城市大气中颗粒物、氮氧化物、一氧化碳和臭氧等污染物会通过呼吸过程、皮肤暴露等进入人体, 对人体健康产生显著影响.有研究表明, 大气颗粒物污染会造成人群心血管疾病死亡率和患病率的上升^[1、2], 其中细颗粒物(空气动力学直径≤2.5 μm)易吸附有毒有机物和重金属穿透肺泡进入血液, 对人体健康危害极大^[3~5]; 长期处于NO₂污染环境, 会出现呼吸道感染, 肺功能下降, 引起慢性支气管炎、冠心病和心脏病等^[6]; 机动车燃料不完全燃烧产生的CO对人体心血管系统也有极大的负面作用^[7]; 免疫学研究表明, O₃长期暴露对呼吸系统死亡率有促进作用, 会导致健康成年人的肺功能下降15%~20%^[8].研究典型人群在具体环境条件下的空气污染物暴露特征, 有利于降低人群大气污染暴露水平、保护人体健康.国内外针对不同人群在不同环境条件下的空气污染物个体暴露开展了一些研究, 主要通过室外固定点监测或单人跟踪监测等方法, 针对老年人、儿童等承担健康风险最大的敏感分组人群开展了PM_2.5和CO暴露研究^[9~11], 对隧道工人等典型职业类型的PM₁₀进行了暴露评价^[12], 还有针对学生、职员、家庭主妇3类人群在住宅、办公室、公交车等活动中的PM_2.5个体暴露水平进行监测评估^[13], 对交通出行条件下的空气污染暴露方面也开展了一些研究^[14~16].

随着人们生活水平提高和健康意识增强, 越来越多的人选择户外跑步锻炼, 当前我国大部分城市空气质量状况不容乐观, 而跑步时人体与外界通过口鼻呼吸的气体交换量较日常活动增大许多^[17], 易造成短时间内吸入污染物量显著增加, 长期跑步人群的空气污染物呼吸暴露不容忽视.同一城市在不同的季节、时间、区域空气污染状况差异较大, 如何科学选择跑步时间和路线, 降低空气污染暴露风险, 已经成为城市跑步爱好者关注的热点问题.根据跑步人群运动的时间和空间特点, 开展跑步者大气污染物PM_2.5、NO_x、CO和O₃呼吸暴露的时空差异性分析与评价的研究报道尚少.本研究通过分析北京市典型跑步区域大气污染物浓度的季节和日变化特征, 在对102位跑步爱好者调查的基础上, 研究不同跑步时间、地点条件下跑步者大气污染物吸入剂量差异, 以期为开展城市跑步人群空气污染物暴露与健康研究提供依据, 并为北京市跑步爱好者科学跑步提供参考.

城市跑步爱好者通常会在公园内或道路旁进行跑步锻炼, 本研究选择北京市城市核心区跑步人群比较集中的天坛公园和奥体中心作为公园跑步的代表性区域, 选择跑步人群较多的永定门内大街和前门东大街作为路跑的代表性区域, 定陵作为背景对照区.以上研究区域内均设有空气质量在线监测站, 监测站严格按照《环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)》(HJ 664-2013)的点位布设标准要求建设, 主要监测指标包括PM_2.5、CO、NO_x和O₃等, 污染物浓度监测数据来源于北京市环境空气在线监测网中心监测站点实时监测结果.北京典型跑步区域环境空气监测点位置如图 1所示.

图 1

Fig. 1

1.定陵; 2.奥体中心; 3.天坛公园; 4.前门东大街; 5.永定门内大街 图 1 北京典型跑步区域环境空气监测点位置示意 Fig. 1 Map of the measurements locations in Beijing

北京属于典型的温带季风气候, 四季分明、雨热同期, 根据气象划分确定3~5月为春季, 6~8月为夏季, 9~11月为秋季, 12月~来年2月为冬季, 并把1、4、7、10月作为冬、春、夏、秋季的代表月份.考虑到马拉松等长距离跑步活动在每年春季4月和秋季10月较多, 本文选择春、夏、秋、冬四季中的典型月份进行跑步区域大气污染数据统计分析, 研究时间区间为春季(2016年4月1~30日)、夏季(2016年7月1~31日)、秋季(2016年10月1~31日)、冬季(2017年1月1~31日).

