珠江三角洲地区大气污染对人群健康的影响

谢 鹏 ,刘晓云,刘兆荣*,李湉湉 ,2,钟流举,向运荣 (.北京大学环境科学与工程学院,北京 0087；2.中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所,北京 00050；.广东省环境监测中心,广东 广州 50045)

大气污染对人群健康构成了严重危害,根据世界卫生组织(WHO)对大气污染造成疾病负担的评价,每年有超过200万的过早死亡归因于城市室外和室内空气污染[1].我国城市大气污染主要为燃煤型和燃煤/机动车尾气复合型污染,颗粒物(PM10、PM2.5)、二氧化硫、氮氧化物、臭氧对我国人群健康影响较大[2].国内外大量流行病学研究证实大气污染与人群健康效应包括从亚临床症状、发病到死亡一系列变化有明显相关性[3-7].

Zhang 等[8]、Kan 等[9]、Li等[10]、Brajer等[11]利用危险度定量评价方法分别评价了北京、上海、香港地区大气污染尤其是颗粒物污染短期暴露对人群的健康损害及经济损失.珠江三角洲地区是我国六大核心经济圈之一,拥有典型的发展中的城市群,其区域性复合型污染日益严重,已经成为制约珠江三角洲地区社会-经济-环境可持续发展的重要因素.目前针对珠江三角洲地区大气污染对人群健康损害的研究还比较缺乏.本研究通过测定珠江三角洲地区大气污染物浓度,结合健康风险评估技术,分析评价珠江三角洲地区大气污染对人群健康影响.

1 方法与资料来源

采用国际上通用的危险度定量评价方法,结合大气污染物每增高单位浓度所产生的健康损失,对大气污染物浓度变化对人群健康不良影响进行定量评估[12-14].

1.1 评估方法

利用大气污染流行病学研究中常用的泊松回归模型评价大气污染短期暴露对人群的健康影响.珠江三角洲地区污染物浓度降低到参考浓度以下产生的可避免健康效应可以表征珠江三角洲地区大气污染对人群的健康影响.泊松回归模型线性简化表达式:

其中:β为暴露-反应关系系数;Ci为大气污染物日均浓度;C0为污染物参考浓度;E为实际大气污染物浓度下的人群健康效应;p为人口数;E0为参考浓度下的人群健康效应;∆E为实际浓度与参考浓度下人群健康效应之差,即可避免健康效应.

1.2 暴露-反应关系、基线健康资料、参考浓度大气污染相关的健康风险中,死亡是最重要的健康效应结局,本研究主要评价珠江三角洲地区大气污染对人群死亡效应的影响.污染物暴露-反应关系是定量评价污染物对人群健康影响的基础.搜集国内(大陆和香港)1990～2008年间公开报道大气污染引起的人群死亡率变化的流行病学文献,获取我国大气污染物暴露-反应关系系数.利用 Meta分析方法合并多篇文献报道结果,得到均数和95%可信限(CI),具体分析过程参考文献[15].Meta分析最终结果以污染物浓度每升高 10μg/m3对应的人群健康效应增加百分数表示,分析过程采用医学专用软件Review Manager 4.2.

珠江三角洲地区人口数和死亡率数据(表1)来自文献[16-17].流行病学研究尚未发现大气污染物对人群健康影响的阈值浓度,WHO颁布的污染物浓度指导值完全以大气污染对健康的影响为基础而没有考虑技术、经济等其他因素.本研究选取 WHO最新制定的大气污染物浓度指导值(PM10,20μg/m3;PM2.5,10μg/m3;SO2.,20μg/m3;NO2,40μg/m3;O3,100μg/m3)作为参考浓度[18].

表1 珠江三角洲地区常住人口数和死亡率Table 1 Baseline data of population and residents mortality in Pearl River Delta

2 结果与讨论

2.1 珠江三角洲地区人群大气污染暴露

由广东省环境保护监测中心站和香港特别行政区环境保护署联合建构了珠江三角洲区域空气质量监测网络,监测网络由16个空气质量自动监测子站组成,分布于整个珠江三角洲地区,其中13个子站位于广东省境内,3个子站位于香港境内.各子站均有仪器测量大气中的可吸入颗粒物,二氧化硫,氮氧化物和臭氧,广州和香港的6个子站同时进行 PM2.5监测.本次监测时间从2006年1月1日始至2006年12月31日结束,其中东莞豪岗子站监测时间从8月1日始至12月31日结束.使用微量震动天平法测定PM10和PM2.5浓度;紫外荧光法/差分吸收光谱分析法测定二氧化硫浓度;化学发光法/差分吸收光谱分析法测定二氧化氮浓度;紫外光度法/差分吸收光谱法测定臭氧浓度.

