环境科学  2023, Vol. 44 Issue (5): 2492-2501   PDF    
引用本文
华琨, 罗忠伟, 贾斌, 薛倩倩, 李亚菲, 肖致美, 吴建会, 张裕芬, 冯银厂. 天津市空气污染的健康影响分析[J]. 环境科学, 2023, 44(5): 2492-2501.
HUA Kun, LUO Zhong-wei, JIA Bin, XUE Qian-qian, LI Ya-fei, XIAO Zhi-mei, WU Jian-hui, ZHANG Yu-fen, FENG Yin-chang. Health Impacts of Air Pollution in Tianjin[J]. Environmental Science, 2023, 44(5): 2492-2501.
天津市空气污染的健康影响分析
华琨1, 罗忠伟1, 贾斌1, 薛倩倩1, 李亚菲1, 肖致美2, 吴建会1, 张裕芬1, 冯银厂1     
1. 南开大学环境科学与工程学院, 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室, 国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室, 天津 300350;
2. 天津市生态环境监测中心, 天津 300191
收稿日期: 2022-05-08; 修订日期: 2022-07-26
基金项目: 国家自然科学基金项目（42177465）；天津市科技计划项目（18PTZWHZ00120）
作者简介: 华琨(1998~), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为空气污染与人群健康, E-mail: hk1137042872@163.com
通信作者: 张裕芬, E-mail: zhafox@nankai.edu.cn
摘要: 空气污染是影响人群健康水平的重要因素，其带来的健康影响及经济学评估对防控决策十分重要.自"大气十条"和"蓝天保卫战"等政策实施以来，天津市空气质量变化显著.对天津市2013~2020年六项常规空气污染物的健康效应及经济损失进行了评估，分析了政策实施前后PM2.5中重金属元素和多环芳烃的健康风险，并讨论了其主要组分的浓度变化.结果表明空气质量改善取得了正向的健康效益，SO2带来的健康收益最高，2020年相比2013年避免了3786例死亡.空气污染带来的健康经济损失也逐年下降，常规空气污染物导致的健康经济损失由上百亿元降低到数十亿元.但近年来O3浓度呈升高趋势，带来的健康经济损失也有所上升.冬季PM2.5中主要组分浓度均有明显下降，其载带的金属元素和多环芳烃的吸入健康风险均呈下降趋势，但Cr（Ⅵ）、As、Cd和Ni这4种元素的呼吸系统致癌风险仍未降至阈值之下.未来PM2.5和O3协同控制的健康影响规律有待更深入的研究.
关键词: 空气污染      健康效应      经济损失      重金属      多环芳烃      健康风险     
Health Impacts of Air Pollution in Tianjin
HUA Kun1 , LUO Zhong-wei1 , JIA Bin1 , XUE Qian-qian1 , LI Ya-fei1 , XIAO Zhi-mei2 , WU Jian-hui1 , ZHANG Yu-fen1 , FENG Yin-chang1     
1. China Meteorological Administration-Nankai University Cooperative Laboratory for Atmospheric Environment-Health Research, State Environment Protection Key Laboratory of Urban Particulate Air Pollution Prevention, College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China;
2. Tianjin Eco-Environmental Monitoring Center, Tianjin 300191, China
Abstract: Ambient air pollution is a dominant determinant of health. The health effects and economic losses due to air pollution are very important for decision-making. Since the implementation of the "Air Pollution Prevention and Control Action Plan" and "blue sky defense war" policies, the air quality of Tianjin has changed significantly. Here, the health effects and economic losses attributable to ambient air pollution in Tianjin from 2013 to 2020 wereestimated. For the particulate matter which has complex components, we assessed the inhalation health risks of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in PM2.5. The variation in the concentration of the main components of PM2.5 was also analyzed. The results showed that improved air quality had positive health benefits. The health benefits from SO2 were the highest among the six air pollutants, and 3786 deaths were avoided in 2020 compared to in 2013 due to lower SO2 concentration. The economic losses caused by air pollutants ranged from several billion to ten billion yuan. Among the six air pollutants, particulate matter and ozone had higher health losses in recent years. The health risks of heavy metals and PAHs in PM2.5 showed a decreasing trend. However, Cr(Ⅵ), As, Cd, and Ni in PM2.5in the winter of 2020 still had respiratorysystem carcinogenic risk, whereas there was no health risk of PAHs in PM2.5in 2019-2020. The concentrations of main components of PM2.5 have decreased significantly. In the future, the reduction of health loss caused by air pollution depends on synergy governance of particulate matter and ozone and further research on health effects.
Key words: air pollution      health effects      economic losses      heavy metals      polycyclic aromatic hydrocarbons      health risks     

