空气理化检验-电子教材:第一章 空气理化检验概论

第一章 空气理化检验概论

空气（air)是人类生存最重要的环境因素；空气质量与人体健康息息相关。有毒有害物质进入空气后，空气组成改变，质量下降，甚至造成空气污染（air pollution)，影响人们身体健康。空气理化检验（physical andchemical analysis for air)是一门以保护人群健康为目的，以分析化学为技术手段，研究空气污染物（air pollutant)采样和理化检验的方法、原理的科学。它所指的空气包括大气（atmosphere)、工作场所空气（workplace air)和室内空气（indoor air)，或者说包括室内空气和室外空气。

第一节  空气理化检验的基本任务和内容

一、空气理化检验的意义

目前，人类面临的十大环境问题，大部分都与空气质量有关，世界卫生组织（WHO)正在加强对全球空气质量的监测。空气理化检验是这一工作的重要组成部分，是判断特定范围内空气质量的重要手段，是实施国家空气质量卫生标准（hygienicstandard)的必要措施；具有以下三个方面的重要意义。

1．防止空气污染引起的急性中毒、慢性危害和远期作用 开展理化检验工作，人们可以了解空气中有毒有害物质的种类、数量和来源，指导人们控制空气污染，防患空气毒物中毒和慢性危害，保障人群健康。特别是在一些突发事件中，空气理化检验是查明化学物质中毒的主要手段，对拟订抢救方案具有重要指导作用。

2．评价环境空气质量状况，评价空气污染控制、管理效果 开展空气理化检验工作，能有效监测室内和特定环境空气中污染物的种类和浓度，判断空气污染的程度、范围、规律和废气排放的情况；根据有关卫生标准对空气质量进行评价，对污染源排放和净化装置情况进行评价。

近年来，室内空气污染（indoor air pollution)日趋严重，人们正在受到比室外空气污染更加严重的危害；加强室内空气理化检验对保护人体健康具有更加广泛和直接的意义。

3．为保护人体健康，治理空气污染提供科学依据 根据暴露­反应关系，通过长期检测空气污染物的浓度，人们可以预测空气中有毒有害物质对接触人群健康的影响，预报其对生态系统的影响，为预防和治理空气污染积累资料；应用空气理化检验的综合资料，为制订和修订空气质量卫生标准，为城镇和工矿企业建设的合理布局，为制订废气治理方案以及保护人体健康提供科学依据。

二、空气理化检验的基本任务和分类

空气理化检验的主要任务是应用理化检验手段，发现、了解空气中有毒有害物质的来源、种类、数量、迁移、转化和消长规律，为消除空气污染，改善空气质量，保护人群健康提供科学依据。

根据检验对象的不同，空气理化检验可以分为大气质量检验、工作场所空气质量检验、室内空气和公共场所空气质量检验。

1．大气质量检验  大气质量检验主要是研究大气污染物在空气中的组成、浓度变化及其迁移规律。

2．室内空气和公共场所空气质量检验  许多空气污染问题都与室内空气污染有关。由于现代建筑材料等可能不断散发有机污染物、现代建筑门窗密封程度不断提高、人们大量使用空调，造成室内通风换气次数减少，新风量严重不足，室内空气污染物不断积累；加之人们大多数时间在室内度过，因此，与室外空气污染相比，室内空气污染对人体的危害更大。近年来，室内空气和公共场所空气的理化检验工作任务越来越多。

室内空气质量检验以室内空气质量卫生标准为依据，检验的对象是某一特定的房间或场所内的环境空气，目的是了解和掌握室内环境空气状况（污染物种类、水平、变化规律)，评价污染物浓度是否超过国家卫生标准，空气污染物对人体健康是否有影响

二十世纪80年代以来，我国开始了室内空气理化检验工作，经历了两个阶段。第一个阶段主要是检验燃料燃烧产生的室内空气污染物。最有代表性的工作是1987～1988年在上海、武汉、承德和沈阳四个城市调查室内空气污染物；在云南宣威县肺癌高发区调查室内燃煤空气污染物。结果表明，我国燃煤家庭室内空气污染严重，已对人体健康构成危害。第二阶段是2000年以来，随着经济技术的高速发展和人民生活水平的不断提高，人们的生活方式也发生了很大变化。房屋越来越密闭，建筑装潢材料日益普及，各种油漆、涂料、化妆品、香味剂、清洁剂、消毒剂和杀虫剂等大量进入家庭，使室内空气中有毒化学物质的种类和数量不断增加。由于室内空间小，空气不流通，空气交换不足，限制了污染物的稀释，导致人体长期密切接触室内有毒化学物质，常常对人体健康造成严重危害，“不良建筑物综合征”（sickbuilding syndrome，SBS)就是这一潜在危害的表现。卫生检验研究结果表明，我国装饰装修引起的室内空气污染严重，特别是室内甲醛和挥发性有机物污染更应引起人们高度重视。目前，室内空气污染监测的重点已转向对这类物质的检验；国家颁布了一系列与室内空气质量相关的卫生标准和法规。

3．工作场所空气中有害物质的检验　厂矿企业生产活动中排放的废气污染工作场所空气，影响周边环境空气质量，对作业人员和周边居民健康造成长期的危害。对工作场所废气的检验，主要是检验车间空气中有毒有害物质的种类和含量，预防急慢性中毒事件的发生，为改善作业场所空气质量，保护人群健康提供依据；为制定作业场所的空气质量卫生标准和相应的法规提供科学依据。

检验工作场所空气中的有毒有害物质，一直是空气理化检验工作的重要任务。从空气理化检验的总体任务来说，虽然目前工作重点已由原来的室外空气检验向室内空气检验转移，但由于工作场所往往可能固定地、长期地、集中地排放高浓度空气污染物，对局部空气造成严重污染，对相对固定的人群造成长期危害，因此，这一工作依然是空气理化检验的重要任务。

按照检验目的，空气理化检验可分为三类。

1．环境污染监测　主要监测对象是室内、公共场所和工作场所的空气，检验和判断生活、生产环境现状是否合乎国家卫生标准。了解和掌握特定范围内空气污染情况，对空气质量进行评价，预报污染范围和程度，为修订、制定国家卫生标准提供科学依据，为治理空气污染提供依据。

目前，环境污染监测工作的重点是室内环境空气中有毒有害物质的检测。

2．特定目的监测　它包括事故性监测、仲裁监测、考核验证监测和咨询服务监测。

空气中有毒有害污染物质种类很多，不管出于哪种特定检测目的，都不可能对所有污染物质制订卫生标准、制订限制排放标准和实行控制，很难对所有污染物进行全面的卫生理化检验，只能优先选出一些重要的污染物质进行检验、控制。空气理化检验工作中，往往根据特定目的选择一种或几种污染物进行检验。这种优先选择的有毒有害污染物称为（环境)优先污染物；对优先污染物的监测称为优先（污染)监测。

空气理化检验工作的目的是研究污染物暴露对人体健康影响的暴露水平。目前，检验工作已把个体接触量监测作为一个重要的特定目的。通过个体接触量的监测值可以估算出吸入空气污染物剂量的大小，为评价空气污染对健康影响提供依据。

3．污染源的监测　通过检测污染源（pollution source)排放空气污染物的种类和浓度，判断污染源造成的污染程度，有利于采取相应措施改善空气质量。在污染源的监测工作中，同时要对有害物质排放口净化装置的性能进行评价。通过对污染源的长期监测，为修订现行有毒有害物质的排放标准和环境保护法规提供科学依据。

三、空气理化检验的主要内容

空气理化检验包括两大方面的工作：空气自然环境物理因素的测定；空气污染物的检验。最主要的工作是对空气污染物的理化检验，一般按照以下原则，即根据污染的程度，选择毒性大、扩散范围广、危害严重的、已经建立了可靠分析方法，并能保证获得准确检验结果的污染物作为优先污染物，再进行优先（污染)检测。当有多种污染物符合上述条件，又不能同时对其进行检验时，应按照下列原则进行优先检验：①污染范围较大的优先检验；②污染严重的优先检验；③样品具有广泛代表性的优先检验。

空气理化检验工作有以下主要内容。

1．颗粒物的测定　包括生产性粉尘浓度的测定，生产性粉尘分散度的测定，游离二氧化硅的测定，可吸入颗粒物（inhalable particle，IP)的测定，灰尘自然沉降量的测定等；