空气质量在线监测站采用基于微量振荡天平法(TEOM)Thermo Fisher1405F系列监测仪对PM_2.5进行监测.采用Thermo Fisher 48C气体过滤相关法分析仪监测CO浓度, 分析仪最低检测限为40×10^-9(体积分数, 下同), 零漂小于100×10^-9/24 h, 跨漂为±1%/24 h.采用Thermo Fisher42C化学发光NO-NO₂-NO_x分析仪监测NO_x浓度, 分析仪最低检测限为0.05×10^-9, 零漂小于0.025×10^-9/24 h, 跨漂为±1%/24 h.采用Thermo Fisher49C紫外光度法分析仪监测O₃浓度, 分析仪最低检测限为1×10^-9, 精度为1×10^-9, 零漂为0.4%/24 h, 跨漂为±1%/24 h, ±2%/7 d.各监测仪器均参照国家标准定期校准, 保证监测数据的准确性和有效性.

据不完全统计北京长跑人数超过200万人^[18], 但很多是偶尔参加户外跑步的人群, 分析其跑步特征条件下受大气污染物暴露影响的典型性和代表性不高, 因此, 本研究重点关注长期坚持户外跑步的跑步爱好者群体.目前, 长期坚持跑步的跑步爱好者大都会使用跑步软件APP进行跑步的全过程记录, 并在每次跑步活动后进行跑步打卡(数据上传), 因此依托当前流行的咕咚跑步软件APP平台, 筛选出跑龄1 a以上且平均每周能打卡1次以上的个体作为跑步爱好者的典型代表, 并从中随机选取102名跑步爱好者进行跟踪调查.调查者中男性72人、女性30人, 分别占调查人数的70.6%和29.4%.

通过对102名跑步爱好者连续3个月在软件平台上传的相关运动数据进行统计分析, 获得跑步速度、单次跑步距离、跑步区域等跑步特征数据, 调查结果基本能够反映北京市长期坚持户外跑步的爱好者的主要跑步特征.

考虑到人体暴露水平与环境中污染物浓度密切相关, 假定在环境监测站周围的各种空气污染物浓度均一、周围人群暴露方式相同, 根据监测数据可评价周围区域的人群暴露水平^[19].但是, 污染物浓度仅考虑了环境介质中污染物的强度, 并未反映人体暴露于污染物的频率和持续时间, 无法全面地描述健康风险.而吸入剂量的概念能够更好地反映进入人体内的污染物的量, 适宜成为暴露风险分析的评价指标^[20~23].

吸入剂量含义如公式(1)所示：

(1)

式中, E_吸为跑步爱好者单次跑步的吸入剂量(μg); c_t为暴露浓度(μg·h·m^-3); B_t为人的跑步呼吸速率(m³·h^-1); t1和t2分别是跑步的起止时间, 即暴露时间(h).

图 2显示了北京典型跑步区域天坛公园、奥体中心、前门东大街和永定门内大街以及定陵背景对照点污染物浓度季节变化情况, 可以看出, 同一跑步区域、同一种污染物浓度的季节差异明显, 其中CO、NO₂和PM_2.5浓度呈现冬季高、春季和夏季相对较低的特点, 3种污染物冬季的最高浓度区域分别为天坛公园(2.5±2.6)mg·m^-3、前门东大街(83.77±48.99)μg·m^-3和永定门内大街(127.74±143.61)μg·m^-3, 其浓度平均值分别是相应定陵背景监测点浓度的1.8倍、2.23倍和1.72倍, 春季的最低浓度分别为定陵(0.67±0.49)mg·m^-3、(26.41±11.64)μg·m^-3和(61.0±51.0)μg·m^-3; 二次污染物O₃则呈现春夏季高、秋冬季低的特点, 春季和夏季的O₃最高浓度分别为定陵(84.6±41.99)μg·m^-3和奥体中心(103.95±72.92)μg·m^-3, 部分超过《环境空气质量标准》日最大8h平均一级浓度限值(100μg·m^-3), 秋季和冬季的最低浓度分别为前门东大街(19.26±25.16)μg·m^-3和天坛公园(24.77±23.76)μg·m^-3, 这主要与O₃形成过程中受光照、气温等影响因素的季节性差异有关^[24].可以认为在北京冬季跑步时受到的CO、NO₂和PM_2.5污染影响较春、夏季节更大, 而与此相反的是春、夏季节跑步时受到的O₃影响却要比冬季严重得多.

