雾霾的成因
及其
对人体健康影响和危害
学号:2012041424
姓名:张祎
近年来随着经济的发展和城市化进程的不断加快,以城市为中心的大气污染问题日趋严重,成为制约城市可持续发展的关键因素。人体在浓雾及大气污染的环境中进行工作时,随着吸入体内污染物数量的增多,便会出现胸痛、胸闷、恶心等短期症状和呼吸系统功能下降以及病变等长期症状。对人体的健康造成诸多不利的影响。通过建立雾霾天气应急预警机制、加强对工业废气和汽车尾气等的控制治理等措施，从事为人类提供一个适宜居住的生活环境，改善人类赖以生存的地球家园。
大气污染物是由单相或二相颗粒物和气态污染物组成的混合物，目前把人群健康效应特异地归因于某种污染物还有难度。大气颗粒物来源多、地区特性强，是大气中化学组成最复杂、危害最大的污染物之一。
大气颗粒物污染造成的公共健康风险一直受到各国政府和公众的关注。世界卫生组织( WHO) 、美国环保局( USEPA) 和欧盟( EU) 等机构在评价大气污染健康危害时均选择颗粒物作为代表性大气污染物。WHO 报告指出不论是发达国家还是发展中国家，大气颗粒物及其对公众健康影响的证据都是一致的，即目前城市人群所暴露的颗粒物浓度水平，会对健康产生有害效应。
从我国历年的环境公告来看，颗粒物一直是影响城市空气质量的首要污染物，主要来源包括燃煤源、机动车尾气、土壤风沙尘、建筑尘、冶炼尘、城市扬尘和二次颗粒物等，受体模型是目前主要的环境空气颗粒物定量来源解析方法。机动车尾气和燃煤等污染源排放颗粒物化学成分复杂，被认为具有相对较大的健康危害。
一、雾霾的基本概念
所谓灰霾天气,就是指由于空气中含有的氮氧化物、颗粒物的总量过大,导致空气能见度偏低,大气中出现浑浊。霾的本质则是“细粒子污染”,形成的主要原因则是工业废气,汽车尾气中的污染物质经过一系列化学反应,造成二次污染,散播到大气中的尘埃、硫酸颗粒、硝酸颗粒、有机碳氢化合物等粒子悬浮在空中,从而使大气变得混浊,造成人们视野模糊,能见度偏差,如果水平能见度小于10000m时,将这种粒子物组成的气溶胶系统造成的视觉障碍称为霾(haze)或灰霾。
二、雾霾的具体分类及对环境的危害
雾霾的具体种类包括PM10和PM2.5，二者都对环境造成了很大的危害，具体危害如下：
（一）PM10对环境的影响
大气颗粒物虽然在地球大气成分中含量很少,但对环境的危害极大。轻者造成建筑物表面受到污染,影响市容,重者对能见度、温度等均产生重要影响。
1.PM10对能见度的影响
20 世纪 70年代以来，环保部门一直都关注着大气颗粒物对能见度的影响。尽管它在大气中只占很少的一部分，但颗粒物对城市大气光学性质的影响可达99%。研究表明，PM10的性质与能见度的降低密切相关 。
能见度的降低主要是由于气体分子与颗粒物对光的吸收和散射减弱了光信号，并由于散射作用减小了目标物与天空背景之间的对比度而造成的。
1.1对光的散射效应。
能见度降低的最主要因素是光的散射，60%～95%的能见度减弱都是颗粒物的散射造成的。 空气分子对光的散射作用很小，其最大的视距（极限能见度）为 100～300km（具体数值与光的波长有关）。 但是由于大气中颗粒物的存在，造成的能见度一般远远低于这一数值：在极干净的大气中的能见度才可以达到 30km 以上；在城市污染大气中能见度大约在5km左右甚至更低；甚至在浓雾中能见度只有几米。在大气气溶胶中，最主要是粒径为 0.1μm～1.0μm 的颗粒物通过光的散射而降低物体与背景之间的对比度，从而降低能见度。
1.2 对光的吸收效应
