空氣理化檢驗概論空氣（air）是人類生存最重要的環境因素；空氣質量與人體健康息息相關。有毒有害物質進入空氣后，空氣組成改變，質量下降，甚至造成空氣污染（airpollution），影響人們身體健康。空氣理化檢驗（physicalandchemicalanalysisforair）是一門以保護人群健康為目的，以分析化學為技術手段，研究空氣污染物（airpollutant）采樣和理化檢驗的方法、原理的科學。它所指的空氣包括大氣（atmosphere）、工作場所空氣（workplaceair）和室內空氣（indoorair），或者說包括室內空氣和室外空氣。第一節空氣理化檢驗的基本任務和內容一、空氣理化檢驗的意義目前，人類面臨的十大環境問題，大部分都與空氣質量有關，世界衛生組織（WHO）正在加強對全球空氣質量的監測。空氣理化檢驗是這一工作的重要組成部分，是判斷特定范圍內空氣質量的重要手段，是實施國家空氣質量衛生標準（hygienicstandard）的必要措施；具有以下三個方面的重要意義。1．防止空氣污染引起的急性中毒、慢性危害和遠期作用開展理化檢驗工作，人們可以了解空氣中有毒有害物質的種類、數量和來源，指導人們控制空氣污染，防患空氣毒物中毒和慢性危害，保障人群健康。特別是在一些突發事件中，空氣理化檢驗是查明化學物質中毒的主要手段，對擬訂搶救方案具有重要指導作用。2．評價環境空氣質量狀況，評價空氣污染控制、管理效果開展空氣理化檢驗工作，能有效監測室內和特定環境空氣中污染物的種類和濃度，判斷空氣污染的程度、范圍、規律和廢氣排放的情況；根據有關衛生標準對空氣質量進行評價，對污染源排放和凈化裝置情況進行評價。近年來，室內空氣污染（indoorairpollution）日趨嚴重，人們正在受到比室外空氣污染更加嚴重的危害；加強室內空氣理化檢驗對保護人體健康具有更加廣泛和直接的意義。3．為保護人體健康，治理空氣污染提供科學依據根據暴露反應關系，通過長期檢測空氣污染物的濃度，人們可以預測空氣中有毒有害物質對接觸人群健康的影響，預報其對生態系統的影響，為預防和治理空氣污染積累資料；應用空氣理化檢驗的綜合資料，為制訂和修訂空氣質量衛生標準，為城鎮和工礦企業建設的合理布局，為制訂廢氣治理方案以及保護人體健康提供科學依據。二、空氣理化檢驗的基本任務和分類空氣理化檢驗的主要任務是應用理化檢驗手段，發現、了解空氣中有毒有害物質的來源、種類、數量、遷移、轉化和消長規律，為消除空氣污染，改善空氣質量，保護人群健康提供科學依據。根據檢驗對象的不同，空氣理化檢驗可以分為大氣質量檢驗、工作場所空氣質量檢驗、室內空氣和公共場所空氣質量檢驗。1．大氣質量檢驗大氣質量檢驗主要是研究大氣污染物在空氣中的組成、濃度變化及其遷移規律。2．室內空氣和公共場所空氣質量檢驗許多空氣污染問題都與室內空氣污染有關。由于現代建筑材料等可能不斷散發有機污染物、現代建筑門窗密封程度不斷提高、人們大量使用空調，造成室內通風換氣次數減少，新風量嚴重不足，室內空氣污染物不斷積累；加之人們大多數時間在室內度過，因此，與室外空氣污染相比，室內空氣污染對人體的危害更大。近年來，室內空氣和公共場所空氣的理化檢驗工作任務越來越多。室內空氣質量檢驗以室內空氣質量衛生標準為依據，檢驗的對象是某一特定的房間或場所內的環境空氣，目的是了解和掌握室內環境空氣狀況（污染物種類、水平、變化規律），評價污染物濃度是否超過國家衛生標準，空氣污染物對人體健康是否有影響二十世紀80年代以來，我國開始了室內空氣理化檢驗工作，經歷了兩個階段。第一個階段主要是檢驗燃料燃燒產生的室內空氣污染物。最有代表性的工作是1987～1988年在上海、武漢、承德和沈陽四個城市調查室內空氣污染物；在云南宣威縣肺癌高發區調查室內燃煤空氣污染物。結果表明，我國燃煤家庭室內空氣污染嚴重，已對人體健康構成危害。第二階段是2000年以來，隨著經濟技術的高速發展和人民生活水平的不斷提高，人們的生活方式也發生了很大變化。房屋越來越密閉，建筑裝潢材料日益普及，各種油漆、涂料、化妝品、香味劑、清潔劑、消毒劑和殺蟲劑等大量進入家庭，使室內空氣中有毒化學物質的種類和數量不斷增加。由于室內空間小，空氣不流通，空氣交換不足，限制了污染物的稀釋，導致人體長期密切接觸室內有毒化學物質，常常對人體健康造成嚴重危害，“不良建筑物綜合征”（sickbuildingsyndrome，SBS）就是這一潛在危害的表現。衛生檢驗研究結果表明，我國裝飾裝修引起的室內空氣污染嚴重，特別是室內甲醛和揮發性有機物污染更應引起人們高度重視。目前，室內空氣污染監測的重點已轉向對這類物質的檢驗；國家頒布了一系列與室內空氣質量相關的衛生標準和法規。3．工作場所空氣中有害物質的檢驗廠礦企業生產活動中排放的廢氣污染工作場所空氣，影響周邊環境空氣質量，對作業人員和周邊居民健康造成長期的危害。對工作場所廢氣的檢驗，主要是檢驗車間空氣中有毒有害物質的種類和含量，預防急慢性中毒事件的發生，為改善作業場所空氣質量，保護人群健康提供依據；為制定作業場所的空氣質量衛生標準和相應的法規提供科學依據。檢驗工作場所空氣中的有毒有害物質，一直是空氣理化檢驗工作的重要任務。從空氣理化檢驗的總體任務來說，雖然目前工作重點已由原來的室外空氣檢驗向室內空氣檢驗轉移，但由于工作場所往往可能固定地、長期地、集中地排放高濃度空氣污染物，對局部空氣造成嚴重污染，對相對固定的人群造成長期危害，因此，這一工作依然是空氣理化檢驗的重要任務。按照檢驗目的，空氣理化檢驗可分為三類。1．環境污染監測主要監測對象是室內、公共場所和工作場所的空氣，檢驗和判斷生活、生產環境現狀是否合乎國家衛生標準。了解和掌握特定范圍內空氣污染情況，對空氣質量進行評價，預報污染范圍和程度，為修訂、制定國家衛生標準提供科學依據，為治理空氣污染提供依據。目前，環境污染監測工作的重點是室內環境空氣中有毒有害物質的檢測。2．特定目的監測它包括事故性監測、仲裁監測、考核驗證監測和咨詢服務監測。空氣中有毒有害污染物質種類很多，不管出于哪種特定檢測目的，都不可能對所有污染物質制訂衛生標準、制訂限制排放標準和實行控制，很難對所有污染物進行全面的衛生理化檢驗，只能優先選出一些重要的污染物質進行檢驗、控制。空氣理化檢驗工作中，往往根據特定目的選擇一種或幾種污染物進行檢驗。這種優先選擇的有毒有害污染物稱為（環境）優先污染物；對優先污染物的監測稱為優先（污染）監測。空氣理化檢驗工作的目的是研究污染物暴露對人體健康影響的暴露水平。目前，檢驗工作已把個體接觸量監測作為一個重要的特定目的。通過個體接觸量的監測值可以估算出吸入空氣污染物劑量的大小，為評價空氣污染對健康影響提供依據。3．污染源的監測通過檢測污染源（pollutionsource）排放空氣污染物的種類和濃度，判斷污染源造成的污染程度，有利于采取相應措施改善空氣質量。在污染源的監測工作中，同時要對有害物質排放口凈化裝置的性能進行評價。通過對污染源的長期監測，為修訂現行有毒有害物質的排放標準和環境保護法規提供科學依據。三、空氣理化檢驗的主要內容空氣理化檢驗包括兩大方面的工作：空氣自然環境物理因素的測定；空氣污染物的檢驗。最主要的工作是對空氣污染物的理化檢驗，一般按照以下原則，即根據污染的程度，選擇毒性大、擴散范圍廣、危害嚴重的、已經建立了可靠分析方法，并能保證獲得準確檢驗結果的污染物作為優先污染物，再進行優先（污染）檢測。當有多種污染物符合上述條件，又不能同時對其進行檢驗時，應按照下列原則進行優先檢驗：①污染范圍較大的優先檢驗；②污染嚴重的優先檢驗；③樣品具有廣泛代表性的優先檢驗。空氣理化檢驗工作有以下主要內容。1．顆粒物的測定包括生產性粉塵濃度的測定，生產性粉塵分散度的測定，游離二氧化硅的測定，可吸入顆粒物（inhalableparticle，IP）的測定，灰塵自然沉降量的測定等；2．無機污染物的測定如鉛、錳、汞、二氧化硫等物質的測定；3．有機污染物的測定如苯系物、農藥、甲醛等物質的測定；4．空氣污染物的快速測定快速測定是處理突發事件最常用的檢驗手段，是工作場所防止急性中毒的重要預防措施；5．氣象參數的測定為了確定空氣污染物的濃度，對測定結果進行補充說明，空氣理化檢驗工作中還需測定氣溫、氣壓、氣濕、風速等氣象參數。