background image

Air Pollution 

By 

Dr. Ashraf Hussain 

Msc., PhD. Community Medicine 

Air pollution: 

Definition:  

The presence in the atmosphere of one or more air contaminants in such 
quantities that are harmful to human, plant, or animal life, or that interfere 
with the comfortable enjoyment of life or the conduct of business or other 
human activities 

Constituents of air  

Air is a mechanical mixture of gases, The normal composition of external air 
by volume is approximately as follows:  

Nitrogen 78%,                                             

Oxygen 21%,                                               

CO

2

 0.03%,                                                  

Argon, Neon, Helium, Krypton &Xenon <1% 

In addition to these gases, air also contains water vapour, traces of ammonia and 
suspended matter such as dust, bacteria, spores and vegetable debris.  

According to a WHO assessment,  

The requirement for air is rela vely constant (about 10-20m3 per day)  

more than 3 million premature deaths each year can be a ributed to the 
effects of ambient (outdoor) air pollution.  

4.3 million deaths every year as a result of household exposure to smoke 
from dirty cookstoves and fuels  

92%of the world’s popula on lives in places where air quality exceeds WHO 
guideline limits 

More than half of this disease burden is borne by the populations of 
developing countries. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

 

Factors contributing to air pollution;  

Air is rendered impure by 

Respiration of men and animals 

Combustion of coal, gas, oil, etc. 

Decomposition of organic matter and 

Trade, traffic and manufacturing processes which give off dust, fumes, 
vapours and gases.  

Under ordinary conditions, the composition of outdoor air is remarkably constant.  

Air cleansing mechanism  

Wind: Wind dilutes and sweeps away the impurities by its movement.  

Sunlight : The atmospheric temperature and sunlight play their own part by 
oxidizing impurities, and killing bacteria. 

Rain : It cleanses the atmosphere by removing the suspended and gaseous 
impurities. 

Plant life : The green plants utilize the carbon dioxide and generate oxygen; 
this process is reversed during the night time.  

When the rate of pollution becomes too high or when the cleansing process 
becomes ineffective, it constitutes a health hazard.  

Air pollutants  

More than 100 substances which pollute air have been iden fied.  

The important ones are 

carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulphide, sulphur dioxide, and 
nitrous oxide. 

Organic compounds (e.g., hydrocarbons, aldehydes, ketones, organic acids), 

Metallic contaminants (e.g., arsenic, zinc, iron resulting from smelting 
operation),  

radio-active compounds as radon  

photochemical oxidants (e.g., ozone).  

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Air pollutants may be either emitted into the atmosphere or formed within the 
atmosphere itself. 

SO, they are either: 

Primary air pollutants : 

 Primary air pollutants are those that are emitted into the atmosphere from a source 
such as a factory chimmey or exhaust pipe, or through suspension of contaminated 
dusts by the wind. 

 In principle it is possible to measure the amounts emitted at the source itself. 

Secondary air pollutants are those formed within the atmosphere itself. 

They arise from chemical reactions of primary pollutants, possibly involving the 
natural components of the atmosphere, especially oxygen and water. The most 
familiar example is ozone, 

Because of this mode of formation, secondary pollutants cannot readily be included 
in emissions inventories.  

Another important distinction must be is the physical state of a pollutant. 

Gaseous air pollutants are those present as gases or vapours. 

As individual small molecules capable of passing through filters, provided they do 
not adsorb to or chemically react with the filter medium.  

Gaseous air pollutants are readily taken into the human respiratory system, although 
if water-soluble, they may very quickly be deposited in the upper respiratory tract 
and not penetrate to the deep lung.  

Particulate air pollutants comprise material in solid or liquid phase suspended in the 
atmosphere. 

Such particles can be either primary or secondary and cover a wide range of sizes. 

It consists of a complex mixture of solid and liquid particles of organic and 
inorganic substances. 

The major components of PM are sulfate, nitrates, ammonia, sodium 
chloride, black carbon, mineral dust and water.  

Par culate ma er of diameter smaller than 2.5 μm are more dangerous 
since, when inhaled, there is high probability of deposition in the smaller 
conducting airways and alveoli, so interfere with gas exchange inside the 
lungs. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Chronic exposure to particles contributes to the risk of developing 
cardiovascular and respiratory diseases, as well as of lung cancer.  