图 2

Fig. 2

CO、NO2、PM2.5图中的虚线为定陵冬季污染物浓度平均值的比较线; O3图中的虚线为臭氧《环境空气质量标准》日最大8 h平均一级浓度限值(100 μg·m-3) 图 2 北京典型跑步区域污染物浓度季节变化 Fig. 2 Seasonal variation of pollutant concentrations in typical running areas of Beijing

北京典型跑步区域及背景对照区域主要污染物CO、NO₂、O₃和PM_2.5质量浓度日变化情况见图 3~6.

图 3

Fig. 3

图 3 不同时段CO浓度日变化 Fig. 3 Diurnal variation of CO for different periods

图 4

Fig. 4

图 4 不同时段NO2浓度日变化 Fig. 4 Diurnal variation of NO2 for different periods

图 5

Fig. 5

图 5 不同时段O3浓度日变化 Fig. 5 Diurnal variation of O3 for different periods

图 6

Fig. 6

图 6 不同时段PM2.5浓度日变化 Fig. 6 Diurnal variation of PM2.5 for different periods

从图 3典型区域CO浓度日变化情况来看, 不同季节各区域CO浓度总体满足《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)日均浓度限值要求(4 mg·m^-3).其中, 天坛公园、奥体中心、前门东大街和永定门内大街等4个典型跑步区域, CO浓度在春、夏季总体呈现白天高、夜间低的“单峰”现象, 分别在春季06:00~08:00、夏季08:00~10:00达到浓度最高值, 下午16:00左右浓度达到低值; 秋、冬季节总体呈现白天低、夜间高的状况, 这可能与秋、冬季节城市区域边界层高度和层结稳定性的日变化^[25]和区域性采暖排放等影响因素有关.定陵背景监测点CO浓度则相对较低, 小时浓度在0.59~1.78 mg·m^-3之间, 日内总体变化不大.从不同区域来看, 公园区和道路旁的CO浓度变化趋势基本一致, 但路侧污染物浓度总体要高于公园, 分析原因主要由于在距离效应的作用下^[26], 路侧区域受机动车直接排放的CO影响更明显.

从图 4不同时段NO₂浓度日变化情况来看, 春夏季节总体满足《环境空气质量标准》日均浓度限值(80 μg·m^-3)要求, 秋冬季节前门东大街、永定门内大街部分时段超标, 最高分别超标26.8%和16.6%. 4个跑步区域NO₂浓度在春夏季总体呈现“双谷”型^[27], 下午16:00左右达到全天最低值, 这与正午前后对流层内高浓度的OH消耗作用强烈、NO₂明显减少有关^[28]. NO₂浓度在20:00~次日08:00时段保持在较高水平, 其中凌晨04:00点左右出现次谷值; 秋冬季节NO₂浓度总体保持在较高水平, 白天浓度略低于夜间, 有研究表明受太阳辐射变化影响, 夏季白天OH最高浓度一般是冬季最高浓度的3~5倍^[29], 致使冬季NO₂浓度上下午差距明显减小.定陵背景监测点NO₂浓度则相对较低, 日间变化不大.从不同区域来看, 公园区和道路旁NO₂浓度变化趋势总体一致, 但道路旁污染物浓度总体要高于公园区, 在春夏季节差异性更明显, 由于道路机动车尾气排放的NO在O₂氧化作用下会迅速生成NO₂, 路侧区域极易形成NO₂高浓度污染带.

从图 5不同时段O₃浓度日变化情况来看, 夏季奥体中心和天坛公园部分时段(14:00~19:00)超过《环境空气质量标准》1 h均值一级浓度限值要求(160μg·m^-3), 最高时段分别超标11.8%和1%.春季、秋季和冬季总体能达标. 4个跑步区域O₃浓度总体呈现“单峰”现象, 早晨06:00~08:00浓度最低, 14:00~18:00浓度处于较高的区间; 春季和夏季O₃浓度总体较高, 呈现出白天浓度峰值高、持续时间长的现象, 这与相关研究结论基本一致^[30、31].公园区和道路旁O₃浓度变化趋势基本一致, 但公园区O₃浓度总体高于路侧, 主要是由于路侧机动车尾气排放的还原性气体NO会与O₃迅速反应生成NO₂(NO+O₃→NO₂+O₂; NO₂+hv→NO+O; O+O₂+M→O₃+M), O₃的消耗速率大于形成速率.从降低跑步人群受O₃污染影响的角度来看, 应该选择在早晨(06:00~08:00)跑步, 夜跑时尽量在20:00以后或更晚, 另外相同时段情况下在路侧跑步的人群O₃暴露浓度较公园内要低.

从图 6不同时段PM_2.5浓度日变化情况来看, 4个跑步区域大部分时段超过《环境空气质量标准》日均值二级浓度限值(75 μg·m^-3)要求, 秋冬季节超标更明显, 定陵背景对照点除冬季外基本能够达标.春夏季节PM_2.5浓度变化总体呈现“双峰”现象, 白天高夜间低, 在08:00和14:00分别出现峰值, 这与城市人类活动和交通出行增加有关; 秋季则呈现典型的“双谷”现象, 在08:00和16:00则出现明显的低值, 白天13:00达到浓度峰值, 晚上20:00~次日04:00总体保持在高浓度水平; 冬季浓度总体较高, 呈现明显的“单谷”现象, 白天08:00~16:00浓度较低、夜间浓度维持在较高水平, 分析认为这与北方城市冬季采暖有关, 随着夜间采暖需求增加PM_2.5浓度呈现夜间高白天低^[32].公园区和道路旁PM_2.5浓度变化趋势基本一致, 但路侧污染物浓度总体要高于公园区域^[33], 一方面路侧区域受机动车尾气排放和机动车卷扬带起的道路扬尘影响较大, 另外一方面公园绿色植物能够有效阻滞吸附PM_2.5^[34].

根据污染物浓度日变化特征, 表 1中筛选出不同季节一天中较适宜跑步的典型时段, 可以看出, 从避免CO、NO₂、PM_2.5较高浓度暴露对跑者健康影响角度分析, 公园内和道路旁两类跑步区域四季的下午时段(16:00~18:00)较适宜跑步, 春季和夏季的晚上也比较适宜, 秋季和冬季的早晨时段更适宜跑步; 从避开O₃较高浓度暴露的污染影响角度来看, 四季的早晨(06:00~8:00)和晚上(18:00~20:00)时段较适宜跑步, 夜跑时20:00之后更好.

表 1 (Table 1)

表 1 不同季节一天中适宜运动的时间段1) Table 1 Proper time for running exercise in different seasons 跑步区域 跑步季节 CO NO2 O3 PM2.5 早晨 下午 晚上 早晨 下午 晚上 早晨 下午 晚上 早晨 下午 晚上 公园和道路区域 春 √ √ √ √ √ √ √ 夏 √ √ √ √ √ √ √ 秋 √ √ √ √ √ √ √ √ 冬 √ √ √ √ √ √ √ 1)早晨06:00~08:00;下午16:00~18:00;晚上18:00~20:00

表 1 不同季节一天中适宜运动的时间段1) Table 1 Proper time for running exercise in different seasons

图 7显示了永定门内大街及其邻近的天坛公园内污染物浓度相关性, 可以看出, 一天24 h中不同时间段、不同种类污染物在路侧的浓度与邻近公园内呈线性相关关系, 但不同污染物表现有差异, 其中典型的机动车排放污染物CO的化学反应速率较低, 路侧污染物浓度与公园内基本一致(c_路/c_园=1.01, R²=0.93); NO₂为机动车排放的NO转化后形成的二次污染物, 其化学转化速率快, 当路侧浓度较低时(低于90.09μg·m^-3)公园内浓度要低于路侧(c_路/c_园=0.56), 当路侧浓度较高时临近的公园内NO₂浓度出现累积现象, 可能与公园内通风、扩散条件较差等有关; O₃为机动车排放的NO转化后形成的典型二次污染物, 总体表现为路侧浓度低于天坛公园(c_路/c_园=0.74, R²=0.97); PM_2.5总体表现为路侧浓度高于公园内浓度(c_路/c_园=1.19), 这与PM_2.5易受道路绿化带阻滞、吸附等有关系^[34].从比值数据可以看出, 公园内与路侧不同污染物的小时浓度明显相关, 通常情况下除O₃外其他主要污染物路侧浓度总体较公园内高.

