第一节　空气环境与健康

空气是环境的重要组成要素，也是地球上一切生命赖以生存的物质基础。通常情况下，成人每日平均吸入空气10～12m3，以保证人体正常的生理功能和健康需要。空气的清洁程度及理化性状与人类健康关系十分密切。

包围在地球表面，并随地球旋转的空气层，称为大气圈（atmosphere）。根据其离地面的高度和特点，自下而上分为三层，即对流层、平流层和电离层。对流层与人类生命活动的关系最为密切。空气总量的95%都集中在对流层；对流层存在气温递减现象，即气温随高度的增加而降低（每升高100m，气温下降0.65℃）；有云、雾、雨、雪等气象现象；空气污染也主要发生在对流层。平流层位于中间，空气稀薄，气温趋于稳定，无垂直对流；臭氧层位于平流层内，能吸收短波紫外线和宇宙射线，使地球上的生物免受这些射线损害。电离层位于最上层，气体在宇宙射线作用下处于电离状态，能反射无线电波。

一、空气的卫生学特征

（一）空气的物理性状与健康

空气的物理性状主要包括太阳辐射、气象条件以及空气离子化等。适宜的空气物理性状是维持人体健康的必要条件。

1.太阳辐射

太阳辐射（solar radiation）是地球上光和热的源泉，也是产生各种天气现象的根本原因。按太阳辐射的波长及生物效应可分为紫外线、可见光和红外线。紫外线具有杀菌、抗佝偻病、增强免疫力等作用，但过强的紫外线照射，可引起日光性皮炎甚至皮肤癌等；可见光是生物生存不可缺少的条件；红外线可产生热效应，适量的红外线能促进新陈代谢和细胞增生，具有消炎镇痛作用，但过强的红外线可引起体温升高甚至日射病、白内障等。

2.气象条件

气象条件（meterological phenomenon）包括气温、气湿、气流、气压等。合适的气象条件，可使机体处于舒适状态；不良的气象条件例如酷暑、严寒、高湿、低气压等，若超出人体代偿能力，则可对人体产生直接或间接的危害。同时，气象因素对空气中污染物的扩散也具有极其重要的意义。

3.空气离子化

空气中的气体分子一般情况下为中性，当受到某些理化因素的作用后，可失去其外层电子成为带正电的阳离子，而游离的电子则与另一个中性分子相结合成为带负电的阴离子。这一个使空气形成正负离子的过程，称为空气离子化（air ionization）。每个阳离子或阴离子均能把周围10～15个中性气体分子吸附在一起，形成轻离子；一部分轻离子可与空气中的灰尘、烟雾相结合，形成重离子。空气中重轻离子的比值可作为衡量空气清洁程度的指标。空气中重离子数与轻离子数之比＜50时，则空气较清洁。

一般认为，海滨、森林、瀑布附近等环境中，空气中的阴离子含量较多，对人体具有镇静、催眠、增进食欲、提高工作效率等良好作用；而在空调或长期密闭的房间中阳离子浓度较高，可引起头痛、失眠、血压升高等不良作用。

（二）空气的化学组成与健康

空气是一种无色、无臭、无味的混合气体，其主要成分是氮气（占78.10%）、氧气（占20.93%）、氩气（占0.93%）、二氧化碳（占0.03%）及少量的其他稀有气体（0.01%）。一般情况下，空气的化学组成相对恒定，若受到环境污染的影响而发生较大变化时，则会对人体健康造成危害。当空气中氧含量降至12%时，人体可出现呼吸困难；降至7%～8%以下时，可危及生命。

二、空气污染对健康的危害

空气污染（air pollution）是指由于自然的或人为的因素，使空气的构成和性状发生改变，超过了空气本身的自净能力，对居民的身体健康和生活卫生条件产生直接或间接的损害。

（一）空气污染的来源

空气污染可来自火山爆发、森林火灾等自然原因，但主要是来自人类的生产和生活活动。空气污染源主要包括以下几种。

1.工农业生产

工业企业是空气污染的主要来源，也是空气卫生防护的重点之一。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特定物质的排放。目前，我国燃料构成中，以煤炭为主，石油次之，天然气较少。燃料燃烧时排出的有害物质主要有烟尘、二氧化硫、氮氧化物、烃类、一氧化碳等。用煤最多的部门有电力、冶金、化工、机械、轻工、建材等，其燃煤量占总消耗量的70%以上。农业生产中农药的喷洒、化肥的施用及秸秆的焚烧也会造成空气的污染。

