主要内容
? 空气的物理性状及其卫生学意义
? 空气的化学性状及其卫生学意义
? 空气污染的调查、评价与防护
主要参考资料
1、杨克敌主编,环境卫生学（第五版）,人民卫生出
版社,2003年 12月,
第三章 大气卫生 P55－ 103
第八章 住宅与办公场所卫生 P251－ 278
2,蔡宏道主编, 现代环境卫生学（第四版）, 人民
卫生出版社, 1995年 9月
第一节
空气的物理性状及其卫生学意义
教学目的要求
1、按, 环境卫生学教学大纲, 要
求掌握理论知识；
2、通过理论知识学习，认识到空
气环境的重要性，树立科学的
环境观。
§ 1.空气的物理性状及其卫生学意义
? 一、大气圈及大气垂直结构
? 二、太阳辐射
? 三、气象因素
? 四、空气离子化
? 五,室内空气物理性状及其对健康的影响
一、大气圈及大气垂直结构
大气圈 (atmosphere)
包围在整个地球表面的空气，厚度为
2000－ 3000Km 。
altitude（ Km）
800
100
80
60
40
20
-100 -50 0 50 100
temperature（ ℃ ）
troposphere 1、气温随高度增加而递减
2、空气垂直对流
3、气象变化复杂
stratosphere
Ozone
layer
1、空气以水平运动为主
2、几乎没有水蒸气，没有
气象现象，利于高空飞行
3、有 20km左右臭氧层，
可吸收短波紫外线
mesosphere
thermosphere
exosphere
气温随高度增加而递
减（高空对流层）
1、气温随高度增加而
增加
2、气体分子呈电离状态
大气垂直分层
二、太阳辐射
（ solar radiation）
43％到达地表 43％折回
宇宙空间
14％被大气吸收
表面温度
6000° K太阳
太阳辐射光谱
放射能力
卡 /厘米 2·分 ·微米
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 3
波长（ μm）
ultraviolet radiation
150~400nm
visibal light
400~760nm
infrared radiation
760nm~3000nm
紫
外
线
区
可
见
光
区
红
外
线
区
（一） ultraviolet radiation UV
紫外线分段 （ 第二届哥本哈根光学会议 ）
? UV-A 320－ 400nm
? UV-B 275－ 320nm
? UV-C 200－ 275nm
紫外线
生物学作用
有利作用 有害作用
色素沉着
作用
抗佝偻
病作用 杀菌作用 其它 红斑作用 其它
过量适量
色素沉着作用 (pigmentation)
紫外线
皮肤细胞中黑色素原 黑色素
氧化酶
300-400nm
UV-A
1、改变皮肤对光线的吸收能力，可
促使汗腺分泌 ↑,保护皮肤及深部组
织不致受过热损害
2,吸收多种光线, 防止紫外线深入
穿透组织,减少紫外线的有害作用
抗佝偻病作用
(anti-rachitic effect)
紫外线
皮肤和皮下组织中的 7-脱氢胆固醇
VitD2 活性 25（ OH） D3
290－ 320nm
UV- B
维持正常的钙、磷
代谢和骨骼的正常
生长发育
正常日照
人皮肤产生 VitD3:
6u/cm2/h
10~100ug/天
空气污染、
季节变化
等可影响
UV的生
物学作用
杀菌作用
(germicical effect)
紫外线 细胞原浆蛋白质分解
核变性、凝固
细菌
200～ 275nm
UV-C
紫外线的其它有利作用
? 增强免疫功能
? 提高组织的氧化过程
? 兴奋交感神经系统
红斑作用
(erythema effect)
紫外线
皮肤 表皮细胞破坏 释放
组胺和类组胺物质 刺激神经末梢
通过反射作用引起皮肤毛细血管扩张, 血
管壁通透性 ↑ 皮肤潮红, 红肿