图 7

Fig. 7

图 7 路侧和公园内污染物浓度相关性分析 Fig. 7 Correlation between pollution roadside and in parks

通过对北京市102位跑步爱好者的跑步区域、速度、距离和空气质量状况影响等进行调查和统计分析.结果表明, 户外跑步活动受空气质量状况影响明显, 92%的跑步爱好者在空气质量达到优、良和轻度污染时会考虑进行户外跑步, 当空气质量为中、重、严重污染时会停止户外跑步运动.在跑步区域选择方面, 沿城市道路跑步的爱好者为38名, 占总调查人数的37.3%, 选择公园内跑步的达到64名, 占总调查人数的62.7%, 表明大部分跑步爱好者更倾向于在公园内跑步, 主要包括北京奥林匹克森林公园、朝阳公园、天坛公园等.跑步时段的选择方面, 选择早晨跑步的爱好者为32名, 占调查人数的31.4%, 偏爱晚上跑步的人数为68名, 占总调查人数的66.7%.从单次跑步里程来看, 平均跑步里程为(10.93±3.34)km, 其中, 单次跑步在10 km以内的有22人, 占调查人数的21.6%, 单次跑步在10~20 km的人达到66人, 占调查人数的64.7%, 其余14名跑步爱好者单次跑步都超过20 km, 可以认为典型的跑步爱好者单次跑步大都会超过10 km, 这与相关调查结果(中国跑者的跑步距离较长, 平均每次跑步距离达到9.3 km)基本一致^[35].从跑步速度来看, 平均跑步速度达到(12.54±0.9)km·h^-1.

选择空气质量达到优、良或轻度污染天气条件下的污染物浓度监测结果, 根据公式(1)计算得到北京跑步爱好者在不同跑步区域、不同跑步时段(晨跑06:00~08:00、下午跑16:00~18:00、夜跑18:00~20:00)跑步时各类污染物的吸入剂量.根据2.4.1节的跑步情况调查结果, 本研究中按照单次跑步距离12.54 km、用时1 h(平均速度12.54 km·h^-1)作为典型跑步人群运动特征进行计算.根据美国环保署暴露因子手册提供的相关数据^[17]以及中国环境保护部研究得出的中国人群分省份呼吸量推荐值^[36], 公式(1)中呼吸速率B_t取北京市成年人极重体力活动条件下的呼吸速率值5.63×10^-2 m³·min^-1, 计算结果见表 2.

表 2 (Table 2)

表 2 不同跑步区域不同时间跑步吸入污染物剂量/mg Table 2 Inhalation dose of pollutants in different running areas at different times/mg 区域 季节 CO NO2 O3 PM2.5 06:00~08:00 16:00~18:00 18:00~20:00 06:00~08:00 16:00~18:00 18:00~20:00 06:00~08:00 16:00~18:00 18:00~20:00 06:00~08:00 16:00~18:00 18:00~20:00 天坛公园 春 3.01 1.92 2.06 0.17 0.09 0.11 0.10 0.42 0.38 0.18 0.15 0.17 夏 3.11 2.82 3.05 0.15 0.07 0.08 0.09 0.53 0.41 0.22 0.20 0.21 秋 3.37 3.00 3.18 0.12 0.14 0.17 0.05 0.14 0.08 0.14 0.14 0.14 冬 3.91 2.56 3.26 0.16 0.15 0.20 0.10 0.17 0.11 0.13 0.17 0.20 奥体中心 春 2.74 1.67 1.85 0.15 0.07 0.09 0.11 0.41 0.37 0.19 0.17 0.17 夏 2.77 2.34 2.48 0.15 0.08 0.10 0.10 0.60 0.55 0.23 0.20 0.21 秋 2.97 2.67 3.02 0.15 0.16 0.20 0.05 0.13 0.08 0.14 0.15 0.16 冬 3.22 2.28 2.88 0.15 0.15 0.20 0.14 0.21 0.17 0.10 0.14 0.18 前门东大街 春 3.31 1.74 1.98 0.23 0.13 0.15 0.09 0.33 0.29 0.19 0.18 0.18 夏 3.29 2.89 3.21 0.21 0.16 0.20 0.08 0.48 0.44 0.22 0.20 0.22 秋 3.87 3.16 3.59 0.20 0.22 0.26 0.03 0.12 0.06 0.15 0.16 0.18 冬 3.56 1.45 3.17 0.19 0.20 0.26 0.10 0.17 0.11 0.14 0.18 0.24 永定门内大街 春 3.18 1.64 1.92 0.24 0.13 0.17 0.09 0.36 0.33 0.20 0.16 0.17 夏 2.89 2.35 2.64 0.24 0.18 0.22 0.05 0.42 0.37 0.24 0.22 0.23 秋 3.58 3.83 3.03 0.16 0.20 0.22 0.08 0.14 0.08 0.15 0.16 0.15 冬 2.79 2.69 3.84 0.18 0.18 0.24 0.10 0.15 0.10 0.13 0.19 0.23 定陵 春 1.85 1.90 1.76 0.08 0.08 0.08 0.17 0.40 0.37 0.16 0.18 0.18 夏 2.14 2.37 2.29 0.05 0.05 0.05 0.15 0.47 0.44 0.16 0.18 0.18 秋 2.07 2.42 2.53 0.05 0.09 0.09 0.07 0.15 0.09 0.10 0.17 0.12 冬 1.92 2.35 2.13 0.08 0.08 0.10 0.16 0.23 0.19 0.09 0.10 0.13