空气污染是影响人群健康水平的重要因素, 污染物浓度的增加会使人群的死亡率升高[1], 还会影响人们的心理健康[2].空气污染健康效应的定量评估和经济损益评估是污染防治和疾病防控决策的重要依据, 国内外均有相关评估研究[3, 4].我国的研究从全国[5~7]、区域[8~10]到城市[11~13]均有研究报道, 但以上研究大多仅评估了单一污染因子, 且时间跨度较短.天津市作为我国北方沿海工业城市, 常住人口在千万以上, 是大气污染物高暴露地区[14].目前针对天津市大气污染健康影响评估方面的研究相对较少, 仅有NO2[15]或PM2.5[16~18]的健康效应及经济损失评估, 且评估年份较早.随着2013年“大气污染防治行动计划”(“大气十条”)和2018年“打赢蓝天保卫战三年行动计划”等一系列政策措施的实施, 天津市环境空气质量明显改善.以往空气污染健康效应研究的时效性难以完全满足目前相关决策的要求.本文从流行病学角度对天津市2013~2020年常规空气污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3)的人群健康影响进行评估, 以疾病负担和货币化的健康经济损失为指标分析各污染物健康影响的动态变化, 并从毒理学角度对比分析了污染防治政策实施前后PM2.5中重金属元素及多环芳烃的吸入健康风险, 讨论了PM2.5中主要组分的浓度变化, 以期对污染防治、疾病预防等相关政策的制定提供参考.

1 材料与方法 1.1 数据来源

2013~2020年天津市六项常规大气污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3)年均日暴露浓度数据来自天津市生态环境监测中心, 其中臭氧(O3)为日最大8h滑动平均浓度的年均值.天津市暴露人口(常住人口)、全因死亡率、呼吸系统疾病死亡率、心脑血管疾病死亡率及其它社会经济与能源消耗数据来自文献[19].国内生产总值(gross domestic product, GDP)、消费价格指数(consumer price index, CPI)数据来自国家统计局(https://data.stats.gov.cn/).细颗粒物中主要组分浓度为本课题组离线膜采样分析结果, 样品的采集、分析方法和质控详见文献[20~22].

1.2 健康影响评估方法 1.2.1 大气常规污染物健康损失及经济损失评价

本研究基于相对危险度对空气污染物造成的疾病负担进行定量评估.相对危险度(relative risk, RR)用于定量评估超过某阈值浓度的污染物对人群产生的健康危害.计算方法如下：

(1)

式中, RR为相对危险度, β为暴露反应关系系数, 表征污染物浓度与人群健康结局发生率的关系.已有研究发现了空气污染物短期暴露与不良健康结局的关系, 其中死亡是最为严重的健康结局, 空气污染与呼吸系统、心脑血管系统疾病的死亡和全因死亡的关联也已经被广泛证实[23], 故本研究选择的健康结局为呼吸系统疾病死亡、心脑血管系统疾病死亡和全因死亡, 并参考流行病学研究的短期暴露反应关系, 对空气污染的短期暴露健康影响进行评估.c为污染物的环境浓度, c0为参考限值, 即污染物不产生健康危害的阈值浓度, 部分污染物无明显阈值浓度则取流行病学研究中观察到的污染物最低浓度, 相关参数见表 1.

表 1 参考限值、暴露反应关系系数(β)和95%置信区间1) Table 1 Cut-off value, exposure response relationship coefficient, and 95% confidence interval

根据式(1)得到的RR值计算相应的健康损失, 公式如下：

(2)
(3)

式中, AF为归因分数, 表示污染物造成的健康损失占健康结局基线发生率的比例, Nk, j为k年份污染物造成j健康结局的人数, Pk为k年份暴露人口, BMRk, j为第k年份j健康结局的基线发生率.

本文选择统计生命价值法(value of statistical life, VSL), 根据经济合作发展组织(OECD)推荐的统计生命价值计算方法[32].

(4)

式中, VSL为统计生命价值, ΔP为死亡风险的变动程度, WTP为愿意降低死亡风险而支付的费用, 由于支付意愿的调查耗费资源较大, 可参考已有的支付意愿调查结果.目前国内相关研究[33, 34]均参考北京市统计生命价值的调查结果[35], 本文也以此为基准, 根据社会经济情况差异计算天津市的统计生命价值, 计算公式如下：

(5)

式中, VSLt, k为天津市k年每例死亡的统计生命价值; VSLb为北京市2016年每例死亡的统计生命价值, 为554万人民币[35]; GDPb为研究基准年2016年北京市人均GDP, GDPt为2016年天津市人均GDP; δ为统计生命价值的收入弹性, 根据OECD推荐为0.8[32]; %Δρ为天津市k年相比2016年的CPI变化的百分比; %Δγ为天津市k年相比2016年的人均GDP变化的百分比.