珠江三角洲地区2006年大气污染暴露水平如图1所示.珠江三角洲地区2006年NO2年日均浓度达到53μg/m3,超过国家二级标准(40μg/m3),其中佛山、深圳、东莞、江门浓度较高,惠州、珠海浓度较低.对于 NO2,全年中8月～次年 3月观测浓度较高.2006年珠江三角洲地区SO2年日均浓度达到57μg/m3,其中佛山、肇庆、东莞、广州年均浓度超过国家二级标准(60μg/m3),惠州、深圳、香港SO2浓度较低.对于SO2,冬、春季节(10月～次年3月)观测浓度较高,夏、秋季节(4～9月)观测浓度较低.珠江三角洲地区 O3污染较轻,2006年24h浓度年均值低于45μg/m3,其中惠州、东莞O3浓度相对较高,江门、深圳、佛山浓度相对较低.对于O3,9～12月监测浓度较高.

珠江三角洲地区 2006年 PM10年日均浓度达到75μg/m3,低于我国目前采用的城市大气PM10浓度年均标准(100μg/m3),但高于WHO(2005)推荐PM10指导值(20μg/m3).佛山、惠州、东莞和广州PM10浓度较高,东南沿海地区珠海、中山PM10浓度较低.冬春季节(10月～次年3月)监测浓度较高.对于PM2.5,只有广州和香港地区进行了观测,广州2006年PM2.5年日均浓度达到60μg/m3,香港PM2.5年日均浓度达到51μg/m3,均显著高于WHO推荐的指导值(10μg/m3),在10月～次年3月观测到较高的监测浓度.

2.2 大气污染物暴露-反应关系

获取我国人群大气污染物急性暴露对死亡健康结局影响的暴露-反应关系非常重要.通过搜集国内发表的大气污染对人群死亡影响的流行病学研究,利用Meta分析获得我国大气污染物同人群死亡效应的暴露-反应关系,结果如表2所示.PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3浓度增加 10μg/m3,人群短期暴露的总死亡率分别增加 0.33%(95%可信 限 (CI):0.26%～0.41%)、 0.40%(95%CI:0.19%～0.62%)、1.02%(95%CI: 0.65%～1.38%)、1.19%(95%CI: 0.93%～1.45%)、0.20%(95%CI: 0.09%～0.32%);心血管疾病急性死亡率分别增加 0.40%(95%CI: 0.31%～0.49%)、0.53%(95%CI: 0.15%～0.90%)、0.83%(95%CI:0.49%～1.17%)、1.16%(95%CI:0.90%～1.42%)、0.48%(95%CI: 0.09%～0.88%);呼吸系统疾病急性死亡率分别增加 0.65%(95%CI:0.35%～0.95%)、1.43%(95%CI: 0.85%～2.01%)、1.17%(95%CI:0.72%～1.63%)、1.47%(95%CI:0.98%～1.96%)、0.27%(95%CI: 0.07%～0.47%).国内外人群对大气污染的敏感性存在差异.欧美国家老龄人口较多,易感人群比重较大;同时国内外污染水平差异较大,国内外大气污染物人群暴露-反应关系系数存在较大差异.总体来讲,我国内大气污染物对人群总死亡以及心血管疾病死亡效应的暴露-反应关系系数比国外低,呼吸系统疾病死亡效应的暴露-反应关系系数同国外接近.本研究结果同文献[19]报道结果一致.