2．无机污染物的测定　如铅、锰、汞、二氧化硫等物质的测定；

3．有机污染物的测定　如苯系物、农药、甲醛等物质的测定；

4．空气污染物的快速测定　快速测定是处理突发事件最常用的检验手段，是工作场所防止急性中毒的重要预防措施；

5．气象参数的测定　为了确定空气污染物的浓度，对测定结果进行补充说明，空气理化检验工作中还需测定气温、气压、气湿、风速等气象参数。

目前，从检验工作的重点来看，国内外空气理化检验的主要工作内容正在由对室外空气污染物的检验转向对室内空气污染物的检验；由主要对无机污染物的检验转向主要对有机污染物的检验。室内空气理化检验的主要内容包括化学污染物和颗粒物（particle)的检验。室内化学污染物包括十一项：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、氨、臭氧、甲醛、苯、挥发性有化合机物（volatileorganic compound，VOC)、苯并[a]芘 、氡及其子体。这些项目与前面五大测定项目中的相关内容大体相同，但检测室内甲醛和VOC具有重要意义。室内甲醛的来源很多，对室内空气污染严重。根据WHO定义，常压下，沸点在50～260℃的各种有机化合物称为VOC，常用总挥发性有机化合物（total volatileorganic compound，TVOC)表示室内空气中VOC总的质量浓度。当室内空气质量好坏与人的呼吸无关，而是因为建筑材料、装饰材料和日用品造成时，TVOC是表征室内污染程度的一项很好的综合指标。

四、空气理化检验的基本步骤

空气理化检验项目很多，但各项检验工作步骤大体相同，具有六个基本步骤。

（一)现场调查，收集资料，制定采样方案

空气污染物的形态、迁移、转化和二次污染物的形成，都受时间、空间、气象条件和地理等因素的影响。为了正确选择待测污染物，确定采样点，制订检验方案，应对现场空气污染背景进行下列调查：①调查污染源分布、排放情况。主要掌握污染源的类型、数量、位置，了解污染物种类和排放量。有生产活动的还要了解生产原料、燃料及其消耗量。要注意区分是一次污染物还是二次污染物；二次污染物是在大气中形成的，其高浓度可能在远离污染源的地方，应在相应地点设计采样点；②收集气象资料。主要收集风向、风速、气温、气压、相对湿度资料；有时还要收集气温的垂直梯度、降水量、日照时间等资料。利用气象资料分析污染物在空气中的扩散、输送和理化性质的改变；③收集地形资料。地形对风向、风速和大气稳定度影响很大，地形资料是指导设计采样点的重要因素；④收集土地利用和功能分区等情况；⑤收集人口分布和人群健康情况；⑥收集以往的卫生检验资料。

检验人员应根据现场资料制订采样方案。

（二)确定检验项目

空气污染物种类很多，应根据优先监测原则，选择那些危害大，涉及范围广，已建立了成熟测定方法，并有卫生标准可供比较的项目进行检验。

各国对大气环境污染例行监测的项目大同小异，我国规定的必测项目有二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、硫酸盐化速率和灰尘自然沉降量；选测项目有一氧化碳、光化学氧化剂、氮氧化物、铅、汞、苯并[a]芘、总烃及非甲烷烃、可吸入颗粒物等。

当检验目的、检验任务十分明确时，可按照国家规定的空气质量卫生标准，根据现场污染物排放的特点确定检验项目。

（三)设计采样点、采样时间、采样频率和采样方法

采样点设置合理是决定检测结果正确性的重要因素之一，必须根据待测污染物特点和现场实际情况合理布设采样点。要根据检验目的、污染物分布特征和人力、物力等因素来设计采样时间和采样频率。污染物不同，采样时间和采样频率要求可能不同，有的按规定可多次短时间采样，有的要连续不断地、长时间地一次性采样。采样时间太短，试样没有代表性，检验结果不能反映现场污染物浓度随时间的变化情况。短时间采样只适用于现场初步调查和污染物浓度很高的事故性污染等应急检测。合理选用采样方法是保证样品测定结果可靠性的又一个重要因素。制订样品采样方案时，要根据污染物的理化性质、存在状态、污染程度以及分析方法的灵敏度来选择采样方法。

（四)空气样品的保存与预处理

空气样品有三种保存方法：①密封保存。将样品放在干燥洁净的容器中，封口保存；②冷藏保存。对于一些易挥发、易变质的样品应冷藏保存；③化学保存法。在样品中加入化学试剂，抑制微生物生长、防止沉淀生成、阻止样品分解，以便稳定待测组分的组成和形态。空气样品应该尽快分析，保存时间越短越好。

为了消除干扰，使待测物形态、浓度适应检验方法要求，检验工作中还要根据样品类型和待测污染物特征，选择适当的预处理办法处理样品。待测物是无机物时，一般选用无机试剂进行提取；待测物是有机物时，一般采用有机溶剂提取。具体处理方法有湿法（溶解法)、干法（熔融法)和特殊分解法，应选择使用。

（五)样品的分析测定

对样品进行分析测定是空气理化检验工作的主要内容。应根据样品特征、待测组分的特点，选择适宜的检验方法。

空气理化检验方法主要分为化学分析法和仪器分析法两大类。化学分析法的主要特点是：准确度高，相对误差一般小于0.2%；仪器设备简单；灵敏度较低，只适用于测定常量组分。仪器分析法的共同特点有：①灵敏度高，适用于微量、痕量、超痕量组分的检测；②选择性好，对试样预处理要求简单；③响应快速，易实现连续自动监测；④可几种仪器联用，能发挥多种仪器的优势。目前，主要依赖现代化高精度大型仪器检验分析复杂样品；⑤准确度不太高，相对误差较大，通常达到百分之几，在的甚至更差。因此，要特别注意仪器分析的局限性。这种准确度水平虽然完全满足空气样品中低含量组分的检验要求，但分析常量污染物时，其准确度没有滴定分析、重量分析方法的高。另外，仪器分析法一般都需要用一种或多种标准物质进行校准，而很多标准物质又需要先用化学分析方法进行标定；加之仪器价格昂贵，设备复杂，选用分析测试方法时要根据情况，取长补短，配合使用。

从仪器分析方法的种类来看，目前应用最多的检测方法是分光光度法和气相色谱法。实际工作中按照以下原则选择空气理化检验方法：

1．选择国家标准方法、推荐方法。没有两类方法时，可以选择国外的标准方法。选用统一的方法检验样品，其结果具有可比性。若一个待测组分有几个标准方法时，可根据具体条件选用。

2．根据样品中待测组分的含量选用分析方法。分析常量污染物时选用化学分析法，否则选用仪器分析法。

3．分析多组分样品时，尽可能选择既可分离组分又可测定组分的分析方法，如色谱法等。

4．有条件时，尽可能选择具有专属性单项成分检验仪器（如甲醛检测仪等)进行检验。

5．在经常性的检验工作中，尽可能选用连续自动测定仪。有些污染物还可以采用生物学方法进行检验。

（六)数据处理与结果报告

空气理化检验的整个实验过程始终存在误差，影响检验结果。为了获得准确的检验结果，必须先对检验的原始数据进行数理统计处理，再将结果与国家卫生标准进行比较，做出卫生评价，报告检验结果。

五、空气理化检验的发展趋势

（一)发展历史与成就

我国空气理化检验工作经历了四个发展阶段：

第一阶段是20世纪50年代后期开始的居民区大气监测。以保护居民健康为目的，监测和评价由工厂排放的烟气和废气对周围环境所造成的大气污染状况。

第二个阶段是20世纪80年代初开展的大气监测。以保护生态环境和健康为目的，监测、评价环境大气质量。

第三阶段是1987年以后开展的公共场所空气监测。以确保室内公共场所空气质量，保护人们身体健康为目的，国家批准颁发了［1987］24号《公共场所卫生管理条例》，指导开展各类公共场所空气质量的监测。

第四个阶段是21世纪以来，我国快速发展室内空气质量监测。

在这四个发展历史阶段中，我国空气理化检验工作取得了五项成就。

一是建立了规范化的空气理化检验方法，为保障空气理化检验结果的可靠性、可比性奠定了基础；对确保正确评价空气质量、执行有关卫生标准和卫生法规具有重大意义。

二是参加了全球大气监测，动态监测了我国大气质量状况。联合国环境规划署（UNEP)和WHO建立了全球环境监测系统（GlobalEnvironmental Monitoring System, GEMS)，全球大气监测系统（GEMS/Air)是GEMS的重要组成部分，它通过监测人口高度集中地区的空气质量，长期观察全球大气污染水平和变化趋势，估计和评价大气污染对地球生态和人类健康的影响。我国以中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所为技术中心，北京、上海、沈阳、西安和广州作为参加城市，参加了GEMS/Air国际合作，动态监测我国大气质量。结果表明，我国空气污染十分严重，引起了国内外的广泛关注。

