生態安全與生態風險評價之北京霧霾健康風險評價報告目錄一、問題綜述 北京霧霾的健康風險評價一、問題綜述隨著社會經濟的快速發展，近年來在我國京津冀、華東等地區霧霾天氣頻發，特別是在2013年１月，多地遭遇大范圍持續霧霾，北京市有26天為霧霾天氣，為1954年以來同期最多，霧霾天氣的頻繁發生對城市大氣環境、群眾健康、交通安全、農業生產等都帶來了日益顯著的影響。對80年代以后北京觀象臺的數據分析，霾出現的范圍及概率呈增多趨勢，尤其是1月和2月是霾頻發時期。統計北京歷史數據，做出北京地區自1981年~2012年32年北京霧霾變化曲線圖(圖1)，其中霧的天數為大霧和輕霧天數的總和。從圖1中可以看出，北京地區霧的年際變化曲線呈無規律的震蕩變化，這種變化往往與當天的天氣形勢有關，其平均值基本穩定不變。但是霾的變化曲線自2000年以后，呈現出系統性增多的變化趨勢，這與經濟和城市的快速發展，人口迅速增多、大量汽車尾氣和工業污染物的排放等因素密切相關，尤其是2005年以后，霾的影響天數直線上升，2010年霾總數是63天，2011年92天，2012年達到124天，霾的天數占到了全年總天數的47%。霧霾是空氣污染和氣象因素共同作用的結果，霧霾天氣發生時，大氣能見度下降，大氣中的顆粒物特別是細顆粒物（PM２.５）是導致能見度降低的主要因素，城市大氣PM2.5污染影響空氣質量，威脅人群健康，是具有區域性特征、危害嚴重的大氣污染物。形成霧霾天氣的有毒、有害顆粒物散播在空氣中，對人類和生態系統會造成不同程度的危害，主要表現在以下幾個方面：一是霧霾天氣中的PM2.5比重較大，其顆粒物較小，比表面積相對較大，可吸附大量有毒、有害物質，這些物質隨PM2.5能輕易穿過鼻腔中的鼻纖毛，直接進入肺部，甚至滲進血液，而引發包括心臟病、動脈硬化、肺部硬化、肺癌、哮喘等各種疾病，影響身體康；二是霧霾通過對太陽光的吸收與散射，導致太陽輻射強度減弱與日照時數減少，從而影響植物的呼吸和光合作用，會造成農業減產、綠地生態系統生長受阻等；三是霧霾天氣使能見度降低，容易引起交通阻塞，發生交通事故。二、危害鑒定霧霾中含有各種對人體有害的細顆粒、有毒物質達20多種，包括了酸、堿、鹽、胺、酚等，以及塵埃、花粉、螨蟲、流感病毒、結核桿菌、肺炎球菌等，其含量是普通大氣水滴的幾十倍。對呼吸系統的影響大氣中可吸入性懸浮物顆粒可隨呼吸而進入支氣管、細支氣管，最后沉降于肺泡，可引起支氣管炎、肺炎，促發哮喘，加重老慢支和肺氣腫等急慢性呼吸道疾病。另外，長期生活在霧霾環境中，會提高肺癌的發病率。對心腦血管的影響霧霾天氣增加了原有心血管疾病患者發生急性呼吸道感染的機會，并影響其心臟的功能，加重心臟的負擔，可導致心衰。原有腦血管病患者的癥狀加重，嚴重者可促發中風。對眼鼻喉的影響可吸入性懸浮物顆粒對眼、鼻、咽喉有刺激作用，會使眼產生干、澀、癢、流淚、畏光等癥狀，發生結膜炎；可出現流涕、噴嚏癥狀，發生過敏性鼻炎；咽喉部可出現咽干、咽癢、咽痛或嗓子不舒服等癥狀。對皮膚的影響皮膚可出現搔癢、紅斑、丘疹，發生過敏性皮炎。對情緒的影響在霧霾天，終日霧霾繚繞，太陽光弱，人體中的松果體會分泌出較多的松果體素，它使得甲狀腺素、腎上腺素的分泌減少。甲狀腺素、腎上腺素是喚起細胞工作的激素，一旦減少，細胞就會“偷懶”，變得極不活躍，人就顯得沒精打采。三、釋放評價（一）北京的經濟增長與空氣污染水平分析研究表明，當一個國家經濟發展水平較低的時候，環境污染的程度較輕，但是隨著人均收入的增加，環境污染由低趨高，環境惡化程度隨經濟的增長而加劇；當經濟發展達到一定水平后，也就是說，到達某個臨界點或稱“拐點”以后，隨著人均收入的進一步增加，環境污染又由高趨低，其環境污染的程度逐漸減緩，環境質量逐漸得到改善，總體過程呈現倒“U”型曲線關系。22從圖2可以看出，北京人均GDP逐年增加，2010年北京的人均GDP大概是1992年的8倍，反映了北京經濟的高速發展。33由圖3可知，工業二氧化硫和工業粉塵的排放量總體上呈下降趨勢，說明北京的空氣質量有逐年提高的趨勢。結合圖1和圖2，我們可以看出，隨著北京人均GDP的逐年增加，北京工業二氧化硫和工業粉塵的排放量總體上有下降的趨勢，因此，我們猜想北京經濟增長與工業二氧化硫和工業粉塵的排放量之間存在環境庫次涅茨曲線（EKC），并且可能已經過了拐點。