能见度降低的第二大因是PM10对光的吸收效应，PM10对光的吸收几乎全部都是由炭黑（也称元素碳）和含有炭黑的颗粒引起的。每年，世界上排放的炭黑仅占全部颗粒物排放量的 0.2%～1.0%。但是，它们的消光效应是不可忽视的，因为煤烟的总消光系数是透明颗粒的2～3 倍，所以大气中含有少量的煤烟颗粒就可以导致光强降低很多。这些光吸收颗粒物甚至会使某些地方的能见度降低一半以上，严重者还可形成烟雾而使城市呈褐色。
1.3 PM10对温度的影响
大量颗粒物的存在直接阻挡太阳光抵达地球表面，造成可见光的光学厚度增大，抵达地面的太阳能通量剧烈下降，从而使地面温度降低，高空的温度增高。特别是直径在 0.1～0.5μm 的颗粒，通过散射与吸收太阳与地球辐射在大气能量平衡中起着重要作用。大量资料表明，当 PM10 浓度达到100μg/m时，到达地球表面的紫外线就会减少 7.5%；当 PM10 为600μg/m时，到达地面的紫外线就会减少 42.7%；当PM10 为 1000μg/m时，到达地面的紫外线减少60%。Rasool 等估计，全球本底不透明度至少会增加四倍，这样就会使全球温度降低 3.5 摄氏度之多，这么大的降温幅度如维持若干年，相信足以引起一个冰河期。
（二）PM2.5对环境的影响
2.1PM2.5的来源
PM2.5主要包括有机碳、碳黑、粉尘、硫酸铵(亚硫酸铵)、硝酸铵等五类的化学成分。有机碳、碳黑和粉尘等原生颗粒物被称为一次颗粒物。亚硫酸铵、硝酸铵等，是由人类活动排放或自然产生的二氧化硫和二氧化氮等，在大气中经过光化学反应形成的二次污染物，所以被称为二次颗粒物。
一次颗粒物中的碳黑粒子主要来源于汽车尾气排放、锅炉燃烧、秸秆焚烧和居民柴草燃烧等途径，粉尘主要来自道路交通、建筑工地和工农业生产过程的扬尘。在一次颗粒物的各个来源中,PM2.5 所占的比例相差较大,道路扬尘与建筑扬尘以粗颗粒为主,由燃料燃烧产生的颗粒物，则以细颗粒PM2.5为主。
硫酸铵主要来源于燃烧高硫煤的锅炉，酸铵主要来源于锅炉与燃油机动车,氨（NH3）主要来源于化肥生产、动物粪便、焦炭生产、冷冻车间和控制 NOX
的锅炉(NH3作为降解剂)。大气相对湿度对二次粒子的生成起着不可忽视的作用，不仅是决定二次粒子的生成和低空的累积的重要条件,而且是决定二次粒子粒径增大与散射率变化的首要条件。
2.2大气能见度的影响
众所周知，PM2.5是导致灰霾天气形成的罪魁祸首。进入大气中的灰霾，导致大气能见的降低，对地面交通安全和飞机的起飞、降落，都构成巨大威胁。 广义上的能见度，包括气象观测中的大气能见度，夜间识别远处灯光信号的灯光能见度，以及卫星测量技术中的从空中观测地面目标的能见度等。狭义的大气能见度，通常指标准视力的人，在当时的天气条件下，在水平方向上，能够从天空背景中将黑色目标物体（大小适度）区别出来的最大距离。起初，人们把能见度为 10 个等级，分别用数字0-9表示。例如，在有雾的天气状况下，能见度为 2级，表示能见距离为 0.2-0.5公里。能见度与气象条件和大气污染程度密切相关。在理论上，干结空气的能见度，可以达到 300公里。污染空气中能见度，只有10公里，甚至更低。
大气能见度的降低，主要是由于颗粒物对光的吸收和散射造成的 。可 见 光 辐 射 的 波 长 为0.40-0.76 微米，其中最大强度在 0.52 微米左右。因此，粒径为 0.1-1.0 微米的固体或液体粒子，对于能见度的影响最大。大气中的硫酸盐粒子的粒径大多都在0.2-0.9微米之间。因此，它们对大气能见度的影响特别显著。
在颗粒物粒子中，粒径小于 2.5 微米粒子的消光作用远大于粒径在 2.5微米以上的粒子。在小于2.5微米的粒 子 中，对于可见光 (波长在0.40-0.76 微米范围内) 来说，PM2.5 的消光作用最强。所以PM2.5是能见度的降低的最主要因素。