三是开展了个体接触量监测，利用卫生检验结果更好地反映了污染物与疾病之间的剂量‑效应关系。个体接触量是指以人体为靶标，对污染物与人体接触，特别是与鼻、嘴等呼吸器官相接触的量。测定时，由选定的人群携带个体采样器，通过跟踪其正常的活动规律进行连续采样或间断采样，测定每人每日对污染物的接触量，测定一天内或一段时间内污染物浓度的变化情况。个体接触量的监测结果不是某一固定地点采样、测定的结果，而是一个人室内外实际生活、工作活动（包括工作、休息、吃饭、走路、乘车等)时的接触量。这种检验结果不但反映了污染物每天进入人体的总量、平均浓度和时间加权平均浓度，而且还可以反映出不同时间段污染物的总量和平均浓度。结合大量的人体健康检查，个体接触量监测数据能很好地反映出污染物与疾病之间的剂量‑效应关系，是评价空气污染对健康影响的依据。近年来，我国先后研制了CO、NO₂和PM10等个体采样器，为人们普遍关注的室内空气污染和个体接触量的评价监测提供了最适用的采样装置。

四是大力开展了室内空气质量卫生检验工作，使空气理化检验工作更加具有卫生学意义。空气污染包括室内、室外空气污染两部分。由于人们每天80%～90%的时间在室内生活或工作，所呼吸的空气主要来自于室内，接触室内空气污染物的时间明显多于室外。另外，室内污染源就在室内微小的环境中产生、积累有毒有害物质，直接作用于人体，室内空气污染问题更应受到重视。因此，我国近年来开展的个体接触量监测，使空气理化检验工作更具卫生学意义。

五是大力开展了空气采样仪器、检测仪器和气体标准物质的研究开发工作，为我国空气理化检验工作的质量保障创造了物质条件。

（二)发展趋势

根据近年来发生的一些公共卫生事件，由国内外检验工作的发展历史和现状可见，空气理化检验呈现以下发展趋势。

1．主要检验对象由无机物转向有机物　重点关注严重影响人体健康的有机污染物，完善和建立有机污染物的检验方法。从我国开展空气检验工作的四个阶段可见，我国较早开展了对空气中无机物的监测，形成了一套较为完整的检验方法，研制了相关的仪器设备。通过城市空气监测系统，比较清楚地了解了空气中无机物污染状况；但对空气中的许多有机污染物的污染状况还不十分清楚，有的还没有成熟的检验方法和仪器。例如，我国调整燃料结构以来，逐步改燃煤燃料为燃气、燃油燃料，减少了总悬浮颗粒物（totalsuspended particulates，TSP)和SO₂等无机物对空气的污染，但新燃料所产生的有机物的污染水平、污染类型、污染特征以及对人体健康有什么影响，人们知之不多。二噁英、多环芳烃等有机物质具有致癌、致畸、致突变等毒性作用，严重影响人体健康，急需加强监测。空气中有机污染物种类繁多，成分复杂，含量甚微，应尽快研究相关的采样方法、分离方法和理化检验方法。

2．主要检验范围由室外转向室内  重点关注室内空气污染物对人体健康的影响，完善室内空气质量的卫生标准和检验方法。由于室内装饰、家用化学品的使用，空调的使用导致室内通风量减少，空气污染物扩散稀释速度减慢，室内空气污染严重；加之现代生活方式使人们生活在封闭空间的时间增多，使室内空气污染问题更加突出，空气理化检验工作的主要任务已由主要进行室外空气污染物的检验转向主要进行室内空气污染物的检验。主要包括

（1)建立长期暴露于低剂量空气污染物接触水平的检验监测方法；

（2)充实完善室内空气质量卫生标准和配套的卫生检验方法；制订家用化学品的卫生标准和卫生检验方法；建立规范快速的检验方法，完善、提高室内现场实时检测技术水平，以适应卫生监督、卫生执法和处理现场突发事件的需要。

（3)开展室内装饰装修材料和用品的卫生监测（health monitor)工作及安全评价工作，为制定室内材料和用品的卫生标准、控制室内污染提供科学依据。

（4)建立室内空气净化产品性能的评价方法。

3．在颗粒物的检验中，由主要开展TSP检验转向主要进行细颗粒物（fine particulate matter)对人体健康影响的监测　主要是建立PM2.5等细颗粒物的卫生标准。目前，我国城市正逐步由煤烟型污染转变为汽车排气型空气污染，汽车尾气排出的细颗粒物吸附大量的有毒物质，进入人体影响健康。特别是PM2.5吸附有毒物质，并能直接沉积在呼吸道深部的肺泡内，危害极大。我国对TSP污染的研究较多，污染水平比较清楚，但对细颗粒物的健康效应研究刚刚起步，对细颗粒物（PM2.5)的研究更少。开展相关检验工作，尽快制定我国细颗粒物（PM2.5)卫生标准非常必要。

4．大气监测项目趁于全面、合理，监测范围不断扩大 不仅重视当时的大气环境污染监测工作，而且着眼于未来的大气环境质量；不仅监测直接危害人体的污染因素，而且加强对引起全球大气环境质量下降的全球大气环境问题及间接污染因素的监测。通过GEMS/Air系统，实行跨国界、跨区域及全球范围的联合监测，室外大气监测范围不断扩大。

5．检验技术向高度自动化方向发展  我国空气理化检验技术路线的主要发展方向是，以空气自动检测技术为主导，连续自动采样­­‑­实验室分析为基础，被动式吸收采样技术和可移动自动监测技术为辅助的技术路线。

总的来说，我国空气卫生检验工作已经进入一个新的阶段，主要工作范围从室外逐渐转向室内，检验工作的主要对象从无机污染物转向有机污染物，并侧重于有机污染物、细颗粒污染物和室内空气污染物对人体健康效应的监测，自动化检验技术快速发展。

（吕昌银)

第二节 空气污染及其危害

一、空气污染

自然状态的空气是无色、无臭、无味的混合气体。在一般情况下，空气的各组分几乎是恒定的。空气的主要成分是氮气和氧气，它们占空气总量的99.03%；其余的主要是氩气和二氧化碳，是空气的次要成分；氦、氖、氪、氙、臭氧、一氧化二氮、甲烷等物质，若占空气总量的0.10%，是空气的痕量成分。

各种自然现象的变化可引起空气正常组成的变化，如火山爆发，大量的尘埃、SO₂和硫化物等气体进入空气；雷电产生的NO、NO₂和森林火灾产生的烟尘和CO₂都会污染空气。一般来讲，自然现象引起的空气污染往往是局部的和短暂的。而人类活动，特别是化石燃料（煤和石油)的大量使用，将许多有害物质如烟尘、SO₂、NO_x、CO和碳氢化合物等排放到空气中，使空气中有害物质的浓度增加，给人类带来了严重的危害。随着人类生产力的发展和生活水平的提高，向空气中排放的污染物的数量越来越多，种类也越来越复杂，从而引起空气质量的严重下降，不仅危害人类的健康，而且对地球的整个生态系统和国民经济的发展都会造成极其严重的影响。

空气污染是由于人为的或自然的原因，使一种或多种污染物混入空气中，并达到一定浓度，超过了空气的自净能力，致使空气原有的正常组成、性状发生了改变，对人体健康和生活条件造成了危害，对动植物产生不良影响的空气状况。常见的空气污染物主要有颗粒物、SO₂、NO_x、CO、碳氢化合物（包括多环芳烃)等。空气中常见的对人体健康影响较大的微量污染物主要是苯并[a]芘（benzo[a]pyrene，B[a]P)、二噁英、H₂O₂、羟自由基、甲醛、铅、氟化物等。

空气污染指数（air pollution index，API)是表示空气综合质量状况的指标。API就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染程度和空气质量状况，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。API指数所选择的评价因子为PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃，其中PM10、SO₂、NO₂为必测因子。API由多个分指数（I_i)所组成，I_i的计算方法是将污染物实测浓度的日均值或小时均值代入分段线形方程进行计算，对于第i种污染物的第j个折点（I_{www.lindalemus.com/pharm/i.j}，c_i.j)的分指数值和相应的浓度值可查表1-1确定。

