第一章-空氣環(huán)境衛(wèi)生1-PPT幻燈片

大氣圈概述一、大氣的垂直范圍：由于地球的引力作用,使空氣聚集在地球周圍，構(gòu)成了大氣圈，并隨著地球的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。大氣的底界是地面，上界則是模糊的。隨著海拔高度的增加，空氣變得越來越稀薄，最后地球大氣就和“星際氣體”聯(lián)結(jié)起來了?！靶请H氣體”是宇宙中各個(gè)星體之間密度極小，類似氣體的彌漫物質(zhì)。大氣圈概述若以大氣密度接近星際氣體的密度之高度估計(jì)大氣的上界，按人造衛(wèi)星探測的資料推算，大氣上界約在2000-3000公里的高度。而以極光高度計(jì)，則所謂的物理上界為1200公里。二、大氣的垂直分層：根據(jù)氣溫的垂直分布，大氣可分為對流層、平流層、中間層和熱成層等大的層次。大氣圈概述（一）對流層：對流層是大氣最底的一層，它的底界就是地面，其厚度，低緯度地區(qū)約為17-18公里，中緯度地區(qū)平均10-12公里，度緯度地區(qū)平均為8-9公里。這一層集中了大氣中四分之三的質(zhì)量和幾乎全部的水汽。該層有三個(gè)特征：大氣圈概述（三）中間層：自平流層頂?shù)?5公里高左右為中間層；這一層的特點(diǎn)是：氣溫隨高度增加而普遍下降，氣流有強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)。（幾乎沒有臭氧）大氣圈概述（四）熱成層（電離層）：（85-800公里）這一層密度很小，120公里以上，聲波已很難傳播，與地面空氣密度相比較，270公里以上，僅1/100億，370公里以上，1/1000億。大氣圈概述這一層的兩個(gè)典型特點(diǎn)是：1、氣溫隨高度的增加而上升。2、空氣處于高度電離狀態(tài)。（受到太陽紫外線、宇宙射線的強(qiáng)烈作用所致。）無線電波可繞地球曲面?zhèn)鞑?，即是有電離層存在的緣故。（五）散逸層。在800公里以上，和星際氣體聯(lián)接，處于游離狀態(tài)。三、氣象及其對機(jī)體的影響：（一）氣象的概念：氣象是指每時(shí)每刻發(fā)生在大氣層中的物理過程和物理現(xiàn)象。（二）氣象要素：為描述大氣物理過程及物理現(xiàn)象的定量特征而采用的一些特征量，稱為氣象要素。主要有：1、太陽輻射；2、氣溫；3、氣壓；4、氣流；5、氣濕；6、云況；7、降水。

與舍飼家畜環(huán)境關(guān)系最密切的是前五個(gè)，它們將是我們重點(diǎn)介紹和學(xué)習(xí)的內(nèi)容。區(qū)分氣象、天氣、氣候和小氣候幾個(gè)概念的異同。（三）氣象要素對動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生的影響：1、直接的影響：主要指太陽的直接輻射，氣溫、氣壓等氣象因素的變化直接引起恒溫動(dòng)物機(jī)體的各種生理指標(biāo)發(fā)生變化。特別是熱調(diào)節(jié)機(jī)能。高等恒溫動(dòng)物的熱平衡公式：

M-E±F±Cd±Cv±R=0M：代謝產(chǎn)熱；E：蒸發(fā)；F：食物或飲水；Cd：熱傳導(dǎo)；Cv：對流；R：輻射。只有達(dá)到熱平衡狀態(tài)，動(dòng)物機(jī)體才能保持恒定的體溫。2、間接的影響：氣象要素影響動(dòng)植物生長，寄生蟲、微生物的繁殖等，間接地對動(dòng)物體產(chǎn)生影響。第一節(jié)、太陽輻射一、輻射的概念：以電磁波或粒子的形式向周圍放射和輸送能量，稱為輻射。任何溫度在絕對零度以上的物體，都在不停在放射和吸收著電磁波。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（一）輻射通量：設(shè)在時(shí)間△t內(nèi)，由光源發(fā)出的、垂直地通過某一面積的光能為△W，則比值△W/△t叫做通過該面積的光的輻射通量。用符號“φ”表示，單位為瓦特。

