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Air Sanitation

Air Sanitation. Air Sanitation. 环境卫生学教研室. Atmospheric sphere. Definition ： the air layer which surround the surface of earth and circumrotate with earth. The thick is around 2000km ～ 3000km.

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Presentation Transcript

  1. Air Sanitation Air Sanitation 环境卫生学教研室

  2. Atmospheric sphere Definition：the air layer which surround the surface of earth and circumrotate with earth. • The thick is around 2000km～3000km. • Character:physics and chemistry of atmospheric sphere is change with height .

  3. Section 1Upright structure of atmospheric sphere 1. Nearness earth 2. Density is the most 3. Thickness is change 4. The temperature is change 5. Upright and horizontal move 6. Mostly climate changes happen in this layer 7.Contain mostly pollutants thermosphere umbrella of earth mesphere Ozone layer 25 ~35km, 20km stratosphere Isothermal layer 22km, -50~-60℃ troposphere

  4. Component of air • dry air • water vapor • aerosol

  5. Physical state of air 1. Solar radiation • 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 • ultraviolet radiation • A段（320~400 nm) • B段（275~320 nm) • C段（200~275 nm) • infrared（760~30000 nm) • visible light（400~760 nm)

  6. 适量

  7. 2. Meteorological factor 3. Air ionization • Light ion: 10-15 molecule • Heavy ion: particulate, water drop • Heavy ion/ light ion≤ 50

  8. 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。 • Natural source • Anthropogenic source

  9. Anthropogenic 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 4. Other: Come from other environmental media， untoward incident, garbage burning

  10. 我国主要燃料中灰分和硫含量

  11. 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 11 燃烧良好时3 6 9

  12. 从油箱和汽化器中挥发的汽油 碳氢化合物20% 从曲轴箱漏出的气体 碳氢化合物 20% 汽 车 排 气 一氧化碳 100% 碳氢化合物 60% 氮氧化物 100%

  13. 机动车尾气污染物占大城市 空气污染物的比例（%）

  14. Sort of pollutants 1. Transformation: • Primary pollutants • Secondary pollutants 2. Property • biological pollutants: pollens, spores • physical pollutants • chemical pollutants 3. Physical state • gaseity pollutants • particulate

  15. Gaseity pollutants • Gas pollutants: CO, SO2, NO2, NH3, H2S etc. • Particulate matter: diameter=geometric length • Dustfall: Dp>10µm • Airborne paticulates matter:Dp≤ 10 µm 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

  16. 总悬浮颗粒物 Dp≤100um total suspended particulates TSP 包括液体、固体或者液体和固体结合 存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒。 inhalabal particulates IP particulate matter PM10 可吸入颗粒物 Dp≤10um 能进入人体呼吸道 ，且能长期漂浮于 空气中， 也称飘尘（suspended dusts）。 fine particle particulate matter PM2.5 细粒子 Dp≤2.5um （1）易进入深部呼吸道；（2）易进入血液；（3）易吸附其他毒物。 在空气中悬浮的时间更长。 对健康的危害极大。

  17. 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

  18. 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。

  19. 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

  20. 与污染源的距离 ： • 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 。 • 在排出污染物的企业与住宅区之间设置防护带距离。

  21. 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

  22. 二 、 气象条件 • 风和湍流； • 气温； • 气压； • 气湿； • 降水、雨雪；

  23. 1.风和湍流 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。 风速 • 风向

  24. 广州市多年风向频率图

  25. 风向：风吹来的方向 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。 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。

  26. 2.气温 大气温度垂直递减率（temperature inversion） γ =0.65 ℃ /100m 气块干绝热垂直递减率： γ d =0.986 ℃ /100m

  27. 逆温：（ γ <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(temperature inversion)。 • 根据发生原因，逆温分为辐射逆温、下沉逆温、 地形逆温等。

  28. 大气稳定度表示大气垂直运动的程度。与γ、 γ d二者的相对值等因素有关： • γ > γ d　不稳定状态； • γ < γ d　稳定状态； • γ = γ d　中性状态； • γ<0　逆温 极稳定状态；

  29. 烟波扩散与大气稳定度的关系及其类型： 波浪型 γ>γ d, 不稳定状态； 锥型 γ=γ d, 稳定状态； 扇型 γ<0,逆温 极稳定状态； 上扬型(屋脊型）； 熏烟型（下扩型）； 烟波扩散类型

  30. 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。

  31. 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。

  32. 三、地形: 1.山地和谷地 2.城市热岛（heat island）： 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”。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。

  33. 城市热岛是怎样形成的？ • 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；

  34. 3. 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”。

  35. Outcome of air pollutants • Transformation 形成二次污染物 • Transference 向下风侧、平流层、其它环境介质中转移 • Self-purification 扩散和沉降、发生氧化和中和反应、被植物吸附和吸收

  36. Section 3The effects of air pollution on human health

  37. The Approaches of pollutants entered body • Respiratory tract • Large particles deposit in the upper airway Dp>10µm 95% • 2~ 3µm particle tend to deposit in the terminal bronchioles and alveoli of lung (small part. PM2.5) • <0.4 µm can free flow-in and flow-out to alveoli, less particulate deposit in lung (smoke) • Gastrointestinal tract: swallow, food, drinking water, etc. • skin

  38. 下呼吸道（2） 上呼吸道 1、鼻毛阻挡 2、鼻腔分泌溶菌酶 吞噬细胞 的吞噬作用 下呼吸道（1） 1、纤毛粘液 系统清除 2、环状肌肉层 平滑肌收缩

  39. Direct harm of air pollution on health(air pollution-related disease) (一) Acute poisoning (二) Chronic harm (三) Cardiovascular disease心血管系统疾病 (四) Carcinogenesis肺癌

  40. (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 according to reason: (1) Productive accident (2) Smog incident: main type Coal smog incident: Photochemical smog incident:

  41. 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.

  42. 重庆天原化工厂氯气泄漏事故 • 时间：2004年04月16日 • 原因：设备陈旧，违规操作 • 后果：十多人死亡或受伤，十五万人被疏散

  43. Coal smog incident SO2 + fluoride SO2 + metal dust

  44. 光化学烟雾的定义及成分 • 主要污染源：汽车尾气 UV 浅蓝色混和烟雾 NOx VOCs ＋ O3(85%) 过氧酰基硝酸酯(10%) 其它（5％） 主要为过氧乙酰硝酸酯 醛类、酮类、过氧化氢等

  45. 煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较煤烟型烟雾事件与光化学型烟雾事件发生条件的比较

  46. (二) chronic harm （1）影响呼吸系统功能 （2）降低机体免疫力 （3）引起变态反应 （4）其他：慢性化学中毒 慢性阻塞性肺部疾患(chronic obstructive pulmonary disease COPD) 公害事件：四日市哮喘事件

  47. Indirect harm of air pollution on health

  48. Indirect harm of air pollution on health 1.Greenhouse effect: warm effect 2.Ozone layer has been damaged ozone 3.Acid rain: also so-called “acidic precipitation” pH of precipitation <5.6 4.The climate has been change: rachitis, cold effect

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