表1-1  空气污染指数相对应污染物浓度（mg/m³)限值

注：PM10、SO₂和NO₂为日均值；CO和O₃为小时均值。

当第i种污染物c_i.j≤c_i≤c_i.j+1时，其分指数为：

式中，I_i为第i种污染物的污染分指数；c_i为第i种污染物的浓度测定值；I_i.j为第i种污染物j转折点的污染分项指数值；I_i.j+1为第i种污染物j+1个转折点的污染分项指数值；c_i.j为第j转折点i种污染物的（对应于I_i.j+1)浓度限值；c_i.j+1为第j+1转折点i种污染物（对应于I_i.j+1)浓度限值。

污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，该项污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。

我国空气污染指数分为五级，API值小于等于50，表明空气质量为优，相当于达到国家空气质量一级标准，符合自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护地区的空气质量要求。API值大于50且小于等于100，表明空气质量良好，相当于达到国家空气质量二级标准。API值大于100且小于等于200，表明空气质量为轻度污染，相当于达到国家空气质量三级标准，长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。API值大于200且小于、等于300，表明空气质量较差，超过国家空气质量三级标准，一定时间接触后，对人体危害较大。API值大于300，空气质量状况属于重度污染，此时，所有人的健康都会受到严重影响。

世界上许多国家和地区都有各自的空气污染指数发布系统，如美国、英国和我国的台湾地区采用的是污染物标准指数（pollutantstandard index，PSI)，马来西亚、我国的香港则采用API指数。PSI和API大同小异，仅在污染物监测项目和评价标准方面稍有不同而已。空气污染指数所对应的空气质量状况及其对人体健康的影响，以及建议采取的措施见表1-2。

表1-2  空气污染指数范围及相应的空气质量类别

二、空气污染的危害

（一)重大的空气污染事件

1．伦敦烟雾事件  英国伦敦曾经多次发生大气烟雾事件，其中最严重的一次发生在1952年12月5～9日，由于短时间内全市取暖用煤排放大量的SO₂和烟尘，加之特殊的地形和气象条件，空气中的污染物难以扩散，伦敦上空连续4～5天烟雾弥漫，造成了严重的空气污染。与历年同期相比，在发生严重烟雾的第一周，该地区的死亡人口总数大量增加，第二周内死亡的人数仍较平时成倍增加。

2．光化学烟雾事件  在日光紫外线的照射下，汽车尾气中的氮氧化物（NO_x)和碳氢化合物经过一系列的光化学反应后，可生成刺激性很强的光化学氧化剂（photochemicaloxidant)，其主要成分是臭氧、醛类和各种过氧酰基硝酸酯（peroxyacyl nitrates，PANs)。20世纪40年代以来，世界上许多汽车流量大的城市都发生过光化学烟雾（photochemicalsmog)事件。1943、1946、1954、1955年，美国洛杉矶发生过一系列的严重光化学烟雾中毒事件。1955年的光化学烟雾事件是在37.8℃以上高温情况下发生的，烟雾滞留市内数日不散，引起严重的眼、鼻、喉、呼吸道刺激，出现眼睛红肿、流泪、喉痛、咳嗽、胸痛、红眼病流行，甚至呼吸衰竭死亡；65岁以上的人群死亡率明显升高。

3．天然气井喷事件  2003年12月23日，我国一矿井发生天然气井喷事故，富含硫化氢和二氧化碳的天然气随空气迅速扩散，大量剧毒的硫化氢气体沿着峡谷地带迅速蔓延，对大面积的环境空气造成严重污染，直接威胁当地人们的生命安全。

4．氯气泄露事件  2004年4月16日，我国一化工总厂的冷凝管破裂，盐水流入液体氯气罐，进行化学反应后发生爆炸，大量氯气泄露，在空气中迅速弥漫，造成严重的空气污染事故。

（二)全球性的大气环境问题

目前与大气污染相关，影响全球环境的主要问题是温室效应、酸雨和臭氧层破坏。

1．温室效应  人类在生产和生活过程中排入大气中的某些气体污染物能吸收太阳和地表发射的热辐射，使大气增温，从而对地球起保温作用，称为温室效应（greenhouse effects)。能引起温室效应的气体称为温室气体（greenhouse gas)，主要包括CO₂、甲烷（CH₄)、氧化亚氮（N₂O)、氯氟烃（氟里昂，CFCs)等。各种温室气体对温室效应的贡献率不同，CO₂为55%、CH₄为5%、N₂O为6%、CFCs为24%。由此可见，CO₂是全球变暖的主要原因。

产生温室效应的后果是：冰山冰川融化，海平面上升，洪水泛滥；森林减少，农作物产量降低；人群中生物性疾病和热有关死亡数增加；地球生物多样化减少，甚至使一些生物灭绝。近百年来，地球表面的温度升高了0.3～0.6℃，海平面上升了10～25 cm。

在1992年召开的联合国第二次环境与发展大会上，包括中国在内的166个国家签署了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC)。1997年发表的《京都议定书》规定了15个发达国家的温室气体限排、减排任务和时间。我国于1998年签署了《京都议定书》。

2．酸雨  酸雨（acid rain)是指pH＜5.6的酸性降水，包括雨、雪、雹和雾等。酸雨的形成受多种因素的影响，其前提物是SO₂和NO_x，其中SO₂对全球酸沉降的贡献率为60%～70%。随着经济的迅速发展，近20年来我国的酸雨区逐渐扩大，已达国土面积的30%，成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨区。我国酸雨中硫酸根和硝酸根之比约为10:1，说明我国酸雨主要由SO₂形成。随着交通运输的发展，NO_x对酸雨的形成越来越重要。

酸雨具有多方面的危害：①引起呼吸道和眼睛慢性炎症；②影响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，增加输水管管壁材料中金属化合物的溶出量，使水质恶化变质；④使土壤酸化，有毒金属进入农作物再进入人体；⑤破坏森林、植被，腐蚀建筑物、文物古迹，损害农作物。

3．臭氧层破坏  臭氧层破坏(destructionof ozonosphere)是指近几十年来，平流层中的臭氧层逐渐变薄，在南北极甚至出现臭氧空洞（ozone hole)的现象。1985年科学家首次在南极上空发现臭氧空洞，后来在北极、青藏高原也观察到这一现象。过去30年臭氧空洞逐渐增大，2000年测定南极大陆上空洞面积达2800万km²。

人类使用含氯氟烃（CFCs)、溴代氟烃等化学物质是引起臭氧层破坏的主要原因。CFCs亦称氟利昂（freon)，主要是指一氟三氯甲烷（CFC-11)和二氟二氯甲烷（CFC-12)。自然界不产生CFCs，1929年美国生产CFCs以来，CFCs已广泛用作制冷剂、气溶胶推进剂、发泡剂、溶剂和氟树酯原料。CFCs排放进入大气后，由于缺乏短波紫外线作用，它在对流层的其降解十分缓慢（半衰期10～50年)；到达平流层后，CFCs受到短波紫外线作用而发生光解，释放出游离氯，后者与O₃作用生成氧，从而破坏了大气的臭氧层。溴代氟烃（哈龙，Halons)有溴三氟乙烷（FC-1301)和溴氯二氟乙烷（FC-1211)等灭火剂和溴代甲烷（CH₃Br)和二溴乙烷（CH₂BrCH₂Br)熏蒸剂等，它们排放到大气后，可转移至平流层，使平流层的游离溴离子浓度大幅度上升。溴与氯有协同作用，可加速臭氧的消耗。

大气平流层的臭氧几乎可全部吸收来自太阳的短波紫外线，使人类和其它生物免遭紫外线辐射的伤害。臭氧层破坏给人类带来多方面的影响：①增加皮肤癌和白内障的发病率，皮肤癌多为基底和鳞状细胞癌及恶性黑色素瘤。美国环境保护局依据以往鳞状细胞癌的发生资料估计，O₃每减少1﹪，该类癌症的发生率将增加2﹪～3﹪。另有人估计，总O₃减少1﹪，基底细胞癌、鳞状细胞癌和皮肤黑瘤的发生率将分别增加4﹪、6﹪和2﹪；②导致严重的皮肤灼伤，对浅肤色的人们尤其如此；③影响其它生物的生存和繁殖；④ 引起全球范围内气侯变化。

（三)空气污染的危害

1．对人体健康的影响  大气污染对人体的直接危害一方面取决于大气污染物的性质、浓度、持续作用时间、作用方式及污染物间的联合作用，另一方面也取决于机体的抵抗力。由于污染物的理化性质和毒性不同，来源不同，侵入机体的途径、毒害作用机理和在体内的代谢、蓄积、排出途径等各不相同，同时污染大气的污染物的数量、浓度不同，人群中各个体对污染物的暴露时间及机体的抵抗力的差异，造成的危害各不相同。