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（二）立體角：以O(shè)點(diǎn)為球心，以任意長r為半徑作一個(gè)球面，在此球面上任取一面積元△S，則由球心O發(fā)出的投射到△S邊緣上的全部直線段就構(gòu)成一個(gè)錐面，此錐面所包圍的空間大小，或所張開的空間角度，被稱為面積元△S對O點(diǎn)張開的立體角。即△ω=△S/r2與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（二）立體角：O△Sr與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（二）立體角：其單位為球面度。因?yàn)榍蛎娣e為4πr2，所以整個(gè)球面對O張開的立體角為4π個(gè)球面度。

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（三）輻射強(qiáng)度：設(shè)一點(diǎn)光源在給定方向的很小立體角△ω內(nèi)所發(fā)出的輻射通量為△φ，則比值△φ/△ω定義為該點(diǎn)光源在給定方向的輻射強(qiáng)度。在數(shù)值上它等于點(diǎn)光源在給定方向的單位立體角內(nèi)所發(fā)出的輻射通量，單位為“瓦/球面度”。輻射強(qiáng)度描述的是光源在某個(gè)方向輻射光能的強(qiáng)弱，可以用來比較不同的均勻光源的輻射強(qiáng)弱。

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（四）輻照度：設(shè)由光源發(fā)出的，投射到某一被照體面積元△S上的輻射通量為△φ，則比值△φ/△S定義為該被照體上的輻照度。它在數(shù)值上等于被照體單位面積上所投射的輻射通量。單位：瓦/米2與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（五）視見函數(shù)（視覺靈敏度）：不同波長的光，即使輻射通量相同，也會(huì)引起不同的明亮感覺。根據(jù)對許多正常人眼的研究，求出對各種波長的平均相對靈敏度。表征這種平均相對靈敏度與波長之間的函數(shù)關(guān)系，叫做視見函數(shù)，又叫視覺靈敏度。一般以符號v(λ)表示。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念平均來說，人眼對黃綠光(555nm)最靈敏，對紅光和紫色較不靈敏，而對紅外光和紫外線，則無視覺的反應(yīng)。為產(chǎn)生同等強(qiáng)度的視覺，視見函數(shù)值v(λ)與所需的輻射通量△φ成反比。如：555nm黃綠光和420nm紫光，產(chǎn)生同等強(qiáng)度的視覺，則后者所需輻射通量是前者的250倍。各光波的視見函數(shù)值

λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)4000.00045300.8626500.1074100.00125400.9546600.0614200.00405500.9956700.0314300.01165551.0006800.0174400.0235600.9956900.00824500.0385700.9527000.00414600.0605800.8707100.0021各光波的視見函數(shù)值

λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)λ(nm)v(λ)4700.0915900.7277200.001054800.1396000.6317300.000524900.2086100.5037400.000255000.3236200.3817500.000125100.5036300.2657600.000065200.7106400.175

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（六）光通量：在視覺標(biāo)準(zhǔn)中，用來描述光源的客觀輻射通量對人眼所引起的視覺強(qiáng)度的物理量，叫光通量。用符號“F”表示。光通量△Fλ跟入射光的輻射通量△φλ和視見函數(shù)值v(λ)的乘積成正比。即：△Fλ=Kmv(λ)△φλ（以單色光為研究對象）

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念光通量△Fλ的單位通常用流明（lm）。Km=683流明/瓦對于復(fù)色光：F=Km[v(λ1)△φλ1+v(λ2)△φλ2+……]=Km∑[v(λn)△φλn]