三、雾霾对人体健康的危害
（一） 对呼吸系统的影响与危害
正常人工作时呼吸系统的各项生理机能指标明显会比安静时的呼吸频率、呼吸深度增加很多,分别是安静时的2-3倍和4-5倍。肺的最大通气量可增至100- 110/分，这是安静时的十几倍。由于肺通气量增加使得参与扩散的肺泡数量急剧增多,肺泡的扩大面积由安静时的40m2增加到70m2。由于雾天近地面层大气污染严重,而各种污染物①在这时主要利用运动呼吸量的增加而大量进入人体内;一部分附着和沉积在呼吸道壁和上皮细胞上;另一部分利用运动时肺泡扩散面积的增大,进入人体的肺泡内,沉积于肺的深部,使呼吸机能减退,肺的换气功能降低,从而导致呼吸系统疾病的发生。主要疾病有呼吸功能减退、肺泡弹性减弱、恶心、胸闷、动脉硬化、中枢神经疾病、肺癌、头痛、恶心等。
（二）对心血管系统的影响与危害
进入肺内的各种污染物②通过肺与组织、血液的气体交换,被血液吸收,溶解于血液。借运送气体的作用和体循环的加快,迅速进入人体,沉积和潜伏到心脏和管
壁以及各大器官的深部。使血管阻力增大,功能降低,心脏的泵血功能减弱,造成脑、心肌或其它组织器官严重缺氧,导致心血管系统的疾病。
对心血管系统的污染效应,同样是沉积于心脏、血管壁等处的污染物的大小。它一方面受呼吸系统的影响,另一方面,心率、每搏输出量、心输出量的增加也是导致沉积率升高的主要原因。沉积率越多,危害程度越大。
（三）对皮肤的影响与危害
人体工作时产生的热量比安静时会增加很多,体温会升至40e,产生的热量是安静时的10- 15倍。由于雾大,空气湿度大,风力弱,工作时产生的热会受到阻碍,皮肤对流散热能力降低,有机体向四周散热的速度缓慢,使正常的代谢能力散发受到抑制,运动者往往会感到头晕,胸闷、周身不适,还会使人体污染物(致癌物质)粘着在皮肤表面,造成皮肤病甚至皮肤癌的频繁发生。
（四）神经系统
在城市中的可吸入颗粒物,大部分是由机动车尾气产生的。 含铅汽油燃烧后生成的铅化物微粒扩散到大气中,随呼吸道进入人体之中而影响人体健康。 大量污染物包括二氧化硫、碳氧化物、氨氧化物和碳氢化物，还有大气二次污染物光化学氧化剂和硫酸雾等 进入肺内的各种污染物主要包括酸雾、硫化物、氮化物、氧化物、卤化物、有机化合物等。 如支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺水肿、酸血病等。
研究表明,铅对人体神经系统有明显的损害作用,可能影响儿童智力的正常发育。母体接触铅污染后, 后代可以出现神经系统发育异常。小于 1μm 的含铅颗粒物在肺内沉积后,极容易进入血液系统,大部分与红细胞相结合,小部分形成铅的磷酸盐和甘油磷酸盐,然后进入肝、肾、肺和脑,几周后进入骨内,导致高级神经系统紊乱和器官调解失能,逐渐表现为头疼、头晕、嗜睡和狂躁严重的中毒性脑病。
（五）具有致癌、致突变、致残作用
石油、煤等化石燃料及木材、烟草等有机物在不完全燃烧过程中会产生多环芳烃(PAHs)，排放的PAHs 可直接进入大气,并吸附在颗粒物,特别是直径小于
2.5μm 的细颗粒物上。由于 PAHs 具有致癌、致突变、致残作用,因此对人体健康危害极大,其中代表物苯并芘(BaP)是最具致癌性的物质,能诱发皮肤癌、肺癌和胃癌。另外,空气中的 PAHs 可以和 O3、NOx、HNO等反应, 转化成致癌或诱变作用更强的化合物,从而对人体健康构成威胁。
（六）雾霾天能见度低,容易酿成意外事故。
大雾天气,能见度极低,很可能由于精神不佳、注意力不集中、视线受阻等原因,发生各种意外伤害事故，对人体健康造成极大的危害。