（1)急性危害：大气中污染物在短时间内急剧增高，可使当地人群吸入大量污染物而引起急性中毒甚至死亡。大气污染引起中毒的范围大小不一，有时可波及整个工业城市；有时可影响一个或整个工业区；有时仅影响到工厂附近的居民点。发生急性中毒时，往往有一个比较严重的污染源或存在事故性排放，同时有不良的气象条件和特殊的地形存在。世界各地曾发生过多次大气污染引起的急性中毒事件，如震惊世界的“伦敦烟雾事件，整个城市被浓烟吞没，超死亡人数达4000多人。1964年日本富山市因工厂氯气管道破裂，氯气外溢污染大气，发生急性氯气中毒，患者533人，住院43人。1984年12月3日凌晨，印度博帕尔市联合农药厂渗漏45吨异氰酸甲酯，毒气向下风向扩散，很快笼罩了约40 km²的地区。几天内死亡3000多人，52万人受到伤害，其中10多万人终生残废。近年来，我国空气污染引起的急性危害事件屡有发生，比较典型的如重庆硫化氢井喷事件和氯气泄露事件等。此外，车、船倾覆导致的化学物质污染空气的事件也时有发生，给人民的生命和财产都造成了严重的危害。

（2)慢性危害：大气中低浓度有毒、有害污染物长期反复作用于人体则可发生慢性危害。大气中的SO₂、NO₂、H₂S、氯气、硫酸雾、硝酸雾和颗粒物不仅能对呼吸道、眼结膜产生急性刺激作用，而且还可长期反复刺激这些部位引起咽炎、喉炎、气管炎和结膜炎等。呼吸道炎症的反复发作，可以造成气道狭窄，气道阻力增加，肺功能不同程度的下降，最终形成慢性阻塞性肺部疾患（chronic  obstructive  pulmonary  disease，COPD)。大气颗粒物中含有有毒元素，如铅、镉、铬、氟、砷、汞等。世界上许多城市大气中镉、锌、铅、铬的浓度分布趋势与居民的心脏病、动脉硬化、高血压、中枢神经系统疾病、慢性肾炎、呼吸系统症状的分布趋势一致。在大气污染严重的地区，居民唾液溶菌酶和免疫性球蛋白A（SIgA)的含量均明显下降，血清中的免疫指标也有所下降，表明大气污染可抑制机体的免疫功能。大气中某些污染物如甲醛、某些石油制品的分解产物均能使机体产生变态反应，发生在日本四日市的哮喘事件就是典型的例子。大气污染可导致肺部疾患，使肺功能下降，肺动脉压升高，继发肺心病。此外，某些污染物如CO、O₃、NO₂等能使血红蛋白携氧能力下降而造成组织缺氧，加重心脏负担，使心脏病的患病率上升。

（3)致癌作用：空气污染物中能检出致癌物质，如多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)及其衍生物和某些无机元素砷、铅、镉、铬、铍等，其中致癌性最强的是B[a]P。近几十年来，国内外许多研究表明，大气污染程度与肺癌的发病率和死亡率呈正相关关系。许多研究结果均显示：城区肺癌死亡率大于近郊区；近郊区又大于远郊区。我国的研究发现，上海、沈阳、天津等大城市居民肺癌死亡率与大气中B[a]P浓度有显著的相关关系。毒理学实验和流行病学研究都证实砷、B[a]P等污染物均有致癌作用。

表1-3 我国部分城市与其远郊县的男性肺癌调整死亡率(1/10万)

2．对动物的危害  动物与人类共同生存在一个大气环境里。大气污染对人类的伤害，动物也不能幸免于难。凡是对人类造成严重危害的大气污染事件，对动物也产生同样的危害和影响。空气污染对动物的危害，除污染物直接侵入造成伤害之外，还通过污染食品进入体内，导致发病和死亡。因为动物没有能力去选择和鉴别某些具有毒性的食品，所以它们将比人类更容易遭受污染物的伤害和影响。根据有关文献报道，美国一家炼钢厂排放大量的二氧化硫、三氧化二砷等废弃物，污染了厂区周围的牧草，牧草中砷的含量高达1338 mg/kg，使周围24km²内的3500头羊中毒死亡625头。我国一家钢铁厂曾经采用含氟量高的矿石原料，排放的烟中国卫生人才网气中氟含量很高，污染周围的牧草和水源，引发牛、羊、马等牲畜的骨骼变形、骨折等。酸性降水可导致淡水湖泊和河流的酸化，长期处于酸性的水体会影响鱼类的繁殖，使鱼群密度降低，甚至种群消灭。据报道，瑞典、挪威等国都出现过因酸雨造成的湖泊鱼虾绝迹的现象。

3．对植物的危害  大气污染主要是通过三条途径危害植物的生存和发育的：一是使植物中毒或枯竭死亡，二是减缓植物的正常发育，三是降低植物对病虫害的抗御能力。植物受空气污染的伤害以叶子最为严重，植物在生长期中长期接触大气的污染物，损伤了叶面，减弱了光合作用，抑制植物的生长发育。空气污染物可通过植物叶面的气孔进入植物体内，干扰酶的作用，伤害其内部结构，使代谢机能出现障碍而引起植物枯黄，农作物减产，严重时使植物死亡。各种有害气体中，二氧化硫、氯气和氟化氢等对植物的危害最大。

近年来，酸雨对植物的危害日益受到关注。酸雨对植物的毒害很大，它使植物的种子发芽率和幼苗的成熟率降低，影响光合作用的效率，降低土壤的肥力，因而造成森林枯萎，树木死亡，农作物减产。据报道，我国酸雨区面积在迅速扩大，已约占全国面积的30％，酸雨对我国农作物、森林等影响巨大。降水的pH＜4.9时，将会对森林产生更明显的损害。

4．对材料的损害  空气污染物如SO₂、NO_x、Cl₂、H₂S等对各种材料和物品有腐蚀损坏作用，特别是对金属制品、油漆、涂料、皮革、纸张、纺织品、橡胶制品和建筑物损害严重，造成巨大的经济损失。

酸雨对材料、建筑物及文物古迹的危害也十分严重。酸雨对金属材料的腐蚀作用是通过电化学过程，使金属表面的氧化保护层及其本身腐蚀而损害。硫酸酸雾、二氧化硫气体能使纺织品、皮革、纸张变脆、涂料变质。光化学烟雾能引起汽车的橡胶轮胎龟裂，金属制品加速腐蚀。高浓度的氮氧化物能使尼龙织品腐蚀而破碎。英国在1952年“伦敦烟雾事件”后进行了调查，因烟雾造成的器物腐蚀损失高达8亿多美元。 

（四)室内空气污染对健康的影响

继18世纪的工业革命带来煤烟污染、19世纪石油和汽车工业发展带来光化学烟雾污染之后，现在人类又进入室内空气污染为标志的第三代污染时期，国际上公认室内空气污染是对健康危害最大的环境因素。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。随着我国经济的高速发展，室内空气污染导致人群发病率和死亡率逐年增加，造成巨大的经济损失。

1．刺激作用  室内空气中的主要污染物是甲醛及其它挥发性有机化合物。甲醛大量存在于装饰材料、建筑材料、化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维中，室内来源很多；甲醛造成的室内污染已引起世界各国的高度重视。甲醛有刺激性，人的甲醛嗅觉阈为0.06 mg/m³，当甲醛浓度达到0.15 mg/m³时，可引起眼红、眼痒、流泪、咽喉干燥、发痒、喷涕、咳嗽、气喘、声音嘶哑、胸闷、皮肤干燥发痒、皮炎等。甲醛还可引起变态反应，主要是过敏性哮喘，还可引起过敏性紫瘢。

VOC是一类重要的室内空气污染物，目前已鉴定出500多种，常见的有苯、甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、萘、二异氰酸酯类等。它们各自的浓度往往不高，但多种物质共存于时，其联合作用是不可忽视的。目前认为，VOC对人体有一定刺激作用，能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷、食欲不振、恶心等，甚至可损伤肝脏和造血系统，并可引起变态反应等。

2．不良建筑物综合征（SBS)  某些建筑物内，由于空气污染、空气交换率很低，以致在该建筑物内活动的人群产生了一系列自觉症状，而离开建筑物后，症状即可消退。近年来，国外有关专家提出了SBS。SBS的主要症状表现为：眼、鼻、咽喉部位有刺激感，头疼、易疲劳、呼吸困难、皮肤刺激、嗜睡，哮喘等非特异症状。