The 2005 AQG set for the first  me a guideline value for par cular ma er (PM) 
as: 

10 μg/m3 annual mean and 25 μg/m3 24-hour mean for PM2 .5 

and 20 μg/m3 annual mean and 50 μg/m3 24-hour mean for PM10  

Carbon monoxide  

most common and widely distributed air pollutants.  

It is a product of incomplete combustion of carbon containing materials, such 
as in automobiles, industrial process, heating facilities and incinerators. 

Concentrations in urban areas depend on weather and traffic density. 

 Variations in these levels are also influenced by topography.  

Sulphur dioxide  

Sulphur dioxide (S02) is a colourless gas with a sharp odour, results from the 
combustion of sulphur containing fossil fuel, the smelting of sulphur-containing ores, 
and other industrial processes. 

Domestic fires, power generation and motor vehicles can also produce emissions 
containing sulphur dioxide. 

S02 can affect the respiratory system and the func on of lungs, causes 
irritation of eyes and exacerbation of asthma. 

This gas is a major contaminant in many urban and industrial areas. 

When S02 combines with water, it forms sulphuric acid; this is the main 
component of acid rain which is a cause of deforestation. 

Its concentration is estimated in all air pollution surveys. 

Lead  

The combustion of alkyl lead additives in motor fuels accounts for the major part of 
all lead emissions into the atmosphere. 

An es mated 80-90 per cent of lead in 

ambient air derives from the combustion of leaded petrol. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

The degree of pollution from this source differs from country to country, depending 
on motor vehicle density and the efficiency of effort to reduce the lead content of 
petrol.  

Children up to 6 years of age are a popula on at increased risk for lead exposure, as 
well as for adverse health effects due to: 

A.  a. children have behaviour characteristics (outdoor activity) which increase 

the risk of lead exposure. 

B.  b. The blood-brain barrier is not yet fully developed in young children. 

C.  c. haematological and neurological effects of lead occur at lower threshold in 

children than in adults. 

Since the placenta is no effective biological barrier, pregnant women represent a 
second group at the increased risk because of exposure of the foetus to lead.  

Lead poisons many systems in the body and is particularly dangerous to children 
developing brain and nervous system.  

Elevated lead levels in children have been associated with impaired 
neuropsychologic development as measured by loss of IQ, poor school performance 
and behavioural difficulties  

Carbon dioxide  

This is not commonly regarded as an air pollutant, although man generates 
enormous amount of it in combustion process using coal, oil and gas. 

Carbon dioxide is a natural constituent of the air. 

It does not take part in any significant chemical reactions with other substances in 
the air. 

However, its global concentration is rising above the natural level by an amount that 
could increase global temperature enough to affect climate markedly  

Hydrocarbons :  

 

Man-made sources of hydrocarbons include incineration, combustion of coal, 
wood, processing and use of petroleum.  

 

Hydrocarbons exert their pollutant action by taking part in the chemical 
reactions that cause photochemical smog. 

 

The main health effect is lung cancer. 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Ozone  

Ozone at ground level not to be confused 

with the ozone layer in the upper atmosphere is one of the 

major constituents of photochemical smog. 

It is formed by the photochemical reaction of sunlight with pollutants such as 
nitrogen oxides from vehicle, industry emissions and volatile organic compounds 
(VOCs) emitted by vehicles, solvents and industry.  

Excessive ozone in the air can have a marked effect on human health. It can cause 
breathing problems, trigger asthma, reduce lung function and cause lung diseases  

Oxides of nitrogen :  

The pollutant of far greater concern in relation to human health is nitrogen dioxide. 

Coal is the most important fuel in this context, other sources are road traffic and 
electricity generation. 

Epidemiological studies have shown that symptoms of bronchitis in asthmatic 
children increase in association with long-term exposure to nitrogen dioxide.  

Reduced lung function growth is also linked to nitrogen dioxide at concentrations 
currently measured (or observed) in the large cities.  

Criteria Pollutants  

Criteria pollutants are the only air pollutants with national air quality 
standards that define allowable concentrations of these substances in 
ambient air. 

They are carbon monoxide, nitrogen dioxide, sulfur dioxide, ozone, 
particulate matter, and lead
.  

Exposure to these substances can cause health effects, environmental 
effects, and property damage. 

 Health effects include heart or lung disease, respiratory damage, or 
premature death. 

Environmental effects include smog, acid rain, and ozone depletion. 

 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Hazardous Air Pollutants  

Hazardous air pollutants, also known as toxic air pollutants or air toxics, are 
those pollutants that are known or suspected to cause cancer or other 
serious health effects, such as reproductive effects or birth defects, or 
adverse environmental effects. 