雾霾的成因
及其
对人体健康影响和危害
学号:2012041424
姓名:张祎
近年来随着经济的发展和城市化进程的不断加快,以城市为中心的大气污染问题日趋严重,成为制约城市可持续发展的关键因素。人体在浓雾及大气污染的环境中进行工作时,随着吸入体内污染物数量的增多,便会出现胸痛、胸闷、恶心等短期症状和呼吸系统功能下降以及病变等长期症状。对人体的健康造成诸多不利的影响。通过建立雾霾天气应急预警机制、加强对工业废气和汽车尾气等的控制治理等措施，从事为人类提供一个适宜居住的生活环境，改善人类赖以生存的地球家园。
大气污染物是由单相或二相颗粒物和气态污染物组成的混合物，目前把人群健康效应特异地归因于某种污染物还有难度。大气颗粒物来源多、地区特性强，是大气中化学组成最复杂、危害最大的污染物之一。
大气颗粒物污染造成的公共健康风险一直受到各国政府和公众的关注。世界卫生组织( WHO) 、美国环保局( USEPA) 和欧盟( EU) 等机构在评价大气污染健康危害时均选择颗粒物作为代表性大气污染物。WHO 报告指出不论是发达国家还是发展中国家，大气颗粒物及其对公众健康影响的证据都是一致的，即目前城市人群所暴露的颗粒物浓度水平，会对健康产生有害效应。
从我国历年的环境公告来看，颗粒物一直是影响城市空气质量的首要污染物，主要来源包括燃煤源、机动车尾气、土壤风沙尘、建筑尘、冶炼尘、城市扬尘和二次颗粒物等，受体模型是目前主要的环境空气颗粒物定量来源解析方法。机动车尾气和燃煤等污染源排放颗粒物化学成分复杂，被认为具有相对较大的健康危害。
一、雾霾的基本概念
所谓灰霾天气,就是指由于空气中含有的氮氧化物、颗粒物的总量过大,导致空气能见度偏低,大气中出现浑浊。霾的本质则是“细粒子污染”,形成的主要原因则是工业废气,汽车尾气中的污染物质经过一系列化学反应,造成二次污染,散播到大气中的尘埃、硫酸颗粒、硝酸颗粒、有机碳氢化合物等粒子悬浮在空中,从而使大气变得混浊,造成人们视野模糊,能见度偏差,如果水平能见度小于10000m时,将这种粒子物组成的气溶胶系统造成的视觉障碍称为霾(haze)或灰霾。
二、雾霾的具体分类及对环境的危害
雾霾的具体种类包括PM10和PM2.5，二者都对环境造成了很大的危害，具体危害如下：
（一）PM10对环境的影响
大气颗粒物虽然在地球大气成分中含量很少,但对环境的危害极大。轻者造成建筑物表面受到污染,影响市容,重者对能见度、温度等均产生重要影响。
1.PM10对能见度的影响
20 世纪 70年代以来，环保部门一直都关注着大气颗粒物对能见度的影响。尽管它在大气中只占很少的一部分，但颗粒物对城市大气光学性质的影响可达99%。研究表明，PM10的性质与能见度的降低密切相关 。
能见度的降低主要是由于气体分子与颗粒物对光的吸收和散射减弱了光信号，并由于散射作用减小了目标物与天空背景之间的对比度而造成的。
1.1对光的散射效应。
能见度降低的最主要因素是光的散射，60%～95%的能见度减弱都是颗粒物的散射造成的。 空气分子对光的散射作用很小，其最大的视距（极限能见度）为 100～300km（具体数值与光的波长有关）。 但是由于大气中颗粒物的存在，造成的能见度一般远远低于这一数值：在极干净的大气中的能见度才可以达到 30km 以上；在城市污染大气中能见度大约在5km左右甚至更低；甚至在浓雾中能见度只有几米。在大气气溶胶中，最主要是粒径为 0.1μm～1.0μm 的颗粒物通过光的散射而降低物体与背景之间的对比度，从而降低能见度。
1.2 对光的吸收效应
