室内外不同臭氧水平对中国城市居民健康的影响.pdf
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1、室内外不同臭氧水平对中国城市居民健康的影响阮芳芳1,2,彭彦彦3,李康玮4,段存儒4,武照亮5*1.宁波财经学院国际经济贸易学院,浙江 宁波3151752.宁波市哲学社会科学研究基地,浙江 宁波3151003.中国人民大学公共管理学院,北京1008724.中国人民大学环境学院,北京1008725.山西大学政治与公共管理学院,山西 太原030006摘要:定量评估降低室内外 O3水平带来的健康影响对 O3污染治理至关重要.本文基于室内外 O3浓度的差异性,使用城市特异性暴露因子和暴露反应模型模拟、预测满足不同室内外空气质量标准带来的健康效益情况.结果表明:2020 年我国 337 个地级及以上城市
2、可归因于 O3污染短期暴露和长期暴露的全因早逝人数分别为 44 400 和 137 237 例,相应的经济损失分别为 2 375108、7 367108元,分别占当年国内生产总值的 0.23%和 0.73%.O3浓度满足当前的室内空气质量标准(GB/T 188832022)(160g/m3)和健康建筑评价标准(T/ASC 022021)(112 g/m3),无法带来健康效益,当城市每日室内 O3达标浓度分别为 60、40、30、20、10 g/m3时,可避免的全因早逝人数(长期暴露)分别为 90、3 931、16 191、48 861、85 584 例,相应可避免的经济损失分别为 7108、2
3、55108、971108、2 787108、4 681108元.当城市每日室外 O3达标浓度分别为 160、100、80、70、60 g/m3时,可避免的全因早逝人数(长期暴露)分别为 6 044、46 090、78 888、100 160、124 649 例,相应可避免的经济损失分别为 355108、2 548108、4 298108、5 420108、6 700108元.研究显示,降低室内 O3浓度可有效减少与 O3相关的健康影响和经济损失,可率先在山东省、河南省、江苏省、广东省等地区实施更严格的区域 O3空气质量标准.关键词:O3污染;空气质量标准;公共健康;中国城市;暴露因子中图分类号
4、:X511文章编号:1001-6929(2023)08-1616-09文献标志码:ADOI:10.13198/j.issn.1001-6929.2023.06.01Impact of Different Indoor and Outdoor Ozone Levels on the Health of UrbanResidents in ChinaRUAN Fangfang1,2,PENG Yanyan3,LI Kangwei4,DUAN Cunru4,WU Zhaoliang5*1.College of International Economics and Trade,Ningbo Univ
5、ersity of Finance and Economics,Ningbo 315175,China2.Ningbo Key Research Base for Philosophy and Social Studies,Ningbo 315100,China3.School of Public Administration and Policy,Renmin University of China,Beijing 100872,China4.School of Environment and Natural Resources,Renmin University of China,Beij
6、ing 100872,China5.School of Politics and Public Administration,Shanxi University,Taiyuan 030006,ChinaAbstract:Quantitative evaluation of the health impacts of reducing indoor and outdoor O3 levels is crucial for O3 pollution control.Basedon the differences in indoor and outdoor O3 concentrations,thi
7、s paper used city-specific exposure factors and exposure-response models tosimulate and predict the health benefits of meeting different indoor and outdoor air quality standards.The results indicated that:(1)In2020,the number of all-cause mortalities attributed to short-term and long-term exposure t
8、o O3 pollution in 337 prefecture-level and abovecities in China were 44,400 and 137,237,respectively.The corresponding economic losses were 237.5 billion RMB and 736.7 billionRMB,respectively,accounting for 0.23%and 0.73%of the countrys GDP of that year,respectively.(2)Meeting the current Indoor Air