275～ 320nm
UV-B
紫外线的其它有害作用
? 紫外线眼损伤
? 紫外线皮肤损伤
? 产生光化学烟雾
（二） infrared ray
生物学作用的基础是热效应，故又称热射线。
长波红外线（ 1400nm－ 3000nm）,穿透能力较
弱，主要加温皮肤表层。
短波红外线（ 760nm－ 1400nm）,穿透能力较
强，可加温组织深部 。
红外线
组织均匀加温、血管扩张 皮肤、组织受过热损害
促使机体新陈代谢与 cell增生
消炎和镇痛作用
治疗慢性皮肤病、神经病、
冻伤,伤口愈合
皮肤烧伤,红外线白内障,
红外线视网膜灼伤
适量 过量
临床应用
（三） visible light
? 作用于视觉器官产生视觉
? 通过视器官改变着机体的紧张和觉醒状
态
? 单色光的生物学作用
对高级神经系统有明显作用
对其它器官系统的生物学作用
可视线
预防眼睛疲劳
和近视，提高情
绪和劳动效率
视觉器官过度紧
张而易引起疲
劳，损伤视力
照度适宜 照度过强或过弱
三、气象因素
（ meteorological factor）
? 天气
? 气候
瞬间至十余天的时间内多
种气象要素（温度、湿度、
气压、风速 …… ）的综合
状态称为天气
较长时期 天气的
总和称为气候
（一）气象因素包含的主要要素
气象因素
气温 气压 气湿 气流
1、气温
表示单位,℃, ℉, oK
oK ＝ ℃+273
℉ ＝ 9/5℃+32
（ 1）气温的垂直分布
? 大气温度垂直递减率（ γ ）
高度每增加 100米，气温下降的度数。
通常情况下为 0.65℃ 。 即 0.65℃/100
米。
高度（ Km）
18
15
12
9
6
3
0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 温度（ ℃ ）
气温垂直分布实际情况
γ ＞ 0
气温随高度递减
γ ＝ 0
气温随高度无变化
γ ＜ 0
气温随高度递增
逆温
（ 2）逆温的概念及成因
逆温 (temperature inversion)
在大气对流层内, 气温随高度增加而增
加, 其温度垂直分布与标准大气的相反 。
这种现象称为温度逆增, 简称 逆温 。 出
现逆温的气层叫 逆温层 。
逆温层的出现将阻止气团的上升运动,
使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层,
只能在其下空扩散, 因此可能造成高浓
度污染 。
逆温的成因
辐射逆温
在冬季无风, 少云的夜晚, 地面无热量
吸收, 但同时不断通过辐射失去热量而
冷却, 导致下层空气降温较快, 而上层
空气降温较慢, 形成逆温 。
逆温的成因
地形逆温
在盆地和山谷地形的夜晚, 山坡表面散
热量大, 冷却快 。 寒冷的空气沿山坡下
层聚集在山谷中, 形成滞止的冷气团,
谷底的暖气团上移 。 山谷中就形成了
上温下冷的逆温层 。
（ 3）大气稳定度
（ atmospheric stability）
? 气块的干绝热变化
? 气块干绝热垂直递减率（ γ d）
大气中作垂直运动的气团，因向外膨胀
或受外界压力的影响产生的温度变化 。
不考虑与外界能量交换引起的温度变化
空气垂直移动过程中因气压变化
而发生温度的绝热变化。干燥空气
的 γ d为 0.986℃/100 m,即每上升
100m,温度降低 0.986℃ 。
气块干绝热变化示意图
气块
烟囱
污染物是随近地面的
气块作垂直运动的
气块在作垂直运动时，
不受周围空气温度的影响
由于外界压力的影响，
使气块的膨胀与收缩会
导致气块温度变化
大气稳定度：气块垂直运动的程度。
（ 1）稳定状态
空气团受力移动后，
逐渐减速，并有返回
原来高度的趋势
（ 2）不稳定状态
空气团一离开原位就
逐渐加速运动，并有
远离起始高度的趋势
（ 3）中性状态
空气团被推到某一定
高度后，既不加速也
不减速
可用 γ, γ d