Examples of air toxics include dioxin, asbestos, toluene, and metals such as 
cadmium, mercury, chromium, and lead compounds.  

Smog  

Smog (a combination of the words "smoke" and "fog") forms when sunlight 
acts on a cocktail of pollutant gases such as nitrogen and sulfur oxides, 
unburned hydrocarbons, and carbon monoxide; that's why it's sometimes 
called photochemical smog  

One of the most harmful constituents of smog is the ozone, which can cause 
serious breathing difficulties and even, sometimes, death.  

When smog is rich in ozone, it tends to be a blueish color, otherwise it's more 
likely to be brown.  

Monitoring of air pollution  

The best indicators of air pollution are sulphur dioxide, smoke and suspended 
particles. These are monitored on a daily basis over several sites. The results are 
then collected by a central agency. 

 

Smoke or soiling index: A known volume of air is filtered through a white 
filter paper under specified conditions and the stain is measured by 
photoelectric meter. Smoke concentration is estimated and expressed as 
micrograms/ cubic metre of air as an average level over a period of time. 

 

Grit and dust measurement : Deposit gauges collect grit, dust and other 
solids. These are analyzed monthly.  

 

Sulphur dioxide: This gas is a major contaminant in many urban and 
industrial areas and Its concentration is estimated in all air pollution 
surveys. 

 

Coefficient of haze : A factor used, particularly in the USA in assessing the 
amount of smoke or other aerosol in air.  

 

Effects of air pollution  

 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Health aspects :  

The health effects of air pollution are both immediate and delayed. 

The immediate effects are borne by the respiratory system, the resulting state is 
acute bronchitis.  

If the air pollution is intense, it may result even in immediate death by suffocation. 
This has taken place in the air pollu on epidemic which occurred in London in 1952. 

The delayed effects most commonly linked with air pollution are chronic bronchitis, 
lung cancer, bronchial asthma, emphysema, and respiratory allergies  

Elderly, children, smokers and those with chronic respiratory difficulties are most 
vulnerable.  

(b) Social and economic aspects :  

These comprise destruction of plant and animal life; corrosion of metals; damage to 
buildings; cost of cleaning and maintenance and repairs and aesthetic nuisance.  

Air pollution also reduces visibility in towns. 

It can soil and damage clothings.  

Prevention and control of air pollution  

The WHO has recommended the following procedures for the prevention and 
control of air pollution 

Containment : That is, prevention of escape of toxic substances into the ambient air. 
Containment can be achieved by a variety of engineering methods such as enclosure, 
ventilation and air cleaning. A major contribution in this field is the development of 
"arresters" for the removal of contaminants. 

Replacement : That is, replacing a technological process causing air pollution, by a 
new process that does not. Increased use of electricity, solar power generation, 
natural gas, and central heating in place 

of coal have greatly helped in smoke reduction.  

There is a move now to reduce lead in petrol which is a cumulative poison.  

Dilution : Dilution is valid so long as it is within the selfcleaning capacity of the 
environment. For example, some air pollutants are readily removed by vegetation. 
The establishment of "green belts" between industrial and residential areas is an 
attempt at dilution. The capacity for dilution is, however, limited and trouble occurs 
when the atmosphere is overburdened with pollutants. 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com


background image

Legislation: Air pollution is controlled in many countries by suitable legislation, e.g., 
Clean Air Acts. Legislation covers such matters as height of chimneys, powers to local 
authorities to carry out investigations, research and education concerning air 
pollution, creation of smokeless zones and enforcement of standard for ambient air 
quality. 

International action : To deal with air pollution on a  world-wide scale, the WHO has 
established an international network of laboratories for the monitoring and study of 
air pollution.  

These centres will issue warnings of air pollution where and when necessary.  

Indoor Air Pollution and Health  

originating from both outdoor and indoor sources, people spend a large part of 

their time each day indoors.  

Indoor Air Pollutants Sources  

Outdoor air pollutants 

Fuel-burning combustion appliances 

Tobacco products 

Products for household cleaning and maintenance, personal care, or hobbies 

Central heating and cooling systems and humidification devices 

Excess moisture 

Emissions from construction materials and furnishings 

 

Deteriorated asbestos-containing insulation 

 

Newly installed flooring, upholstery or carpet 

 

Cabinetry or furniture made of certain pressed wood products 

 

PDF created with pdfFactory Pro trial version 

www.pdffactory.com




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 119 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل