第一節　空氣環境與健康

空氣是環境的重要組成要素，也是地球上一切生命賴以生存的物質基礎。通常情況下，成人每日平均吸入空氣10～12m3，以保證人體正常的生理功能和健康需要。空氣的清潔程度及理化性狀與人類健康關系十分密切。

包圍在地球表面，并隨地球旋轉的空氣層，稱為大氣圈（atmosphere）。根據其離地面的高度和特點，自下而上分為三層，即對流層、平流層和電離層。對流層與人類生命活動的關系最為密切。空氣總量的95%都集中在對流層；對流層存在氣溫遞減現象，即氣溫隨高度的增加而降低（每升高100m，氣溫下降0.65℃）；有云、霧、雨、雪等氣象現象；空氣污染也主要發生在對流層。平流層位于中間，空氣稀薄，氣溫趨于穩定，無垂直對流；臭氧層位于平流層內，能吸收短波紫外線和宇宙射線，使地球上的生物免受這些射線損害。電離層位于最上層，氣體在宇宙射線作用下處于電離狀態，能反射無線電波。

一、空氣的衛生學特征

（一）空氣的物理性狀與健康

空氣的物理性狀主要包括太陽輻射、氣象條件以及空氣離子化等。適宜的空氣物理性狀是維持人體健康的必要條件。

1.太陽輻射

太陽輻射（solar radiation）是地球上光和熱的源泉，也是產生各種天氣現象的根本原因。按太陽輻射的波長及生物效應可分為紫外線、可見光和紅外線。紫外線具有殺菌、抗佝僂病、增強免疫力等作用，但過強的紫外線照射，可引起日光性皮炎甚至皮膚癌等；可見光是生物生存不可缺少的條件；紅外線可產生熱效應，適量的紅外線能促進新陳代謝和細胞增生，具有消炎鎮痛作用，但過強的紅外線可引起體溫升高甚至日射病、白內障等。

2.氣象條件

氣象條件（meterological phenomenon）包括氣溫、氣濕、氣流、氣壓等。合適的氣象條件，可使機體處于舒適狀態；不良的氣象條件例如酷暑、嚴寒、高濕、低氣壓等，若超出人體代償能力，則可對人體產生直接或間接的危害。同時，氣象因素對空氣中污染物的擴散也具有極其重要的意義。

3.空氣離子化

空氣中的氣體分子一般情況下為中性，當受到某些理化因素的作用后，可失去其外層電子成為帶正電的陽離子，而游離的電子則與另一個中性分子相結合成為帶負電的陰離子。這一個使空氣形成正負離子的過程，稱為空氣離子化（air ionization）。每個陽離子或陰離子均能把周圍10～15個中性氣體分子吸附在一起，形成輕離子；一部分輕離子可與空氣中的灰塵、煙霧相結合，形成重離子。空氣中重輕離子的比值可作為衡量空氣清潔程度的指標。空氣中重離子數與輕離子數之比＜50時，則空氣較清潔。

一般認為，海濱、森林、瀑布附近等環境中，空氣中的陰離子含量較多，對人體具有鎮靜、催眠、增進食欲、提高工作效率等良好作用；而在空調或長期密閉的房間中陽離子濃度較高，可引起頭痛、失眠、血壓升高等不良作用。

（二）空氣的化學組成與健康

空氣是一種無色、無臭、無味的混合氣體，其主要成分是氮氣（占78.10%）、氧氣（占20.93%）、氬氣（占0.93%）、二氧化碳（占0.03%）及少量的其他稀有氣體（0.01%）。一般情況下，空氣的化學組成相對恒定，若受到環境污染的影響而發生較大變化時，則會對人體健康造成危害。當空氣中氧含量降至12%時，人體可出現呼吸困難；降至7%～8%以下時，可危及生命。

二、空氣污染對健康的危害

空氣污染（air pollution）是指由于自然的或人為的因素，使空氣的構成和性狀發生改變，超過了空氣本身的自凈能力，對居民的身體健康和生活衛生條件產生直接或間接的損害。

（一）空氣污染的來源

空氣污染可來自火山爆發、森林火災等自然原因，但主要是來自人類的生產和生活活動。空氣污染源主要包括以下幾種。

1.工農業生產

工業企業是空氣污染的主要來源，也是空氣衛生防護的重點之一。工業企業排放的污染物主要來源于燃料的燃燒和工業生產過程特定物質的排放。目前，我國燃料構成中，以煤炭為主，石油次之，天然氣較少。燃料燃燒時排出的有害物質主要有煙塵、二氧化硫、氮氧化物、烴類、一氧化碳等。用煤最多的部門有電力、冶金、化工、機械、輕工、建材等，其燃煤量占總消耗量的70%以上。農業生產中農藥的噴灑、化肥的施用及秸稈的焚燒也會造成空氣的污染。