判断
（ 1） γ ＜ γ d
大气垂直对流弱，
大气中的污染物
扩散极差
（ 2） γ ＞ γ d
有利于空气垂直
对流，大气中的
污染物容易扩散
（ 3） γ ＝ γ d
空气垂直对流不
剧烈，大气中的
污染物可以扩散，
但不充分
举例
设有 A,B,C三团空气，其位
置都在离地 200m的高度上，在作升降
运动时其温度均按干绝热垂直减率变
化，即 1℃/100 m。 而周围空气的温度
垂直减率 γ 分别为 0.8℃/100 m、
1℃/100m 和 1.2℃/100 m
大气稳定度分析举例
稳定状态 中性状态 不稳定状态
Γ d＝ 1℃/100 m
Γ ＝ 0.8℃/100 m
Γ d＝ 1℃/100 m
Γ ＝ 1℃/100 m
Γ d＝ 1℃/100 m
Γ ＝ 1.2℃/100 m
12.0 12.012.0
2、气压
（ 1）概念及其表示单位
? 大气的压强称气压 。 表示单位,Pa、
mmHg。
? 标准大气压：指纬度 45o的海平面上, 气
温为 273oK状态时的大气压 。
? 1个标准大气压＝ 1.10325× 105 Pa＝ 760
mmHg
? 1 mmHg＝ 133.322 Pa
（ 2）对污染物扩散的影响
当地面受低压控制时，
四周高压气团流向中
心，中心的空气便上
升，形成上升气流。此
时云雨天较多，通常风
速较大，有利于污染物
向上扩散。
（ 2）对污染物扩散的影响
当地面受高压控制时，
中心部位的空气向周围
下降。此时天气晴朗，
风速小，出现逆温层，
阻止污染物向上扩散。
因此，在稳定气压的控
制下，大气污染加重。
3、气湿
（ 1）概念及表示方法
? 指大气中含水分的程度 。
? 常用以下三种方法表示,
绝对湿度
饱和湿度
相对湿度
绝对湿度
? 是在某一温度下，一定容积大气中
所含水蒸气的绝对量。 以单位容积
表示时为 g／ m3，以分压表示为 mmHg。
饱和湿度
? 是在某一温度下，大气中水蒸气达
到饱和量时的绝对湿度。
? 气温越高，饱和湿度就越大。
不同气温下的饱和湿度
气温 (℃ ) 水蒸气压力
(mmHg)
水蒸气量
(g/m3)
0 4.58 4.58
5 6.54 6.81
10 9.21 9.42
15 12.79 12.85
20 17.54 17.32
相对湿度
? 相对湿度是空气中绝对湿度与饱和
湿度之比，以百分数表示。
? 相对湿度在 80％以上称为高气湿，
30％以下称为低气湿。
（ 2）对污染物扩散的影响
? 相对湿度 ↑ 大气中颗粒物吸
收 H2O↑ 重量 ↑ 影响
运动速度 污染物不易扩散
加重局部大气的污染 。
? 湿度 ↓ 空气干燥 有
利于污染物扩散
4、气流
风 （ wind）, 空气的水平运动
湍流 （ atmospheric turbulence ）,不
规则的空气流动
描述风的两个
要素：风向和
风速 (m/s)
风对污染物的扩散有两个作用
? 风向决定了污染物迁移运动的方向。
? 污染物总是由上风向输送到下风向，在
污染物的下风向，污染总要重些。
整体的输送作用
对污染物的冲淡稀释作用
风速越大，单位时间内与烟气混合的清
洁空气量就越大，冲淡稀释作用就越好。
风向频率图
又称 风玫瑰图 （ wind rose ）,
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 。 风向频率
图能够反映某地区一定时期内的主
导风向, 从而能够指示该地区受某
一污染源影响的主要方位 。
广州市多年风向频率图
（二）天气与气候对人体健康的影响
1,天气、气候对健康影响的渠道
天气
与气
候
对人体的物理－生理的影响
对生物性病原体的影响
对非生物性病原体的影响
对生物性传媒的影响
几种疾病及其传媒
需要的气候条件
疾病 气候条件 传媒 气候条件
利什曼病 年均温 >10℃ 白蛉 干燥,年均温
>10℃