天津市空气污染导致的健康经济损失计算如下：

(6)

式中, Mk, j为天津市k年j健康结局的货币化健康损失; Nk, j为k年污染物造成j健康结局的人数; VSLt, k为天津市k年每例死亡的统计生命价值.

1.2.2 细颗粒物中金属元素的健康风险评价方法

选择细颗粒物中的Cr、As、Mn、Cd、Hg、Co、V、Ni、Al和Pb这10种重金属元素, 进行吸入健康风险评价.其中Cr(Ⅵ)被定义为人类致癌物[36], 其浓度取总Cr浓度的1/7[37].假设细颗粒物中重金属元素的室内外浓度渗透因子与细颗粒物相同, 通过人群的时间活动模式和室内外浓度计算细颗粒物中重金属元素的时间加权浓度.室内浓度计算公式如下[38]：

(7)

式中, cin为细颗粒物中重金属元素的室内浓度; Fin为天津市的颗粒物室内外渗透因子, 取值为0.53[39], cout为室外细颗粒物中重金属元素浓度; cs为室内源排放的细颗粒物中重金属元素浓度, 本研究暂不考虑.

结合人群的时间活动模式, 计算时间加权的重金属元素浓度, 公式如下：

(8)

式中, ct为细颗粒物中重金属元素的每日时间加权浓度, cin、cout与上式相同, tout为天津市居民冬季平均室外活动时间[40], T为每日总暴露时间, 24 h.

根据慢性/亚慢性健康风险评价模型[41], 计算天津市冬季细颗粒物中重金属元素的暴露浓度和致癌/非致癌健康风险, 其中致癌风险的阈值为10-6, 非致癌风险的阈值为1, 超过阈值则认为存在相应的健康风险[42].计算公式如下：

(9)

式中, EC为呼吸暴露浓度, ct为污染物的每日时间加权浓度; EF为暴露频率(d·a-1), 取90, 表示污染较重的冬季的暴露天数; ED为暴露持续时间(a), 取30, 表示成年人的暴露持续时间; AT为暴露平均时间[致癌风险为预期寿命年数[43]×365 d·a-1, 非致癌风险为30×365 d·a-1].

不同重金属的超额致癌风险的计算公式如下, 作用部位相同的重金属元素超额致癌风险可进行加和：

(10)
(11)

式中, ECR为超额致癌风险; IUR为吸入单位致癌风险; EC为暴露浓度, μg·m-3; ECRk为对人体k系统的总致癌风险; ECRi, k为i元素对k系统有致癌作用的超额致癌风险.

危害商(hazard quotient, HQ)是人体经呼吸暴露的污染物剂量与终生暴露于污染物的剂量低至不能检出非致癌性或非致突变有害效应风险的浓度的比值, 表征非致癌风险的大小[41].非致癌风险的危害商计算公式如下, 作用部位相同的重金属元素非致癌风险可进行加和：

(12)
(13)

式中, HQ为非致癌风险的危害商, RFC为呼吸吸入的参考浓度, mg·m-3; HIk为对k系统的总非致癌风险; HQi, k为i元素对k系统的非致癌风险; 不同的重金属元素对人体毒性作用的大小和靶器官不同, 相关参数及来源如表 2所示.

表 2 重金属毒性值及作用部位1) Table 2 IUR and RFC values of heavy metals in this study

1.2.3 细颗粒物中多环芳烃的健康风险评价方法

多环芳烃是含有碳、氢以及两个或两个以上稠环的持久性有机污染物, 具有致畸、致癌和致突变性.其人为源主要为煤、石油和木材等的不完全燃烧和热解[48].环境空气中, 低环数的多环芳烃多分布于气相, 高环数的多环芳烃多分布于颗粒相(尤其是细颗粒)[49, 50], 对人群健康的危害较大.本文通过Web of Science和中国知网(CNKI)数据库, 以“细颗粒物(PM2.5)”、“多环芳烃(PAHs)”、“健康风险(health risks)”和“天津(Tianjin)”为关键词, 起止日期为2013年1月至2021年10月, 检索天津地区空气中多环芳烃健康风险的相关研究.纳入标准如下：①采样均为PM2.5离线膜采样, 使各研究之间相对可比; ②健康风险评价的多环芳烃种类为16种优先管控多环芳烃[51], 包括：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1, 2, 3-cd)芘、二苯并(a, h)蒽和苯并(ghi)苝; ③研究中有明确的样品处理和分析方法; ④评估结果为致癌风险值.根据检索得到的相关研究结果, 分析细颗粒物中多环芳烃的健康风险的变化.

2 结果与讨论 2.1 天津市常规大气污染物的健康损失及货币化评估

2013~2020年天津市六项常规空气污染物的浓度及每年每例死亡的统计生命价值见图 1.相较于2013年, 2020年PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO浓度分别下降了50%、55%、86%、28%和53%.O3浓度上升了27%.近年来的空气质量总体明显改善, 但相比世界卫生组织最新修订的指导限值仍有较大提升空间, 尤其是颗粒物和O3.