9、Quality Standard(GB/T 18883-2022)(160 g/m3)and Assessment Standard for Healthy Building(T/ASC 02-2021)(112 g/m3)of O3 收稿日期:2023-01-15修订日期:2023-05-04作者简介:阮芳芳(1988-),女,浙江宁波人,讲师,博士,主要从事环境经济学研究,2007_.*责任作者,武照亮(1992-),男,山西晋中人,讲师,博士,主要从事资源与环境管理研究,基金项目:浙江省哲学社会科学规划课题(No.19NDJC0104YB);国家重点研发计划项目(No.2017YFC07
10、02700);甬江社会科学青年人才资助成果Supported by Zhejiang Provincial Philosophy and Social Science Planning Project,China(No.19NDJC0104YB);National Key Research and DevelopmentProgram of China(No.2017YFC0702700);Yongjiang Social Science Young Talents Fund Project,China 第 36 卷第 8 期环境科学研究Vol.36,No.82023 年 8 月Researc
11、h of Environmental SciencesAug.,2023cannot bring health benefits.When the daily indoor O3 standard concentration in cities were 60,40,30,20 and 10 g/m3,the avoidable all-cause mortality losses (long-term exposure)were 90,3,931,16,191,48,861 and 85,584 cases,respectively,and the correspondingavoidabl
12、e economic losses were 7108,255108,971108,2,787108,4,681108 RMB,respectively.(3)When the daily outdoor O3standard concentration in the city were 160,100,80,70 and 60 g/m3,the avoidable all-cause mortality losses(long-term exposure)were6,044,46,090,78,888,100,160,124,649 cases,respectively,and the co
13、rresponding avoidable economic losses were 355108,2,548108,4,298108,5,420108 and 6,700108 RMB,respectively.The research results show that reducing indoor O3 concentration can effectivelyreduce ozone-related health effects and economic losses.It is recommended that Shandong Province,Henan Province,Ji
14、angsu Province,Guangdong Province and other regions implement stricter regional O3 air quality standards as a priority.Keywords:ozone pollution;air quality standards;public health;Chinese cities;exposure factor 近年来,O3污染日趋严重,逐渐引起人们的关注.20162020 年中国自然背景地区和城市区域 O3年均浓度同步快速提升,年均增长分别为 1.5 和 2.0g/m31.由于 PM2
15、.5控制政策包括减少氮氧化物和挥发性有机物,导致 O3浓度可能随氮氧化物与挥发性有机物浓度比例的增加而升高2.O3是一种强氧化性气体,危害人类健康3.研究通过荟萃分析证实了 O3短期暴露对人群早逝的影响4-5,美国癌症协会癌症预防研究提供了 O3长期暴露影响人群健康的明确证据6.Lu 等7估计 2019 年我国 69 个城市中因 O3暴露引起的呼吸系统早逝人数为 64 370 例,与 2013 年相比增加了 60%.降低 O3浓度能减少健康影响并带来经济效益.Liang 等8研究表明,2016 年我国 O3浓度降至 100 g/m3时,可避免全因早逝120 000 例,相应的经济效益在 360
16、108640108元之间;如降至 70g/m3,估计可避免全因早逝 160 000 例,经济效益在540108950108元之间.此外,有研究9表明,约有59%的个人 O3暴露发生在室内,且即使室内 O3浓度达到 GB/T 188832022室内空气质量标准要求,全因早逝人数仍无法减少,表明现有标准在避免健康损失方面有待提高.目前,定量评估降低室内、室外 O3水平能够带来的健康和经济效益研究较为鲜见.基于此,本文以2020 年为例,采用本地化的暴露-反应关系模型,考虑室内、室外 O3暴露的差异性,使用每个城市特定的 O3暴露系数,估计我国 337 个地级及以上城市每日室内、室外 O3浓度分别满
17、足更加严格标准(室内O3浓度112 g/m3,室外 O3浓度160 g/m3)后潜在的效益,并区分短期效应和长期效应的差异,以期为O3空气质量标准的修订提供科学依据.1 方法与数据 1.1 暴露评估O3每日小时浓度数据来源于国家环境监测中心空气质量实时发布平台.337 个地级及以上城市 O3小时浓度为该城市内所有监测站点小时浓度的平均值,使用每日最大8 h 平均浓度(MDA8)作为 O3浓度评价指标.室外 O3浓度、渗透因素和日常活动模式是对 O3暴露浓度影响最大的因素.尽管存在室内O3源,但多数室内环境中主要的 O3源是室外空气,且中国约 99%的房屋采用自然通风10.基于此,本文假定不存在