嗜睡性脑炎 最热月均温
>25℃
孑孓蝇 最低温 >10℃
黄热病 最冷月均温
>15℃
埃及伊蚊 年均温 >12℃
疟疾 最热月均温
>17℃
按蚊 年均温 >12℃
阿米巴痢疾 最热月均温
>25℃
内阿米巴 对气候不敏
感
2、发病的天气和气候因素
（ 1）天气变化与疾病
气团
锋面
水平方向上物理性质 (温度、
湿度、稳定度等 )比较均匀的
大块空气，分冷、暖两种。
冷暖气团交界的狭窄过渡带叫锋面。
气团及锋面示意图
冷锋入侵
冷气团控制 冷气团减弱
暖峰移来
并控制
气流、气湿、气温、
气压急剧变化，对健
康有不利影响，疾病
发作或病情加重
夏季：凉爽，
对健康有利。
冬季：寒风凛冽，
对健康不利
天气回暖，疾
病好转或缓解
冬季：气候回暖，对健
康有利。
夏季：炎热潮湿，对健
康不利
（ 3）疾病发作或流行的天气因素
疾病 多发月份 高发及病情加
重天气
调查地点
急性心血管疾
病
10月至次年 4
月，高峰在
11月至 1月
冷空气入侵,
冷气团控制
北京、天水、
青岛、武汉、
上海和广州
呼吸道感染 冬季，尤以
12月为最
冷空气入侵,
冷气团控制
伊宁、天水、
北京、天津、
张家口、青岛、
上海、番禹和
绵阳
3、气候适应
? 人类通过遗传和后天获得的功能而对气
候具有很大的适应能力。
? 适应能力可因锻炼而加强。
? 对气候的适应是一个发展的过程 。
四、空气离子化 (Air ionization)
1、空气离子的发生
空气中的
气体分子
外界理化因素
外层电子跃出
正离子
电子 ＋气体分子 负离子
大气中空气分子或原子在自然或人工条件
下形成带电荷的正、负离子的过程称为
空气离子化
空气离子的分类（据离子大小和迁移率）
离子类型 直径（ cm） 迁移率
cm·S－ 1/V·cm－ 1
形成
轻离子
n- 或 n＋
≤10－ 7 1～ 2 与 3～ 15
个中性分
子吸附
中离子 10－ 5~ 10－ 7 0.01～ 0.05 与 102～
103个中性
分子吸附
重离子
N- 或 N＋
≥10－ 5 0.0003～ 0.001 轻离子 +
尘埃、水
滴
2,空气离子的生物学效应
（ 1）空气正、负离子的生物学效应特点
当空气离子浓度在一定范围时，正离子主要
作用于 交感神经,负离子则作用于 副交感神
经 。适量的正、负离子联合作用于机体，对
维持正常生理功能有良好作用。
空气离子浓度在 2× 104~3× 105/cm3时，负离
子对健康呈 良好作用,正离子则有 不良作用 ；
如空气离子浓度超过 106个 /cm3时，则不论正、
负离子均可对健康产生不良作用。
（ 2）空气离子生物学作用机理
? 空气离子作用的分子机理至今无定论。
? 较多的学者认为负离子能刺激组织中的
单胺氧化酶发挥去胺作用，降低 5-羟色
胺的释放，影响植物神经调节。
3、空气离子的应用
临床上的应用
预防保健上的应用
可用于治疗支气管哮喘、慢支炎、胃、十二指
肠溃疡、冠心病、高血压、甲亢、更年期综合症等
净化空气：用于厂矿、医院、学校和公共场所
改善环境，预防疾病
防止疲劳、提高工作效率
4、空气离子浓度与大气洁净程度
? 空气中离子浓度与地理条件、季节、时
间、天气、污染、绿化等因素有关。
? 一般空气清洁地区如郊区、田野、山谷、
海岸、瀑布等地负离子多，人多拥挤、
通风不良、吸烟、空气污浊、长期使用
空调等场所，负离子少，正离子多。
不同空气环境状况空气负离子浓度
环境 空气负离子浓度（个 /cm3）
海滨、森林、瀑布 20,000
疗养地区 10,000
乡村 5,000
清洁空气 1,000— 1,500
旷野、郊区 700— 1,000
公园 400--800
街道绿化地带 100--200
城市办公室 100
空气离子卫生学评价指标
（ 1）空气离子数 居室中负离子 ≥1000 个 /cm3
（ 2）重、轻离子比
（ 3）单极系数
∑（ N+＋ N－ ）