2.交通运输

随着交通运输事业的发展，汽车、火车、飞机、轮船等运输频繁，是空气污染的重要来源。近年来，我国机动车数量保持高速增长，而尾气排放管理滞后，道路条件差，交通阻塞不断，国内部分大城市中如北京、上海、广州等汽车废气污染已取代工业企业成为空气污染的主要来源之一。汽车排出的废气中主要含有颗粒物、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等，污染物距人的呼吸带很近，易被人吸入造成危害。汽车废气污染对空气环境的破坏和对人群健康的不利影响应引起各方面的足够重视。

3.生活炉灶和采暖锅炉

大量民用炉灶和采暖锅炉排放的废气对空气造成的污染不容忽视。尤其是冬季，生活炉灶和取暖炉灶数量多而分散，燃烧不完全，与居室、工作学习场所密切相连，对室内外空气均造成污染。各种燃煤小炉灶是居民区空气污染的重要来源。目前，我国城镇的露天集贸市场、大量饮食摊点使用煤炉或烤炸食品，造成附近低空空气中烟尘或油烟弥漫，污染居民区空气。

4.其他

当街道地面绿化面积少、交通频繁、风速较大时，地面尘土、垃圾可以扬入空气，将化学性污染物（铅、农药等）和生物性污染物（结核杆菌、粪链球菌等）转入空气，造成危害。意外的污染事故近年来也成为空气污染的重要来源之一。如油气田发生井喷、油井燃烧、核泄漏、工厂爆炸等，均能严重污染空气，这类事件虽然偶发，但危害严重。

（二）影响空气污染的因素

空气污染的程度取决于污染物的排放情况及空气的自净能力。

1.污染物的排放情况

污染物的排放情况主要包括排放量、排放时间、排放方式、排出高度等，是决定空气污染程度的最基本的因素。单位时间内污染物的排放量越大、排放时间越长、排出高度越低，则污染越严重。

2.空气的自净能力

污染物排入空气后，其浓度的变化会受到各种各样气象条件和地形地物的控制。少量的污染物一时性的进入空气环境，可经过气象因素的作用，促进污染物的扩散，使其浓度迅速降低达到自然净化，生态系统不致遭到破坏，空气环境的这种功能称为空气的自净作用（self-purification）。影响空气自净作用的因素有：

（1）气象因素　气流、气湿、气温、气压等气象因素对污染物在空气中的动态变化产生重大影响。气流是影响污染物扩散稀释的决定性因素。高压、逆温、风速小、湿度大时，污染物不易扩散，污染加重。

（2）地形　地形可以影响局部的气象条件，从而影响当地空气污染物的稀释和扩散。丘陵山谷盆地，白天可形成谷风，将山坡上污染源排出的废气向上扩散，减轻谷地的空气污染；夜晚可形成山风，并产生逆温，将污染物压在谷底不易扩散，加重谷地空气污染。世界著名的八大公害事件之一的比利时马斯河谷烟雾事件，就是由于地形的影响而加重污染的实例。另外，大城市的摩天大楼间，犹如峡谷一样，也可阻碍地面污染物的扩散。陆地与海滨连接处，白天可形成海风，夜晚形成陆风。如污染源位于岸边，则白天能污染岸上的居民区。人口密集的现代化大城市好似一个“热岛”，处于四郊包围之中，形成城市风。城市风能把市区的污染物通过上升气流带到郊区，又通过从郊区吹向市区的风把这些污染物和郊区工厂排出的污染物引入市区，使城市空气质量恶化。

（三）空气污染对人体健康的危害

空气污染能否对人体产生危害，取决于空气污染程度、污染物作用于人体的时间及机体的生理状态和抵抗力等。空气污染物可通过呼吸道、消化道、皮肤和黏膜等途径进入人体，造成局部或全身性损害。

1.急性危害

空气污染物的浓度在短时间内急剧增高，可使居民发生急性中毒。按其形成原因可分为烟雾事件和生产事故。

（1）煤烟型烟雾事件　当工厂或居民大量燃煤排放出大量烟尘和SO2时，如地处河谷盆地，且遇不利于烟气扩散的气象条件（如气压高、风速小、湿度大、气温低、产生逆温），则易发生烟雾事件。居民可普遍出现呼吸道刺激症状，年老体弱者及患有慢性呼吸道疾病、心血管疾病的患者比较敏感，反应快、病情重、死亡率高。如1952年12月5～8日，英国伦敦发生的急性烟雾事件，大雾一周内比往年同期死亡人数增加了4000人。