2.交通運輸

隨著交通運輸事業的發展，汽車、火車、飛機、輪船等運輸頻繁，是空氣污染的重要來源。近年來，我國機動車數量保持高速增長，而尾氣排放管理滯后，道路條件差，交通阻塞不斷，國內部分大城市中如北京、上海、廣州等汽車廢氣污染已取代工業企業成為空氣污染的主要來源之一。汽車排出的廢氣中主要含有顆粒物、一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等，污染物距人的呼吸帶很近，易被人吸入造成危害。汽車廢氣污染對空氣環境的破壞和對人群健康的不利影響應引起各方面的足夠重視。

3.生活爐灶和采暖鍋爐

大量民用爐灶和采暖鍋爐排放的廢氣對空氣造成的污染不容忽視。尤其是冬季，生活爐灶和取暖爐灶數量多而分散，燃燒不完全，與居室、工作學習場所密切相連，對室內外空氣均造成污染。各種燃煤小爐灶是居民區空氣污染的重要來源。目前，我國城鎮的露天集貿市場、大量飲食攤點使用煤爐或烤炸食品，造成附近低空空氣中煙塵或油煙彌漫，污染居民區空氣。

4.其他

當街道地面綠化面積少、交通頻繁、風速較大時，地面塵土、垃圾可以揚入空氣，將化學性污染物（鉛、農藥等）和生物性污染物（結核桿菌、糞鏈球菌等）轉入空氣，造成危害。意外的污染事故近年來也成為空氣污染的重要來源之一。如油氣田發生井噴、油井燃燒、核泄漏、工廠爆炸等，均能嚴重污染空氣，這類事件雖然偶發，但危害嚴重。

（二）影響空氣污染的因素

空氣污染的程度取決于污染物的排放情況及空氣的自凈能力。

1.污染物的排放情況

污染物的排放情況主要包括排放量、排放時間、排放方式、排出高度等，是決定空氣污染程度的最基本的因素。單位時間內污染物的排放量越大、排放時間越長、排出高度越低，則污染越嚴重。

2.空氣的自凈能力

污染物排入空氣后，其濃度的變化會受到各種各樣氣象條件和地形地物的控制。少量的污染物一時性的進入空氣環境，可經過氣象因素的作用，促進污染物的擴散，使其濃度迅速降低達到自然凈化，生態系統不致遭到破壞，空氣環境的這種功能稱為空氣的自凈作用（self-purification）。影響空氣自凈作用的因素有：

（1）氣象因素　氣流、氣濕、氣溫、氣壓等氣象因素對污染物在空氣中的動態變化產生重大影響。氣流是影響污染物擴散稀釋的決定性因素。高壓、逆溫、風速小、濕度大時，污染物不易擴散，污染加重。

（2）地形　地形可以影響局部的氣象條件，從而影響當地空氣污染物的稀釋和擴散。丘陵山谷盆地，白天可形成谷風，將山坡上污染源排出的廢氣向上擴散，減輕谷地的空氣污染；夜晚可形成山風，并產生逆溫，將污染物壓在谷底不易擴散，加重谷地空氣污染。世界著名的八大公害事件之一的比利時馬斯河谷煙霧事件，就是由于地形的影響而加重污染的實例。另外，大城市的摩天大樓間，猶如峽谷一樣，也可阻礙地面污染物的擴散。陸地與海濱連接處，白天可形成海風，夜晚形成陸風。如污染源位于岸邊，則白天能污染岸上的居民區。人口密集的現代化大城市好似一個“熱島”，處于四郊包圍之中，形成城市風。城市風能把市區的污染物通過上升氣流帶到郊區，又通過從郊區吹向市區的風把這些污染物和郊區工廠排出的污染物引入市區，使城市空氣質量惡化。

（三）空氣污染對人體健康的危害

空氣污染能否對人體產生危害，取決于空氣污染程度、污染物作用于人體的時間及機體的生理狀態和抵抗力等。空氣污染物可通過呼吸道、消化道、皮膚和黏膜等途徑進入人體，造成局部或全身性損害。

1.急性危害

空氣污染物的濃度在短時間內急劇增高，可使居民發生急性中毒。按其形成原因可分為煙霧事件和生產事故。

（1）煤煙型煙霧事件　當工廠或居民大量燃煤排放出大量煙塵和SO2時，如地處河谷盆地，且遇不利于煙氣擴散的氣象條件（如氣壓高、風速小、濕度大、氣溫低、產生逆溫），則易發生煙霧事件。居民可普遍出現呼吸道刺激癥狀，年老體弱者及患有慢性呼吸道疾病、心血管疾病的患者比較敏感，反應快、病情重、死亡率高。如1952年12月5～8日，英國倫敦發生的急性煙霧事件，大霧一周內比往年同期死亡人數增加了4000人。

