我國典型城市空氣污染特征及其健康影響和預(yù)報研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市空氣污染日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致近年來霧霾天氣明顯增多。大氣污染對人類健康的影響已經(jīng)日趨凸顯，備受科技界、醫(yī)療衛(wèi)生工作者及廣大民眾的關(guān)注。人們迫切希望政府及相關(guān)部門依據(jù)天氣和大氣污染狀況及時給出相關(guān)敏感性疾病預(yù)報，以便提前采取防護(hù)等措施最大限度地減少大氣污染對人體健康的不良影響。近年來，雖然國內(nèi)外諸多環(huán)境醫(yī)學(xué)工作者在大氣污染及其對人體健康影響與機(jī)理方面進(jìn)行了相關(guān)研究，但相比于國外，國內(nèi)仍處于起步階段，此項(xiàng)研

2、究仍需深入，其預(yù)報研究工作還比較少見。基于此，本研究在探明我國空氣污染時空分布特征的前提下，選取7個代表城市探析其污染氣象成因，進(jìn)而選取北京和蘭州兩座重污染城市，研究其污染物濃度變化、氣溫變化以及二者協(xié)同作用對相關(guān)敏感性疾病發(fā)病的影響。并在上述分析研究的基礎(chǔ)上，建立了相關(guān)敏感性疾病預(yù)報模型，從而為我國開展相關(guān)敏感性疾病的預(yù)報服務(wù)提供理論和技術(shù)支持，同時為相關(guān)政府部門因地適宜地制定應(yīng)對大氣污染及其對人體健康影響的防控措施提供科學(xué)依據(jù)。

3、r>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用2004-2013年近10年中國大陸120個重點(diǎn)城市API(Air Pollution Index)資料的研究結(jié)果顯示：API空間分布整體呈現(xiàn)由北向南降低的趨勢，北方城市存在幾個污染高值中心，分別為烏魯木齊、蘭州和北京，南方城市API全年穩(wěn)定在60左右；API季節(jié)均值整體呈“冬高夏低”的變化特點(diǎn)，呈冬>春>秋>夏的順序排列，北方城市 API的數(shù)值及年內(nèi)變幅均大于南方城市。從全國來看，PM10作為首要污染

4、物已呈普遍現(xiàn)象。API時間序列呈現(xiàn)明顯1年或半年的準(zhǔn)周期震蕩。⑵利用2015年中國大陸366個城市的AQI(Air Quality Index)資料研究結(jié)果顯示：就全年而言，北方城市的AQI整體高于南方城市，京津冀地區(qū)和南疆盆地為全國污染高值中心。春、夏、秋三季，PM10是我國西北地區(qū)的主要污染物；而冬季 PM2.5是華東和華中地區(qū)的主要污染物；夏、秋季節(jié)部分城市的O3污染也漸趨凸顯。⑶通過分析研究我國7個典型代表城市(哈爾濱、北京、蘭

5、州、烏魯木齊、南京、廣州)的空氣污染氣象參數(shù)的分布和變化規(guī)律及其與API間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)逆溫層厚度年內(nèi)變化與API呈顯著正相關(guān)，其年內(nèi)均值呈冬季厚、夏季?。蛔畲蠡旌蠈雍穸扰cAPI呈顯著負(fù)相關(guān)，其年內(nèi)變化與逆溫層厚度正好相反，呈夏季厚、冬季薄的特征；穩(wěn)定能量與API呈顯著正相關(guān)，其最大值出現(xiàn)在冬季，最小值出現(xiàn)在夏初，且北方城市的穩(wěn)定能量大于南方城市。因此，北方城市冬季污染重，是由取暖引起的污染排放量增加和由污染氣象參數(shù)反映的大氣邊界層擴(kuò)散能

6、力降低雙重作用造成的。同時還研究揭示了造成重空氣污染的溫度閾值，在該閾值附近，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定，此時風(fēng)速易達(dá)到最小，穩(wěn)定能量易接近最大，呈現(xiàn)出最不利于污染物水平輸送和垂直擴(kuò)散的氣象條件，可作為空氣污染潛勢預(yù)報的一項(xiàng)重要指標(biāo)。⑷北京市和蘭州市3種主要大氣污染物PM10、SO2和NO2對疾病的影響存在滯后效應(yīng)。北京市上述3種污染物累積2d(5d)的重污染效應(yīng)對應(yīng)的呼吸(循環(huán))系統(tǒng)急診就診人數(shù)增加百分比(ER)值均達(dá)到最大，蘭州市上述3種污染

7、物累積6d的重污染效應(yīng)對應(yīng)的呼吸系統(tǒng)住院人數(shù)ER值達(dá)到最大，且均通過α=0.01水平的顯著性檢驗(yàn)，有統(tǒng)計學(xué)意義。在上述最顯著滯后時間下，PM10、SO2和 NO2濃度每增加10μg/m3，對應(yīng)的北京市呼吸(循環(huán))系統(tǒng)疾病逐日急診就診人數(shù) ER分別為1.72％(1.39%)、1.34%(1.56%)和2.57%(1.18%)；對應(yīng)的蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)ER分別為0.45%、1.35%和3.02%。⑸北京市污染物對兒童(≤14歲)和老

8、年人群(≥65歲)呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率的影響高于成人(15~64歲)；對老年人群循環(huán)系統(tǒng)疾病發(fā)病率的影響高于兒童和成人。蘭州市污染物對兒童和老年人群呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的影響高于成人，尤其對兒童，影響最顯著。簡言之，就呼吸系統(tǒng)疾病而言，污染對老年和兒童脆弱人群影響最顯著；就循環(huán)系統(tǒng)疾病而言，污染僅對老年人群影響最顯著。同時兩座城市研究結(jié)果均顯示，女性對污染物的敏感程度高于男性。⑹平均氣溫分別與北京市呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市呼吸系統(tǒng)

9、疾病住院人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈反“J”型分布，分別存在一個12.0℃和14.7℃的發(fā)病率最低的氣溫閾值點(diǎn)；平均氣溫與北京市循環(huán)系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈倒“V”型分布，存在一個10.7℃發(fā)病率最高的氣溫閾值點(diǎn)；與蘭州市循環(huán)系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系呈倒“U”型分布，存在一個8.0℃-20.0℃發(fā)病率高風(fēng)險的氣溫閾值區(qū)間。⑺污染物(PM10、SO2和NO2)與氣溫協(xié)同作用對呼吸系統(tǒng)疾病的分析結(jié)果顯示：低溫背景下的高污染，

10、使得北京市呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)均最多，表明此種情況對呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病具有加劇效應(yīng)。對北京市循環(huán)系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)和蘭州市循環(huán)系統(tǒng)疾病住院人數(shù)而言，當(dāng)氣溫處于高發(fā)閾值區(qū)間時，重污染對循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響呈現(xiàn)出加劇效應(yīng)。⑻遴選BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最小二乘支持向量機(jī)(LSSVM)兩種預(yù)報方法，綜合考慮了基本氣象要素、污染物濃度和污染氣象參數(shù)，選擇了相關(guān)預(yù)報因子，分別建立了北京市和蘭州市呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)疾病預(yù)報模型