18、室内 O3源,且室内环境没有空气净化干预,通过室外 O3浓度和暴露因子(exposure factor,fexp)来估计人群 O3暴露浓度.使用 Yao 等11通过空气质量监测数据和呼吸频率调整法(BRA)得到的我国 333 个城市室外 O3浓度(Cout)与 O3暴露浓度(Cexp)之间的比值来预估各城市的 O3暴露浓度,其中连云港市、湖州市、黔西南布依族苗族自治州、三沙市未使用城市所在省份的平均值替代.暴露因子为 O3暴露浓度与室外 O3浓度的比值(Cexp/Cout).Yao 等11通过蒙特卡洛方法发现,我国城市 O3暴露因子约 0.35,下限和上限分别为 0.18、0.49.1.2 短
19、期暴露、长期暴露导致的全因早逝风险评估O3污染对人体健康的影响以早逝为主12,因此本文选择全因早逝为健康终点.对于每个城市,通过对数线性关系见式(1)确定可归因于 O3暴露的早逝风险.短期暴露的急性健康影响指暴露于空气污染物一天或几天的健康危害,通常使用污染物每日浓度数据;而长期暴露的慢性健康影响指暴露于空气污染物半年以上的健康危害,通常使用污染物季节或年浓度数据.对于短期效应,首先估计每日 O3污染造成的全因早逝人数,然后将一年内每日全因早逝人数相加得到年全因早逝人数.对于长期效应,使用每日 O3浓度的年均值估计年全因早逝人数.Mort=Popy011exp(CoutTMREL)fexp(1
20、)式中:Mort 为归因于 O3暴露的全因早逝人数,例;Pop 为暴露人口数量,人;y0为健康终点的基线发生率;为暴露-反应系数,表示污染物浓度一个单位变第 8 期阮芳芳等:室内外不同臭氧水平对中国城市居民健康的影响1617化对健康影响的响应;TMREL 为理论最低风险暴露水平,即现有研究中观测到的最低浓度值,g/m3,取值参考 Turner 等13的研究结果(52.3 g/m3).2020 年城市人口数据来自各省份第七次全国人口普查公报.各城市全因早逝基线发生率来自各省份统计年鉴和各城市国民经济和社会发展统计公报.O3的短期暴露-反应系数来自 2022 年关于我国O3污染短期暴露的 Meta
21、 分析14,O3浓度(MDA8)每增加 10 g/m3,人群总早逝风险增加 0.31%(95%CI:0.22%0.41%).目前,已有研究调查了我国 O3长期暴露与心血管疾病早逝之间的关系15-16,但讨论我国O3长期暴露与全因早逝关系的研究较少.因此,选择Turner 等13研究结果作为 O3的长期暴露-反应系数,O3浓度(MDA8)每增加 20 g/m3,人群全因早逝风险增加 2%(95%CI:1%4%).1.3 全因早逝经济损失评估统计生命价值(VSL)是空气污染相关早逝风险货币化使用最广泛的指标,不仅考虑了身体上的损失,还考虑了幸福感等精神方面主观损失.因此,本研究使用基于条件价值评估
22、法的 VSL 值来评估 O3污染的健康损失经济价值,计算公式:Cost=MortVSL(2)式中:Cost 为城市健康经济损失,元;VSL 为城市单位统计生命价值,元.本文选择 2010 年北京市的 VSL(524104元)为基准值17,原因主要有以下两点:一是我国在严重污染事件发生之前,对空气污染健康危害的认识不足,早期的支付意愿调查可能严重低估 VSL;二是尽管最近的研究对我国 VSL 估计值有所提高,但仍远低于发达国家水平18,因此选择近年来 VSL 估计值较高的研究为基准值.对于每个城市的 VSL 值,通过效应转换法估计 2020 年的 VSL 值,转换公式:VSLk,2020=VSL
23、0(Gk,2020/G2010)(3)VSLk,20202020kVSL0Gk,20202020kG2010式中:为年 城市的 VSL 值,元;为2010 年北京市 VSL 参考值,元;为年 城市人均 GDP,元;为 2010 年北京市人均 GDP,元;为健康成本的收入弹性,参考世界银行给出的范围(1.01.4)19,本文取中间值 1.2.1.4 不同达标情景下的经济效益估计O3浓度相关空气质量标准汇总如表 1 所示,除GB/T 188832022 的浓度度量方式为每日 1 h 平均浓度外,其他标准均为每日最大 8 h 平均浓度,将GB/T 188832022 标准值转换成 MDA8 指标后仍
24、为160 g/m3.在现有的标准外设置潜在标准限值,设定本研究室内O3浓度标准分别为80、60、40、30、20、10、0 g/m3,室外 O3浓度标准分别为 80、60、50、0 g/m3.表 1 O3浓度相关空气质量标准Table 1 O3 related air quality standards标准O3浓度标准/(g/m3)备注室内空气质量标准(GB/T 188832022)160健康建筑评价标准(T/ASC 022021)112环境空气质量标准(GB 30952012)100一级标准限值160二级标准限值WHO空气质量准则(AGQ)100基准值70背景浓度 估算 2020 年内各城市
25、每日室内/室外 O3浓度持续达标情景下的健康效益,包括可避免的全因早逝和相应的经济损失.当城市每日室内/室外 O3浓度高于本文设定的标准值时,将每日室内/室外 O3浓度降至达标浓度;反之,O3浓度保持不变.在室内 O3浓度达标情景中,认为是因室内人为干预行为使得室内 O3浓度下降,因此在该情景下室外 O3浓度不受影响.2 结果与分析 2.1 O3浓度特征分析2020 年 337 个地级及以上城市室外 O3年均浓度在 61.8113.9 g/m3之间,其中有 70 个城市室外O3浓 度 超 过 GB 30952012 一 级 标 准 限 值(100g/m3),其主要集中在华北、华东、华中和西北地
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