（2）光化學煙霧事件　夏季，汽車尾氣中的氮氧化物、碳氫化合物等在日光紫外線的照射下，發生一系列的光化學反應，生成具有強烈刺激性的化合物，形成淺藍色煙霧，其主要成分是臭氧、醛類以及各種過氧酰基硝酸酯。受害者癥狀以強烈的眼刺激、呼吸困難等為主。光化學煙霧在許多大城市都曾出現過，如美國洛杉磯、日本東京、中國蘭州等，以1955年美國洛杉磯發生的光化學煙霧事件最為典型。

（3）印度博帕爾毒氣泄漏事件　1984年12月3日凌晨，印度博帕爾市一家農藥廠，由于管理不善，45噸液態毒氣異氰酸甲酯泄漏，造成20萬人受害，2500多人因急性中毒死亡。這是歷史上最為嚴重的一次工業事故性環境污染災難。

（4）重慶天然氣井噴事件　2003年12月23日，重慶市開縣高橋鎮曉陽村中石油川東北天然氣礦16號井發生井噴，其氣柱高達30m左右，井噴持續84h，3000多噸硫化氫隨空氣迅速向四周蔓延，導致9.3萬人受災，累計門診治療中毒者27011次，243人死亡。井噴周圍的5個重災村的家禽、家畜全部死亡，附近的野生動物（如野兔）全部死亡。

2.慢性危害

空氣污染可引起慢性中毒，如金屬熔煉廠附近居民可發生砷中毒性皮炎，氟污染空氣后通過多種途徑侵入機體可引起慢性氟中毒，汽車廢氣污染可引起慢性一氧化碳中毒。

空氣污染還能對機體產生慢性刺激作用，降低機體抵抗力，誘發感染或其他疾病。最主要的是對呼吸系統的影響。國內外大量資料表明，城市空氣污染是慢性阻塞性肺疾病（COPD，慢性支氣管炎、肺氣腫、支氣管哮喘的統稱）的直接原因或誘因。某些空氣污染物能使機體產生超敏反應，日本的四日市哮喘病就是典型例子。我國臺灣等地的調查也表明，污染區學生的慢性鼻炎、咽炎等患病率明顯高于對照區。對美國哈佛等六個城市開展的隊列研究提出，空氣污染的長期暴露與心血管疾病死亡率增加有關。

3.“三致”作用

空氣污染還可能使人群致癌、致畸、致突變，又叫“三致”作用。國內外許多研究表明，空氣污染程度與肺癌的發生和死亡率呈正相關關系。空氣污染物特別是可吸入顆粒物中含有很多種已經證實或可能的人類致癌物，如砷、苯并[a]芘（B[a]P）等。美國癌癥協會對約50萬居民的前瞻性調查資料分析表明，空氣中PM2.5污染與居民肺癌死亡率之間呈正相關關系，PM2.5濃度每增加10μg/m3，肺癌死亡率增加8%。

4.間接危害

大氣污染造成的間接危害主要有：

（1）產生溫室效應　由于CO2排放量日趨增加，森林面積卻日漸縮小，導致空氣中CO2含量不斷上升。CO2能吸收地表發射的紅外線等長波輻射，地表空氣溫度逐漸增加，使地球如同溫室一般，稱為“溫室效應”。其后果不僅是能使南北極冰山融化，海平面上升，而且有利于病原體的加速繁殖，造成各種傳染病、寄生蟲病等發病率上升，將對人類生活與健康帶來深遠影響。

（2）臭氧層受破壞　超音速飛機直接在平流層排出的和各種燃料燃燒產生的大量氧化亞氮；氟利昂、四氯化碳等微量氣體在紫外線作用下生成的放射氯根等，都可作為催化劑加速臭氧的化解，減弱了臭氧層遮擋吸收短波紫外線的功能，使白內障、皮膚癌等疾病的發病率上升。

（3）形成酸雨　排入空氣中的SO2和NOx，經過一定的反應形成硫酸和硝酸，并隨雨雪降落地面，形成酸雨（pH＜5.6）。酸雨能破壞農田和植被，腐蝕建筑物，使土壤中重金屬的水溶性增加，給人類的健康與生活帶來一系列影響。

（四）常見的空氣污染物

1.二氧化硫（SO2）

一種無色的中等刺激性氣體，主要來自含硫燃料的燃燒。主要影響呼吸道，可引起急慢性呼吸道炎癥，或加重已有的呼吸系統疾病（尤其是支氣管炎及心血管疾病）等。

2.顆粒物

總懸浮顆粒物（total suspended particulates，TSP）是指空氣動力學直徑≤100μm的顆粒物；可吸入顆粒物（thoracic particulate matter，PM10）指空氣動力學直徑≤10μm的顆粒物，能進入人體呼吸道；細顆粒物（fine particulate matter，PM2.5）指空氣動力學直徑≤2.5μm的顆粒物，它在空氣中懸浮的時間更長，能進入人體呼吸道深部，對健康危害極大。顆粒物不僅損傷呼吸系統，還可引起機體免疫功能下降，甚至有一定的致突變性。