能见度降低的第二大因是PM10对光的吸收效应，PM10对光的吸收几乎全部都是由炭黑（也称元素碳）和含有炭黑的颗粒引起的。每年，世界上排放的炭黑仅占全部颗粒物排放量的 0.2%～1.0%。但是，它们的消光效应是不可忽视的，因为煤烟的总消光系数是透明颗粒的2～3 倍，所以大气中含有少量的煤烟颗粒就可以导致光强降低很多。这些光吸收颗粒物甚至会使某些地方的能见度降低一半以上，严重者还可形成烟雾而使城市呈褐色。
1.3 PM10对温度的影响
大量颗粒物的存在直接阻挡太阳光抵达地球表面，造成可见光的光学厚度增大，抵达地面的太阳能通量剧烈下降，从而使地面温度降低，高空的温度增高。特别是直径在 0.1～0.5μm 的颗粒，通过散射与吸收太阳与地球辐射在大气能量平衡中起着重要作用。大量资料表明，当 PM10 浓度达到100μg/m时，到达地球表面的紫外线就会减少 7.5%；当 PM10 为600μg/m时，到达地面的紫外线就会减少 42.7%；当PM10 为 1000μg/m时，到达地面的紫外线减少60%。Rasool 等估计，全球本底不透明度至少会增加四倍，这样就会使全球温度降低 3.5 摄氏度之多，这么大的降温幅度如维持若干年，相信足以引起一个冰河期。
（二）PM2.5对环境的影响
2.1PM2.5的来源
PM2.5主要包括有机碳、碳黑、粉尘、硫酸铵(亚硫酸铵)、硝酸铵等五类的化学成分。有机碳、碳黑和粉尘等原生颗粒物被称为一次颗粒物。亚硫酸铵、硝酸铵等，是由人类活动排放或自然产生的二氧化硫和二氧化氮等，在大气中经过光化学反应形成的二次污染物，所以被称为二次颗粒物。
一次颗粒物中的碳黑粒子主要来源于汽车尾气排放、锅炉燃烧、秸秆焚烧和居民柴草燃烧等途径，粉尘主要来自道路交通、建筑工地和工农业生产过程的扬尘。在一次颗粒物的各个来源中,PM2.5 所占的比例相差较大,道路扬尘与建筑扬尘以粗颗粒为主,由燃料燃烧产生的颗粒物，则以细颗粒PM2.5为主。
硫酸铵主要来源于燃烧高硫煤的锅炉，酸铵主要来源于锅炉与燃油机动车,氨（NH3）主要来源于化肥生产、动物粪便、焦炭生产、冷冻车间和控制 NOX
的锅炉(NH3作为降解剂)。大气相对湿度对二次粒子的生成起着不可忽视的作用，不仅是决定二次粒子的生成和低空的累积的重要条件,而且是决定二次粒子粒径增大与散射率变化的首要条件。
2.2大气能见度的影响
众所周知，PM2.5是导致灰霾天气形成的罪魁祸首。进入大气中的灰霾，导致大气能见的降低，对地面交通安全和飞机的起飞、降落，都构成巨大威胁。 广义上的能见度，包括气象观测中的大气能见度，夜间识别远处灯光信号的灯光能见度，以及卫星测量技术中的从空中观测地面目标的能见度等。狭义的大气能见度，通常指标准视力的人，在当时的天气条件下，在水平方向上，能够从天空背景中将黑色目标物体（大小适度）区别出来的最大距离。起初，人们把能见度为 10 个等级，分别用数字0-9表示。例如，在有雾的天气状况下，能见度为 2级，表示能见距离为 0.2-0.5公里。能见度与气象条件和大气污染程度密切相关。在理论上，干结空气的能见度，可以达到 300公里。污染空气中能见度，只有10公里，甚至更低。
大气能见度的降低，主要是由于颗粒物对光的吸收和散射造成的 。可 见 光 辐 射 的 波 长 为0.40-0.76 微米，其中最大强度在 0.52 微米左右。因此，粒径为 0.1-1.0 微米的固体或液体粒子，对于能见度的影响最大。大气中的硫酸盐粒子的粒径大多都在0.2-0.9微米之间。因此，它们对大气能见度的影响特别显著。
在颗粒物粒子中，粒径小于 2.5 微米粒子的消光作用远大于粒径在 2.5微米以上的粒子。在小于2.5微米的粒 子 中，对于可见光 (波长在0.40-0.76 微米范围内) 来说，PM2.5 的消光作用最强。所以PM2.5是能见度的降低的最主要因素。