目前，從檢驗工作的重點來看，國內外空氣理化檢驗的主要工作內容正在由對室外空氣污染物的檢驗轉向對室內空氣污染物的檢驗；由主要對無機污染物的檢驗轉向主要對有機污染物的檢驗。室內空氣理化檢驗的主要內容包括化學污染物和顆粒物（particle）的檢驗。室內化學污染物包括十一項：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、氨、臭氧、甲醛、苯、揮發性有化合機物（volatileorganiccompound，VOC）、苯并[a]芘、氡及其子體。這些項目與前面五大測定項目中的相關內容大體相同，但檢測室內甲醛和VOC具有重要意義。室內甲醛的來源很多，對室內空氣污染嚴重。根據WHO定義，常壓下，沸點在50～260℃的各種有機化合物稱為VOC，常用總揮發性有機化合物（totalvolatileorganiccompound，TVOC）表示室內空氣中VOC總的質量濃度。當室內空氣質量好壞與人的呼吸無關，而是因為建筑材料、裝飾材料和日用品造成時，TVOC是表征室內污染程度的一項很好的綜合指標。四、空氣理化檢驗的基本步驟空氣理化檢驗項目很多，但各項檢驗工作步驟大體相同，具有六個基本步驟。（一）現場調查，收集資料，制定采樣方案空氣污染物的形態、遷移、轉化和二次污染物的形成，都受時間、空間、氣象條件和地理等因素的影響。為了正確選擇待測污染物，確定采樣點，制訂檢驗方案，應對現場空氣污染背景進行下列調查：①調查污染源分布、排放情況。主要掌握污染源的類型、數量、位置，了解污染物種類和排放量。有生產活動的還要了解生產原料、燃料及其消耗量。要注意區分是一次污染物還是二次污染物；二次污染物是在大氣中形成的，其高濃度可能在遠離污染源的地方，應在相應地點設計采樣點；②收集氣象資料。主要收集風向、風速、氣溫、氣壓、相對濕度資料；有時還要收集氣溫的垂直梯度、降水量、日照時間等資料。利用氣象資料分析污染物在空氣中的擴散、輸送和理化性質的改變；③收集地形資料。地形對風向、風速和大氣穩定度影響很大，地形資料是指導設計采樣點的重要因素；④收集土地利用和功能分區等情況；⑤收集人口分布和人群健康情況；⑥收集以往的衛生檢驗資料。檢驗人員應根據現場資料制訂采樣方案。（二）確定檢驗項目空氣污染物種類很多，應根據優先監測原則，選擇那些危害大，涉及范圍廣，已建立了成熟測定方法，并有衛生標準可供比較的項目進行檢驗。各國對大氣環境污染例行監測的項目大同小異，我國規定的必測項目有二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物、硫酸鹽化速率和灰塵自然沉降量；選測項目有一氧化碳、光化學氧化劑、氮氧化物、鉛、汞、苯并[a]芘、總烴及非甲烷烴、可吸入顆粒物等。當檢驗目的、檢驗任務十分明確時，可按照國家規定的空氣質量衛生標準，根據現場污染物排放的特點確定檢驗項目。（三）設計采樣點、采樣時間、采樣頻率和采樣方法采樣點設置合理是決定檢測結果正確性的重要因素之一，必須根據待測污染物特點和現場實際情況合理布設采樣點。要根據檢驗目的、污染物分布特征和人力、物力等因素來設計采樣時間和采樣頻率。污染物不同，采樣時間和采樣頻率要求可能不同，有的按規定可多次短時間采樣，有的要連續不斷地、長時間地一次性采樣。采樣時間太短，試樣沒有代表性，檢驗結果不能反映現場污染物濃度隨時間的變化情況。短時間采樣只適用于現場初步調查和污染物濃度很高的事故性污染等應急檢測。合理選用采樣方法是保證樣品測定結果可靠性的又一個重要因素。制訂樣品采樣方案時，要根據污染物的理化性質、存在狀態、污染程度以及分析方法的靈敏度來選擇采樣方法。（四）空氣樣品的保存與預處理空氣樣品有三種保存方法：①密封保存。將樣品放在干燥潔凈的容器中，封口保存；②冷藏保存。對于一些易揮發、易變質的樣品應冷藏保存；③化學保存法。在樣品中加入化學試劑，抑制微生物生長、防止沉淀生成、阻止樣品分解，以便穩定待測組分的組成和形態。空氣樣品應該盡快分析，保存時間越短越好。為了消除干擾，使待測物形態、濃度適應檢驗方法要求，檢驗工作中還要根據樣品類型和待測污染物特征，選擇適當的預處理辦法處理樣品。待測物是無機物時，一般選用無機試劑進行提取；待測物是有機物時，一般采用有機溶劑提取。具體處理方法有濕法（溶解法）、干法（熔融法）和特殊分解法，應選擇使用。（五）樣品的分析測定對樣品進行分析測定是空氣理化檢驗工作的主要內容。應根據樣品特征、待測組分的特點，選擇適宜的檢驗方法。空氣理化檢驗方法主要分為化學分析法和儀器分析法兩大類。化學分析法的主要特點是：準確度高，相對誤差一般小于0.2%；儀器設備簡單；靈敏度較低，只適用于測定常量組分。儀器分析法的共同特點有：①靈敏度高，適用于微量、痕量、超痕量組分的檢測；②選擇性好，對試樣預處理要求簡單；③響應快速，易實現連續自動監測；④可幾種儀器聯用，能發揮多種儀器的優勢。目前，主要依賴現代化高精度大型儀器檢驗分析復雜樣品；⑤準確度不太高，相對誤差較大，通常達到百分之幾，在的甚至更差。因此，要特別注意儀器分析的局限性。這種準確度水平雖然完全滿足空氣樣品中低含量組分的檢驗要求，但分析常量污染物時，其準確度沒有滴定分析、重量分析方法的高。另外，儀器分析法一般都需要用一種或多種標準物質進行校準，而很多標準物質又需要先用化學分析方法進行標定；加之儀器價格昂貴，設備復雜，選用分析測試方法時要根據情況，取長補短，配合使用。從儀器分析方法的種類來看，目前應用最多的檢測方法是分光光度法和氣相色譜法。實際工作中按照以下原則選擇空氣理化檢驗方法：1．選擇國家標準方法、推薦方法。沒有兩類方法時，可以選擇國外的標準方法。選用統一的方法檢驗樣品，其結果具有可比性。若一個待測組分有幾個標準方法時，可根據具體條件選用。2．根據樣品中待測組分的含量選用分析方法。分析常量污染物時選用化學分析法，否則選用儀器分析法。3．分析多組分樣品時，盡可能選擇既可分離組分又可測定組分的分析方法，如色譜法等。4．有條件時，盡可能選擇具有專屬性單項成分檢驗儀器（如甲醛檢測儀等）進行檢驗。5．在經常性的檢驗工作中，盡可能選用連續自動測定儀。有些污染物還可以采用生物學方法進行檢驗。（六）數據處理與結果報告空氣理化檢驗的整個實驗過程始終存在誤差，影響檢驗結果。為了獲得準確的檢驗結果，必須先對檢驗的原始數據進行數理統計處理，再將結果與國家衛生標準進行比較，做出衛生評價，報告檢驗結果。五、空氣理化檢驗的發展趨勢（一）發展歷史與成就我國空氣理化檢驗工作經歷了四個發展階段：第一階段是20世紀50年代后期開始的居民區大氣監測。以保護居民健康為目的，監測和評價由工廠排放的煙氣和廢氣對周圍環境所造成的大氣污染狀況。第二個階段是20世紀80年代初開展的大氣監測。以保護生態環境和健康為目的，監測、評價環境大氣質量。第三階段是1987年以后開展的公共場所空氣監測。以確保室內公共場所空氣質量，保護人們身體健康為目的，國家批準頒發了［1987］24號《公共場所衛生管理條例》，指導開展各類公共場所空氣質量的監測。第四個階段是21世紀以來，我國快速發展室內空氣質量監測。在這四個發展歷史階段中，我國空氣理化檢驗工作取得了五項成就。一是建立了規范化的空氣理化檢驗方法，為保障空氣理化檢驗結果的可靠性、可比性奠定了基礎；對確保正確評價空氣質量、執行有關衛生標準和衛生法規具有重大意義。二是參加了全球大氣監測，動態監測了我國大氣質量狀況。聯合國環境規劃署（UNEP）和WHO建立了全球環境監測系統（GlobalEnvironmentalMonitoringSystem,GEMS），全球大氣監測系統（GEMS/Air）是GEMS的重要組成部分，它通過監測人口高度集中地區的空氣質量，長期觀察全球大氣污染水平和變化趨勢，估計和評價大氣污染對地球生態和人類健康的影響。我國以中國疾病預防控制中心環境與健康相關產品安全所為技術中心，北京、上海、沈陽、西安和廣州作為參加城市，參加了GEMS/Air國際合作，動態監測我國大氣質量。結果表明，我國空氣污染十分嚴重，引起了國內外的廣泛關注。