目前认为，SBS是多因素综合作用的结果，而室内空气中的吸烟烟雾、甲醛、VOC、颗粒物、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、生物杀虫剂等污染物是引起SBS的主要因素。尽管SBS是一种非致死和非致残性病态综合征，脱离“不良建筑物”之后，有关症状亦可以消失，但是，它可以长期困扰在“不良建筑物”中工作或生活的人，降低他们的工作效率，影响其健康和舒适水平；另外，不能排除那些导致SBS的危险因素的其他危害，例如甲醛和醛类化合物诱发的过敏性皮炎、哮喘；醛类和苯系物的潜在三致作用等等。因此，开展室内空气污染物的卫生检验工作具有重要的现实意义。

3．致癌作用  室内空气污染与肺癌的相关关系已是不争的事实。

根据流行病学研究资料，我国云南省宣威县居民长期以烟煤为燃料，造成室内PAHs污染，B[a]P污染尤其严重，是导致当地肺癌高发的主要原因，肺癌死亡率居全国之首。经检测，燃烟煤农户室内空气中B[a]P浓度很高，最高的达到626.9 mg/100m³，超过我国环境空气质量标准600多倍。在当地进行的居民室内空气中B[a]P浓度与肺癌死亡率之间关系的研究结果表明，人群肺癌死亡率随室内空气中B[a]P浓度增高而升高，与吸烟率高低无关，这种现象在妇女当中表现尤为明显。

食用油在加热烹调时产生的油烟是肺鳞癌和肺腺癌的危险因素。烟焦油是香烟烟雾中微粒部分的浓缩物，含有B[a]P等10多种极强的致癌物和致突变物。建筑材料释放的氡及其短寿命子体对人体健康的危害主要是引起肺癌。此外，装饰材料中的苯可引起白血病，甲醛已被国际癌症研究机构列为可疑致癌物。

4．氟中毒  燃煤型氟中毒是一种由于燃煤污染空气环境而引起的人体以骨组织病变为主的全身性、慢性中毒性疾病。这类疾病在我国广泛流行，分布于14个省、市、自治区。病区居民以高氟煤为燃料做饭、取暖，尤其在高寒潮湿地区，居民为防止刚收获的玉米和蔬菜受潮变霉，将粮食挂在房内烘烤，氟很容易被烘烤的食物吸收或吸附，导致烘烤后的粮食、蔬菜中的氟含量增高数倍至数百倍。病区居民生活在高氟环境中，他们约有2/3的时间在室内活动和休息，加之经常食用含高氟的食物，从而导致氟中毒。病人主要表现为氟斑牙、氟骨症。此外对肾脏、肝脏、心脏、神经以及免疫系统均有危害。

5．对心血管系统的影响  室内空气CO污染与动脉粥样硬化、心肌梗塞、心绞痛有密切关系。据调查资料显示，室内CO污染水平与居民血液中碳氧血红蛋白（COHb)含量成正相关，COHb增加可加强心肌缺氧的发展。

6．危害儿童健康  室内空气污染从多方面伤害儿童的健康：首先，诱发儿童的血液性疾病。医学研究证明，室内空气污染已成为诱发白血病的主要原因。其次，增加儿童哮喘病发病率。世界卫生组织宣布：全世界每年有10万人因室内空气污染而死于哮喘，而其中35%为儿童。我国1～5岁儿童哮喘患病率很高。第三，造成新生儿先天性异常。第四，引发新生儿心脏病。第五，使儿童的智力大大下降。

7．生物性变应原引起的过敏症  变应原又称过敏原，是一种能激发变态反应的抗原性物质。此种过敏原存在于室内空气中，成为空气的一种生物性污染物，主要的有花粉、真菌孢子、放线菌、尘螨、皮屑等。常见的变态反应性疾病有花粉病和尘螨过敏症等。

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、猩红热、结核及军团病等，都可经空气传播引起传染病。因此，开展室内空气卫生检验工作，防止室内空气污染，对预防呼吸道传染病的传播有重要意义。

第三节  空气污染物的来源和分类

一、空气污染物的来源

（一)大气污染的来源

大气污染从总体来看可分为自然污染源和人为污染源两大类。自然污染源是由自然原因形成的，例如森林火灾、火山爆发等。人为污染源是由于人们从事生产和生活活动造成的，人为污染源又可分为固定污染源（如烟囱、工业排气管等)和流动污染源（汽车、火车等)。二者相比，人为污染源的污染时间更长、影响范围更大，是大气污染的主要来源。

1．工业企业  工业企业属于固定污染源，是大气污染的主要来源。工业企业排放的大气污染物主要来自两个生产环节。

（1)燃料的燃烧：这是造成大气污染最主要的来源。我国的主要工业燃料是煤和石油，用煤量最大的企业是火力发电、冶金、化工、机械、轻工和建材等部门。煤的主要杂质是硫化物，此外还有氟、砷、钙、铁、镉等元素的化合物。石油的主要杂质是硫化物和氮化物，其中也含有金属元素的化合物。燃料所含的杂质与其产地有关，我国煤的含硫量一般在0.2%～0.4%之间，但重庆地区煤的含硫量高达8%。我国石油多为优质石油，含硫量在0.8%以下，而中东地区石油的含硫量在0.5%～2%，有的甚至高达4%以上。

燃料燃烧的程度不同，所产生的污染物的种类和数量也不同。燃料燃烧完全时的主要污染物是CO₂、SO₂、NO₂、水汽和灰分；燃烧不完全时的污染物是CO、硫氧化物、氮氧化物、醛类、碳粒和PAHs等。

（2)生产过程的排放：工业企业生产过程中的各个环节都可能排放污染物。生产原料和工艺过程不同，排出污染物的种类和数量也可能不同。不同类型的工业企业排放的主要污染物也可能不同。

表1-4  不同工业企业排出的主要大气污染物

2．生活性污染  主要来源于生活炉灶与采暖锅炉。民用生活炉灶与采暖锅炉也消耗大量煤炭，成为大气污染的又一个重要来源。生活性污染的特点是：①锅炉和炉灶数量多而分散，不便采取治理措施；②燃烧不完全，产生污染物的数量多、毒性大；③烟囱低，污染物扩散稀释能力小，大多聚集在人的呼吸带范围；④冬季污染更严重。

3．交通运输  主要指汽车、火车、飞机、轮船、拖拉机和摩托车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，燃烧后排放的污染物主要是CO、NO_x、PAHs、颗粒物和醛类等。随着机动车数量的增加，汽车尾气已经成为我国许多大城市中大气污染的主要来源之一。

（二)室内空气污染的来源

室内空气污染包括物理、化学、生物和放射性污染，根据室内污染物形成的原因和进入室内的渠道，主要污染来源有：

1．室内燃烧或加热  在室内，各种燃料燃烧、食物加热时产生的污染物都是经过高温反应引起的。不同种类的燃料或相同种类的燃料而品种或产地不同时，其燃烧产物的成分和数量都会有很大差别。燃烧的条件不同时，燃烧产物的成分也有差别。这一类的污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、烃类（包括B[a]P等致癌性PAHs)和悬浮颗粒物等。

2．室内人的活动  人们在室内活动时，通过呼出气和汗液排出大量的代谢产物。人的呼出气中主要含有二氧化碳、水蒸汽以及氨类化合物等内源性气态物，还可能含有一氧化碳、甲醇、乙醇、苯、甲苯、苯胺、二硫化碳、氯仿、硫化氢、砷化氢、甲醛等外来物，或外来物在体内代谢后的产物。吸烟是室内空气污染的一项重要原因，烟草烟气中至少含有3800种成分，其中确定致癌物不少于44种。呼吸道传染病患者和带菌者的室内活动，也可能造成室内空气病原体污染。

3．家用电器和办公用具  随着科学技术的发展，家用电器和办公用具不断更新换代。家用电器和办公用具可导致电磁辐射等物理性污染和臭氧等化学性污染。

4．建筑材料和装饰材料  一些非天然的建筑材料、装饰材料在加工生产过程中可能加入多种助剂，很多助剂含有甲醛和VOC等有毒物质，污染室内空气。有些砖、混凝土、石材、土壤和粉煤灰的预制构件中氡含量高，用含镭、钍等氡母元素的石材作为建筑材料时，室内空气中的氡浓度会相当高。

5．来自室外的污染物  室外的污染物主要有两个来源：一是由室外空气带入室的各种污染物，包括工业、交通运输所排出的污染物等，通过门窗、孔隙进入室内。二是人为带入室内的污染物，如干洗后带回家的衣服可释放出残留的干洗剂四氯乙烯和三氯乙烯；将工作服带回家，可使工作环境中的有害物带入室内等。另外还有来自房屋地基的地层中氡及其子体和地基在建房前已遭受污染的污染物（如某些农药、化工染料、汞等)，以及从水管中引入的致病菌或化学污染物，从邻居家排烟道进入的有害物质或熏蒸杀虫剂等。