图 1 2013~2020年天津市空气污染物浓度及居民每例死亡的统计生命价值(VSL) Fig. 1 Concentration of air pollutants and value of statistical life of each death in Tianjin from 2013 to 2020

空气污染造成的健康损失及经济损失见表 3.近年来随着基线死亡率和暴露人口逐年降低, 除O3外, 其它常规空气污染物每年导致的健康损失也逐年降低.从2020年的健康损失来看, 颗粒物(PM2.5和PM10)和O3对3种健康结局的影响较大, SO2对3种健康结局的影响较低.由空气质量改善带来的健康效益如图 2所示.2020年相比2013年, SO2、PM10和PM2.5避免的全因死亡人数分别为3 786、2 197和1 546人, 避免心脑血管系统疾病死亡人数分别为1 929、1 964和1 217人, 避免呼吸系统疾病死亡人数分别为511、274和280人; 而O3浓度近年来呈升高趋势, 尽管基线死亡率和暴露人口逐年降低, 其导致的健康损失却呈上升趋势, 2020年相比2013年导致的全因死亡人数、心脑血管疾病死亡人数均有增加.

表 3 2013~2020年天津市空气污染物导致的健康损失及经济损失1) Table 3 Health and economic losses caused by air pollutants in Tianjin from 2013 to 2020

图 2 2020年相比2013年天津市空气质量变化的健康收益 Fig. 2 Health benefits of air quality changes in Tianjin in 2020 compared to in 2013

随着经济发展和消费价格指数的上涨, 天津市每例死亡的统计生命价值有所增加, 2020年为501万元, 相较于2013年升高了47%.尽管每例死亡的统计生命价值逐年升高, 但由于大部分常规空气污染物浓度显著降低, 相应的经济损失呈逐年减少趋势.而O3健康损失逐年升高, 其导致的健康经济损失也呈上升趋势.2013年空气污染物造成的全因死亡的经济损失范围在22.85~148.66亿元, 心脑血管疾病死亡的经济损失范围在17.84~104.35亿元, 呼吸系统疾病死亡的经济损失范围在2.93~18.61亿元.而2020年空气污染物造成的全因死亡的经济损失范围在29.50~69.15亿元, 心脑血管疾病死亡的经济损失范围在13.75~55.47亿元, 呼吸系统疾病死亡的经济损失范围在1.84~4.33亿元.

需要注意的是, 上述健康损失及经济损失的评估结果旨在反映各污染物的年际变化和污染物间健康效应的相对大小, 并不能将各项污染物的评估结果相加作为空气污染的总影响.在流行病学研究中, 多污染物的联合暴露对人群健康的影响并非是单污染物健康效应的简单加和[52, 53].

2.2 天津市细颗粒物中化学组分的健康影响分析 2.2.1 细颗粒物中金属元素的吸入健康风险

由于2013年缺少PM2.5化学组分分析数据, 故以本课题组2011年的数据代表“大气十条”实施前的水平.2011~2020年天津市冬季细颗粒物中重金属的呼吸系统和神经系统健康风险变化如图 3所示.相比2011年, 2020年总呼吸系统致癌风险下降了66%, 但仍高于风险阈值, 其中Cr(Ⅵ)的健康风险下降显著(84%), As的风险相对稳定.与Cr(Ⅵ)、As相比, Ni和Cd的健康风险相对较小.Ni的健康风险降低了82%, 而Cd的健康风险总体呈增加趋势, 上升了24%.

其中2014年As未检出, 2014年之后Hg未检出 图 3 天津市冬季PM2.5中重金属元素的吸入健康风险 Fig. 3 Inhalation health risks of heavy metals in PM2.5 in winter in Tianjin

经呼吸暴露的金属元素会造成呼吸道炎症、肺部损伤和神经系统损伤[54]等健康危害.在天津市冬季细颗粒物中, 呼吸系统非致癌风险的危害商远低于阈值, 且逐年下降.神经系统总非致癌风险值均低于阈值, 也有所降低(2020年相比2011年下降了37%).

部分金属的健康效应靶器官尚不明确, 其健康风险变化如图 4所示.Pb的致癌风险远低于阈值, 2020年相比2011年降低了38%.Co的致癌风险低于阈值, 但总体来看略有上升.V和Ni的非致癌风险值均不超过阈值, 且分别下降了58%和81%.

