1.3 空气污染的危害

城市空气污染物主要是硫氧化物、氮氧化物、颗粒物、臭氧以及碳氢化合物中的苯并

[a]芘和一些有毒的重金属，这些污染物不仅对人的健康造成很大的危害，而且影响气候， 腐蚀建筑物和物品，降低产品质量，并且影响动、植物生长和发育，最终可能在经济上造成 巨大的损失■>

1.3.1对人体健康的影响

空气污染物侵人人体主要有三种途径，即皮肤表面接触、食用含污染物的食品和水、吸 入被污染的空气，其中第三条途径最为严重。空气污染对人体的危害主要表现为呼吸道系统 疾病*下面介绍几种主要大气污染物对人体的危害。^J

1.3.    1.1硫氧化物    ■

、硫氧化物的主要成分是S0₂，多来源于含硫化石燃料（煤、石油）的燃烧过程，>是目前 空气中数量较太的一种气态污染物₉ so₂气体为一种无色的中等强度的物质，有刺激性气 味，不仅对人体呼吸器官有很强的毒害作用，还通过皮肤经毛孔侵人人体，或通过食物和饮 水经消化道进入人体而造成危害。低浓度的S0₂引起呼吸道炎症，呼吸加快，每次呼吸量 小；浓度高时会引起急性中毒，喉头感觉异常，并出现咳嗽、呼吸道红肿等症状，造成支气 管炎、哮喘病，严重的可引起肺气肿，甚至致人死亡。

排人大气中的S0₂在有合适的氧化剂、催化剂存在时，会发生化学反应生成so₃，当 它们和空气中的水蒸气相遇，就形成硫酸酸雾。这类污染物可长期滞留在大气中，毒性比 30₂大10倍左右。一般情况下，S0₂浓度达到8X10_⁶时，人开始难受，而^[酸酸雾还不 到8X10_⁷,人已经开始不能接受。

1.3.    1.2氮氧化物

^; 造成大气污染的NOi主要是NO和N0₂，其中NO约占95%。NO能与血红蛋白作用， 降低血液的输氧功能。NO进入大气后，在阳光照射下并有碳氢化合物存在时，能迅速氧化 成N0₂; N0₂毒性比NO髙4～5倍，是一种棕红色气体，对呼吸器官有强烈的刺激性，能 引起急性哮喘病。

1.3.    1.3颗粒物

颗粒物对人体健康的危害主要取决于它的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。空 气中的颗粒物是由有机物和无机物构成的复杂混合物，颗粒物上吸附的有毒金属（铬、锰、 镉、隶等）、非金属物處以及有机化合物进人人体后，会引起中毒以至死亡。

颗粒物的粒径也是影响人体健康的一个重要因素，其对人体健康的危害主要体现在两个 方面：一是其粒径越小、重量越轻，越不容易沉降，长期飘浮在空气中可通过呼吸道进入人 体，深人肺部，引起各种尘肺病；二是粒径越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性就越 高，能促进大气中的各种化学反应形成二次污染。时也是采取各种区域性或全球性控制策略的前提1.3 空气污染的危害

城市空气污染物主要是硫氧化物、氮氧化物、颗粒物、臭氧以及碳氢化合物中的苯并

[a]芘和一些有毒的重金属，这些污染物不仅对人的健康造成很大的危害，而且影响气候， 腐蚀建筑物和物品，降低产品质量，并且影响动、植物生长和发育，最终可能在经济上造成 巨大的损失■>

1.3.1对人体健康的影响

空气污染物侵人人体主要有三种途径，即皮肤表面接触、食用含污染物的食品和水、吸 入被污染的空气，其中第三条途径最为严重。空气污染对人体的危害主要表现为呼吸道系统 疾病*下面介绍几种主要大气污染物对人体的危害。^J

1.3.    1.1硫氧化物    ■

、硫氧化物的主要成分是S0₂，多来源于含硫化石燃料（煤、石油）的燃烧过程，>是目前 空气中数量较太的一种气态污染物₉ so₂气体为一种无色的中等强度的物质，有刺激性气 味，不仅对人体呼吸器官有很强的毒害作用，还通过皮肤经毛孔侵人人体，或通过食物和饮 水经消化道进入人体而造成危害。低浓度的S0₂引起呼吸道炎症，呼吸加快，每次呼吸量 小；浓度高时会引起急性中毒，喉头感觉异常，并出现咳嗽、呼吸道红肿等症状，造成支气 管炎、哮喘病，严重的可引起肺气肿，甚至致人死亡。

排人大气中的S0₂在有合适的氧化剂、催化剂存在时，会发生化学反应生成so₃，当 它们和空气中的水蒸气相遇，就形成硫酸酸雾。这类污染物可长期滞留在大气中，毒性比 30₂大10倍左右。一般情况下，S0₂浓度达到8X10_⁶时，人开始难受，而^[酸酸雾还不 到8X10_⁷,人已经开始不能接受。