如果兩種光波的光通量相等，則在視覺上引起的明亮程度就一定相同。（而在相同面積上不同波長的輻射通量相等時(shí)，所引起的主觀明亮程度是不同的。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（七）發(fā)光強(qiáng)度：設(shè)一點(diǎn)光源在某一方向的一個(gè)很小的立體角△ω內(nèi)發(fā)出的光通量為△F，則點(diǎn)光源在該方向的發(fā)光強(qiáng)度定義為：I=△F/△ω發(fā)光強(qiáng)度在數(shù)值上等于點(diǎn)光源在單位立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念若光源為均勻發(fā)光的點(diǎn)光源，則I=F/ω由于整個(gè)空間的立體角為ω=4π球面度，代入上式則得到均勻發(fā)光的點(diǎn)光源在所有方向上發(fā)出的總光通量為：F=4πI（八）發(fā)光強(qiáng)度的單位（坎德拉）：1979年國際度量衡會(huì)議上規(guī)定：一坎德拉（Cd）是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為540×1012HZ（即λ=555nm）的單色輻射，且在這個(gè)方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦/球面度。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（一流明恰好等于發(fā)光強(qiáng)度為一坎德拉的點(diǎn)光源在一個(gè)球面度的立體角內(nèi)所發(fā)出的光通量。）發(fā)光強(qiáng)度過去常用“燭光”作單位。1坎德拉=0.98新燭光。

與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（九）發(fā)光效率：如果是電光源，，光源發(fā)出的總光通量與其輸入的電功率之比叫做該光源的發(fā)光效率。其單位為“流明/瓦”。

下表是常用電光源的發(fā)光效率

白熾燈熒光燈輸入電功率（瓦）總光通量（流明）平均發(fā)光效率（流明/瓦）輸入電功率（瓦）總光通量（流明）平均發(fā)光效率（流明/瓦）10787.847318.22526010.4833041.24046511.72096048.06083513.930150050.0100163016.340232058.010002150021.5100440044.0與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（十）照度：設(shè)投射到被照體表面某面積元△S上的光通量為△F，則該面積元上的照度定義為：E=△F/△S照度在數(shù)值上等于垂直投射到單位面積上的光通量。照度的常用單位為勒克司，符號為“l(fā)x”，1lx=1lm/m2與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念設(shè)一均勻發(fā)光的點(diǎn)光源，其發(fā)光強(qiáng)度為I，被照面是以點(diǎn)光源為球心的球面，光源與被照面之間的距離為r，則在球面上的照度為：E=F/S=4πI/4πr2=I/r2與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（十一）照度定律：設(shè)有一束平行光傾斜地投射于被照體的表面AC上，其表面積為SAC，入射的光通量為F，

為此平行光投射于AC面上時(shí)的入射角，另有一被照體AB與平行光束垂直，其表面積為SAB，入射到該表面上的光通量也為F，被照體表面AC和AB均垂直于紙面。如圖：

ABCθθF與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念由圖知：SAB=SACcosθSAC(傾斜照射)上的照度為：E=F/SACSAB(垂直照射)上的照度為：E0=F/SAB故：E/E0=SAB/SAC=cosθ因此：E=E0cosθ若把E0=I/r2代入上式，得：E=Icosθ/r2這就是一般的照度定律。與輻射相關(guān)的幾個(gè)光度學(xué)概念（十二）太陽高度角：太陽光的入射方向與地平面之間形成的夾角，稱為太陽高度角。設(shè)為h，且太陽直射時(shí)的輻照度為E0，則任一時(shí)刻太陽對地面的輻照度為：E=E0*sinh由于在[0，π/2]區(qū)間上，sinh是增函數(shù)，所以h越大，則E越大，當(dāng)h=π/2時(shí)，太陽對地面的輻照度達(dá)到最大。

h（十三）不同工作情況下的照度值：

工作性質(zhì)或場所照度值（lx）細(xì)小精微的工作（如修鐘、雕刻等）100書寫工作75閱讀、觀看儀器讀數(shù)50電影屏幕上80-20拍攝電影時(shí)10000二、太陽輻射：（簡介太陽）太陽輻射是地球上光和熱的主要來源。太陽是一個(gè)直徑相當(dāng)于地球直100倍的進(jìn)行著劇烈的熱核反應(yīng)的熾熱氣體星球，其直徑約為140萬公里，質(zhì)量約2000億億億噸，是地球質(zhì)量的33萬倍。太陽是離我們最近的恒星，處于太陽系的中心，其中心溫度達(dá)1500萬~2000萬℃，邊緣溫度也達(dá)6000℃。其能量只有1/22億到達(dá)地球。氫核聚變氦核+能量（一）太陽輻射光譜：太陽不斷地向周圍輻射出巨大的能量，但穿過地球大氣層時(shí)，被大氣分子吸收、