（2）光化学烟雾事件　夏季，汽车尾气中的氮氧化物、碳氢化合物等在日光紫外线的照射下，发生一系列的光化学反应，生成具有强烈刺激性的化合物，形成浅蓝色烟雾，其主要成分是臭氧、醛类以及各种过氧酰基硝酸酯。受害者症状以强烈的眼刺激、呼吸困难等为主。光化学烟雾在许多大城市都曾出现过，如美国洛杉矶、日本东京、中国兰州等，以1955年美国洛杉矶发生的光化学烟雾事件最为典型。

（3）印度博帕尔毒气泄漏事件　1984年12月3日凌晨，印度博帕尔市一家农药厂，由于管理不善，45吨液态毒气异氰酸甲酯泄漏，造成20万人受害，2500多人因急性中毒死亡。这是历史上最为严重的一次工业事故性环境污染灾难。

（4）重庆天然气井喷事件　2003年12月23日，重庆市开县高桥镇晓阳村中石油川东北天然气矿16号井发生井喷，其气柱高达30m左右，井喷持续84h，3000多吨硫化氢随空气迅速向四周蔓延，导致9.3万人受灾，累计门诊治疗中毒者27011次，243人死亡。井喷周围的5个重灾村的家禽、家畜全部死亡，附近的野生动物（如野兔）全部死亡。

2.慢性危害

空气污染可引起慢性中毒，如金属熔炼厂附近居民可发生砷中毒性皮炎，氟污染空气后通过多种途径侵入机体可引起慢性氟中毒，汽车废气污染可引起慢性一氧化碳中毒。

空气污染还能对机体产生慢性刺激作用，降低机体抵抗力，诱发感染或其他疾病。最主要的是对呼吸系统的影响。国内外大量资料表明，城市空气污染是慢性阻塞性肺疾病（COPD，慢性支气管炎、肺气肿、支气管哮喘的统称）的直接原因或诱因。某些空气污染物能使机体产生超敏反应，日本的四日市哮喘病就是典型例子。我国台湾等地的调查也表明，污染区学生的慢性鼻炎、咽炎等患病率明显高于对照区。对美国哈佛等六个城市开展的队列研究提出，空气污染的长期暴露与心血管疾病死亡率增加有关。

3.“三致”作用

空气污染还可能使人群致癌、致畸、致突变，又叫“三致”作用。国内外许多研究表明，空气污染程度与肺癌的发生和死亡率呈正相关关系。空气污染物特别是可吸入颗粒物中含有很多种已经证实或可能的人类致癌物，如砷、苯并[a]芘（B[a]P）等。美国癌症协会对约50万居民的前瞻性调查资料分析表明，空气中PM2.5污染与居民肺癌死亡率之间呈正相关关系，PM2.5浓度每增加10μg/m3，肺癌死亡率增加8%。

4.间接危害

大气污染造成的间接危害主要有：

（1）产生温室效应　由于CO2排放量日趋增加，森林面积却日渐缩小，导致空气中CO2含量不断上升。CO2能吸收地表发射的红外线等长波辐射，地表空气温度逐渐增加，使地球如同温室一般，称为“温室效应”。其后果不仅是能使南北极冰山融化，海平面上升，而且有利于病原体的加速繁殖，造成各种传染病、寄生虫病等发病率上升，将对人类生活与健康带来深远影响。

（2）臭氧层受破坏　超音速飞机直接在平流层排出的和各种燃料燃烧产生的大量氧化亚氮；氟利昂、四氯化碳等微量气体在紫外线作用下生成的放射氯根等，都可作为催化剂加速臭氧的化解，减弱了臭氧层遮挡吸收短波紫外线的功能，使白内障、皮肤癌等疾病的发病率上升。

（3）形成酸雨　排入空气中的SO2和NOx，经过一定的反应形成硫酸和硝酸，并随雨雪降落地面，形成酸雨（pH＜5.6）。酸雨能破坏农田和植被，腐蚀建筑物，使土壤中重金属的水溶性增加，给人类的健康与生活带来一系列影响。

（四）常见的空气污染物

1.二氧化硫（SO2）

一种无色的中等刺激性气体，主要来自含硫燃料的燃烧。主要影响呼吸道，可引起急慢性呼吸道炎症，或加重已有的呼吸系统疾病（尤其是支气管炎及心血管疾病）等。

2.颗粒物

总悬浮颗粒物（total suspended particulates，TSP）是指空气动力学直径≤100μm的颗粒物；可吸入颗粒物（thoracic particulate matter，PM10）指空气动力学直径≤10μm的颗粒物，能进入人体呼吸道；细颗粒物（fine particulate matter，PM2.5）指空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物，它在空气中悬浮的时间更长，能进入人体呼吸道深部，对健康危害极大。颗粒物不仅损伤呼吸系统，还可引起机体免疫功能下降，甚至有一定的致突变性。