（二）北京經濟增長與空氣質量的EKC驗證經濟增長與工業二氧化硫排放量和工業粉塵排放量間關系的回歸結果。以人均國民收入即人均GDP為解釋變量，工業二氧化硫排放量和工業粉塵排放量為被解釋變量，建立如下回歸模型：式（1）和（2）中：YSt和YDt分別為t年的工業二氧化硫和工業粉塵的排放量，Xt為t年的人均國民收入，α1、β1、η1和α2、β、η2均為帶估計參數，ε1和ε2均為隨機擾動項。當β1>0和η1<0時，工業二氧化硫排放量與經濟增長之間存在倒“U”型關系；當β2>0和η2<0時，工業粉塵排放量與經濟增長之間存在倒“U”型關系。利用Eviews6.0對式（1）和（2）進行普通最小二乘法估計，得到如下回歸結果：式（3）和（4）中，括號里是參數估計值對應的t值而中括號里的數值是t值所對應的伴隨概率。模型的判決系數較高，說明模型的擬合優度較好。F值較大，表明模型整體關系顯著。在5%的顯著水平下，自由度為16的t的臨界值為t0.025（16）=2.12，因此上述模型均通過回歸系數的顯著性檢驗。由模型（3）和（4）可知，β1=4.292>0和η1=-0.251<0，說明工業二氧化硫排放量與經濟增長之間的確存在倒“U”型關系；當β2=4.292>0和η2=-0.575<0，說明工業粉塵排放量與經濟增長之間的確存在倒“U”型關系。下面計算工業二氧化硫排放量和工業粉塵排放量的EKC拐點ξ1和ξ2：當北京人均GDP小于5114.617元時，工業二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而增加；當人均GDP大于5114.617元時，工業二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而降低；當人均GDP達到5114.617元時，工業二氧化硫排放量達到最大值，該點就是北京工業二氧化硫排放量的理論拐點；當北京人均GDP小于9344.944元時，工業粉塵排放量隨著人均GDP的增加而增加；當人均GDP大于9344.944元時，工業粉塵排放量隨著人均GDP的增加而降低；當人均GDP達到9344.944元時，工業粉塵排放量達到最大值，該點就是北京工業粉塵排放量的理論拐點，這也證實了剛才的猜想是正確的。從圖2可知，北京的人均國民收入已經超過了工業二氧化硫和工業粉塵排放量的理論拐點，我們認為北京之所以會出現持續的大霧現象，是因為北京受周邊地區的影響，如圖4所示。44由圖4可知，北京周邊地區的二氧化硫排放量整體呈上升趨勢。之所以會出現這種現象，是因為北京周邊地區為了縮小與北京的差距而采用粗放型經濟增長方式。我們大家都知道，PM2.5的一個特點就是它在空中停留的時間長，漂浮的距離遠，因此如果北京周邊地區不改變現狀，那么北京的空氣質量整體上很難改變。四、暴露評價美國科學院（NAS）對公眾健康風險評價的定義描述為人類暴露于環境危害因素之后，出現不良健康效應的特征。首先確定暴露程度，然后將危險的類型和程度與暴露的程度聯系起來評估風險人群目前的和潛在的健康風險。有毒有害物質釋放遷移是一個緩慢的長期的過程，與人體接觸的濃度一般都比較低，影響時間長，所產生的效應主要是慢性效應，故采用慢性效應中非致癌參考劑量RfD[mg/(kg?d)]和致癌斜率因子SF[mg/(kg?d)]-1來標定其對人體的危害。對于非致癌污染物的危害效應計算公式如下：式中：HI污染物ｉ途經ｊ引起的非致癌健康風險指數，無量綱；CDI污染物ｉ途經ｊ的人體單位質量日均暴露劑量，mg/(kg?d)；RfD非致癌參考劑量，mg/(kg?d)。計算吸入污染物日均暴露劑量,mg/(kg?d)，采用如下計算公式：式中：暴露點空氣中有毒有害物質的濃度，mg/m3,Lin人體每天吸入的空氣量，m3/d；吸入人體的有毒有害物質中被人體吸收的百分比，%；BW暴露人群質量，成人平均為70kg，兒童平均為16kg。如果可接受的攝入量等于參考劑量，那么根據定義，小于或等于1.0的健康風險指數是可以接受的。對于致癌物的致癌效應采用如下公式計算：SF致癌斜率因子，[mg/(kg?d)]-1。根據前三步的結果綜合評定特定人群暴露的健康風險，特別注意的是致癌污染物同樣具有非致癌危害效應，對其非致癌危害效應同樣采用公式（1）計算，以上計算公式中每種污染物對應的SF值和RfD值在資料中選取。