（三)工作场所空气中污染物的来源

工作场所空气中的污染物可分为生产性毒物和生产性粉尘两大类，它们的污染来源如下：

1．生产性毒物的来源  生产性毒物是指在生产过程中形成的可能对人体产生有害影响的化学物质，主要以气体、蒸气、烟、雾形态存在于生产环境空气中。生产性毒物的来源有多种形式，可来自于原料、中间产品（中间体)、辅助材料、成品、夹杂物、副产品或废弃物；也可来自热分解产物及反应产物，例如聚氯乙烯塑料加热至160℃～170℃时可分解产生氯化氢；磷化铝遇湿分解生成磷化氢等。

2．生产性粉尘的来源  生产性粉尘是指在生产过程中形成的并能较长时间飘浮在空气中的固体微粒。工农业生产的很多生产过程中都可产生生产性粉尘，如矿山开采、隧道开凿、筑路、矿石粉碎及生产中的固体物质的破碎和机械加工；水泥、玻璃、陶瓷、机械制造、化学工业等生产过程中的粉末状物质的配料、混合、过筛、包装、运转等；皮毛及纺织业的原料处理；金属熔炼、焊接、切割以及可燃物的不完全燃烧等。此外，生产环境中沉积的降尘也可因机械振动、气流变化等形成二次扬尘污染工作场所空气。生产性粉尘按其化学性质可分为无机粉尘、有机粉尘和混合性粉尘。

二、空气污染物的分类

按其属性，空气污染物一般分为三大类：物理性污染物（如噪声、电离辐射、电磁辐射等)、化学性污染物（如SO₂、NO_x、H₂S等)和生物性污染物（经空气传播的病原微生物和植物花粉等)，其中以化学性污染物种类最多、污染范围最广。危害较严重的空气污染物有颗粒物、硫氧化物、NO_x、CO、PAHs、氟化物、光化学氧化剂和二噁英等。

根据污染物的形成过程，空气污染物又可分为一次污染物和二次污染物。由污染源直接排入空气环境中，其物理和化学性质均未发生变化的污染物称为一次污染物（primary pollutant)，又称为原始污染物。例如火山爆发和森林火灾形成的烟尘；燃料燃烧完全产生的污染物主要有CO₂、SO₂、NO₂、水汽、灰分等；燃料燃烧不完全产生的污染物主要是CO、硫氧化物、氮氧化物、醛类、炭粒和PAHs等。有些一次污染物在大气中与其它物质发生化学反应，或在太阳辐射线作用下发生化学反应而形成新的污染物称为二次污染物（secondary pollutant)，又称为次生污染物或次级污染物。常见的二次污染物有SO₂在大气中氧化遇水形成的硫酸；NO₂在大气环境中与水反应形成硝酸；汽车尾气中的氮氧化物（NO_x)和碳氢化合物在强烈的日光紫外线的照射下，经过一系列的光化学反应生成臭氧、醛类和各种过氧酰基硝酸酯等。

一般来说，二次污染物对环境和人体的危害要比一次污染物更大。

三、空气污染物的存在状态

污染物在空气中的存在状态，取决于它们本身的理化性质和形成过程，气象条件也有一定影响，空气污染物有气体、蒸气和气溶胶三种存在状态。根据存在状态的不同，空气污染物可分为气体、蒸气和气溶胶状态污染物。

（一)气体和蒸气状态污染物

1．气体状态污染物  气体（gas)状态污染物是指在常温、常压下以气体状态分散在空气中的污染物。常见的气体状态污染物有SO₂、CO、CO₂、NO₂、NH₃、H₂S、HF等，它们的沸点都比较低，在常温常压下以气体形式存在，从污染源进入空气后，仍然以分子形式存在。

2．蒸气状态污染物  蒸气（vapour)状态污染物是指固态或液态物质受热升华或挥发而分散在空气中的污染物。例如汞蒸气、苯蒸气和硫酸蒸气等。蒸气遇冷后，仍能逐渐恢复至原有的固体或液体状态。

气体和蒸气状态污染物均匀地分布在空气中，它们的运动速度较大，可以扩散到较远的地方。不同的气体或蒸气的密度各不相同，相对密度大的向下沉降，相对密度小的可以长时间的漂浮在空气中。

（二)气溶胶状态污染物

气溶胶（aerosol)是由固态颗粒和液态颗粒分散在空气中形成的一种多相分散体系。气溶胶粒度大小不同，其化学和物理学性质差异也很大。极细的颗粒几乎与气体和蒸气一样，它们受布朗运动支配，在空气中经过碰撞，能聚集或凝聚成较大的颗粒。而较大的颗粒因受重力影响很大，很少聚集或凝聚，易沉降。气溶胶状态污染物的化学性质受颗粒物的化学组成和表面所吸附物质的影响。目前对于气溶胶尚无统一的分类方法。

1．按物理形态分类  通常根据气溶胶的物理形态可分为尘（dust)、烟（smoke)和雾（fog)。尘是由于各种机械作用粉碎而成的颗粒，其化学性状与母体材料相同。烟是燃烧产物，是炭粒、水汽、灰分等燃烧产物的混合物。雾是悬浮在空气中的液体微粒，粒径一般在10 μm以下。雾一般由蒸气冷凝或液体雾化而产生，如硫酸雾、硝酸雾等。气象学上是指使大气能见度减小到1 km内的水滴悬浮体系。

2．按形成方式分类  气溶胶按其形成方式分为以下三类。

（1)分散性气溶胶：由固态或液态物质经粉碎或喷射，形成微小粒子，分散在大气中形成的气溶胶称为分散性气溶胶。如煤粉尘、矿石粉尘属于固态分散性气溶胶；硫酸雾、喷洒农药产生的微小液滴属于液态分散性气溶胶。

（2)凝聚性气溶胶：由气体或蒸气（其中包括固态升华而成的蒸气)遇冷凝聚成液态或固态微粒形成的气溶胶称为凝聚性气溶胶。例如金属冶炼时，形成的金属氧化物烟尘；有机溶剂遇冷凝聚形成的雾滴等，这些都属于凝聚性气溶胶。

（3)化学反应形成的气溶胶：有些一次污染物在大气中可发生多种化学反应，形成颗粒状物质，悬浮在大气中形成气溶胶。这种气溶胶称为化学反应形成的气溶胶。如NO₂、SO₂在一定条件下氧化并与水反应生成硝酸、亚硝酸和硫酸，再与空气中无机尘粒反应形成硝酸盐、亚硝酸盐和硫酸盐气溶胶。

大气气溶胶不仅参与大气中云、雨、雾、雪等湿沉降过程，而且还造成一系列的环境问题，如臭氧层破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等。大气气溶胶颗粒的化学成分、粒径大小和浓度不同时，对环境和健康的影响程度也不同。近年来，人们进一步认识到大气气溶胶的细颗粒物PM10、PM2.5易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，细颗粒气溶胶可附着于呼吸道，甚至进入肺部沉积，对人体健康危害极大。因此，对气溶胶的卫生检验是空气污染监测的重要部分。

空气污染物的存在状态非常复杂，许多污染物以多种状态存在于空气中。例如SO₂、NO_x在空气中可以气态存在，也可与NH₃反应生成硫酸铵和硝酸铵以气溶胶状存在；PAHs多数聚集在颗粒物表面以气溶胶状态存在，也可能以PAHs蒸气状态存在。因此，采样时应该根据气溶胶的实际存在状态，选用正确的采样方法，确保采样效率，以便获得出正确的检验结果。

第四节  空气污染物浓度的表示方法

一、采样体积的计算和换算

在测定空气中有害物质时，不同现场的气象条件可能不同，为了使污染物的测定结果具有可比性，必须将采样体积换算成标准状况下的体积，再进行空气中有害物质浓度的计算。因此，采样时应记录采样现场的气温和气压，并根据气体状态方程将其换算成标准状况下的采样体积。

式中，V₀为标准状况下的采样体积，m³；V_t为实际采样体积，m³；T₀为标准状况下的绝对温度，273K；T为采样时的绝对温度，K；P₀为标准状况下的大气压101.325 kPa；P为采样时的大气压，kPa。

二、空气污染物浓度的表示方法

空气污染物的浓度通常采用以下几种方法来表示：

1．质量体积表示法  这种方法以每立方米空气中含有污染物的毫克数表示，单位为mg/m³。这是我国法定计量单位之一。可用于表示气体、蒸气和气溶胶状态空气污染物的浓度。

