北京市大气颗粒物污染对人群健康的危害风险研究

发布时间：2020-09-11 17:16

　　大气颗粒物污染对人群健康的影响研究始于上世纪70年代,但我国由于数据资料所限、相关研究起步较晚,颗粒物对人群健康的影响特征还缺乏系统认知。首都北京及京津冀城市群大气污染严重,且成分复杂,随着京津冀一体化进程的快速发展,以颗粒物为主的区域性大气污染物对人体健康的影响已不容忽视,同时,大气污染对相关人群健康的危害也受到社会公众的高度关注。因此,研究揭示北京大气颗粒物污染对人群健康的危害风险,将为首都地区大气环境评估和预警及空气污染防治政策的制定提供直接的科学依据;同时,该研究将对北京超大城市及京津冀一体化的健康发展提供重要的参考依据。本研究利用北京市2005~2009年大气颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))、细粒子组分质量浓度与人群非意外总死亡及呼吸系统、循环系统疾病数据,构建了北京市大气颗粒物对人群健康危害风险的暴露-反应模型,系统分析了不同粒径、不同化学成分大气颗粒物污染对人群健康的短期危害风险与时效;尝试性地引入哑变量,构建的四个哑变量模型,从大气温湿度、季节、浓度背景、年际变化多个角度来诠释大气颗粒物危害特征。系统研究揭示北京地区颗粒物污染对人群健康的最敏感影响浓度范围,证实极端气象条件与颗粒物污染的协同作用将加剧人群健康的危害风险,并发现近年来北京地区大气颗粒物污染的短期人群危害风险正呈增大趋势,具体研究结果如下。(1)长期观测发现,2004~2010年北京市PM_(10)质量浓度平均为129±87μg/m3,PM_(2.5)质量浓度平均为75±54μg/m3,PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度年超出国家二级标准分别为111天、149天;近年来PM_(10)、PM_(2.5)的超标日数和超标率呈波动下降趋势,相比2004年来说,2010年PM_(10)、PM_(2.5)质量浓度分别下降了1.5%、6.3%,空气质量略有改善。受沙尘天气影响,春季4月PM_(10)平均浓度达155±116μg/m3;受取暖影响,冬季12月份PM_(2.5)平均浓度达88±63μg/m3;污染最重天,PM_(10)、PM_(2.5)的日均值分别高达900、435μg/m3。(2)构建北京地区颗粒物对人群健康危害风险的暴露-反应模型,发现细颗粒物PM_(2.5)对呼吸系统和循环系统疾病人群相对危险度最大,PM_(10)相对危险度较小,而粗颗粒物PM_(2.5)-10对人群健康危害风险不显著;人群暴露累积3天的颗粒物危害风险最显著。在平均状态下,当PM_(2.5)、PM_(10)浓度每上升10μg/m3时,非意外总死亡人数百分比分别上升0.65%、0.15%;其中,呼吸系统疾病死亡人数百分比分别上升0.67%、0.08%,循环系统疾病死亡人数百分比分别上升1.37%、0.44%;当API每上升10点时,非意外总死亡人数、呼吸系统疾病死亡人数和循环系统疾病死亡人数百分比分别上升0.50%、0.43%与1.15%,显然,循环系统疾病患者最敏感。(3)PM_(2.5)中K~+、Ca~(2+)、NO_3~-、SO_4~(2-)四种水溶性无机离子对人群健康的危害影响最为显著,其质量浓度每上升4分位数间距时,非意外总死亡人数上升百分比分别增加1.03%、0.42%、0.32%、0.56%。四种离子在冬半年对人群健康的影响更加显著,其危害风险约为夏半年的4~5倍。(4)针对以往同类研究的不足,本文构建了人群健康与颗粒物浓度分段暴露-反应模型,研究揭示了人群健康对PM_(2.5)、PM_(10)及API指数危害风险的最高敏感度的浓度变化范围为20~60μg/m3、80~140μg/m3与100~220点,即处于轻微污染至中度污染浓度段内时,人群健康对PM_(2.5)和PM_(10)浓度、API指数的单位变化最敏感,最高可导致人群死亡风险增加5.99%、发病风险增加6.24%,明显高于全浓度段的平均状态(0.43%~1.37%)。(5)尝试性构建浓度哑变量模型研究发现,北京市PM_(2.5)在与欧美同等浓度水平下(20μg/m3),呼吸系统和循环系统疾病人群因颗粒物污染而造成的死亡或发病风险高达4.60%~6.24%,明显高于以气态污染物为主导的部分欧美地区(1.03%~2.20%)。由此表明,当前北京地区PM_(2.5)浓度远高于欧美地区的状况下,其大气颗粒物污染对人群健康的累积危害风险远大于欧美地区,应当予以高度重视。(6)通过气象要素控制模型及季节哑变量模型研究结果,证实了气象要素与颗粒物污染对人群健康的危害影响具有显著的协同作用。当北京市温、湿状况较舒适时(温度为24℃、相对湿度为60%),其两者的协同作用对人群健康的危害风险最小;在极端低温、低湿条件下人群健康对两者的协同作用最敏感,其死亡和发病风险最高可增加1.54%、2.84%;特别是在冬-春季节交替期,北京市PM_(2.5)对人群健康的危害作用最显著,其中循环系统疾病人群死亡风险最高可增加2.8%,为夏季的5.6倍。年际变化趋势也表明,2005~2009年人群健康危害风险呈波动式上升态势。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X513
【部分图文】：

大气颗粒物,北京地区,季节差异,质量浓度

论文北京市大气颗粒物污染对人群健康的危害风险研究35图3-4 北京地区不同粒径大气颗粒物的质量浓度日变化的季节差异春季（3月~5月）；夏季（6月~8月）；秋季（9月~11月）；冬季（12月~2月）图3-4为北京地区不同粒径的大气颗粒物四个季节的质量浓度日变化图。从图3-4(A)中可以看出，北京地区PM2.5质量浓度日变化为双峰型，早晚峰值分别出现在08时、21时（春季），11时、21时（夏季），02时、23时（秋季），02时、22时（冬季），秋冬季节夜间峰值延长至02时，说明受到夜间取暖的影响。春季

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