三是開展了個體接觸量監測，利用衛生檢驗結果更好地反映了污染物與疾病之間的劑量效應關系。個體接觸量是指以人體為靶標，對污染物與人體接觸，特別是與鼻、嘴等呼吸器官相接觸的量。測定時，由選定的人群攜帶個體采樣器，通過跟蹤其正常的活動規律進行連續采樣或間斷采樣，測定每人每日對污染物的接觸量，測定一天內或一段時間內污染物濃度的變化情況。個體接觸量的監測結果不是某一固定地點采樣、測定的結果，而是一個人室內外實際生活、工作活動（包括工作、休息、吃飯、走路、乘車等）時的接觸量。這種檢驗結果不但反映了污染物每天進入人體的總量、平均濃度和時間加權平均濃度，而且還可以反映出不同時間段污染物的總量和平均濃度。結合大量的人體健康檢查，個體接觸量監測數據能很好地反映出污染物與疾病之間的劑量效應關系，是評價空氣污染對健康影響的依據。近年來，我國先后研制了CO、NO2和PM10等個體采樣器，為人們普遍關注的室內空氣污染和個體接觸量的評價監測提供了最適用的采樣裝置。四是大力開展了室內空氣質量衛生檢驗工作，使空氣理化檢驗工作更加具有衛生學意義。空氣污染包括室內、室外空氣污染兩部分。由于人們每天80%～90%的時間在室內生活或工作，所呼吸的空氣主要來自于室內，接觸室內空氣污染物的時間明顯多于室外。另外，室內污染源就在室內微小的環境中產生、積累有毒有害物質，直接作用于人體，室內空氣污染問題更應受到重視。因此，我國近年來開展的個體接觸量監測，使空氣理化檢驗工作更具衛生學意義。五是大力開展了空氣采樣儀器、檢測儀器和氣體標準物質的研究開發工作，為我國空氣理化檢驗工作的質量保障創造了物質條件。（二）發展趨勢根據近年來發生的一些公共衛生事件，由國內外檢驗工作的發展歷史和現狀可見，空氣理化檢驗呈現以下發展趨勢。1．主要檢驗對象由無機物轉向有機物重點關注嚴重影響人體健康的有機污染物，完善和建立有機污染物的檢驗方法。從我國開展空氣檢驗工作的四個階段可見，我國較早開展了對空氣中無機物的監測，形成了一套較為完整的檢驗方法，研制了相關的儀器設備。通過城市空氣監測系統，比較清楚地了解了空氣中無機物污染狀況；但對空氣中的許多有機污染物的污染狀況還不十分清楚，有的還沒有成熟的檢驗方法和儀器。例如，我國調整燃料結構以來，逐步改燃煤燃料為燃氣、燃油燃料，減少了總懸浮顆粒物（totalsuspendedparticulates，TSP）和SO2等無機物對空氣的污染，但新燃料所產生的有機物的污染水平、污染類型、污染特征以及對人體健康有什么影響，人們知之不多。二噁英、多環芳烴等有機物質具有致癌、致畸、致突變等毒性作用，嚴重影響人體健康，急需加強監測。空氣中有機污染物種類繁多，成分復雜，含量甚微，應盡快研究相關的采樣方法、分離方法和理化檢驗方法。2．主要檢驗范圍由室外轉向室內重點關注室內空氣污染物對人體健康的影響，完善室內空氣質量的衛生標準和檢驗方法。由于室內裝飾、家用化學品的使用，空調的使用導致室內通風量減少，空氣污染物擴散稀釋速度減慢，室內空氣污染嚴重；加之現代生活方式使人們生活在封閉空間的時間增多，使室內空氣污染問題更加突出，空氣理化檢驗工作的主要任務已由主要進行室外空氣污染物的檢驗轉向主要進行室內空氣污染物的檢驗。主要包括（1）建立長期暴露于低劑量空氣污染物接觸水平的檢驗監測方法；（2）充實完善室內空氣質量衛生標準和配套的衛生檢驗方法；制訂家用化學品的衛生標準和衛生檢驗方法；建立規范快速的檢驗方法，完善、提高室內現場實時檢測技術水平，以適應衛生監督、衛生執法和處理現場突發事件的需要。（3）開展室內裝飾裝修材料和用品的衛生監測（healthmonitor）工作及安全評價工作，為制定室內材料和用品的衛生標準、控制室內污染提供科學依據。（4）建立室內空氣凈化產品性能的評價方法。3．在顆粒物的檢驗中，由主要開展TSP檢驗轉向主要進行細顆粒物（fineparticulatematter）對人體健康影響的監測主要是建立PM2.5等細顆粒物的衛生標準。目前，我國城市正逐步由煤煙型污染轉變為汽車排氣型空氣污染，汽車尾氣排出的細顆粒物吸附大量的有毒物質，進入人體影響健康。特別是PM2.5吸附有毒物質，并能直接沉積在呼吸道深部的肺泡內，危害極大。我國對TSP污染的研究較多，污染水平比較清楚，但對細顆粒物的健康效應研究剛剛起步，對細顆粒物（PM2.5）的研究更少。開展相關檢驗工作，盡快制定我國細顆粒物（PM2.5）衛生標準非常必要。4．大氣監測項目趁于全面、合理，監測范圍不斷擴大不僅重視當時的大氣環境污染監測工作，而且著眼于未來的大氣環境質量；不僅監測直接危害人體的污染因素，而且加強對引起全球大氣環境質量下降的全球大氣環境問題及間接污染因素的監測。通過GEMS/Air系統，實行跨國界、跨區域及全球范圍的聯合監測，室外大氣監測范圍不斷擴大。5．檢驗技術向高度自動化方向發展我國空氣理化檢驗技術路線的主要發展方向是，以空氣自動檢測技術為主導，連續自動采樣實驗室分析為基礎，被動式吸收采樣技術和可移動自動監測技術為輔助的技術路線。總的來說，我國空氣衛生檢驗工作已經進入一個新的階段，主要工作范圍從室外逐漸轉向室內，檢驗工作的主要對象從無機污染物轉向有機污染物，并側重于有機污染物、細顆粒污染物和室內空氣污染物對人體健康效應的監測，自動化檢驗技術快速發展。（呂昌銀）第二節空氣污染及其危害一、空氣污染自然狀態的空氣是無色、無臭、無味的混合氣體。在一般情況下，空氣的各組分幾乎是恒定的。空氣的主要成分是氮氣和氧氣，它們占空氣總量的99.03%；其余的主要是氬氣和二氧化碳，是空氣的次要成分；氦、氖、氪、氙、臭氧、一氧化二氮、甲烷等物質，若占空氣總量的0.10%，是空氣的痕量成分。各種自然現象的變化可引起空氣正常組成的變化，如火山爆發，大量的塵埃、SO2和硫化物等氣體進入空氣；雷電產生的NO、NO2和森林火災產生的煙塵和CO2都會污染空氣。一般來講，自然現象引起的空氣污染往往是局部的和短暫的。而人類活動，特別是化石燃料（煤和石油）的大量使用，將許多有害物質如煙塵、SO2、NOx、CO和碳氫化合物等排放到空氣中，使空氣中有害物質的濃度增加，給人類帶來了嚴重的危害。隨著人類生產力的發展和生活水平的提高，向空氣中排放的污染物的數量越來越多，種類也越來越復雜，從而引起空氣質量的嚴重下降，不僅危害人類的健康，而且對地球的整個生態系統和國民經濟的發展都會造成極其嚴重的影響。空氣污染是由于人為的或自然的原因，使一種或多種污染物混入空氣中，并達到一定濃度，超過了空氣的自凈能力，致使空氣原有的正常組成、性狀發生了改變，對人體健康和生活條件造成了危害，對動植物產生不良影響的空氣狀況。常見的空氣污染物主要有顆粒物、SO2、NOx、CO、碳氫化合物（包括多環芳烴）等。空氣中常見的對人體健康影響較大的微量污染物主要是苯并[a]芘（benzo[a]pyrene，B[a]P）、二噁英、H2O2、羥自由基、甲醛、鉛、氟化物等。空氣污染指數（airpollutionindex，API）是表示空氣綜合質量狀況的指標。API就是將常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的概念性指數值形式，并分級表征空氣污染程度和空氣質量狀況，適合于表示城市的短期空氣質量狀況和變化趨勢。API指數所選擇的評價因子為PM10、SO2、NO2、CO和O3，其中PM10、SO2、NO2為必測因子。API由多個分指數（Ii）所組成，Ii的計算方法是將污染物實測濃度的日均值或小時均值代入分段線形方程進行計算，對于第i種污染物的第j個折點（Ii.j，ci.j）的分指數值和相應的濃度值可查表1-1確定。表1-1空氣污染指數相對應污染物濃度（mg/m3）限值APIPM10SO2NO2COO3500.0500.0500.08050.1201000.1500.1500.120100.2002000.3500.8000.280600.4003000.4201.6000.565900.8004000.5002.1000.7501201.0005000.6002.6200.9401501.200注：PM10、SO2和NO2為日均值；CO和O3為小時均值。當第i種污染物ci.j≤ci≤ci.j+1時，其分指數為：式中，Ii為第i種污染物的污染分指數；ci為第i種污染物的濃度測定值；Ii.j為第i種污染物j轉折點的污染分項指數值；Ii.j+1為第i種污染物j+1個轉折點的污染分項指數值；ci.j為第j轉折點i種污染物的（對應于Ii.j+1）濃度限值；ci.j+1為第j+1轉折點i種污染物（對應于Ii.j+1）濃度限值。污染指數的計算結果只保留整數，小數點后的數值全部進位。各種污染物的污染分指數都計算出以后，取最大者為該區域或城市的空氣污染指數API，該項污染物即為該區域或城市空氣中的首要污染物。我國空氣污染指數分為五級，API值小于等于50，表明空氣質量為優，相當于達到國家空氣質量一級標準，符合自然保護區、風景名勝區和其它需要特殊保護地區的空氣質量要求。API值大于50且小于等于100，表明空氣質量良好，相當于達到國家空氣質量二級標準。API值大于100且小于等于200，表明空氣質量為輕度污染，相當于達到國家空氣質量三級標準，長期接觸，易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現刺激癥狀。API值大于200且小于、等于300，表明空氣質量較差，超過國家空氣質量三級標準，一定時間接觸后，對人體危害較大。API值大于300，空氣質量狀況屬于重度污染，此時，所有人的健康都會受到嚴重影響。世界上許多國家和地區都有各自的空氣污染指數發布系統，如美國、英國和我國的臺灣地區采用的是污染物標準指數（pollutantstandardindex，PSI），馬來西亞、我國的香港則采用API指數。PSI和API大同小異，僅在污染物監測項目和評價標準方面稍有不同而已。空氣污染指數所對應的空氣質量狀況及其對人體健康的影響，以及建議采取的措施見表1-2。表1-2空氣污染指數范圍及相應的空氣質量類別API空氣質量表征顏色對健康的影響建議采取的措施0～50優天藍可正常活動51～100良墨綠可正常活動101～200輕度污染淺黃易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現刺激癥狀心臟病和呼吸系統疾病患者應減少體力消耗和戶外活動201～300中度污染橘紅心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運動耐受力降低，健康人群中普遍出現癥狀老年人和心臟病、肺病患者應停在室內，并減少體力活動>300重度污染紫紅健康人運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀，提前出現某些疾病老年人、病人應當留在室內，避免體力消耗，一般人群應避免戶外活動二、空氣污染的危害（一）重大的空氣污染事件1．倫敦煙霧事件英國倫敦曾經多次發生大氣煙霧事件，其中最嚴重的一次發生在1952年12月5～9日，由于短時間內全市取暖用煤排放大量的SO2和煙塵，加之特殊的地形和氣象條件，空氣中的污染物難以擴散，倫敦上空連續4～5天煙霧彌漫，造成了嚴重的空氣污染。與歷年同期相比，在發生嚴重煙霧的第一周，該地區的死亡人口總數大量增加，第二周內死亡的人數仍較平時成倍增加。2．光化學煙霧事件在日光紫外線的照射下，汽車尾氣中的氮氧化物（NOx）和碳氫化合物經過一系列的光化學反應后，可生成刺激性很強的光化學氧化劑（photochemicaloxidant），其主要成分是臭氧、醛類和各種過氧酰基硝酸酯（peroxyacylnitrates，PANs）。20世紀40年代以來，世界上許多汽車流量大的城市都發生過光化學煙霧（photochemicalsmog）事件。1943、1946、1954、1955年，美國洛杉磯發生過一系列的嚴重光化學煙霧中毒事件。1955年的光化學煙霧事件是在37.8℃以上高溫情況下發生的，煙霧滯留市內數日不散，引起嚴重的眼、鼻、喉、呼吸道刺激，出現眼睛紅腫、流淚、喉痛、咳嗽、胸痛、紅眼病流行，甚至呼吸衰竭死亡；653．天然氣井噴事件2003年4．氯氣泄露事件2004年（二）全球性的大氣環境問題 目前與大氣污染相關，影響全球環境的主要問題是溫室效應、酸雨和臭氧層破壞。1．溫室效應人類在生產和生活過程中排入大氣中的某些氣體污染物能吸收太陽和地表發射的熱輻射，使大氣增溫，從而對地球起保溫作用，稱為溫室效應（greenhouseeffects）。能引起溫室效應的氣體稱為溫室氣體（greenhousegas），主要包括CO2、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氯氟烴（氟里昂，CFCs）等。各種溫室氣體對溫室效應的貢獻率不同，CO2為55%、CH4為5%、N2O為6%、CFCs為24%。由此可見，CO2是全球變暖的主要原因。產生溫室效應的后果是：冰山冰川融化，海平面上升，洪水泛濫；森林減少，農作物產量降低；人群中生物性疾病和熱有關死亡數增加；地球生物多樣化減少，甚至使一些生物滅絕。近百年來，地球表面的溫度升高了0.3～0.6℃，海平面上升了10～在1992年召開的聯合國第二次環境與發展大會上，包括中國在內的166個國家簽署了《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC）。1997年發表的《京都議定書》規定了15個發達國家的溫室氣體限排、減排任務和時間。我國于1998年簽署了《京都議定書》。2．酸雨酸雨（acidrain）是指pH＜5.6的酸性降水，包括雨、雪、雹和霧等。酸雨的形成受多種因素的影響，其前提物是SO2和NOx，其中SO2對全球酸沉降的貢獻率為60%～70%。隨著經濟的迅速發展，近20年來我國的酸雨區逐漸擴大，已達國土面積的30%，成為繼歐洲、北美之后的第三大酸雨區。我國酸雨中硫酸根和硝酸根之比約為10:1，說明我國酸雨主要由SO2形成。隨著交通運輸的發展，NOx對酸雨的形成越來越重要。酸雨具有多方面的危害：①引起呼吸道和眼睛慢性炎癥；②影響很多水生生物和土壤中生物的生存；③造成地表水的pH值降低，增加輸水管管壁材料中金屬化合物的溶出量，使水質惡化變質；④使土壤酸化，有毒金屬進入農作物再進入人體；⑤破壞森林、植被，腐蝕建筑物、文物古跡，損害農作物。3．臭氧層破壞臭氧層破壞(destructionofozonosphere)是指近幾十年來，平流層中的臭氧層逐漸變薄，在南北極甚至出現臭氧空洞（ozonehole）的現象。1985年科學家首次在南極上空發現臭氧空洞，后來在北極、青藏高原也觀察到這一現象。過去30年臭氧空洞逐漸增大，2000年測定南極大陸上空洞面積達2800萬km2。人類使用含氯氟烴（CFCs）、溴代氟烴等化學物質是引起臭氧層破壞的主要原因。CFCs亦稱氟利昂（freon），主要是指一氟三氯甲烷（CFC-11）和二氟二氯甲烷（CFC-12）。自然界不產生CFCs，1929年美國生產CFCs以來，CFCs已廣泛用作制冷劑、氣溶膠推進劑、發泡劑、溶劑和氟樹酯原料。CFCs排放進入大氣后，由于缺乏短波紫外線作用，它在對流層的其降解十分緩慢（半衰期10～50年）；到達平流層后，CFCs受到短波紫外線作用而發生光解，釋放出游離氯，后者與O3作用生成氧，從而破壞了大氣的臭氧層。溴代氟烴（哈龍，Halons）有溴三氟乙烷（FC-1301）和溴氯二氟乙烷（FC-1211）等滅火劑和溴代甲烷（CH3Br）和二溴乙烷（CH2BrCH2Br）熏蒸劑等，它們排放到大氣后，可轉移至平流層，使平流層的游離溴離子濃度大幅度上升。溴與氯有協同作用，可加速臭氧的消耗。大氣平流層的臭氧幾乎可全部吸收來自太陽的短波紫外線，使人類和其它生物免遭紫外線輻射的傷害。臭氧層破壞給人類帶來多方面的影響：①增加皮膚癌和白內障的發病率，皮膚癌多為基底和鱗狀細胞癌及惡性黑色素瘤。美國環境保護局依據以往鱗狀細胞癌的發生資料估計，O3每減少1﹪，該類癌癥的發生率將增加2﹪～3﹪。另有人估計，總O3減少1﹪，基底細胞癌、鱗狀細胞癌和皮膚黑瘤的發生率將分別增加4﹪、6﹪和2﹪；②導致嚴重的皮膚灼傷，對淺膚色的人們尤其如此；③影響其它生物的生存和繁殖；④引起全球范圍內氣侯變化。（三）空氣污染的危害1．對人體健康的影響大氣污染對人體的直接危害一方面取決于大氣污染物的性質、濃度、持續作用時間、作用方式及污染物間的聯合作用，另一方面也取決于機體的抵抗力。由于污染物的理化性質和毒性不同，來源不同，侵入機體的途徑、毒害作用機理和在體內的代謝、蓄積、排出途徑等各不相同，同時污染大氣的污染物的數量、濃度不同，人群中各個體對污染物的暴露時間及機體的抵抗力的差異，造成的危害各不相同。（1）急性危害：大氣中污染物在短時間內急劇增高，可使當地人群吸入大量污染物而引起急性中毒甚至死亡。大氣污染引起中毒的范圍大小不一，有時可波及整個工業城市；有時可影響一個或整個工業區；有時僅影響到工廠附近的居民點。發生急性中毒時，往往有一個比較嚴重的污染源或存在事故性排放，同時有不良的氣象條件和特殊的地形存在。世界各地曾發生過多次大氣污染引起的急性中毒事件，如震驚世界的“倫敦煙霧事件，整個城市被濃煙吞沒，超死亡人數達4000多人。1964年日本富山市因工廠氯氣管道破裂，氯氣外溢污染大氣，發生急性氯氣中毒，患者533人，住院43人。1984年12月3日凌晨，印度博帕爾市聯合農藥廠滲漏45噸異氰酸甲酯，毒氣向下風向擴散，很快籠罩了約40km2的地區。幾天內死亡3000（2）慢性危害：大氣中低濃度有毒、有害污染物長期反復作用于人體則可發生慢性危害。大氣中的SO2、NO2、H2S、氯氣、硫酸霧、硝酸霧和顆粒物不僅能對呼吸道、眼結膜產生急性刺激作用，而且還可長期反復刺激這些部位引起咽炎、喉炎、氣管炎和結膜炎等。呼吸道炎癥的反復發作，可以造成氣道狹窄，氣道阻力增加，肺功能不同程度的下降，最終形成慢性阻塞性肺部疾患（chronicobstructivepulmonarydisease，COPD）。大氣顆粒物中含有有毒元素，如鉛、鎘、鉻、氟、砷、汞等。世界上許多城市大氣中鎘、鋅、鉛、鉻的濃度分布趨勢與居民的心臟病、動脈硬化、高血壓、中樞神經系統疾病、慢性腎炎、呼吸系統癥狀的分布趨勢一致。在大氣污染嚴重的地區，居民唾液溶菌酶和免疫性球蛋白A（SIgA）的含量均明顯下降，血清中的免疫指標也有所下降，表明大氣污染可抑制機體的免疫功能。大氣中某些污染物如甲醛、某些石油制品的分解產物均能使機體產生變態反應，發生在日本四日市的哮喘事件就是典型的例子。大氣污染可導致肺部疾患，使肺功能下降，肺動脈壓升高，繼發肺心病。此外，某些污染物如CO、O3、NO2等能使血紅蛋白攜氧能力下降而造成組織缺氧，加重心臟負擔，使心臟病的患病率上升。（3）致癌作用：空氣污染物中能檢出致癌物質，如多環芳烴（polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs）及其衍生物和某些無機元素砷、鉛、鎘、鉻、鈹等，其中致癌性最強的是B[a]P。近幾十年來，國內外許多研究表明，大氣污染程度與肺癌的發病率和死亡率呈正相關關系。許多研究結果均顯示：城區肺癌死亡率大于近郊區；近郊區又大于遠郊區。我國的研究發現，上海、沈陽、天津等大城市居民肺癌死亡率與大氣中B[a]P濃度有顯著的相關關系。毒理學實驗和流行病學研究都證實砷、B[a]P等污染物均有致癌作用。表1-3我國部分城市與其遠郊縣的男性肺癌調整死亡率(1/10萬)城市死亡率近郊縣死亡率遠郊縣死亡率上海29.3224.4916.21長沙23.997.143.09哈爾濱19.298.316.86太原17.0514.099.08北京14.8510.678.302．對動物的危害動物與人類共同生存在一個大氣環境里。大氣污染對人類的傷害，動物也不能幸免于難。凡是對人類造成嚴重危害的大氣污染事件，對動物也產生同樣的危害和影響。空氣污染對動物的危害，除污染物直接侵入造成傷害之外，還通過污染食品進入體內，導致發病和死亡。因為動物沒有能力去選擇和鑒別某些具有毒性的食品，所以它們將比人類更容易遭受污染物的傷害和影響。根據有關文獻報道，美國一家煉鋼廠排放大量的二氧化硫、三氧化二砷等廢棄物，污染了廠區周圍的牧草，牧草中砷的含量高達1338mg/kg，使周圍24km2內的3500頭羊中毒死亡625頭。我國一家鋼鐵廠曾經采用含氟量高的礦石原料，排放的煙氣中氟含量很高，污染周圍的牧草和水源，引發牛、羊、馬等牲畜的骨骼變形、骨折等。酸性降水可導致淡水湖泊和河流的酸化，長期處于酸性的水體會影響魚類的繁殖，使魚群密度降低，甚至種群消滅。據報道，瑞典、挪威等國都出現過因酸雨造成的湖泊魚蝦絕跡的現象。3．對植物的危害大氣污染主要是通過三條途徑危害植物的生存和發育的：一是使植物中毒或枯竭死亡，二是減緩植物的正常發育，三是降低植物對病蟲害的抗御能力。植物受空氣污染的傷害以葉子最為嚴重，植物在生長期中長期接觸大氣的污染物，損傷了葉面，減弱了光合作用，抑制植物的生長發育。空氣污染物可通過植物葉面的氣孔進入植物體內，干擾酶的作用，傷害其內部結構，使代謝機能出現障礙而引起植物枯黃，農作物減產，嚴重時使植物死亡。各種有害氣體中，二氧化硫、氯氣和氟化氫等對植物的危害最大。近年來，酸雨對植物的危害日益受到關注。酸雨對植物的毒害很大，它使植物的種子發芽率和幼苗的成熟率降低，影響光合作用的效率，降低土壤的肥力，因而造成森林枯萎，樹木死亡，農作物減產。據報道，我國酸雨區面積在迅速擴大，已約占全國面積的30％，酸雨對我國農作物、森林等影響巨大。降水的pH＜4.9時，將會對森林產生更明顯的損害。4．對材料的損害空氣污染物如SO2、NOx、Cl2、H2S等對各種材料和物品有腐蝕損壞作用，特別是對金屬制品、油漆、涂料、皮革、紙張、紡織品、橡膠制品和建筑物損害嚴重，造成巨大的經濟損失。酸雨對材料、建筑物及文物古跡的危害也十分嚴重。酸雨對金屬材料的腐蝕作用是通過電化學過程，使金屬表面的氧化保護層及其本身腐蝕而損害。硫酸酸霧、二氧化硫氣體能使紡織品、皮革、紙張變脆、涂料變質。光化學煙霧能引起汽車的橡膠輪胎龜裂，金屬制品加速腐蝕。高濃度的氮氧化物能使尼龍織品腐蝕而破碎。英國在1952年“倫敦煙霧事件”后進行了調查，因煙霧造成的器物腐蝕損失高達8億多美元。（四）室內空氣污染對健康的影響繼18世紀的工業革命帶來煤煙污染、19世紀石油和汽車工業發展帶來光化學煙霧污染之后，現在人類又進入室內空氣污染為標志的第三代污染時期，國際上公認室內空氣污染是對健康危害最大的環境因素。據統計，全球近一半的人處于室內空氣污染中，室內環境污染已經引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的氣管炎、支氣管炎和肺癌。隨著我國經濟的高速發展，室內空氣污染導致人群發病率和死亡率逐年增加，造成巨大的經濟損失。1．刺激作用室內空氣中的主要污染物是甲醛及其它揮發性有機化合物。甲醛大量存在于裝飾材料、建筑材料、化妝品、清潔劑、殺蟲劑、消毒劑、防腐劑、印刷油墨、紙張、紡織纖維中，室內來源很多；甲醛造成的室內污染已引起世界各國的高度重視。甲醛有刺激性，人的甲醛嗅覺閾為0.06mg/m3，當甲醛濃度達到0.15mg/m3時，可引起眼紅、眼癢、流淚、咽喉干燥、發癢、噴涕、咳嗽、氣喘、聲音嘶啞、胸悶、皮膚干燥發癢、皮炎等。甲醛還可引起變態反應，主要是過敏性哮喘，還可引起過敏性紫瘢。VOC是一類重要的室內空氣污染物，目前已鑒定出500多種，常見的有苯、甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、萘、二異氰酸酯類等。它們各自的濃度往往不高，但多種物質共存于時，其聯合作用是不可忽視的。目前認為，VOC對人體有一定刺激作用，能引起機體免疫水平失調，影響中樞神經系統功能，出現頭暈、頭痛、嗜睡、無力、胸悶、食欲不振、惡心等，甚至可損傷肝臟和造血系統，并可引起變態反應等。2．不良建筑物綜合征（SBS）某些建筑物內，由于空氣污染、空氣交換率很低，以致在該建筑物內活動的人群產生了一系列自覺癥狀，而離開建筑物后，癥狀即可消退。近年來，國外有關專家提出了SBS。SBS的主要癥狀表現為：眼、鼻、咽喉部位有刺激感，頭疼、易疲勞、呼吸困難、皮膚刺激、嗜睡，哮喘等非特異癥狀。