其中2014年V未检出 图 4 天津市冬季PM2.5中Pb、Co、V和Ni的吸入健康风险 Fig. 4 Inhalation health risks of Pb, Co, V, and Ni in PM2.5 in winter in Tianjin

对于存在呼吸系统致癌风险的金属元素, 大气颗粒物中的Cr主要来源于水泥行业及化石燃料燃烧[55], Ni主要来源于石油和煤燃烧.As主要源于燃煤和机动车排放[56, 57], Cd主要来源于机动车尾气排放[58].近年来通过落后产能淘汰、清洁能源替代、工业超低排放改造等治理措施的实施, 天津市煤炭消费总量减少了25%, 水泥产量下降了28%, 这可能是Cr(Ⅵ)、Ni的呼吸系统致癌风险下降的原因.对于移动源, 虽然采取了淘汰黄标车、实施国五排放标准、增加公共交通新能源汽车比例等措施, 但民用汽车保有量上升了60%, 汽油消耗量也上升了34%(如图 5).As、Cd的呼吸系统致癌风险可能主要受到机动车排放的影响.

图 5 天津市煤炭和汽油消耗量、水泥产量和民用车保有量变化 Fig. 5 Changes in coal and gasoline consumption, cement production, and civilian car ownership in Tianjin

2.2.2 细颗粒物中多环芳烃的吸入健康风险

经过检索和筛选, 获得符合条件的研究文献[59~63], 其研究结果如图 6所示.天津市细颗粒物中16种优控多环芳烃的致癌健康风险在空间分布总体上非城区>城区, 人群分布为成人>儿童.城区和非城区的吸入致癌风险总体均呈下降趋势.在薛倩倩等[63]的研究中, 2019年冬季到2020年夏季采集的天津市细颗粒物中16种优控多环芳烃的致癌风险为9.7×10-7, 小于阈值10-6, 可以认为无致癌风险.

图 6 天津市细颗粒物中16种优控多环芳烃的总致癌风险变化 Fig. 6 Changes in total carcinogenic risk of 16 prior controlled PAHs in fine particulate matter in Tianjin

2.2.3 细颗粒物主要组分浓度变化

水溶性无机离子和碳组分是PM2.5的主要组分, 占比约为50%~90%.有流行病学研究发现这些组分与不良健康结局之间的联系, 如一项北京的时间序列研究发现K+、Ca2+、NO3-和SO42-与呼吸系统、循环系统疾病发病与死亡以及非意外总死亡有较强的关联[64].美国东部农村的一项队列研究发现, 细颗粒物的组分中EC、Si和NO3-与非意外总死亡有显著关联[65].毒理学研究对其危害机制也提供了一些可能的解释, 如细颗粒物中的某些组分浓度的增加会引起炎症[66]或DNA甲基化[67].但目前的研究仍不足以确定这些组分与各类健康结局的健康效应参数, 且由于一些组分质量浓度之间的强相关性也难以确定组分自身独立的健康效应[68].故本文仅对天津市冬季细颗粒物中水溶性无机离子和碳组分质量浓度的年际变化趋势进行分析.

近年来通过燃煤、工业、机动车和扬尘污染的综合治理, 天津市二氧化硫排放减少了84%、氮氧化物排放减少了49%、氨排放减少了19%.冬季细颗粒物中碳组分及水溶性离子组分浓度下降明显(图 7).相比2011年, 2020年OC和EC均下降了70%以上, SO42-的浓度和Cl-浓度下降了80%左右, NO3-和NH4+浓度下降了15%左右, 其他离子浓度均有大幅下降.

图 7 天津市冬季PM2.5中水溶性离子和碳组分浓度变化 Fig. 7 Concentration changes in water-soluble ions, OC, and EC in PM2.5 in winter in Tianjin

污染来源是影响颗粒物化学组成的重要因素.近年来, 二次硫酸盐和燃煤源对天津市PM2.5贡献大幅下降, 扬尘和机动车贡献率略有降低, 而二次硝酸盐的贡献率显著上升[69].大气污染来源与形成趋于复杂化, 传统治理措施可挖掘的减排空间收窄.在颗粒物浓度下降逐渐趋缓的情况下, 为减少颗粒物对人群的不利健康影响, 针对源类和组分进行更为精细化的管控非常重要.

2.3 不确定性分析

在流行病学健康损失及经济损失的评估和毒理学健康风险评估中, 污染物的暴露反应关系、毒性值及统计生命价值等相关参数均参考国内外权威机构最新的研究结果, 时效性相对较强, 但这些参数尚有待本地化研究, 会给评估结果带来一定的不确定性.本文选择了造成危害最严重的3种健康结局(呼吸系统疾病死亡、心脑血管疾病死亡和全因死亡)来讨论健康影响, 而空气污染还对住院人数、门诊量等健康结局有影响, 因此本文的健康损失并不全面, 货币化的健康经济损失也会有所低估.我国的研究表明死亡带来的健康经济损失在总损失中占据较大比例[5, 8, 16~18], 故本研究给出的货币化的健康经济损失结果及变化趋势仍具有参考价值.此外, 在细颗粒物中重金属元素的吸入健康风险评估及组分浓度分析中, 受限于2013年没有PM2.5化学组分分析数据, 只能以2011年的数据代表“大气十条”实施前的水平.且本研究只选取了颗粒物污染较重的冬季进行评估, 其结果只代表每年冬季暴露的风险, 并不能代表全年的风险水平.