3.氮氧化物（NOx）

主要來自于車輛尾氣和燃料的燃燒等。難溶于水，主要作用于深部呼吸道，對肺組織產生強烈的刺激作用和腐蝕作用，可引起肺水腫甚至組織缺氧。氮氧化物是形成光化學煙霧的主要因素之一，也是酸雨的來源之一。

4.臭氧（O3）

光化學煙霧的主要成分是臭氧，對眼睛具有強烈的刺激作用，引起眼睛紅腫和流淚。對鼻、咽、喉、氣管和肺等呼吸器官也有明顯的刺激作用，可引起急性咽喉炎、氣管炎，嚴重者可致肺水腫。

三、室內空氣衛生

隨著社會發展，大多數人在室內生活的時間遠超過室外，因此室內的空氣質量與人們的健康就顯得尤為密切。

（一）室內空氣污染的來源

1.燃料燃燒

人們在烹飪及采暖時使用燃料的燃燒產物是室內空氣污染的重要來源。目前我國居民使用的燃料種類很多，有天然氣、石油液化氣、煤氣、煤、木柴、農作物秸稈等。一般天然氣、石油液化氣等氣態燃料較燃煤等的污染程度輕。烹調煙霧是食品及食用油在高溫下的熱裂解產物，其中含有許多致癌、致突變物質。

2.人類活動

吸煙是室內空氣污染的一項重要來源。煙草的煙霧中已鑒定出7000多種化學物質，主要有CO、尼古丁、煙焦油、多環芳烴及多種重金屬等。另外，人在室內活動，不斷呼出CO2，并通過飛沫散播病原體，在擁擠的室內這種污染尤為嚴重。

3.建筑材料與裝飾材料

氡主要來自天然大理石、磚、石塊、混凝土等；甲醛主要來自房屋的裝飾、隔聲、隔熱、防凍等材料與黏合劑等。

4.家用化學品

合成洗滌劑、驅蟲劑、除臭劑、化妝品等的廣泛應用，可以在常溫下釋放出多種有機化合物（如甲醛、三氯乙烯、三氯乙烷等），從而影響室內空氣質量。

5.來自室外的污染物

工業、交通運輸所排放出的污染物和自然環境的植物花粉、動物毛屑等變態反應原，可通過門窗進入居室內。

（二）室內空氣污染對人體健康的影響

有關資料顯示，室內空氣污染與肺癌、慢性阻塞性肺疾病（COPD）的發病率密切相關，某些污染物可致變態反應性疾病，室內空氣污染對呼吸道傳染病的傳播也有重要意義。

四、空氣衛生防護

空氣污染程度受工業布局、地形地貌、氣候氣象、人口密度等各種自然因素和社會因素的影響。因此，空氣污染的防治須采取多方面的綜合措施方能有效。

1.科學規劃，合理布局

工業企業是空氣污染的主要來源，在舊城改建和新城規劃時應合理安排工業布局和城市功能分區，做到科學設計。工業區應位于城市常年主導風向的下風側，避免建在谷地和盆地，并與居民區之間有一定的衛生防護距離。科學調整公共交通系統結構，大力發展城市輕型軌道交通和公共汽車交通，降低機動車尾氣污染。

2.改革工藝，減少污染

工業生產中改革工藝過程，以無毒低毒的原料代替毒性大的原料；加強生產管理，消除生產過程中的跑、冒、滴、漏和無組織排放；改善能源結構，以無煙燃料取代產煙燃料，改造鍋爐，提高燃燒效率；采用消煙除塵、廢氣凈化等措施，減少廢氣中有害物質的排放。改善現有機動車的動力裝置和燃油質量，在機動車的排氣系統中安裝各種凈化裝置，減少機動車尾氣污染。改變機動車的動力，如開發電動機動車、太陽能機動車等。

3.植物綠化，凈化空氣

建立和完善城市綠化系統是有效防治空氣污染的生物措施。綠色植物不僅能美化環境，還能維持生態系統中的氧平衡，調解和改善城市的小氣候，緩解城市熱島效應，吸收空氣中的有害氣體，阻擋、過濾和吸附風沙和灰塵等功能。

4.加強監測，依法管理

依據國家有關法規和標準，依法進行空氣質量衛生監測和管理是防止空氣污染、改善空氣質量、保護居民健康的有效措施。《環境空氣質量標準》為環境空氣質量的監督、監測提供了依據。