目前認為，SBS是多因素綜合作用的結果，而室內空氣中的吸煙煙霧、甲醛、VOC、顆粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、生物殺蟲劑等污染物是引起SBS的主要因素。盡管SBS是一種非致死和非致殘性病態綜合征，脫離“不良建筑物”之后，有關癥狀亦可以消失，但是，它可以長期困擾在“不良建筑物”中工作或生活的人，降低他們的工作效率，影響其健康和舒適水平；另外，不能排除那些導致SBS的危險因素的其他危害，例如甲醛和醛類化合物誘發的過敏性皮炎、哮喘；醛類和苯系物的潛在三致作用等等。因此，開展室內空氣污染物的衛生檢驗工作具有重要的現實意義。3．致癌作用室內空氣污染與肺癌的相關關系已是不爭的事實。根據流行病學研究資料，我國云南省宣威縣居民長期以煙煤為燃料，造成室內PAHs污染，B[a]P污染尤其嚴重，是導致當地肺癌高發的主要原因，肺癌死亡率居全國之首。經檢測，燃煙煤農戶室內空氣中B[a]P濃度很高，最高的達到626.9mg/100m3，超過我國環境空氣質量標準600多倍。在當地進行的居民室內空氣中B[a]P食用油在加熱烹調時產生的油煙是肺鱗癌和肺腺癌的危險因素。煙焦油是香煙煙霧中微粒部分的濃縮物，含有B[a]P等10多種極強的致癌物和致突變物。建筑材料釋放的氡及其短壽命子體對人體健康的危害主要是引起肺癌。此外，裝飾材料中的苯可引起白血病，甲醛已被國際癌癥研究機構列為可疑致癌物。4．氟中毒燃煤型氟中毒是一種由于燃煤污染空氣環境而引起的人體以骨組織病變為主的全身性、慢性中毒性疾病。這類疾病在我國廣泛流行，分布于14個省、市、自治區。病區居民以高氟煤為燃料做飯、取暖，尤其在高寒潮濕地區，居民為防止剛收獲的玉米和蔬菜受潮變霉，將糧食掛在房內烘烤，氟很容易被烘烤的食物吸收或吸附，導致烘烤后的糧食、蔬菜中的氟含量增高數倍至數百倍。病區居民生活在高氟環境中，他們約有2/3的時間在室內活動和休息，加之經常食用含高氟的食物，從而導致氟中毒。病人主要表現為氟斑牙、氟骨癥。此外對腎臟、肝臟、心臟、神經以及免疫系統均有危害。5．對心血管系統的影響室內空氣CO污染與動脈粥樣硬化、心肌梗塞、心絞痛有密切關系。據調查資料顯示，室內CO污染水平與居民血液中碳氧血紅蛋白（COHb）含量成正相關，COHb增加可加強心肌缺氧的發展。6．危害兒童健康室內空氣污染從多方面傷害兒童的健康：首先，誘發兒童的血液性疾病。醫學研究證明，室內空氣污染已成為誘發白血病的主要原因。其次，增加兒童哮喘病發病率。世界衛生組織宣布：全世界每年有10萬人因室內空氣污染而死于哮喘，而其中35%為兒童。我國1～5歲兒童哮喘患病率很高。第三，造成新生兒先天性異常。第四，引發新生兒心臟病。第五，使兒童的智力大大下降。7．生物性變應原引起的過敏癥變應原又稱過敏原，是一種能激發變態反應的抗原性物質。此種過敏原存在于室內空氣中，成為空氣的一種生物性污染物，主要的有花粉、真菌孢子、放線菌、塵螨、皮屑等。常見的變態反應性疾病有花粉病和塵螨過敏癥等。8．病原微生物污染流行性感冒、麻疹、流行性腮腺炎、百日咳、白喉、猩紅熱、結核及軍團病等，都可經空氣傳播引起傳染病。因此，開展室內空氣衛生檢驗工作，防止室內空氣污染，對預防呼吸道傳染病的傳播有重要意義。第三節空氣污染物的來源和分類一、空氣污染物的來源（一）大氣污染的來源大氣污染從總體來看可分為自然污染源和人為污染源兩大類。自然污染源是由自然原因形成的，例如森林火災、火山爆發等。人為污染源是由于人們從事生產和生活活動造成的，人為污染源又可分為固定污染源（如煙囪、工業排氣管等）和流動污染源（汽車、火車等）。二者相比，人為污染源的污染時間更長、影響范圍更大，是大氣污染的主要來源。1．工業企業工業企業屬于固定污染源，是大氣污染的主要來源。工業企業排放的大氣污染物主要來自兩個生產環節。（1）燃料的燃燒：這是造成大氣污染最主要的來源。我國的主要工業燃料是煤和石油，用煤量最大的企業是火力發電、冶金、化工、機械、輕工和建材等部門。煤的主要雜質是硫化物，此外還有氟、砷、鈣、鐵、鎘等元素的化合物。石油的主要雜質是硫化物和氮化物，其中也含有金屬元素的化合物。燃料所含的雜質與其產地有關，我國煤的含硫量一般在0.2%～0.4%之間，但重慶地區煤的含硫量高達8%。我國石油多為優質石油，含硫量在0.8%以下，而中東地區石油的含硫量在0.5%～2%，有的甚至高達4%以上。燃料燃燒的程度不同，所產生的污染物的種類和數量也不同。燃料燃燒完全時的主要污染物是CO2、SO2、NO2、水汽和灰分；燃燒不完全時的污染物是CO、硫氧化物、氮氧化物、醛類、碳粒和PAHs等。（2）生產過程的排放：工業企業生產過程中的各個環節都可能排放污染物。生產原料和工藝過程不同，排出污染物的種類和數量也可能不同。不同類型的工業企業排放的主要污染物也可能不同。表1-4不同工業企業排出的主要大氣污染物工業部門企業名稱排出的主要大氣污染物電力火力發電廠煙塵、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、多環芳烴、五氧化二礬冶金鋼鐵廠煙塵、二氧化硫、一氧化碳、氧化鐵粉塵、氧化鈣粉塵、錳焦化廠煙塵、二氧化硫、一氧化碳、酚、苯、萘、硫化氫、烴類有色金屬冶煉廠煙塵（含有各種金屬如鉛、鋅、鎘、銅等）、二氧化硫、汞蒸汽鋁廠氟化氫、氟塵、氧化鋁化工石油化工廠二氧化硫、硫化氫、氰化物、烴類、氮氧化物、氯化物氮肥廠氮氧化物、一氧化碳、硫酸氣溶膠、氨、煙塵磷肥廠煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠硫酸廠二氧化硫、氮氧化物、砷、硫酸氣溶膠氯堿工廠氯化氫、氯氣化學纖維廠硫化氫、二氧化碳、甲醇、丙酮、氨、煙塵、二氯甲烷合成橡膠廠苯乙烯、乙烯、異戊二烯、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫醇、氯代甲烷等農藥廠砷、硫醇、硫化氫等輕工造紙廠煙塵、硫醇、硫化氫等儀器儀表廠汞、氰化物、鉻酸燈泡廠汞、煙塵機械機械加工廠煙塵建材水泥廠水泥、煙塵磚瓦廠氟化氫、二氧化硫玻璃廠氟化氫、二氧化硅、硼瀝青油氈廠油煙、B[a]P、石棉、一氧化碳2．生活性污染主要來源于生活爐灶與采暖鍋爐。民用生活爐灶與采暖鍋爐也消耗大量煤炭，成為大氣污染的又一個重要來源。生活性污染的特點是：①鍋爐和爐灶數量多而分散，不便采取治理措施；②燃燒不完全，產生污染物的數量多、毒性大；③煙囪低，污染物擴散稀釋能力小，大多聚集在人的呼吸帶范圍；④冬季污染更嚴重。3．交通運輸主要指汽車、火車、飛機、輪船、拖拉機和摩托車等交通工具排放的污染物。交通工具使用的燃料主要是汽油、柴油等石油制品，燃燒后排放的污染物主要是CO、NOx、PAHs、顆粒物和醛類等。隨著機動車數量的增加，汽車尾氣已經成為我國許多大城市中大氣污染的主要來源之一。（二）室內空氣污染的來源室內空氣污染包括物理、化學、生物和放射性污染，根據室內污染物形成的原因和進入室內的渠道，主要污染來源有：1．室內燃燒或加熱在室內，各種燃料燃燒、食物加熱時產生的污染物都是經過高溫反應引起的。不同種類的燃料或相同種類的燃料而品種或產地不同時，其燃燒產物的成分和數量都會有很大差別。燃燒的條件不同時，燃燒產物的成分也有差別。這一類的污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、烴類（包括B[a]P等致癌性PAHs）和懸浮顆粒物等。2．室內人的活動人們在室內活動時，通過呼出氣和汗液排出大量的代謝產物。人的呼出氣中主要含有二氧化碳、水蒸汽以及氨類化合物等內源性氣態物，還可能含有一氧化碳、甲醇、乙醇、苯、甲苯、苯胺、二硫化碳、氯仿、硫化氫、砷化氫、甲醛等外來物，或外來物在體內代謝后的產物。吸煙是室內空氣污染的一項重要原因，煙草煙氣中至少含有3800種成分，其中確定致癌物不少于44種。呼吸道傳染病患者和帶菌者的室內活動，也可能造成室內空氣病原體污染。3．家用電器和辦公用具隨著科學技術的發展，家用電器和辦公用具不斷更新換代。家用電器和辦公用具可導致電磁輻射等物理性污染和臭氧等化學性污染。4．