完全燃烧,汽车尾气,吸烟理化特点CO是无色、无味、无嗅、无刺激性的气体,在空气中化学性质稳定..CO使人体中毒的机理:正常条件下,人体血液中血红蛋白与吸入的氧结合形成氧合血红蛋白(Hb-O2),当CO进入人体,血液中血红蛋白与吸入的CO结合形成碳氧血红蛋白(Hb-CO)。危害：使人头晕、头痛、疲劳、破坏中枢神经系统，严重时使人窒息。和生物體內血紅素之親和力遠高於氧氣200倍以上進入人體可立即取代氧氣與血紅素結合體內缺氧腦部缺氧降低生物體之知覺、思考判斷力嚴重者導致心臟衰竭及窒息等致命危害PAH的来源天然源-极少量,吸烟烟雾,各种含碳有机物的热解和不完全燃烧,烹饪油烟等.苯并芘(BaH)是其中重要致癌成份特点附着性：附着在可吸入颗粒物表面，可深入肺部；降解：光，细菌分解化学反应：与O3，NO2，HNO3作用时，生成物有强烈的致突变作用；与氯气作用生成无致癌性的氯代多环芳烃健康影响最早发现的致癌物（扫烟囱工易患阴囊癌）其中BaH占1~20％，大气中BaH每增加0.1µg/100m3,肺癌发生率上升5％。毒理：前致癌物，经体内代谢转化为二羟环氧化物（终致癌物）卫生标准：空气中＜5µg/100m3二噁英是上百种类似物的总称，环境激素毒物，最毒的为PCDD\TCDD。来源：垃圾焚烧，生产过程（农药，聚氯乙烯，造纸等）副产物。特点：脂溶性，在脂肪组织中蓄积。由于食物链的蓄积作用，鱼体内的二噁英水平可达环境中的10万倍。主要是通过污染的食品经消化道进入人体，也可通过呼吸道吸入。环境激素目前已知最主要的环境激素是二恶英，这是二苯基-1，4-二氧六环及其衍生物的通称。其中，2，3，7，8-四氯代二恶英（TCDD）和多氯代二恶英（PCDD）较常见。它们是迄今已知毒性最强的一类化合物，为氰化钠的130倍、砒霜的900倍；它们也是强致癌物，其致癌性比黄曲霉素高10倍，被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物。健康影响：致癌性二噁英是人类已知的致癌物。可引起软组织肉瘤，淋巴细胞瘤，呼吸系统癌，前列腺癌等。对生殖的影响其剂量比致癌剂量低100倍，TCDD可减少精子数；降低雌性猴子的生育能力。对内分泌的影响孕鼠接触少量TCDD可引起子代雄性激素水平改变，影响性行为，变得更雌性化。越战期间，美军曾用飞机向越南广大地区喷洒大量落叶剂，主要是橙剂（含TCDD~2mg/Kg），前后八年。在一个被橙剂严重污染的村庄，1979年1月至1982年6月，共有妊娠9264次，其中流产1920次（20.7％），死产2.3％，早产22.2％，葡萄胎1.8％和先天畸形1.1％。1999年比利时，法国，德国，荷兰四国发生饲料被二噁英污染事件。防治对策限制含氯化学品（塑料，涂料，填充剂，阻燃剂，农药）的使用。并开发替代产品。控制焚烧垃圾和化学品。铅以各种化合物的形式存在，随大气降尘进入水体和土壤，这些化合物不能被降解，可通过食物链被生物蓄积和放大，进入人体的铅也不能被降解。铅是全身性的毒物，对神经系统，造血系统，泌尿系统，心血管系统，免疫系统，内分泌系统都有损伤，但主要毒作用的靶器官是脑和造血系统。儿童血铅浓度每增加10µg/dl，认知能力受损，减少2~3个IQ分，呈现出明显的剂量-效应关系。1979年在波士顿市进行了大规模的流行病学调查，发现儿童行为得分与血铅水平之间存在着负相关关系。引起了震动。流行病学的研究成果及其传播，提高了人们对铅危害的认识，促进了政府治理铅污染的决心。措施：限制含铅汽油的使用；加强饮水卫生和食品卫生的监督和管理；严格制定各种铅的卫生标准。我国大气卫生标准：日平均最高容许浓度为0.0015mg/m3大气、水体和各种固态物质散发出的令人不快的气味。是影响环境质量的重要物质。能产生恶臭的物质有36万种之多，凭人的嗅觉能感觉的有4000多种。其中对健康危害较大的有硫醇类、氨、吲哚、硫化氢、甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酚类等几十种。发臭机制：发臭机团人类嗅觉对气味的感觉非常灵敏麝香4×10-9mg/L;樟脑16×10-9mg/L;粪臭素4×10-9mg/L同一物质，浓度不同，气味不同。极臭的吲哚稀释成极低的浓度时，就会变成茉莉的香味。相反，高浓度的香水也会给人以不愉快的感觉。健康危害：呼吸系统突然闻到恶臭时，会产生反射性的吸气抑制，呼吸次数减少，深度变浅，甚至完全停止呼吸。消化系统经常接触恶臭，使人厌食、恶心、甚至呕吐，进而发展成消化功能减退。内分泌经常受恶臭刺激，会使内分泌功能紊乱，影响机体的代谢活动。神经和精神嗅觉脱失、嗅觉疲劳等障碍。头痛、头晕、失眠、烦燥、抑郁等。恶臭物质进入土壤或水体，影响农作物和鱼类，无法食用。NO2气体在波长290－43Onm紫外光照射时，可使NO2按下式进行光离解。N02十hv(290-430nm)→NO+O(3P)O(3P)+O2+M→03+M03+NO→NO2十022、NOX和光化学烟雾NOX在大气中的主要反应：NO+1/2O2NO2NO2NO+O•O•+O2O3RCO2•+NONO2+RCO•RCO•+O2RCO3•CH3CO3•+NO2CH3CO3NO2过氧化硝酸乙酰(PAN)h一、特征：1.棕黄或淡蓝色烟雾；2.夏季晴天发生，气象条件:强烈光照、低风速、逆温3.氧化型烟雾；4.刺激性。二.洛杉矶的特点：1.汽车多；2.地处洛杉矶盆地；3.夏季阳光强烈。三.光化学烟雾的化学机理：1.一次污染物：NO、HC；NOx：热致、燃料2.由NO2的光解反应引发；3.二次污染物：O3、PAN、醛、酮；氧化剂过氧乙酰硝酸酯O‖CH3-C-O-O-NO24.O3、PAN、醛：刺激性。1、对眼睛的刺激PAN是催泪剂2、对呼吸系统的影响O3浓度0.05×10-6引起鼻和喉头黏膜刺激0.1~0.5引起哮喘发作1×10-6以上可引起头痛、肺水肿等3、致敏作用如甲醛4、突变作用O3是强氧化剂，与DNA，RNA反应，使其受损突变，符合剂量—反应关系。5、使植物枯萎、材料老化1h最高允许浓度（以O3计）一级二级三级0.12mg/m30.16mg/m30.2mg/m31.使用清洁燃料：无铅汽油汽油发动机清洁剂、燃油添加剂液化石油气（LPG）液化天然气（LNG）乙醇燃料2.使用清洁汽车：①机内净化：电