3.氮氧化物（NOx）

主要来自于车辆尾气和燃料的燃烧等。难溶于水，主要作用于深部呼吸道，对肺组织产生强烈的刺激作用和腐蚀作用，可引起肺水肿甚至组织缺氧。氮氧化物是形成光化学烟雾的主要因素之一，也是酸雨的来源之一。

4.臭氧（O3）

光化学烟雾的主要成分是臭氧，对眼睛具有强烈的刺激作用，引起眼睛红肿和流泪。对鼻、咽、喉、气管和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用，可引起急性咽喉炎、气管炎，严重者可致肺水肿。

三、室内空气卫生

随着社会发展，大多数人在室内生活的时间远超过室外，因此室内的空气质量与人们的健康就显得尤为密切。

（一）室内空气污染的来源

1.燃料燃烧

人们在烹饪及采暖时使用燃料的燃烧产物是室内空气污染的重要来源。目前我国居民使用的燃料种类很多，有天然气、石油液化气、煤气、煤、木柴、农作物秸秆等。一般天然气、石油液化气等气态燃料较燃煤等的污染程度轻。烹调烟雾是食品及食用油在高温下的热裂解产物，其中含有许多致癌、致突变物质。

2.人类活动

吸烟是室内空气污染的一项重要来源。烟草的烟雾中已鉴定出7000多种化学物质，主要有CO、尼古丁、烟焦油、多环芳烃及多种重金属等。另外，人在室内活动，不断呼出CO2，并通过飞沫散播病原体，在拥挤的室内这种污染尤为严重。

3.建筑材料与装饰材料

氡主要来自天然大理石、砖、石块、混凝土等；甲醛主要来自房屋的装饰、隔声、隔热、防冻等材料与黏合剂等。

4.家用化学品

合成洗涤剂、驱虫剂、除臭剂、化妆品等的广泛应用，可以在常温下释放出多种有机化合物（如甲醛、三氯乙烯、三氯乙烷等），从而影响室内空气质量。

5.来自室外的污染物

工业、交通运输所排放出的污染物和自然环境的植物花粉、动物毛屑等变态反应原，可通过门窗进入居室内。

（二）室内空气污染对人体健康的影响

有关资料显示，室内空气污染与肺癌、慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发病率密切相关，某些污染物可致变态反应性疾病，室内空气污染对呼吸道传染病的传播也有重要意义。

四、空气卫生防护

空气污染程度受工业布局、地形地貌、气候气象、人口密度等各种自然因素和社会因素的影响。因此，空气污染的防治须采取多方面的综合措施方能有效。

1.科学规划，合理布局

工业企业是空气污染的主要来源，在旧城改建和新城规划时应合理安排工业布局和城市功能分区，做到科学设计。工业区应位于城市常年主导风向的下风侧，避免建在谷地和盆地，并与居民区之间有一定的卫生防护距离。科学调整公共交通系统结构，大力发展城市轻型轨道交通和公共汽车交通，降低机动车尾气污染。

2.改革工艺，减少污染

工业生产中改革工艺过程，以无毒低毒的原料代替毒性大的原料；加强生产管理，消除生产过程中的跑、冒、滴、漏和无组织排放；改善能源结构，以无烟燃料取代产烟燃料，改造锅炉，提高燃烧效率；采用消烟除尘、废气净化等措施，减少废气中有害物质的排放。改善现有机动车的动力装置和燃油质量，在机动车的排气系统中安装各种净化装置，减少机动车尾气污染。改变机动车的动力，如开发电动机动车、太阳能机动车等。

3.植物绿化，净化空气

建立和完善城市绿化系统是有效防治空气污染的生物措施。绿色植物不仅能美化环境，还能维持生态系统中的氧平衡，调解和改善城市的小气候，缓解城市热岛效应，吸收空气中的有害气体，阻挡、过滤和吸附风沙和灰尘等功能。

4.加强监测，依法管理

依据国家有关法规和标准，依法进行空气质量卫生监测和管理是防止空气污染、改善空气质量、保护居民健康的有效措施。《环境空气质量标准》为环境空气质量的监督、监测提供了依据。