建筑材料和裝飾材料一些非天然的建筑材料、裝飾材料在加工生產過程中可能加入多種助劑，很多助劑含有甲醛和VOC等有毒物質，污染室內空氣。有些磚、混凝土、石材、土壤和粉煤灰的預制構件中氡含量高，用含鐳、釷等氡母元素的石材作為建筑材料時，室內空氣中的氡濃度會相當高。5．來自室外的污染物室外的污染物主要有兩個來源：一是由室外空氣帶入室的各種污染物，包括工業、交通運輸所排出的污染物等，通過門窗、孔隙進入室內。二是人為帶入室內的污染物，如干洗后帶回家的衣服可釋放出殘留的干洗劑四氯乙烯和三氯乙烯；將工作服帶回家，可使工作環境中的有害物帶入室內等。另外還有來自房屋地基的地層中氡及其子體和地基在建房前已遭受污染的污染物（如某些農藥、化工染料、汞等），以及從水管中引入的致病菌或化學污染物，從鄰居家排煙道進入的有害物質或熏蒸殺蟲劑等。（三）工作場所空氣中污染物的來源工作場所空氣中的污染物可分為生產性毒物和生產性粉塵兩大類，它們的污染來源如下：1．生產性毒物的來源生產性毒物是指在生產過程中形成的可能對人體產生有害影響的化學物質，主要以氣體、蒸氣、煙、霧形態存在于生產環境空氣中。生產性毒物的來源有多種形式，可來自于原料、中間產品（中間體）、輔助材料、成品、夾雜物、副產品或廢棄物；也可來自熱分解產物及反應產物，例如聚氯乙烯塑料加熱至160℃～1702．生產性粉塵的來源生產性粉塵是指在生產過程中形成的并能較長時間飄浮在空氣中的固體微粒。工農業生產的很多生產過程中都可產生生產性粉塵，如礦山開采、隧道開鑿、筑路、礦石粉碎及生產中的固體物質的破碎和機械加工；水泥、玻璃、陶瓷、機械制造、化學工業等生產過程中的粉末狀物質的配料、混合、過篩、包裝、運轉等；皮毛及紡織業的原料處理；金屬熔煉、焊接、切割以及可燃物的不完全燃燒等。此外，生產環境中沉積的降塵也可因機械振動、氣流變化等形成二次揚塵污染工作場所空氣。生產性粉塵按其化學性質可分為無機粉塵、有機粉塵和混合性粉塵。二、空氣污染物的分類按其屬性，空氣污染物一般分為三大類：物理性污染物（如噪聲、電離輻射、電磁輻射等）、化學性污染物（如SO2、NOx、H2S等）和生物性污染物（經空氣傳播的病原微生物和植物花粉等），其中以化學性污染物種類最多、污染范圍最廣。危害較嚴重的空氣污染物有顆粒物、硫氧化物、NOx、CO、PAHs、氟化物、光化學氧化劑和二噁英等。根據污染物的形成過程，空氣污染物又可分為一次污染物和二次污染物。由污染源直接排入空氣環境中，其物理和化學性質均未發生變化的污染物稱為一次污染物（primarypollutant），又稱為原始污染物。例如火山爆發和森林火災形成的煙塵；燃料燃燒完全產生的污染物主要有CO2、SO2、NO2、水汽、灰分等；燃料燃燒不完全產生的污染物主要是CO、硫氧化物、氮氧化物、醛類、炭粒和PAHs等。有些一次污染物在大氣中與其它物質發生化學反應，或在太陽輻射線作用下發生化學反應而形成新的污染物稱為二次污染物（secondarypollutant），又稱為次生污染物或次級污染物。常見的二次污染物有SO2在大氣中氧化遇水形成的硫酸；NO2在大氣環境中與水反應形成硝酸；汽車尾氣中的氮氧化物（NOx）和碳氫化合物在強烈的日光紫外線的照射下，經過一系列的光化學反應生成臭氧、醛類和各種過氧酰基硝酸酯等。一般來說，二次污染物對環境和人體的危害要比一次污染物更大。三、空氣污染物的存在狀態污染物在空氣中的存在狀態，取決于它們本身的理化性質和形成過程，氣象條件也有一定影響，空氣污染物有氣體、蒸氣和氣溶膠三種存在狀態。根據存在狀態的不同，空氣污染物可分為氣體、蒸氣和氣溶膠狀態污染物。（一）氣體和蒸氣狀態污染物1．氣體狀態污染物氣體（gas）狀態污染物是指在常溫、常壓下以氣體狀態分散在空氣中的污染物。常見的氣體狀態污染物有SO2、CO、CO2、NO2、NH3、H2S、HF等，它們的沸點都比較低，在常溫常壓下以氣體形式存在，從污染源進入空氣后，仍然以分子形式存在。2．蒸氣狀態污染物蒸氣（vapour）狀態污染物是指固態或液態物質受熱升華或揮發而分散在空氣中的污染物。例如汞蒸氣、苯蒸氣和硫酸蒸氣等。蒸氣遇冷后，仍能逐漸恢復至原有的固體或液體狀態。氣體和蒸氣狀態污染物均勻地分布在空氣中，它們的運動速度較大，可以擴散到較遠的地方。不同的氣體或蒸氣的密度各不相同，相對密度大的向下沉降，相對密度小的可以長時間的漂浮在空氣中。（二）氣溶膠狀態污染物氣溶膠（aerosol）是由固態顆粒和液態顆粒分散在空氣中形成的一種多相分散體系。氣溶膠粒度大小不同，其化學和物理學性質差異也很大。極細的顆粒幾乎與氣體和蒸氣一樣，它們受布朗運動支配，在空氣中經過碰撞，能聚集或凝聚成較大的顆粒。而較大的顆粒因受重力影響很大，很少聚集或凝聚，易沉降。氣溶膠狀態污染物的化學性質受顆粒物的化學組成和表面所吸附物質的影響。目前對于氣溶膠尚無統一的分類方法。1．按物理形態分類通常根據氣溶膠的物理形態可分為塵（dust）、煙（smoke）和霧（fog）。塵是由于各種機械作用粉碎而成的顆粒，其化學性狀與母體材料相同。煙是燃燒產物，是炭粒、水汽、灰分等燃燒產物的混合物。霧是懸浮在空氣中的液體微粒，粒徑一般在10μm以下。霧一般由蒸氣冷凝或液體霧化而產生，如硫酸霧、硝酸霧等。氣象學上是指使大氣能見度減小到1km內的水滴懸浮體系。2．按形成方式分類氣溶膠按其形成方式分為以下三類。（1）分散性氣溶膠：由固態或液態物質經粉碎或噴射，形成微小粒子，分散在大氣中形成的氣溶膠稱為分散性氣溶膠。如煤粉塵、礦石粉塵屬于固態分散性氣溶膠；硫酸霧、噴灑農藥產生的微小液滴屬于液態分散性氣溶膠。（2）凝聚性氣溶膠：由氣體或蒸氣（其中包括固態升華而成的蒸氣）遇冷凝聚成液態或固態微粒形成的氣溶膠稱為凝聚性氣溶膠。例如金屬冶煉時，形成的金屬氧化物煙塵；有機溶劑遇冷凝聚形成的霧滴等，這些都屬于凝聚性氣溶膠。（3）化學反應形成的氣溶膠：有些一次污染物在大氣中可發生多種化學反應，形成顆粒狀物質，懸浮在大氣中形成氣溶膠。這種氣溶膠稱為化學反應形成的氣溶膠。如NO2、SO2在一定條件下氧化并與水反應生成硝酸、亞硝酸和硫酸，再與空氣中無機塵粒反應形成硝酸鹽、亞硝酸鹽和硫酸鹽氣溶膠。大氣氣溶膠不僅參與大氣中云、雨、霧、雪等濕沉降過程，而且還造成一系列的環境問題，如臭氧層破壞、酸雨的形成、煙霧事件的發生等。大氣氣溶膠顆粒的化學成分、粒徑大小和濃度不同時，對環境和健康的影響程度也不同。近年來，人們進一步認識到大氣氣溶膠的細顆粒物PM10、PM2.5易于富集空氣中的有毒重金屬、酸性氧化物、有機污染物、細菌和病毒等，細顆粒氣溶膠可附著于呼吸道，甚至進入肺部沉積，對人體健康危害極大。因此，對氣溶膠的衛生檢驗是空氣污染監測的重要部分。空氣污染物的存在狀態非常復雜，許多污染物以多種狀態存在于空氣中。例如SO2、NOx在空氣中可以氣態存在，也可與NH3反應生成硫酸銨和硝酸銨以氣溶膠狀存在；PAHs多數聚集在顆粒物表面以氣溶膠狀態存在，也可能以PAHs蒸氣狀態存在。因此，采樣時應該根據氣溶膠的實際存在狀態，選用正確的采樣方法，確保采樣效率，以便獲得出正確的檢驗結果。第四節空氣污染物濃度的表示方法一、采樣體積的計算和換算在測定空氣中有害物質時，不同現場的氣象條件可能不同，為了使污染物的測定結果具有可比性，必須將采樣體積換算成標準狀況下的體積，再進行空氣中有害物質濃度的計算。因此，采樣時應記錄采樣現場的氣溫和氣壓，并根據氣體狀態方程將其換算成標準狀況下的采樣體積。式中，V0為標準狀況下的采樣體積，m3；Vt為實際采樣體積，m3；T0為標準狀況下的絕對溫度，273K；T為采樣時的絕對溫度，K；P0為標準狀況下的大氣壓101.325kPa；P為采樣時的大氣壓，kPa。二、空氣污染物濃度的表示方法空氣污染物的濃度通常采用以下幾種方法來表示：1．質量體積表示法這種方法以每立方米空氣中含有污染物的毫克數表示，單位為mg/m3。這是我國法定計量單位之一。可用于表示氣體、蒸氣和氣溶膠狀態空氣污染物的濃度。2．體積表示法指每立方米空氣中含有污染物的毫升數，單位為ml/m3（百萬分之一，ppm）。這種表示法僅適用于表示氣體和蒸氣狀態污染物的濃度，不適用于氣溶膠狀態污染物的濃度。