空气是人类赖以生存的外界环境因素之一，它包围在地球的表面，称为大气层（atmo-sphere)。空气是无色、无臭、无味的混合气体，其化学组成见表2-1。.jpg)
一、空气物理因素和健康 在空气的许多物理状态中，以太阳辐射（ solar irradiation)、气温（ airtemperature)、气湿（air humidity)、气流（air flow， wind)、气压（atmosphericpressure)及空气离子化（airionization)等因素与人类健康关系最密切。 （一)太阳辐射 太阳是一团炽热的熔融物体，是一个巨大的热核反应器。在反应过程中，产生大量辐射能。太阳表面温度约为6000°K，太阳垂直照射到大气层边缘的辐射强度为0.0795J/m2/min。当太阳辐射通过大气层时，由于大气层中灰尘、雾、水汽等，能吸收太阳辐射，故一般来讲仅有43%的能量到达地面（图2-1)。太阳光谱由红外线（波长760～30000nm)、可见光线（波长400～760nm，分红、橙、黄、绿、蓝、紫色光)和紫外线（波长4～400nm)组成。通过大气层到达地面的太阳光谱www.lindalemus.com/zhicheng/组成，除受大气透明度的影响外，与太阳投射角有密切关系：太阳高度为30～38°时，辐射光谱主要为420～760nm，太阳高度低于11°时，则红外线及长波红外线占优势。波长小于290nm的紫外线，在大气圈平流层已全部被臭氧层吸收。 1.紫外线（ultraviolet)第二届哥本哈根光学会议将紫外线辐射（ultraviolet radia－tion)分为三段。A段（UV－A)波长320～400nm，B段（UV-B)波长275～320nm，C段（UV-C)波长200～275nm。紫外线主要有下述几种生物效应：①色素沉着作用（pig-mentation)：这是人体对光线刺激的一种防御反应。UV-A可以使人皮肤细胞中的黑色素原通过氧化酶的作用，转变成黑色素而沉着于其中，它可防止短波光线深透皮肤组织，保护皮肤使其不致过热。②红斑作用（erythema)：即皮肤被紫外线照射后，局部出现皮肤潮红现象叫红斑。这是人体对UA-B段的特异反应。原发性红斑可在紫外线照射后立即发生；继发性红斑在紫外线照射后6～8小时发生。紫外线的照射可使皮肤细胞释放出组织胺和类组织胺，它们刺激神经末梢，反射地引起皮肤毛细血管扩张、血管壁通透性增加，结果皮肤发红、水肿。③抗佝偻病作用（anti-rachitic effect)：因皮肤和皮下组织中的麦角固醇和7-脱氢胆固醇在UV-B段紫外线作用下可形成维生素D2和D3，以维持正常钙磷代谢和骨骼的正常生长发育。故婴幼儿和孕妇在用维生素D预防佝偻病时，还须接受紫外线的照射才能获得良好的效果。佝偻病患病率的季节性变化与太阳紫外辐射的季节变化也是一致的：春季最高，秋季最低。④杀菌作用（germicidal effect)：UV-C段能使蛋白质分子产生光化学分解。260nm左右的紫外线还能透入细胞核，使DNA分子单核苷酸之间的磷酯键和嘌呤、嘧啶间的氢键破坏，从而引起核蛋白变性、凝固，导致细菌细胞死亡。不同细菌对不同波长紫外线的敏感性不同，但紫外线波长愈短，杀菌效果愈好。所以一日之中，中午12点到下午2点紫外线强度最大、波长最短，空气中的细菌数量也最少。冬季和多云天气，紫外线对空气的杀菌作用大大减弱。 长波紫外线可刺激体液及细胞免疫活性，从而增强机体的免疫反应，增强人体对感染的抵抗力。紫外线还可促进生物氧化过程，加速创伤愈合。增加血红蛋白，使血液中红细胞及白细胞数目增多。 过强的短波紫外线直接照射眼睛，可导致雪盲（snow blindness)和电光性眼炎（flashburn)。 2.红外线（infrared ray)波长在760～30000nm之间的射线，其短波（760～1400nm)部分具有更强的生物学效应。红外线生物学作用的基础是热效应，故又称热射线。人体吸收适当的红外线后，局部温度增高、血管扩张充血，促进新陈代谢及细胞增生，具有消炎、镇痛的作用。临床上用以治疗慢性皮肤病、神经痛、冻伤等。红外线还可加强紫外线的杀菌作用。 过强的红外线可导致皮肤烧伤、日射病、红外线白内障（infrared cataract)和红外线视网膜灼伤等。 3.可视线（visible light)波长为400～760nm。可视线作用于视觉器官产生视觉。视觉分析器对不同波长可视线的色觉是不同的，因而呈紫、蓝、绿、橙、红色等。可视线通过视觉器官改变人体的紧张及觉醒状态，使机体的代谢、脉搏、体温、睡眠和觉醒等生理现象发生节律性变化。适宜的照度可预防眼睛疲劳和近视，提高情绪和劳动效率。光线微弱可使视觉器官过度紧张而易引起疲劳。 （二)空气离子 空气离子（air ions)是指空气中带有阳电或阴电荷的离子。组成空气的各种气体的分子或原子，在宇宙线、紫外线的作用下，或在雷电、瀑布、海浪的冲击情况下，使气体分子失去外层电子，而成为带有正电荷的正离子（阳离子)；游离的电子与另一个中性分子相结合，成为带负电荷的负离子（阴离子)。这一个使空气形成正、负离子的过程，称空气离子化。空气离子的形成是阴、阳离子成对出现的。一部分离子相互中和，又成为中性气体分子；一部分离子可把周围10～15个中性气体分子吸附到一起，形成质量较轻、直径较大的离子，称轻离子（n+n-)；一部分轻离子与空气中的灰尘、烟雾等结合，形成重离子（N+N-)。空气中离子浓度及重、轻离子的比例，可作为衡量空气清洁新鲜程度的指标。常用的指标如下： (1)空气离子数(n)：新鲜空气阴离子多，故空气中阴离子数愈多，空气愈清洁。重离子不得过多，若比值大于50，则说明空气污浊。一般情况下，大气中轻离子总数约为1000个/ml，重离子达数千个/ml。 (3)空气离子单极系数(q)：即阳离子（n+N+)与阴离子（n-N-)之比值q
上q＝0.53。 今举一个教室内空气离子变化的情况为例，说明各指标的意义：某教室空气中，第一节课后，重离子数明显增多，由上课前的20668增至49850；轻离子数由280降至227；重轻离子比值由上课前的74升到219。到第四节课重离子数达最高峰为66600；轻离子数最低，由上课前的280降至141；重轻离子比值为472。说明随室内污染加重，重离子数增多，轻离子数减少，重轻离子比值增大。 空气阴离子对人体的作用是有益的，但阳离子也有其独特的生物学作用。在一般情况下它们的生物学作用是相反的，但也不尽然。空气负离子的生物学作用概括起来有：①调节中枢神经的兴奋和抑制功能，缩短感觉时值与运动时值；②刺激骨髓造血功能，使异常血液成份趋于正常；③降低血压；④改善肺的换气功能，促进气管纤毛颤动；⑤促进组织细胞生物氧化、还原过程。而空气阳离子则可抑制气管纤毛运动、促进5-羟色胺的释放。吸入空气阴离子，可改善睡眠、振奋精神、提高工作能力，同时还有一定的镇静、镇痛作用。而阳离子则相反。临床上应用空气阴离子吸入治疗高血压、支气管炎、支气管哮喘等疾病。 在海滨、森林公园、瀑布处，感到空气新鲜，使人有舒适感；夏季雷雨之后空气特别清新令人舒爽。产生这种现象的原因之一，可能与空气中阴离子增多有关。而在城市的闹市区或拥挤的公共场所，易感胸闷、头昏、头痛等，则与空气中的阳离子及重离子增多有关。 （三)天气与气候 气象（meteorologic phenomenon)是指大气状态。天气是指一定地区在一定时间内各种气象因素的综合表现，主要为气温、气湿、气压、风、云、雨、雪等大气状态在短时间内的变化。而气候是指某地区长期天气变化情况的概括，即最常见的具有代表性的天气特征。 气象中气团、锋、气旋等大气状态对人的健康影响较大。气团是指水平方向上物理性质比较均匀的大块空气，它的水平范围可由几百公里到几千公里，垂直范围可达十几公里。锋是冷、暖气团之间的狭窄过渡带。锋面是两个性质不同的大块气团的交界面，在交界面的范围内常有阴雨或大风的发生。暖锋是暖空气流向冷空气逐渐取代其位置；冷锋是冷空气流向暖空气逐渐取代其位置。气旋即低气压区在中心，四周气流围绕中心而旋转，反之称为反气旋（图2-2)。 1.气候对健康的影响 人们早已观察到疾病与季节和气象的联系，如花粉症、枯草热、流行性感冒等，均与季节有明显相关；天气的变化也常常引起某些疾病的加重。例如，心肌梗塞的急性发作常受高气压、气温变化、大风等的影响；冷刺激可使周围血管收缩、动脉压升高、心肌需氧量增多。又如，冠心病患病率及死亡率在1～2月份较7～8月份高，这是由于血管弹性、血液粘度、凝血时间和毛细血管脆性等均与气候有关。高血压、脑溢血死亡多发生在寒冷季节、气象多变的时日。肺炎死亡多见于12～3月，当高气压急剧下降、冷锋通过时，肺炎的发作或死亡数增加。支气管哮喘的发生与雷雨、台风、气团交替、冷锋过境、日温差较大有关。结核病人的咯血多见于锋面过境前后。 风湿性关节炎、肌肉痛、断肢痛、偏头痛等受天气变化的影响更大，被许多人称之为“天气痛”。 2.气候适应（acclimatization) 人类通过遗传和后天获得的功能而对各种气候具有很大的适应能力。适应能力可以因锻炼而加强。适应性依年龄而不同，一岁以下的婴儿以及老年人的适应性较差，从10岁以后适应性开始增强，20～40岁适应性最强，40岁以后适应性逐渐下降。人类对气候的适应，涉及到各个器官和系统的功能总调整和动员。首先，新陈代谢率发生适应于特定气候条件的变化。如以年平均气温为10℃的条件下热能需要量作为比较的基准，据FAO/WHO的意见，低于此温度每10℃热能需要量增加3%；高于此气温每10℃热能需要量减少5%，这是适应气候的变化而逐渐产生的适应性生理变动的一部分。 各器官和系统的功能，也都在适应过程中发生变化。如以高原气候的适应为例，就可以观察到这种各系统功能的综合性调整过程。在高原生活一段时间的人，血液中血红蛋白含量和红细胞数目显著增加，心跳次数和每搏输出血量都上升，血压有随海拔增高而上升的趋势，肺通气量也加大。这一适应过程是由机体许多器官和系统参与的。 如所周知，人类许多生理活动都具有明显的周期性，即所谓生物学节律（biologicolrhythm)，表2-3中列举了每日内若干生理现象的生理节奏韵律。这种现象也是长期适应地球自转造成的日夜变化（太阳辐射、日照、气温等)而逐渐形成的，也可以说这正是适应过程的一种表现。 当然，对气候的适应是一个发展过程，需要一定的时间，也有一定的限度。短时间内过分强烈的气候变动，有时超过人类所具有的适应能力，引起对健康的损害。 | 