∑（ n+ + n- ）
＜ 50时，为清洁空气
Q = ∑n＋
∑n－
或
∑N＋
∑N－
或
∑（ N+＋ n+）
∑（ N-＋ n-）
一般认为 Q≤1 时，才能给人以舒适感
五、室内空气物理性状及其对健康的影响
1、微小气候（ microclimate）
（ 1） 概念
住宅的室内由于屋顶、地板、门窗和
墙壁的维护结构以及室内的人工空气
调节设备等综合作用，形成了与室外
不同的室内小气候，称为室内微小气
候。
（ 2）要素及评价指标
? 要素
包括气温、气湿、气流,热辐射
? 评价指标
有效温度 （ Effective temperature ET）
相对湿度为 100％,气流速度为零
时可产生在同样温热感觉的气温度数 。
凡温度高于 0 ℃
(-273.2 ° K)以
上的物体都有红
外线辐射
举例
（ 1）气温 17.7℃,湿度 100％，气流 0
（ 2）气温 22.4℃,湿度 70％，气流 0.5
（ 3）气温 25℃,湿度 20％，气流 2.5米／秒
（ 1）、（ 2）、（ 3）三种情况对人体产生
的温热感觉相同，故（ 2）、（ 3）的 ET为
17.7℃
（ 3）微小气候对机体健康的影响
机体的热平衡
? 人体的热平衡是在在中枢神经系统的
支配与调节下，产热与散热两个过程
动态平衡的结果。
? S ＝ M± R± C-E
机体蓄
热状况
产热和散热平衡 S＝ 0
产热 >散热 S>0
产热 <散热 S<0
机体的热平衡
? M- 机体产热情况
三大物质代谢
基础代谢
食物的特殊动力效应
肌肉活动
内分泌腺活动
环境温度
成人
8373.6KJ/d
R-辐射热量
? 正辐射为, +”,负辐射为, -”
? 当周围物体如墙壁、屋顶、地面和其他物
品温度高于皮肤温度时，则向机体辐射热
量,称为 正辐射 。在一般情况下，人体皮
肤温度总比周围物体温度高些，机体向周
围物体辐射热量，称为 负辐射 。
C-传导对流热量
? 传导对流散热为, -”,得热为, +”
? 传导散热是身体表面直接与较冷的物体和水
分接触进行热交还。对流散热则是身体和空
气接触进行热交还。
E－ 蒸发散热
? 蒸发时 E为, -”
? 蒸发散热是机体通过皮肤汗液的蒸发
及水蒸气自肺脏呼出而散热。
? 自人体表面每蒸发 1ml水，可带走
2.32/kJ热量。
? 当气温高于皮温时，其他几种散热方
式都失去作用，蒸发便成为唯一的散
热途径。
微小气候对机体热平衡的影响
? 气温、气湿、气流、热辐射对人体的热平衡
都有影响，并且是综合的作用。人体只有在
一定微小气候条件下，产热量和散热量基本
平衡时，才会感到舒适。
? 小气候变动超出一定范围后，可导致机体体
温调节紧张。 如果长期处于紧张状态，就会
影响许多系统（如神经、消化、呼吸、循环
等系统）的功能，降低机体抵抗力，增加患
病率。
2,噪声污染 （ 自学 ）
,环境卫生学, 第五版 P263－ 264
要求：了解室内噪声的主要来源及危害 。
3,非电离辐射污染（自学）
《环境卫生学》第五版 P264－ 265
要求：了解室内非电离辐射的主要来源及
危害。
小 结
重点
一、大气圈及大气垂直结构
大气垂直分层及各层特点
二、太阳辐射
太阳辐射光谱的组成；各种射线的波长范围
紫外线的生物学作用；红外线的生物学作用。
三、气象因素
大气温度垂直递减率 ；逆温的概念及卫生
学意义；气块干绝热垂直递减率 ；大气稳
定度的判断；气压、气湿、气流的表示方
法或单位；风向频率图；气团及锋面的概
念；天气与气候对人体健康的影响。
四、空气离子化
空气离子化的形成及概念；空气离子的生
物学效应特点；空气离子浓度与大气洁净
程度 。
五、室内空气物理性状及其对健康的影响
微小气候的概念、要素及对机体健康的影
响。
作业
1、复习本次课内容，并整理笔记。
2、预习教材,P58－ 91。
3、思考题：
试述天气、气候与健康的关系。