1.3.    1.2氮氧化物

^; 造成大气污染的NOi主要是NO和N0₂，其中NO约占95%。NO能与血红蛋白作用， 降低血液的输氧功能。NO进入大气后，在阳光照射下并有碳氢化合物存在时，能迅速氧化 成N0₂; N0₂毒性比NO髙4～5倍，是一种棕红色气体，对呼吸器官有强烈的刺激性，能 引起急性哮喘病。

1.3.    1.3颗粒物

颗粒物对人体健康的危害主要取决于它的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。空 气中的颗粒物是由有机物和无机物构成的复杂混合物，颗粒物上吸附的有毒金属（铬、锰、 镉、隶等）、非金属物處以及有机化合物进人人体后，会引起中毒以至死亡。

颗粒物的粒径也是影响人体健康的一个重要因素，其对人体健康的危害主要体现在两个 方面：一是其粒径越小、重量越轻，越不容易沉降，长期飘浮在空气中可通过呼吸道进入人 体，深人肺部，引起各种尘肺病；二是粒径越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性就越 高，能促进大气中的各种化学反应形成二次污染。条件。

持久性有机污染物的特性决定了其长期滞留在环境中，并从水、空气和土壤等自然环境 逐步向生物体内转移，威胁到各物种。自然环境和生物体都不同程度地受到了 POPs的 污染。    -

(1)自然环境中的POPs(1)自然环境中的POPs

POPfe最初是通过大气或者水体而进入整个生态环境中，无论大气、水体还是土壤，无 论是在极地地区还是在低纬度地区，都能检测到POPs。

在大气中POPs或者以气体的形式存在，或者吸附在悬浮颗粒物上，发生扩散和迁移， 导致POPs的全球性污染。

水体和沉积物是POPs聚集的主要场所之一，城市污水、水库、江河和湖泊都存在 POPs。POPs从水和沉积物通过食物链发生生物积累并逐级放大，检测分析水中POPs的成 分、来源和存在形态是防治其污染的关键。由于城市工业生产和生活的需要，城市污水不同 程度地受到POPs的污染。

土壤是植物和一些生物的营养来源，土壤中POPs的存在会导致其在食物链上发生传递 和迁移，在世界各国土壤中都发现了 POPs。

(2)生物体中的POPs

POPs在食物链上得到积累和富集，无论是海洋生物还是陆地物种，无论是低等的浮游 生物或动物还是人类自身，都遭受到POPs的污染和威胁。

9.2.3持久性有机污染物的环境行为

(1)    POPs基本特性常数的测定

化合物的一些关键性质控制着它们在环境中的“命运”和环境行为（环境化学家可以做 出预测）。这些关键性质包括水溶解度、饱和蒸汽压、土壤吸附系数、水相/固相分配系数 (如正辛醇/水分配系数K_ow)、空气/固体或液体分配系数（如正辛醇/空气分配系数K_oa， Hen抄定律常数，即空气/水分配系数K_aw)、水解常数、在空气（水和土壤）中的半衰期 “_1/2>、生物富集因子（BCF)等，其中最重要的参数是依赖介质的半衰期及沿食物链的生 物富集因子。

•饱和蒸汽压是指化学物质在一定温度下与液体或固体处于相互平衡时的蒸汽饱和压力， 通常作为评价化学物质挥发性的指标参数。

K_OA是推述污染物在空气和环境有机相间分配行为的重要参数，对于评价有机污染物在 大气/土壤/植物间的迕移和分配行另具有重要的意义。虽然已经发展了一些实验测试及理论 计算iCoA的方法，仍然有更多的POP_S的Koa值及其温度依附性数据是空白，需要发展更 为简便的iC_0A实验测定和理论预测方法，并应用于挥发和半挥发有机污染物的环境行为评 价中。

半衰期用于表征化学物质的生物累积性，POPs物质的半衰期相对较长。

(2)    POPs迁移及转化行为

前期研究主要是关于POPs在单一介质如大气、湖泊及农田中的迁移及转化行为，一方 面通过探查不同位置'中POPs的含量了解其空间分布；另一方面通过长期跟踪研究或环境历 史资料，得到其随时间的变化规律。在此基础上，通过数值模拟方法得到关于时空变化规律 的数学模型，并对模型进行校验和改进。目前正在进行的研究方向主要是POPs在多介质环 境中的迁移和转化行为的研究，已有关于特定POPs物质在空气-草场、空气-海面、水-底泥 等两相间迁移转化行为的研究。另外，区域性系统及全球系统的宏观分析也受到了关注。

—在一定区域或全球范围内，POPs很可能从较暖的地区向较冷的地区迁移，随纬度或海 拔增高而发生梯度性分流。这样的水汽挥发、颗粒物吸附和沉积等循环过程使POPs向从未 使甩和释放的地区迁移，寒冷的极地和高海拔地区很可能成为POPs的全球沉积地。POPs 从温暖地带向寒冷地带迁移的趋势在不同经纬度的地区“分配”，称为“全球分配”和“冷 浓缩”现象。北极地区已经成为POPs的汇集源，尤其是以HCHs为代表的有机氯农药的 含量大大高于人们的估计，主要原因是通过大气的长途输送而汇集，而由于极地地区的低温 使海水中有机物难以转化和降解。最新研究表明，北极地区大气中的HCHs含量急剧下降， 导致海-气交换发生逆转，表明海水中的HCHs重新挥发到大气中，使该地区成为HCHs的 二次污染源。

