中国气温和空气污染时空分布特征及其对人群健康影响与脆弱性评估研究

发布时间：2020-07-20 22:09

【摘要】：背景：气候变暖和空气污染是当今世界和中国面临的重要环境问题,研究中国气温和空气污染时空分布特征有助于了解目前的状况和更有针对性的采取应对措施。气温和空气污染都可能给人群健康带来危害,这些危害不止出现在高温或低温发生的当天,还会有一定的滞后性,而且气温对人群的危害在不同纬度地区可能呈现不同的特点,全面研究温度—死亡关系和空气污染—死亡关系有助于更好的采取干预措施以便减少其带来的危害。在全球变暖的大背景下,未来高温热浪的发生频率和强度都会有所加大,为了更加高效的应对气候变暖,需要找出面临高温危害最为严峻的区域和人群进行重点干预,通过高温脆弱性评估可以达到这个目的。目的：(1)通过对中国气温和空气污染的时空分析,找到面临高温危害和空气污染严峻的区域,为管理者采取干预措施提供参考；(2)研究气温和空气污染对人群健康的影响；(3)进行高温脆弱性评估,便于管理者对面临高温危害最严峻的区域和人群进行重点干预。方法：(1)绘制中国省会城市和直辖市2001—2014年间年均气温和高温天数的变化线图,以及热浪天数在不同城市的分布情况。绘制空气污染指数(Air Pollution Index,API)和空气质量指数(Air Quality Index,AQI)随时间变化的线图和分布直方图。通过GeoDa软件运用空间全局自相关和空间局部自相关研究API和AQI的空间聚集性,研究API和AQI在不同年份和月份的重心转移路径,以及空气污染首要污染物报告情况和空气污染物之间的相关性等；(2)以4个不同纬度中国城市(武汉、长沙、桂林和海口)为例,采用Poisson回归模型结合分布延迟非线性模型(Distributed lag non-lineaur model,DLNM)研究温度和空气污染对人群死亡的影响及其滞后效应,以及气温对不同人群死亡的影响；(3)以海南省为例进行高温脆弱性评估研究：首先通过画线图和柱形图了解海南省18个县市1971—2010年40年间高温天数变化和分布情况,然后通过查阅文献和咨询相关专家,选取高温脆弱性指标,运用主成分分析对高温脆弱性指标中的社会经济学指标提取主成分,通过特征根和方差解释百分比确定提取主成分的个数,然后综合标准化后的暴露性指标和提取的主成分信息生成最终脆弱性得分。最后将海南省18个县市对应的高温脆性得分在地图上进行展示。结果：(1)研究时间段内相应城市的年均气温和高温天数呈现小范围规律波动,邻近地区的变化趋势较为相似。API值在2001—2012年有一个下降的趋势,API和AQI的高浓度值都在北方城市有一个聚集趋势,而低浓度值在南方城市有聚集趋势。AQI值在每天下午15点到17点相对最低。API值重心在2001到2003年有一个南移的趋势,之后到2012年呈现无规律小范围波动。API值重心在冬季有向北方移动的趋势。AQI值重心在不同月份间的移动未呈现明显规律和方向。空气污染报告的首要污染物主要为可吸入颗粒物(Inhalable particles, PMio)和细颗粒物(Fine particulate matter, PM2.5),AQI值与PM2.5和PM1o的相关性较好,臭氧(Ozone,03)与AQI及其余污染物的相关性较差,且为负相关。03浓度在一天的下午15点到17点相对最高；(2)4个城市的寒冷月份主要为十二月、一月、二月和三月,炎热月份主要为六月到九月。武汉、长沙、桂林和海口寒冷月份与炎热月份的死亡人数之比分别为1.43、1.54、1.37和1.12。高温对死亡的影响主要发生在高温发生后的3天以内,而且在高温发生当天的危害最大;低温对死亡的影响可以延续到低温发生后的21天。以相应城市的最适温度为参考,武汉、长沙、桂林和海口低温导致死亡的相对危险度(95%置信区间)分别为4.78(3.63,6.29)、2.38(1.35,4.19)、2.62(1.15,5.95)和2.62(1.44,4.79),滞后天数设定为21天；相应的高温导致死亡的相对危险度(95%置信区间)为1.35(1.18,1.55)、1.19(0.96,1.48)、1.22(0.82,1.82)和2.47(1.61,3.78),滞后天数设定为3天。武汉市极低温度对循环系统疾病、呼吸系统疾病和老年人群死亡影响的相对危险度分别为5.62(3.92,8.06)、5.53(2.87,10.69)和5.80(4.29,7.84)；相应的极高温度导致死亡的相对危险度(95%置信区间)为1.39(1.15,1.67)、1.45(0.98,2.16)和1.32(1.14,1.54)。API值对人群非意外死亡的影响没有统计学意义。(3)1971—2010年海口市、琼海市、澄迈县、临高县和白沙黎族自治县的高温天数有增多的趋势,40年间高温天数最多的城市为昌江黎族自治县,共1864天,平均每年46.6天。9个社会经济学指标间存在相关性,通过主成分分析提取了3个主成分,与暴露性指标信息综合后,最终高温脆弱性得分最高的为白沙黎族自治县,得分最低的为三亚市。结论：政府应对受高温危害和空气污染严重的城市和区域重点关注并采取措施减轻其危害,同时采取措施降低冬季空气污染。AQI指数可在一定程度上反映PM2.5和PM10的污染程度,但对03的代表性较差；不同纬度城市具有不同的温度—死亡关系,当地政府应该建立相应的区域性预防和保护措施来更加高效的应对气候变化。高温对死亡的危害主要发生在高温出现后的较短时间段内,而低温对死亡的危害可以持续较长时间。低温和高温对循环系统疾病、呼吸系统疾病和老年人群死亡的危害更大。海南省不同县市的高温天数和社会经济发展水平不同,因此面临的高温危害程度也不相同,对高温脆弱性高的地区和人群进行重点干预,可以更好的应对高温危害和保护人群健康。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X51;R122.2
【图文】：

热浪,次数分布

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热浪,次数分布

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局部空间,自相关分析,深红色,浅蓝色

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