三、雾霾对人体健康的危害
（一） 对呼吸系统的影响与危害
正常人工作时呼吸系统的各项生理机能指标明显会比安静时的呼吸频率、呼吸深度增加很多,分别是安静时的2-3倍和4-5倍。肺的最大通气量可增至100- 110/分，这是安静时的十几倍。由于肺通气量增加使得参与扩散的肺泡数量急剧增多,肺泡的扩大面积由安静时的40m2增加到70m2。由于雾天近地面层大气污染严重,而各种污染物①在这时主要利用运动呼吸量的增加而大量进入人体内;一部分附着和沉积在呼吸道壁和上皮细胞上;另一部分利用运动时肺泡扩散面积的增大,进入人体的肺泡内,沉积于肺的深部,使呼吸机能减退,肺的换气功能降低,从而导致呼吸系统疾病的发生。主要疾病有呼吸功能减退、肺泡弹性减弱、恶心、胸闷、动脉硬化、中枢神经疾病、肺癌、头痛、恶心等。
（二）对心血管系统的影响与危害
进入肺内的各种污染物②通过肺与组织、血液的气体交换,被血液吸收,溶解于血液。借运送气体的作用和体循环的加快,迅速进入人体,沉积和潜伏到心脏和管
壁以及各大器官的深部。使血管阻力增大,功能降低,心脏的泵血功能减弱,造成脑、心肌或其它组织器官严重缺氧,导致心血管系统的疾病。
对心血管系统的污染效应,同样是沉积于心脏、血管壁等处的污染物的大小。它一方面受呼吸系统的影响,另一方面,心率、每搏输出量、心输出量的增加也是导致沉积率升高的主要原因。沉积率越多,危害程度越大。
（三）对皮肤的影响与危害
人体工作时产生的热量比安静时会增加很多,体温会升至40e,产生的热量是安静时的10- 15倍。由于雾大,空气湿度大,风力弱,工作时产生的热会受到阻碍,皮肤对流散热能力降低,有机体向四周散热的速度缓慢,使正常的代谢能力散发受到抑制,运动者往往会感到头晕,胸闷、周身不适,还会使人体污染物(致癌物质)粘着在皮肤表面,造成皮肤病甚至皮肤癌的频繁发生。
（四）神经系统
在城市中的可吸入颗粒物,大部分是由机动车尾气产生的。 含铅汽油燃烧后生成的铅化物微粒扩散到大气中,随呼吸道进入人体之中而影响人体健康。 大量污染物包括二氧化硫、碳氧化物、氨氧化物和碳氢化物，还有大气二次污染物光化学氧化剂和硫酸雾等 进入肺内的各种污染物主要包括酸雾、硫化物、氮化物、氧化物、卤化物、有机化合物等。 如支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺水肿、酸血病等。
研究表明,铅对人体神经系统有明显的损害作用,可能影响儿童智力的正常发育。母体接触铅污染后, 后代可以出现神经系统发育异常。小于 1μm 的含铅颗粒物在肺内沉积后,极容易进入血液系统,大部分与红细胞相结合,小部分形成铅的磷酸盐和甘油磷酸盐,然后进入肝、肾、肺和脑,几周后进入骨内,导致高级神经系统紊乱和器官调解失能,逐渐表现为头疼、头晕、嗜睡和狂躁严重的中毒性脑病。
（五）具有致癌、致突变、致残作用
石油、煤等化石燃料及木材、烟草等有机物在不完全燃烧过程中会产生多环芳烃(PAHs)，排放的PAHs 可直接进入大气,并吸附在颗粒物,特别是直径小于
2.5μm 的细颗粒物上。由于 PAHs 具有致癌、致突变、致残作用,因此对人体健康危害极大,其中代表物苯并芘(BaP)是最具致癌性的物质,能诱发皮肤癌、肺癌和胃癌。另外,空气中的 PAHs 可以和 O3、NOx、HNO等反应, 转化成致癌或诱变作用更强的化合物,从而对人体健康构成威胁。
（六）雾霾天能见度低,容易酿成意外事故。
大雾天气,能见度极低,很可能由于精神不佳、注意力不集中、视线受阻等原因,发生各种意外伤害事故，对人体健康造成极大的危害。