表 2 不同跑步区域不同时间跑步吸入污染物剂量/mg Table 2 Inhalation dose of pollutants in different running areas at different times/mg

结果表明, 同一区域不同跑步时段的污染物吸入剂量差异明显.从单次跑步CO吸入剂量来看, 天坛公园、奥体中心、前门东大街和永定门内大街等4个跑步区域在4个季节总体呈现出晨跑[(3.22±0.37)mg]＞夜跑[(2.82±0.61)mg]＞下午跑[(2.44±0.65)mg], 其中前门东大街冬季晨跑CO吸入剂量是下午跑的2.46倍、是夜跑的1.12倍; 从NO₂吸入剂量来看, 所有区域均呈现出春季、夏季晨跑[(0.19±0.04)mg]＞夜跑[(0.14±0.05)mg]＞下午跑[(0.11±0.04)mg], 其中奥体中心春季晨跑CO吸入剂量是下午跑的1.64倍、是夜跑的1.48倍, 秋季、冬季表现为晨跑[(0.16±0.05)mg]＜下午跑[(0.18±0.05)mg]＜夜跑[(0.22±0.06)mg]的特点; 从O₃吸入剂量来看, 各区域呈现出晨跑[(0.09±0.03)mg]＜夜跑[(0.25±0.16)mg]＜下午跑[(0.3±0.16)mg]的现象, 春季、夏季表现得更为明显, 其中奥体中心夏季夜跑、下午跑分别是晨跑中O₃吸入剂量的5.5倍和6倍; 从PM_2.5吸入剂量来看, 总体呈现出春季、夏季为晨跑[(0.21±0.02)mg]＞夜跑[(0.20±0.03)mg]＞下午跑[(0.19±0.02)mg], 秋季、冬季为夜跑[(0.19±0.04)mg]＞下午跑[(0.16±0.03)mg]＞晨跑[(0.14±0.02)mg].不同区域同一时段的污染物吸入剂量差异显著.从单次跑步CO、NO₂和PM_2.5吸入剂量来看, 路跑条件下的污染物吸入剂量平均值分别较公园跑步高2.54%~7.35%、37.5%~53.85%和6.77%~11.11%;从O₃吸入剂量来看, 路跑条件下的O₃吸入剂量平均值总体较公园跑步情况下低16.22%~17.21%, 这与道路机动车排放的NO迅速转化为NO₂的过程中大量消耗O₃(NO+O₃→NO₂+O₂)^[37]有关.