表2 污染物浓度每增加10μg/m3人群死亡率增加的百分数(%)Table2 Percent increase in mortality per 10μg/m3 increase of air pollutants(%)

2.3 珠江三角洲地区大气污染对人群健康影响评估

基于珠江三角洲地区2006年大气污染水平,利用泊松回归模型计算珠江三角洲地区污染物浓度控制到参考浓度以下产生的可避免死亡人数(图2).可避免死亡人数可以视为珠江三角洲地区大气污染对人群的健康影响.珠江三角洲地区 NO2浓度控制到参考浓度产生的可避免死亡人数为 4500 人/a(95%CI:3500～5400 人/a).可避免死亡人数主要受该地区污染物浓度以及人口基数、死亡率的影响.广州、佛山、江门地区NO2浓度较高,控制NO2浓度产生的健康收益较大.香港地区人口基数较大,控制NO2浓度产生的健康收益也较大.珠江三角洲地区 SO2浓度控制到参考浓度产生的可避免死亡人数为 8300 人/a(95%CI:5500～11000人).佛山和广州SO2浓度较高,人口基数较大,控制SO2浓度产生的健康收益也较大.珠江三角洲地区 O3对人群的健康危害较小,O3浓度控制到参考浓度以下产生的可避免死亡人数为22人/a(95%CI:10～35人).

颗粒物对人群的健康危害较大.珠江三角洲地区PM10浓度控制到参考浓度以下产生的可避免死亡人数为3900人/a(95%CI:3100～4800人).佛山和广州PM10浓度较高,人口基数较大,控制 PM10浓度产生的健康收益也较大.对于 PM2.5,本研究只对广州和香港地区评价结果进行了分析.广州 PM2.5浓度降低到参考浓度产生的可避免死亡人数为980人/a(95%CI:470～1500人);香港地区 PM2.5浓度降低到参考浓度产生的可避免死亡人数为410人/a(95%CI:200～630人).

2.4 讨论

本研究结果显示,珠江三角洲地区大气污染较为严重,除 O3外,PM10、PM2.5、SO2、NO2污染对人群健康影响均较大.大气污染物对人群健康影响包括长期暴露产生的慢性效应和短期暴露产生的急性效应,本研究主要分析珠江三角洲地区大气污染物短期暴露对人群死亡率的影响.国内外针对颗粒物暴露的研究[35-36]显示颗粒物长期暴露的影响显著大于短期暴露.珠江三角洲地区颗粒物对人群健康影响可能高于本研究评价结果.珠江三角洲地区大气污染特别是颗粒物污染引起的人群健康损害应该受到关注.

各种污染物之间存在较高相关性,理论上存在重复计算的风险. 参考浓度对评价结果影响较大,目前研究中尚未发现污染物对人群健康影响的阈值浓度,本研究选取 WHO的质量指导值作为参考浓度,假设在该污染水平下污染物不会对人群造成健康危害. 而欧美地区最新研究[18]显示 PM2.5浓度在仅高于背景浓度 3～5μg/m3即可产生健康危害效应,污染物浓度控制到参考浓度之下可能仍然存在健康风险.

污染物暴露-反应关系是定量评价分析大气污染对人群健康影响的基础.目前针对大气污染物暴露与人群健康效应影响的暴露-反应关系的研究在我国开展相对较少(尤其是 PM2.5和O3),且研究地区集中在少数几个大城市,因此亟需在我国全国范围内开展相关研究,对深入评价我国大气污染对人群的健康危害,为政策制定提供科学依据具有重要意义.

3 结论

3.1 珠江三角洲地区2006年大气PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3浓度分别达到75、56、57、53、44μg/m3. 除 O3外,其他污染物浓度均较高,大气污染较严重.

3.2 利用 Meta分析方法分析评价我国人群大气污染物暴露对死亡影响的暴露-反应关系.结果显示 PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3浓度增加10μg/m3,人群总死亡率分别增加0.38%、0.40%、1.02%、1.19%和0.2%;呼吸系统疾病死亡率影响更大.

3.3 珠江三角洲地区大气污物对人群健康影响较大, PM10、PM2.5、SO2、NO2污染产生的可避免死亡人数较多,O3污染产生的可避免死亡人数相对较少.广州、佛山、东莞污染物浓度较高,人口基数较大,实行浓度控制产生的可避免死亡人数较多. 珠海、中山污染物浓度较低,人口基数较小,实行浓度控制产生的可避免死亡人数较少.

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致谢：感谢PRD项目广东省环境监测中心提供珠江三角洲地区大气污染物监测数据.