3 结论

(1)“大气十条”实施以来, 天津市空气质量明显改善, 带来了较好的健康效益.2020年相比2013年, 六项常规污染物中SO2、PM10和PM2.5浓度降低带来的健康收益较高, 避免的全因死亡人数分别为3 786、2 197和1 546人, 避免心脑血管系统疾病死亡人数分别为1 929、1 964和1 217人, 避免呼吸系统疾病死亡人数分别为511、274和280人; 因污染造成的健康经济损失也逐年下降, 一些污染物带来的健康经济损失由上百亿元降低到数十亿元.但近年来O3浓度呈升高趋势, 导致的全因死亡人数和心脑血管疾病死亡人数均有增加, 带来的经济损失也有所上升.

(2) 近年来, 天津市冬季PM2.5载带金属元素的吸入健康风险总体呈下降趋势, 大部分金属元素的健康风险都降到阈值之下, 而Cr(Ⅵ)、As、Cd和Ni的总呼吸系统致癌风险虽有所下降但仍在阈值之上.PM2.5中16种优控多环芳烃的致癌风险逐年降低, 2019~2020年降到阈值之下.

(3) 我国未来大气污染防治方向将从质量管理向风险管控转变, 健康风险的来源解析、预测预警与防控措施的健康效应评估是关键环节.对于不同来源的污染物, 其毒害组分健康影响的机制, 以及多种污染物对人体健康的协同影响等方面的研究尚有待深入开展, 以期为健康风险管控提供更有力的科学支撑.