为了研究POPs的迁移及转化行为，需考虑三个主要因素：排放和残余数据的收集、介 质中POPs的监测和介质中POPs的传输模型。加拿大李一凡博士在北极PCBs迁移和转化 行为研究方面进行了大量的工作d为了计算农药的排放，李博士建立了简化的网格化农药排 放和残留模式（SGPEM),并利用该模式计算了全球农药的使用量和释放量。很久以来，科 学家们一致认为大气长距离输送是所有的POPs进人北极的主要通道。李博士在比较p-

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HCHs和_a-HCHs的关系以后，提出了与众不同的观点：与^七0出不同，/J-HCHs进人北 极的主要通道是洋流，而不是大气。这一发现是近几年来北极污染的来源和通道研究的一个 重要发现，已为广大科学界所接受。李博士建立了一个北极质量平衡盒子模型（AMBBM) 来研究a-HCHs从1940年至今在北冰洋的支出随时间变化的情况，开发了综合模拟模 型系统（PePM)，并利用该模型估算了伊利湖流域农田土壤中农药莠去津的径流损 失量。

(3)    POPs毒性及生态影响研究

测试POPs的毒性效应的方法总体分为两个方面：体内测试（In vivo test)和体外测试 (In vitro test)。体外测试方法简便易行，费用也较低，而且易阐明机理。但体外测试只能 体现受试生物某一部分机能或敏感参数的改变，不能体现整个生物体的变化，所以当把测试 结果外推到实际环境时相关性较差。体内试验结果具有相对权威性，但该方法耗资、耗时和 耗力，而且对环境低浓度暴露时，不易获得正确反应。POPs的结构和作用方式多样，需用 一组相互补充的体外和体内测试方法来全面评价POPs的生态毒性。目前倾向于利用分组和 分层式检测方法（Tiered test)进行筛选和测试，如美国国立环境健康研究所推荐的两层实 验方法，一层可测POPs所引起的敏感参数的改变，另一层可更精确地测定生物体机能的 改变。

在某一地区种类繁多的POPs间时存在并在生物群落中累积，对生态系统造成的危害和 影响很难说明是哪一种或哪一类化学物质的影响造成的。POPs及其代谢物或几类化学物质 对动物及人类生殖能力的影响往往具有协同作用。POPs由于具有干扰人类及野生动物的内 分泌系统的作用，亦被称为环境内分泌干扰化学物质或环境雌激素。许多POPs是已知和可 疑致癌物，如多环芳烃（PAHs)和PCDD/Fs等。PCDD/Fs的健康影响研究属于重大研究 课题，美国环保局和欧洲某些政府机构曾花费10亿美元研究PAHs和PCDD/F_S的毒性效 应，该物质以混合物形式存在，并且与其他化合物（例如某些PCBs、多氯萘、PCN)反 应，对许多生物有影响。据近期报道，POPsW影响已扩大到高级食肉动物的免疫系统，进 一步证明了其对人类的致病可疑性和对动物行为模式的影响。

(4)    POPs的结构-活性定量关系研究

结构-活性定量关系（QSAR) '法是目前研究化学品生物毒性效应的一种较好的方法。 它的原理是根据具有相似结构的化学品应有相似的活性，所以化学品的特异毒性效应与它们 的结构和理化特性有关。在研究POPs时，利用巳有数据建立QSAR模型，可预测未知 POPs的毒性效应，.这种方法可节省大量的人力和时间，对用实验难以测定其毒性效应的 POPs更是一种行之有效的方法。

鉴于有机物的多样性和复杂性，1977年在Windsor大湖水质会议上，Weith建议采用 QSAR模型预测环境化学物质的特性及其活性，随后的几十年来，QSAR模型在预测POPs 的特性方面取得了很大成就，已有一些有关生物浓度、亨利常数等方面的QSAR模型。近 年来更注重模型与反应机理相符合的研究。

POPfe最初是通过大气或者水体而进入整个生态环境中，无论大气、水体还是土壤，无 论是在极地地区还是在低纬度地区，都能检测到POPs。

在大气中POPs或者以气体的形式存在，或者吸附在悬浮颗粒物上，发生扩散和迁移， 导致POPs的全球性污染。

水体和沉积物是POPs聚集的主要场所之一，城市污水、水库、江河和湖泊都存在 POPs。POPs从水和沉积物通过食物链发生生物积累并逐级放大，检测分析水中POPs的成 分、来源和存在形态是防治其污染的关键。由于城市工业生产和生活的需要，城市污水不同 程度地受到POPs的污染。

土壤是植物和一些生物的营养来源，土壤中POPs的存在会导致其在食物链上发生传递 和迁移，在世界各国土壤中都发现了 POPs。

(2)生物体中的POPs

POPs在食物链上得到积累和富集，无论是海洋生物还是陆地物种，无论是低等的浮游 生物或动物还是人类自身，都遭受到POPs的污染和威胁。

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