有研究表明, 短期O₃暴露与每日总死亡率之间存在显著相关关系, 即使在调整了其他空气污染物如PM_2.5之后^[38].天气晴朗、能见度高、气温暖和的条件下, O₃峰值的浓度更高、污染更加严重^[39], 但这种天气条件正好是跑步爱好者户外跑步的高峰, 因此需要特别注意O₃呼吸暴露对长期跑步者健康影响, 尽量避开O₃污染严重的下午时段.从减少跑步者单次运动过程中CO、NO₂、PM_2.5和O₃污染物吸入剂量角度来看, 春夏季节可选择晚上时段跑步, 20:00以后跑步降低O₃呼吸暴露的影响更明显, 也可以选择在早晨跑步, 此时CO、NO₂、PM_2.5吸入剂量较晚上高, 但O₃吸入剂量均值较晚上低0.3 mg, 降低跑步过程中O₃污染影响的效果非常明显; 秋冬季节更适宜选择晨跑、避免夜跑, 也可以选择在下午时段跑步, 此时单次运动过程中NO₂、O₃和PM_2.5呼吸剂量总体较低且均值较晨跑仅分别增加了0.02、0.07和0.02 mg, 增加量不大, CO呼吸剂量较晨跑要低0.7 mg.

Marshall等^[40]曾计算1996~1999年美国南加州机动车污染的CO单人年平均小时吸入量为0.96 mg(呼吸速率按20 m³·d^-1计), Hu等^[41]研究得到悉尼慢跑者CO小时吸入剂量为0.6 mg, Tan等^[42]研究得到新加坡步行者在人行道上行走的CO和PM_2.5小时吸入剂量分别为0.83 mg和0.054 mg.可以看出, 北京市跑步爱好者在优、良和轻度污染天气条件下在公园区和路侧环境下跑步时CO吸入剂量是美国南加州受机动车污染人群CO吸入剂量的1.51~4.07倍, 是悉尼慢跑者人群CO吸入剂量的2.42~6.52倍, 分别是新加坡人行道上步行人群CO和PM_2.5吸入剂量的1.75~4.71倍和1.85~4.44倍.表明北京跑步人群污染物吸入剂量总体处于较高水平, 尤其是冬季更为明显.路跑环境下跑步者CO和NO₂吸入剂量与奥运前(Ⅰ阶段)北四环道路附近0~50m(1区)人群相关污染物吸入剂量的研究结果基本一致^[43].

(1) 北京典型跑步区域的污染物浓度随季节变化明显, CO、NO₂和PM_2.5冬季最高, 分别为天坛公园(2.5±2.6) mg·m^-3、前门东大街(83.77±48.99)μg·m^-3和永定门内大街(127.74±143.61)μg·m^-3, 春季和夏季较低, O₃呈现出春季和夏季高、秋季和冬季低的特点.不同污染物浓度日变化差异显著, 不同跑步区域, 四季的下午时段(16:00~18:00)CO、NO₂、PM_2.5浓度较低, 早晨(06:00~08:00)和晚上(18:00~20:00)时段O₃浓度较低.

(2) 城市道路路侧与其邻近公园内的污染物浓度显著相关, 但不同污染物表现有差异, 其中CO路侧浓度与公园内基本一致(c_路/c_园=1.01), NO₂和PM_2.5路侧浓度则明显高于公园内, O₃路侧浓度较公园内低(c_路/c_园=0.74).

(3) 空气质量状况对跑步者是否进行户外运动影响明显, 中度及以上污染情况下92%跑者停止户外跑步. 62.7%的跑步爱好者更喜欢在公园内跑步, 66.7%的跑步爱好者更倾向于在晚上跑步.大部分爱好者单次跑步里程在10~20km, 典型跑步爱好者平均跑步速度达到(12.54±0.9) km·h^-1.

(4) 为了减少CO、NO₂、PM_2.5和O₃污染物吸入剂量, 春夏季节可选择晚上时段跑步, 20:00以后跑步降低O₃呼吸暴露的影响更明显, 也可以选择在早晨跑步, 秋冬季节更适宜选择晨跑、避免夜跑, 也可以选择在下午时段跑步.同一时段不同区域跑步时的污染物吸入剂量差异显著, 路跑条件下CO、NO₂和PM_2.5的吸入剂量分别较公园跑步高2.54%~7.35%、37.5%~53.85%和6.77%~11.11%, 但O₃刚好相反.在优、良和轻度污染天气条件下的北京跑步者CO和PM_2.5吸入剂量较悉尼慢跑者和新加坡步行者等群体的污染物吸入剂量要高.