五、后果評價我國大氣PM2.5，濃度每增加10μg/m3，人群急性病死率、呼吸系統疾病和心血管疾病病死率分別增加0.40％、1.43％和0.53％。而在西安的研究中，PM2.5濃度每升高100μg/m3，人群總死亡率，呼吸系統疾病、心血管疾病、冠心病、卒中、慢性阻塞性肺氣腫(COPD)的病死率分別增加4.1％，8.3％、6.2％、8.3％、5.1％和7.3％，表明大氣PM2.5濃度的升高會引起相應疾病病死率的增加。在霧霾天氣發生時，受空氣污染物影響的人群范圍也迅速擴大。國外多項研究顯示，灰霾期間人群呼吸道癥狀明顯增加，如上呼吸道感染、哮喘、結膜炎、咳嗽、呼吸困難等，甚至導致心血管系統紊亂。據世界衛生組織(WHO)的報告指出，東南亞受灰霾污染最嚴重的地區，2003年住院死亡率前10位的疾病中，哮喘、上呼吸道感染均與較差的空氣質量有關。而我國對于霧霾的人群健康影響研究還處于起步階段，一般多采用調查統計的方法，在分析空氣污染物對門診人次的影響時，需考慮滯后性，殷永文等分析了上海市PM10、PM2.5的日均濃度和氣象資料與當地6所大中型醫院呼吸科和兒呼吸科的逐日門診人次的相關性，并分析了滯后期為0～7d的大氣污染效應，結果表明PM2.5、PM10。污染對日門診人數影響的累積效應大于當日效應，且在霾污染暴發6d時達到最大化。六、風險評價應對霧霾和PM2.5的健康危害，根本措施是降低環境空氣中的PM2.5污染水平，實施多污染物協同控制，強化多污染源綜合管理，開展區域聯防聯控，做到科學治理、依法治理、全民治理。這是一個需要作出長期努力的過程。首先，建議我國公共衛生和環境管理部門可推出“霧霾天氣(或PM2.5)健康指數”，以直觀告訴公眾當前的空氣質量對健康危害的程度，指導人們采取適當的措施防范空氣污染的健康威脅。當前，空氣污染指數(API)或空氣質量指數(AQI)常用來定量反映每日的空氣質量狀況，但這類指數側重于反映環境空氣的質量，其數值取決于超標最嚴重的污染物，而沒有充分考慮到空氣中多個污染物的健康危害。近期，國內外科研工作者相繼開發了空氣質量健康指數(AQHI)，以綜合反映多個污染物的健康危害。有研究發現，通過污染程度與死亡關系而建立的AQHI，能較好地預測多種發病結局(如急診和住院)，其與居民健康數據的關系遠好于現行的API或AQI。第二，建議在出現霧霾天氣或大氣PM2.5濃度較高時，居民盡量呆在室內，減少室外活動的時間或強度，并保持門窗緊閉。有文獻報道，通過顆粒物的沉降作用，門窗緊閉可減少PM2.5，從室外到室內的滲透速率、降低室內PM2.5濃度。第三，可適當佩戴有顆粒物防護作用的口罩。北京此前開展的一項針對心血管患者的研究表明，科學合理地佩戴口罩，可降低居民個體暴露于顆粒物的濃度水平，改善心血管系統癥狀指標。需要注意的是，普通口罩防護PM2.5作用有限。第四，食用具有抗氧化作用的營養品有可能降低霧霾天氣對健康的危害，但尚需要更多循證醫學的證據支持。PM2.5影響健康的可能性機制包括氧化應激和炎癥作用。因此，國外有研究認為，補充抗氧化營養品可緩解大氣污染的居民健康危害。七、建議我國霧霾天氣和PM2.5的健康研究還處于起步階段，未來有必要針對以下方面開展工作。第一，加強環境與健康立法、完善相關法律制度是解決我國包括PM2.5在內的環境與健康問題的根本出路。針對頻出的環境與健康問題，部分國家已制定專門的《環境與健康法》。我國環保部門在推動《環境保護法》、《大氣污染防治法》修改的同時，如果能出臺專門針對環境與健康問題的法律法規，這將對持續加強環境與健康管理工作、對解決危害人民群眾健康的突出環境問題有重要意義。第二，加強衛生、環保、氣象等多部門的聯動，完善國家環境與健康工作管理體系。霧霾天氣健康危害的應對是一個典型的需要環保、衛生、氣象等多部門合作、體現以人為本思想的案例。建議在國家環境與健全領導小組機制的基礎上，同衛生、環保、氣象等機構，構建霧霾與健康的信息共享通道，建立霧霾健康信息的管理、發布和發病系統，指導居民采取有效的防護措施應對霧霾天氣的健康危害。第三，加強對PM2.5健康影響的科學研究。以PM2.5與人體交互作用為核心，圍繞我國PM2.5健康危害的區域特征和作用機制這一關鍵問題，加強