参考文献
[1] Dockery D W, Pope C A, Xu X P, et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. Cities[J]. The New England Journal of Medicine, 1993, 329(24): 1753-1759. DOI:10.1056/NEJM199312093292401
[2] Sass V, Kravitz-Wirtz N, Karceski S M, et al. The effects of air pollution on individual psychological distress[J]. Health & Place, 2017, 48: 72-79.
[3] Shukla K, Seppanen C, Naess B, et al. ZIP code-level estimation of air quality and health risk due to particulate matter pollution in New York city[J]. Environmental Science & Technology, 2022, 56(11): 7119-7130.
[4] 赵楠, 卢毅敏. 中国地表臭氧浓度估算及健康影响评估[J]. 环境科学, 2022, 43(3): 1235-1245.
Zhao N, Lu Y M. Estimation of surface ozone concentration and health impact assessment in China[J]. Environmental Science, 2022, 43(3): 1235-1245. DOI:10.13227/j.hjkx.202108099
[5] 李惠娟, 周德群, 魏永杰. 2015~2018年我国PM2.5健康损害价值的动态评估[J]. 环境科学, 2020, 41(12): 5225-5235.
Li H J, Zhou D Q, Wei Y J. Dynamic assessment of PM2.5 health damage value in China from 2015 to 2018[J]. Environmental Science, 2020, 41(12): 5225-5235.
[6] Wang Y L, Wild O, Chen X S, et al. Health impacts of long-term ozone exposure in China over 2013-2017[J]. Environment International, 2020, 144. DOI:10.1016/j.envint.2020.106030
[7] Lu X, Zhang L, Wang X L, et al. Rapid increases in warm-season surface ozone and resulting health impact in China since 2013[J]. Environmental Science & Technology Letters, 2020, 7(4): 240-247.
[8] Fan F Y, Lei Y L, Li L. Health damage assessment of particulate matter pollution in Jing-Jin-Ji region of China[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26(8): 7883-7895. DOI:10.1007/s11356-018-04116-8
[9] Wang J D, Wang S X, Voorhees A S, et al. Assessment of short-term PM2.5-related mortality due to different emission sources in the Yangtze River Delta, China[J]. Atmospheric Environment, 2015, 123: 440-448. DOI:10.1016/j.atmosenv.2015.05.060
[10] Huang D S, Xu J H, Zhang S Q. Valuing the health risks of particulate air pollution in the Pearl River Delta, China[J]. Environmental Science & Policy, 2012, 15(1): 38-47.
[11] Zhao X L, Yu X Y, Wang Y, et al. Economic evaluation of health losses from air pollution in Beijing, China[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(12): 11716-11728. DOI:10.1007/s11356-016-6270-8
[12] 陈依. 南京市城区PM10人群健康经济损失评估[D]. 南京: 南京大学, 2015.
[13] 吕城儒. 西安城区霾污染健康经济损失核算及应对研究[D]. 西安: 陕西师范大学, 2019.
[14] 环境保护部, 发展改革委, 工业和信息化部, 财政部, 住房城乡建设部, 能源局. 京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则[R]. 北京, 2013.
[15] 倪洋, 曾强, 李国星. 基于疾病负担的天津市六城区大气二氧化氮对人群健康效应的研究[J]. 环境与健康杂志, 2017, 34(5): 408-411.
Ni Y, Zeng Q, Li G X. Health effects of nitrogen dioxide based on burden of disease in six urban areas of Tianjin[J]. Journal of Environment and Health, 2017, 34(5): 408-411. DOI:10.16241/j.cnki.1001-5914.2017.05.009
[16] 吕铃钥, 李洪远. 京津冀地区PM10和PM2.5污染的健康经济学评价[J]. 南开大学学报(自然科学版), 2016, 49(1): 69-77.
Lü L Y, Li H Y. Health economic evaluation of PM10 and PM2.5 pollution in Beijing-Tianjin-Hebei region of China[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Nankaiensis(Natural Science Edition), 2016, 49(1): 69-77.
[17] 范凤岩, 王洪飞, 樊礼军. 京津冀地区空气污染的健康经济损失评估[J]. 生态经济, 2019, 35(9): 157-163.
Fan F Y, Wang H F, Fan L J. Health damage and economic loss assessment of air pollution in Jing-Jin-Ji region[J]. Ecological Economy, 2019, 35(9): 157-163.
[18] 王琛, 陈忱, 刘晓宇, 等. 天津市暴露人群健康效应对PM2.5浓度变化响应及经济评估[A]. 见: 2020中国环境科学学会科学技术年会论文集(第四卷)[C]. 南京: 中国环境科学学会, 2020. 351-357.
[19] 天津市统计局. 天津统计年鉴[EB/OL]. http://stats.tj.gov.cn/tjsj_52032/tjnj/, 2021-12-17.
[20] Peng X, Shi G L, Liu G R, et al. Source apportionment and heavy metal health risk (HMHR) quantification from sources in a southern city in China, using an ME2-HMHR model[J]. Environmental Pollution, 2017, 221: 335-342.
[21] Xue Q Q, Jiang Z, Wang X, et al. Comparative study of PM10-bound heavy metals and PAHs during six years in a Chinese megacity: compositions, sources, and source-specific risks[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2019, 186. DOI:10.1016/j.ecoenv.2019.109740
[22] Bi X H, Feng Y C, Wu J H, et al. Source apportionment of PM10 in six cities of Northern China[J]. Atmospheric Environment, 2007, 41(5): 903-912.
[23] Orellano P, Reynoso J, Quaranta N, et al. Short-term exposure to particulate matter (PM10 and PM2.5), nitrogen dioxide (NO2), and ozone (O3) and all-cause and cause-specific mortality: systematic review and meta-analysis[J]. Environment International, 2020, 142. DOI:10.1016/j.envint.2020.105876
[24] World Health Organization. WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide[EB/OL]. https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228, 2021-09-22.
[25] Shang Y, Sun Z W, Cao J J, et al. Systematic review of Chinese studies of short-term exposure to air pollution and daily mortality[J]. Environment International, 2013, 54: 100-111.
[26] Orellano P, Reynoso J, Quaranta N. Short-term exposure to sulphur dioxide (SO2) and all-cause and respiratory mortality: a systematic review and meta-analysis[J]. Environment International, 2021, 150. DOI:10.1016/j.envint.2021.106434
[27] 马洪群, 崔莲花. 大气污染物(SO2、NO2)对中国居民健康效应影响的meta分析[J]. 职业与健康, 2016, 32(8): 1038-1044.
Ma H Q, Cui L H. Meta-analysis on health effects of air pollutants(SO2 and NO2)in the Chinese population[J]. Occupation and Health, 2016, 32(8): 1038-1044.