3．個數、體積表示法指每立方米空氣中含有多少個分子、原子或自由基，單位為個數/m3。通常用來表示空氣中濃度水平極低的污染物的含量。我國頒布的居住區大氣和車間空氣中有害物質的最高容許濃度以及室內空氣質量衛生標準中空氣污染物的濃度均以mg/m3表示，國外一些文獻有時以體積濃度（ppm或ppb）表示空氣污染物的濃度。這兩種濃度可按下式換算。式中，M為污染物的摩爾質量，g/mol；22.4是氣體摩爾體積，即1摩爾氣體在標準狀況下的體積（L）。第五節空氣中有害物質的衛生標準為了預防空氣中有毒有害物質對人體健康產生危害，防止急性中毒、慢性中毒和遠期危害的發生，為了控制污染，確保居住區大氣、工作場所空氣以及室內空氣的質量，制訂空氣中有害物質的衛生標準具有十分重要的意義。一、大氣中有害物質的衛生標準大氣中有害物質的衛生標準是大氣中有害物質的法定最高限值。它是防止大氣污染，保護人群健康，評價大氣污染程度，制訂大氣防護措施的法定依據。由于大氣污染具有影響范圍大、作用時間長、作用對象廣泛（包括生活在污染區域范圍內的所有居民）等特點，考慮到保護老、弱、病、幼、孕和敏感人群，應采用較靈敏的指標，所采用的標準要比工作場所空氣的衛生標準更加嚴格。我國于1982年頒布了《大氣環境質量標準（GB3095-82）》，對TSP、飄塵、SO2、NOx、CO、光化學氧化劑（O3）制訂了濃度限值，每種污染物的衛生標準都分為三級。一級標準是為保護自然生態和人群健康，在長期接觸情況下，不發生任何危害影響的空氣質量要求。國家規定的自然保護區、風景游覽區、名勝古跡和療養地等地區應執行一級標準。二級標準是為保護人群健康和城市、鄉村的動、植物，在長期和短期接觸情況下，不發生傷害的空氣質量要求。居民區、商業交通居民混合區、文化區、和廣大農村等地區應執行二級標準。三級標準是為保護人群不發生急、慢性中毒和城市一般的動、植物（敏感者除外）正常生長的空氣質量要求。適用于大氣污染程度比較重的城鎮和工業區以及城市交通樞紐、干線等地區。1996年，我國修訂了《大氣環境質量標準》。修訂后的標準改稱為《環境空氣質量標準（GB3095-96）》。在原有6種污染物限值的基礎上增加了NO2、鉛、B[a]P和氟化物的濃度限值，并將飄塵改為可吸入顆粒物，光化學氧化劑改為O3（見附錄一）。受生產周期、排放方式、氣象條件等因素的影響，大氣中有害物質的濃度經常變化，不同有害物質對機體的有害作用類型也不相同。因此，我國的《環境空氣質量標準》規定了不同形式的濃度限值，如1h平均濃度限值、日平均濃度限值、年平均濃度限值等。1h濃度平均限值是指任何1h內平均濃度的最高容許值。有些物質能使人或動物在短期內出現刺激、過敏或中毒等急性危害，則該物質必須制訂1h平均濃度限值，這是確保接觸者在短期內吸入該物質不至于產生上述任何一種急性危害的上限值。日平均濃度限值是指任何一天內多次測定的平均濃度的最高容許值。對一些有慢性危害作用的物質都應制訂此值，亦即經過長時間（數月、數年）的持續作用也不致引起最敏感對象發生慢性中毒或出現蓄積現象以及遠期效應的日平均上限值，在任何24h內均不得超過此值，以達到防止污染物產生慢性和潛在性危害的目的。對于既能產生急性危害，又可引起慢性危害的物質，則制定了1h平均濃度限值和日平均濃度限值。附錄二是一些國家和組織的大氣環境質量標準。二、工作場所空氣中有害物質的衛生標準1979年，我國頒布的《工業企業設計衛生標準》（TJ36–79）中規定了車間空氣中120種有害物質的最高容許濃度，對111項有毒物質和9類生產性粉塵在車間空氣中的最高濃度作了規定，1988~1989年補充了32項。2002年對該標準又作了修訂，修訂后的標準改稱為《工作場所中有害因素職業接觸限值（GBZ2—2002）》（見附錄三、四）。職業接觸限值（occupationalexposurelimit，OEL）是職業性有害因素的接觸限制量值，指勞動者在職業活動中長期反復接觸對機體不引起急性或慢性有害健康影響的容許接觸水平。化學因素的職業接觸限值可分為時間加權平均容許濃度、最高容許濃度和短時間接觸容許濃度三類。1．時間加權平均容許濃度（permissibleconcentration-timeweightedaverage，PC-TWA）指以時間為權數規定的8h工作日的平均容許接觸水平。2．最高容許濃度（maximumallowableconcentration，MAC）指工作地點、在一個工作日內、任何時間均不應超過的有毒化學物質的濃度。工作地點（worksite）指勞動者從事職業活動或進行生產管理過程而經常或定時停留的地點。3．短時間接觸容許濃度（permissibleconcentration-shorttimeexposurelimit，PC-STEL）指一個工作日內，任何一次接觸不得超過的15min時間加權平均的容許接觸水平。制訂車間空氣中有害物質的最高容許濃度的依據是：①有害物質的物理和化學特性資料；②動物實驗和人體毒理學資料；③現場勞動衛生學調查資料；④流行病學調查資料。制訂過程一般先從毒理實驗著手。首先應獲得毒物毒性的基本資料，如進入途徑、半數致死濃度（LC50）或劑量（LD50），急性吸入閾濃度，毒作用特點與靶器官，蓄積毒性與體內代謝，有無致畸、致突變、致癌、致敏和遲發毒作用等。進而通過吸入染毒實驗確定慢性毒性閾濃度。然后求出急性毒作用帶、慢性毒作用帶，選擇一定的安全系數提出接觸限值的初步建議。再根據生產現場空氣中有害物質濃度測定資料與工人健康情況的觀察等資料，以及參考生產技術的可能性，經過綜合分析確定合適的數據，經國家有關部門審批后列為國家衛生標準。最高容許濃度制訂以后，在實施過程中通過對接觸者健康狀況的動態觀察，結合有關毒理學資料的積累以及衛生技術水平的提高，將對標準不斷修訂。三、室內空氣質量標準20世紀70年代能源危機之后，西方國家開始重視室內空氣質量（indoorairquality，IAQ）。為了節約能源，建筑物的氣密性大大提高，導致通風率明顯下降，室內空氣污染事件頻頻發生，人們開始深入研究和探討室內空氣質量對人類健康的影響、污染物及其來源及可行的解決途徑。20世紀70年代至90年代，新加坡、澳大利亞、日本、加拿大、挪威和美國等一些發達國家相繼制訂了有關的室內空氣質量標準和室內空氣質量推薦指南。70年代末我國制訂了職業安全的車間空氣質量標準；80年代末制訂了公共場所室內空氣質量標準；2002年12月18日我國室內空氣質量標準是在環境衛生基準和流行病學調查基礎上，進行廣泛的調研和科學驗證，以充分的科學數據為依據制訂出來的。標準中規定的控制項目不僅有化學性污染，還有物理性、生物性和放射性污染。化學性污染物質中不僅有人們熟悉的甲醛、苯、氨、氡等污染物質，還有可吸入顆粒物、二氧化碳、二氧化硫等13項化學性污染物質。標準的制定緊密結合我國的實際情況，既考慮到發達地區和城市建筑中的新風量、溫度、濕度以及甲醛、苯等污染物質，也考慮了一些不發達地區使用原煤取暖和烹飪造成的室內一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮的污染。標準中加入了“室內空氣應無毒、無害、無異常嗅味”的要求，使標準的適用性更強。復習思考題1．空氣理化檢驗有何意義？2．空氣理化檢驗的基本任務和內容是什么？3．空氣理化檢驗有哪幾個基本步驟？4．我國空氣理化檢驗工作經歷了哪四大發展階段？取得了哪些成就？5．空氣理化檢驗的主要發展趨勢是什么？6．空氣的主要成分、次要成分和痕量成分各是什么？7．什么是空氣污染？空氣中的主要污染物有哪些？8．我國的空氣污染指數分為幾級？有何意義？9．目前與大氣污染相關的影響全球環境的主要問題有哪些？10．室內空氣中的主要污染物有哪些？11．人為空氣污染源有哪幾種？污染物在空氣中有哪幾存在狀態？12．什么是一次污染物和二次污染物？13．空氣污染物的濃度有幾種表示方法？（原福勝）第二章空氣樣品的采集空氣樣品（Airsample）具有流動性和易變性，空氣中有害物質的存在狀態、濃度和分布狀況易受氣象條件的影響而發生變化，要正確地反映空氣污染的程度、范圍和動態變化的情況，必須正確采集空氣樣品。否則