第三章：无形的杀手

    
    
    前面说了很多北京大气污染的现状，其中也提到了很多污染物的名称，那么，现在，我们来主要了解一下其中具有代表性的主要污染物。看一看这些隐藏在神秘面纱背后的人类杀手的真实面目。
    
    大气污染的定义：
    在干洁的大气中，痕量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域更为明显。
    所谓干洁空气是指在自然状态下的大气（由混合气体、水气和杂质组成）除去水气和杂质的空气，其主要成分是氮气，占78.09%；氧气，占20.94%；氩，占0.93%；其它各种含量不到0.1%的微量气体(如氖、氦、二氧化碳、氪)。
    了解了大气污染的定义，下面我们了解一下大气主要的污染物有那些。并初步定性地了解它们的危害。
    
    大气污染物的分类：
    大气污染物主要可以分为两类，即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。
    颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称尘。
    硫氧化物：是硫的氧化物的总称，包括SO2、SO3、三氧化二硫，一氧化硫等。
    碳的氧化物：主要包括二氧化碳和一氧化碳。
    氮氧化物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，NO，NO2，三氧化二氮等。
    碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。
    其它有害物质：如重金属类，含氟气体，含氯气体等。
    
    大气污染的危害与影响：
    大气污染对人类及其生存环境造成的危害与影响，已逐渐为人们所认识，归结起来有如下几个方面：
    ①对人体健康的危害：人体受害有三条途径，即吸入污染空气、表面皮肤接触污染空气和食入含大气污染物的食物，除可引起呼吸道和肺部疾病外，还可对心血管系统、肝等产生危害，严重的可夺去人的生命。
    ②对生物的危害：动物因吸入污染空气或吃含污染物食物而发病或死亡，大气污染物可使植物抗病力下降、影响生长发育、叶面产生伤斑或枯萎死亡。
    ③对物品的危害：如对纺织衣物、皮革、金属制品、建筑材料、文化艺术品等，造成化学性损害和玷污损害。
    ④造成酸性降雨，对农业、林业、淡水养殖业等产生不利影响。
    ⑤破坏高空臭氧层，形成臭氧空洞，对人类和生物的生存环境产生危害。
    ⑥对全球气候产生影响，如二氧化碳等温室气体的增多会导致地球大气增暧，导致全球天气灾害增多，又如烟尘等气溶胶粒子增多，使大气混浊度增加，减弱太阳辐射，影响地球长波辐射，可能导致天气气候异常。
    
    各种大气污染物对人体的影响：
    1． 一氧化碳（CO）
    CO是一种无色无臭的窒息性有毒气体，由于CO和血液中有输氧能力的血红素蛋白（Hb）的亲和力，比氧气和Hb的大200---300倍，因而CO能很快和Hb结合形成碳
    
    氧血红素蛋白（CO--Hb），使血液的输氧能力大大降低，从而使心脏、大脑等重要器官严重缺氧，引起头晕、恶心、头痛等症状，轻度是使中枢神经系统受损，慢性中毒严重时会使心血管工作困难直至死亡。为保护人类不收CO的毒害，应将24h内吸收的CO的浓度控制在5*10-6以内。CO和Hb的结合是可逆的，如果吸入低浓度CO后置于新鲜空气中或进入高压氧舱，已经与Hb 结合的会被CO会被分离出来，通过呼吸系统排出体外。
    
    不同浓度一氧化碳对人体的影响----------------------------表（1）
    CO浓度（10-6） 对人体健康的影响 CO浓度（10-6） 对人体健康的影响
    5--10 对呼吸道患者有影响 250 2h接触，头痛，血液中CO—Hb〉40%
    30 人滞留8h，视力及神经机能出现障碍，血液中CO—Hb=5% 500 2h接触，剧烈心痛、眼花、虚脱
    40 人滞留8h，出现气喘 3000 30分钟内死亡
    120 人滞留1h中毒，血液中CO—Hb〉10%
    
    2.碳氢化合物（HC）
    碳氢化合物（烃）包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物，如苯、醛、烯、酮等200多种复杂成分。当甲醛，丙烯醛等醛类气体浓度超过10-6时，会引起头痛、恶心、贫血，超过103会急性中毒。应当引起特别注意的是带环的多环芳香烃，烃类成分是还是引起光化学烟雾的重要物质。
    
    3．氮氧化物（NOx）
    氮氧化物是燃烧过程中形成的多种氮氧化合物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，总称为Nox。在内燃机中主要是NO，约占95%。其次为NO2，约占5%。NO是无色无味气体，有轻度刺激性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经有轻度障碍，NO 可被氧化为NO2。NO2是一种红棕色强刺激性的有毒气体，其含量为0.1*10-6即可嗅到，1*10-6到4*10-6就感到恶臭，其对人体的影响如下表（2）
    
    不同浓度NO2对人体健康的影响------------------表（2）
    NO2浓度(10-6) 对人体健康的影响
    1 闻到臭味
    5 闻到强臭味
    10---15 10分钟内眼、鼻、呼吸道受到刺激
    50 1分钟内即感到呼吸困难
    80 3分钟内感到胸痛、恶心
    100---150 30---60分钟内因肺水肿死亡
    250 很快死亡
    NO2进入人体后，和血液中血红素蛋白Hb结合，使血液输氧能力下降，对心脏、肝脏、肾脏都会有影响。NO2会使植物枯黄，但NO2较易扩散，遇水易溶解，故其积累浓度不会太高。NO2是地面附近大气中形成臭氧的主要因素。
    