2．体积表示法  指每立方米空气中含有污染物的毫升数，单位为ml/m³（百万分之一，ppm)。这种表示法仅适用于表示气体和蒸气状态污染物的浓度，不适用于气溶胶状态污染物的浓度。

3．个数、体积表示法  指每立方米空气中含有多少个分子、原子或自由基，单位为个数/m³。通常用来表示空气中浓度水平极低的污染物的含量。

我国颁布的居住区大气和车间空气中有害物质的最高容许浓度以及室内空气质量卫生标准中空气污染物的浓度均以mg/m³表示，国外一些文献有时以体积浓度（ppm或ppb)表示空气污染物的浓度。这两种浓度可按下式换算。

式中，M为污染物的摩尔质量，g/mol；22.4是气体摩尔体积，即1摩尔气体在标准状况下的体积（L)。

第五节  空气中有害物质的卫生标准

为了预防空气中有毒有害物质对人体健康产生危害，防止急性中毒、慢性中毒和远期危害的发生，为了控制污染，确保居住区大气、工作场所空气以及室内空气的质量，制订空气中有害物质的卫生标准具有十分重要的意义。

一、大气中有害物质的卫生标准

大气中有害物质的卫生标准是大气中有害物质的法定最高限值。它是防止大气污染，保护人群健康，评价大气污染程度，制订大气防护措施的法定依据。由于大气污染具有影响范围大、作用时间长、作用对象广泛（包括生活在污染区域范围内的所有居民)等特点，考虑到保护老、弱、病、幼、孕和敏感人群，应采用较灵敏的指标，所采用的标准要比工作场所空气的卫生标准更加严格。

我国于1982年颁布了《大气环境质量标准（GB3095-82)》，对TSP、飘尘、SO₂、NO_x、CO、光化学氧化剂（O₃)制订了浓度限值，每种污染物的卫生标准都分为三级。

一级标准是为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害影响的空气质量要求。国家规定的自然保护区、风景游览区、名胜古迹和疗养地等地区应执行一级标准。

二级标准是为保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。居民区、商业交通居民混合区、文化区、和广大农村等地区应执行二级标准。

三级标准是为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般的动、植物（敏感者除外)正常生长的空气质量要求。适用于大气污染程度比较重的城镇和工业区以及城市交通枢纽、干线等地区。

1996年，我国修订了《大气环境质量标准》。修订后的标准改称为《环境空气质量标准（GB3095-96)》。在原有6种污染物限值的基础上增加了NO₂、铅、B[a]P和氟化物的浓度限值，并将飘尘改为可吸入颗粒物，光化学氧化剂改为O₃（见附录一)。

受生产周期、排放方式、气象条件等因素的影响，大气中有害物质的浓度经常变化，不同有害物质对机体的有害作用类型也不相同。因此，我国的《环境空气质量标准》规定了不同形式的浓度限值，如1h平均浓度限值、日平均浓度限值、年平均浓度限值等。1h浓度平均限值是指任何1h内平均浓度的最高容许值。有些物质能使人或动物在短期内出现刺激、过敏或中毒等急性危害，则该物质必须制订1h平均浓度限值，这是确保接触者在短期内吸入该物质不至于产生上述任何一种急性危害的上限值。日平均浓度限值是指任何一天内多次测定的平均浓度的最高容许值。对一些有慢性危害作用的物质都应制订此值，亦即经过长时间（数月、数年)的持续作用也不致引起最敏感对象发生慢性中毒或出现蓄积现象以及远期效应的日平均上限值，在任何24h内均不得超过此值，以达到防止污染物产生慢性和潜在性危害的目的。对于既能产生急性危害，又可引起慢性危害的物质，则制定了1h平均浓度限值和日平均浓度限值。附录二是一些国家和组织的大气环境质量标准。

二、工作场所空气中有害物质的卫生标准

1979年，我国颁布的《工业企业设计卫生标准》（TJ36 – 79)中规定了车间空气中120种有害物质的最高容许浓度，对111项有毒物质和9类生产性粉尘在车间空气中的最高浓度作了规定，1988~1989年补充了32项。2002年对该标准又作了修订，修订后的标准改称为《工作场所中有害因素职业接触限值（GBZ2—2002)》（见附录三、四)。

职业接触限值（occupational exposure limit，OEL)是职业性有害因素的接触限制量值，指劳动者在职业活动中长期反复接触对机体不引起急性或慢性有害健康影响的容许接触水平。化学因素的职业接触限值可分为时间加权平均容许浓度、最高容许浓度和短时间接触容许浓度三类。

1．时间加权平均容许浓度（permissible concentration-time weighted average，PC-TWA)  指以时间为权数规定的8h工作日的平均容许接触水平。

2．最高容许浓度（maximum allowable concentration，MAC)  指工作地点、在一个工作日内、任何时间均不应超过的有毒化学物质的浓度。工作地点（work site)指劳动者从事职业活动或进行生产管理过程而经常或定时停留的地点。

3．短时间接触容许浓度（permissible concentration-short time exposure limit，PC-STEL)  指一个工作日内，任何一次接触不得超过的15 min时间加权平均的容许接触水平。

制订车间空气中有害物质的最高容许浓度的依据是：①有害物质的物理和化学特性资料；②动物实验和人体毒理学资料；③现场劳动卫生学调查资料；④流行病学调查资料。

制订过程一般先从毒理实验着手。首先应获得毒物毒性的基本资料，如进入途径、半数致死浓度（LC₅₀)或剂量（LD₅₀)，急性吸入阈浓度，毒作用特点与靶器官，蓄积毒性与体内代谢，有无致畸、致突变、致癌、致敏和迟发毒作用等。进而通过吸入染毒实验确定慢性毒性阈浓度。然后求出急性毒作用带、慢性毒作用带，选择一定的安全系数提出接触限值的初步建议。再根据生产现场空气中有害物质浓度测定资料与工人健康情况的观察等资料，以及参考生产技术的可能性，经过综合分析确定合适的数据，经国家有关部门审批后列为国家卫生标准。最高容许浓度制订以后，在实施过程中通过对接触者健康状况的动态观察，结合有关毒理学资料的积累以及卫生技术水平的提高，将对标准不断修订。

三、室内空气质量标准

20世纪70年代能源危机之后，西方国家开始重视室内空气质量（indoor airquality，IAQ)。为了节约能源，建筑物的气密性大大提高，导致通风率明显下降，室内空气污染事件频频发生，人们开始深入研究和探讨室内空气质量对人类健康的影响、污染物及其来源及可行的解决途径。

20世纪70年代至90年代，新加坡、澳大利亚、日本、加拿大、挪威和美国等一些发达国家相继制订了有关的室内空气质量标准和室内空气质量推荐指南。70年代末我国制订了职业安全的车间空气质量标准；80年代末制订了公共场所室内空气质量标准； 2002年12月18日发布了第一部《室内空气质量标准（GB/T 18883-2002)》（附录五)，2003年3月1日起开始实施。

我国室内空气质量标准是在环境卫生基准和流行病学调查基础上，进行广泛的调研和科学验证，以充分的科学数据为依据制订出来的。标准中规定的控制项目不仅有化学性污染，还有物理性、生物性和放射性污染。化学性污染物质中不仅有人们熟悉的甲醛、苯、氨、氡等污染物质，还有可吸入颗粒物、二氧化碳、二氧化硫等13项化学性污染物质。标准的制定紧密结合我国的实际情况，既考虑到发达地区和城市建筑中的新风量、温度、湿度以及甲醛、苯等污染物质，也考虑了一些不发达地区使用原煤取暖和烹饪造成的室内一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮的污染。标准中加入了“室内空气应无毒、无害、无异常嗅味”的要求，使标准的适用性更强。

复习思考题

1．空气理化检验有何意义？

2．空气理化检验的基本任务和内容是什么？

3．空气理化检验有哪几个基本步骤？

4．我国空气理化检验工作经历了哪四大发展阶段？取得了哪些成就？

5．空气理化检验的主要发展趋势是什么？

6．空气的主要成分、次要成分和痕量成分各是什么？

7．什么是空气污染？空气中的主要污染物有哪些？

8．我国的空气污染指数分为几级？有何意义？

9．目前与大气污染相关的影响全球环境的主要问题有哪些？

10．室内空气中的主要污染物有哪些？

11．人为空气污染源有哪几种？污染物在空气中有哪几存在状态？

12．什么是一次污染物和二次污染物？

13．空气污染物的浓度有几种表示方法？

（原福胜)