    4.光化学烟雾
     O3浓度对人体健康的影响-------------表（4）
    O3浓度（10-6） 对人体健康影响
    0.02 开始嗅到臭味
    0.2 1小时感到胸紧
    0.2---0.5 3---6小时视力下降
    1 1小时气喘，2小时头痛
    5-10 全身痛，麻痹引起肺气肿
    50 30分钟死亡
    HC和Nox在强阳光照射下会生成臭氧和过氧酰基硝酸盐（PAN），即浅蓝色的光化学烟雾，它是一种强刺激的有害气体二次污染物。光化学烟雾中的O3是强氧化剂，能使植物变黑直至枯死，能使橡胶开裂，它有特别的臭味，其嗅觉值为0.02*10-6，1*10-6接触1h时会引起气喘、慢性中毒，50*10-6浓度30分钟就能致人死命，其对人体影响参见表（4）。
    
    5.微粒
    微粒对人体的危害和微粒的大小及其组成有关。微粒越小，悬浮在空气中的时间越长，进入人体肺部后停滞在肺部及支气管的比例越大，危害越大，小于0.1μm的微粒能在空气中作随机运动,进入肺部并俯在肺细胞的组织中,有些还会被血液吸收。0.1μm---0.5μm的微粒能深入肺部并粘附在肺叶表面的粘液中，随后被绒毛所清除。大于5μm的微粒常在鼻处受阻，不能深入呼吸道，大于10μm的微粒可排出体外。微粒除对人体呼吸系统有害外，由于微粒存在缝隙而能吸附空气中的有毒物质或致癌物，从而对人体造成更大危害。由于柴油机的微粒直径大多小于0.3μm，而且数量比汽油机高出30---60倍，成分更为复杂，因而柴油机派出的微粒危害更大！
    而目前我国北方城市大气总悬浮颗粒物的百分之五十来自扬尘，其中建筑施工是扬尘的重要来源。
    大气典型污染物与典型病例统计：
    原来在中国纺织总会工作的周老太太，有一段时间咳嗽不止，吐出的痰都是黑的。“你说怪不怪，”她对邻居说：“我们家也没人抽烟呀。”去医院一检查，医生给了她一个答案：街上烟尘太大了。
    此类病例不胜枚举。北京人不禁要问，我们现在还能呼吸到新鲜空气吗?
    上面所说烟尘是一种通俗的讲法，它究竟是一种什么东西呢？它正形象的表达了我们下面要涉及的大气颗粒物。
    污染物浓度与疾病发病率关系-------------表（5）
    疾病名称 TSP SO2 NOX
    咽喉炎 Y=-4.43+50.61x
    R=0.98 Y=-4.07+2113.55x
    R=0.90 Y=-4.04+319.77x
    R=0.81
    气管炎 Y=-6.17+65.58x
    R=0.93 Y=-5.60+295.72x
    R=0.87 Y=-4.69+415.22x
    R=0.73
    鼻炎 Y=-0.92+6.93x
    R=0.54 Y=-0.50+46.33x
    R=0.71 Y=-0.41+66.96x
    R=0.61
    结膜炎 1/γ=-17.96+11.28/x
    r=0.535 1/γ=-8.89+0.96/x
    r=0.58 1/γ=-17.29+0.90/x
    r=0.75
    肺炎 Y=-0.55+4.84x
    R=0.98 Y=-0.38+25.49x
    R=0.96 Y=-0.39+37.86x
    R=0.90
    大气颗粒物的粒径范围在0.01~100μ米之间，统称为总悬浮颗粒物（TSP）（在美国，TSP则是指小于40μ米的大气颗粒物）；PM10和PM2.5分别指空气动力学直径Da小于或等于10μ米和2.5μ米的大气颗粒物。PM10也称为可吸入颗粒物（Inhalable Particles），世界卫生组织（WHO）则称之为可进入颗粒物（Thoracic Particles）；Pooley 与Gibbs（1996）定义的可入肺颗粒物（Respirable Particles）是指能够经入人体肺泡的颗粒，即指PM2.5。PM2.5属于细微颗粒物的范畴，通常也称为细粒子（Fine Particles）。
    
    人们每次呼吸都往肺部深处吸入大量微粒，在正常情况下，大约一次吸气要吸入50万个微粒。
    那么，大气污染究竟与人体健康有怎样的对应关系呢？刚才介绍主要大气主要污染物时曾介绍了一些污染物对人体的危害，但那只是从物质的化学性质上定性地进行研究，下面我们将要对其中对人体危害较大的几种物质逐一进行定量分析。本调查根据某城市环境空气检测结果，按照环境空气质量的差异把市区分成为6个区域，对区域进行人群发病情况回顾性调查。采取随机总群抽样的方法，调查疾病是呼吸系统和五官系统疾病，调查时间为半年，有效调查人数4594人。分析结果请参照表（5）。
    从表中我们可以看出，咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病与大气污染有明显相关性，鼻炎、结膜炎发病率与大气污染有关，但无显著性。呼吸系统受TSP影响明显。而鼻眼器官疾病可能主要受SO2与NOX的影响。但实际上，污染的空气对人体的影响是多种污染物质共同作用的结果，其时间性、空间性、综合性均较复杂，具体运用时应参考所在城市具体情况具体分析。