[28] Meng X, Liu C, Chen R J, et al. Short term associations of ambient nitrogen dioxide with daily total, cardiovascular, and respiratory mortality: multilocation analysis in 398 cities[J]. BMJ, 2021, 372. DOI:10.1136/bmj.n534
[29] 齐霁. 短期大气重污染健康损害评估研究[D]. 北京: 清华大学, 2019.
[30] 陈丽, 应圣洁, 陈林利, 等. 大气低浓度一氧化碳对上海市闵行区呼吸系统疾病死亡人群影响分析[J]. 预防医学情报杂志, 2021, 37(3): 419-424.
Chen L, Ying S J, Chen L L, et al. Effect of low concentrations of ambient CO in air on respiratory disease mortality in Minhang district of Shanghai[J]. Journal of Preventive Medicine Information, 2021, 37(3): 419-424.
[31] Guo X W, Song Q X, Wang H, et al. Systematic review and meta-analysis of studies between short-term exposure to ambient carbon monoxide and non-accidental, cardiovascular, and respiratory mortality in China[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2022, 29(24): 35707-35722.
[32] Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD). The cost of air pollution: health impacts of road transport[EB/OL]. https://doi.org/10.1787/9789264210448-en, 2014-05-21.
[33] Sun Q H, Sun Z Y, Chen C, et al. Health risks and economic losses from cold spells in China[J]. Science of the Total Environment, 2022, 821. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.153478
[34] Xie Y, Wang Y, Zhang Y C, et al. Substantial health benefits of strengthening guidelines on indoor fine particulate matter in China[J]. Environment International, 2022, 160. DOI:10.1016/j.envint.2022.107082
[35] Andersson H, Jin Y N, Zhang S Q. Do preferences to reduce health risks related to air pollution depend on illness type? Evidence from a choice experiment in Beijing, China[J]. Journal of Environmental Economics and Management, 2020, 103. DOI:10.1016/j.jeem.2020.102355
[36] IARC, 1990. Chromium, nickel and welding[EB/OL]. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519250/, 2022-05-08.
[37] Hieu N T, Lee B K. Characteristics of particulate matter and metals in the ambient air from a residential area in the largest industrial city in Korea[J]. Atmospheric Research, 2010, 98(2-4): 526-537.
[38] Chen C, Zhao B. Review of relationship between indoor and outdoor particles: I/O ratio, infiltration factor and penetration factor[J]. Atmospheric Environment, 2010, 45(2): 275-288.
[39] Liu S H, Tian H Z, Bai X X, et al. Significant but spatiotemporal-heterogeneous health risks caused by airborne exposure to multiple toxic trace elements in China[J]. Environmental Science & Technology, 2021, 55(19): 12818-12830.
[40] 环境保护部. 中国人群暴露参数手册(成人卷)[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2013.
[41] WS/T 666-2019, 大气污染人群健康风险评估技术规范[S].
[42] USEPA. Risk assessment guidance for superfund volume Ⅰ: human health evaluation manual (Part A)[R]. Washington: Office of Emergency and Remedial Response, U.S. Environmental Protection Agency, 1989.
[43] WHO 2020. Life expectancy at birth (years)[EB/OL]. https://www.who.int/data/gho/data/indicators/indicator-details/GHO/life-expectancy-at-birth-(years), 2022-05-08.
[44] USEPA. IRIS assessments[EB/OL]. https://iris.epa.gov/AtoZ/?list_type=alpha, 2022-05-08.
[45] USEPA. Provisional peer-reviewed toxicity values (PPRTVs) assessments[EB/OL]. https://www.epa.gov/pprtv/provisional-peer-reviewed-toxicity-values-pprtvs-assessments, 2022-05-08.
[46] USEPA. Regional screening levels (RSLs)-generic tables[EB/OL]. https://www.epa.gov/risk/regional-screening-levels-rsls-generic-tables, 2022-05-08.
[47] OEHHA 2009. Air toxics hot spots program technical support document for cancer potencies. Appendix B. Chemical-specific summaries of the information used to derive unit risk and cancer potency values[EB/OL]. https://oehha.ca.gov/chemicals/lead-and-lead-compounds, 2011-01-20.
[48] Famiyeh L, Chen K, Xu J S, et al. A review on analysis methods, source identification, and cancer risk evaluation of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons[J]. Science of the Total Environment, 2021, 789. DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.147741
[49] Allen J O, Dookeran N M, Smith K A, et al. Measurement of polycyclic aromatic hydrocarbons associated with size-segregated atmospheric aerosols in massachusetts[J]. Environmental Science & Technology, 1996, 30(3): 1023-1031.
[50] Yin H, Xu L Y. Comparative study of PM10/PM2.5-bound PAHs in downtown Beijing, China: concentrations, sources, and health risks[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 177: 674-683.
[51] USEPA.Priority pollutant list[EB/OL]. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdf, 2022-05-08.
[52] Zhu Y, Wang Y Y, Xu H, et al. Joint effect of multiple air pollutants on daily emergency department visits in Chengdu, China[J]. Environmental Pollution, 2020, 257. DOI:10.1016/j.envpol.2019.113548
[53] Rodríguez-Villamizar L A, Rojas-Roa N Y, Fernández-Niño J A. Short-term joint effects of ambient air pollutants on emergency department visits for respiratory and circulatory diseases in Colombia, 2011-2014[J]. Environmental Pollution, 2019, 248: 380-387.
[54] Fernández-Olmo I, Mantecón P, Markiv B, et al. A review on the environmental exposure to airborne manganese, biomonitoring, and neurological/neuropsychological outcomes[A]. In: de Voogt P (Ed.). Reviews of Environmental Contamination and Toxicology[M]. Cham: Springer, 2021: 85-130.
[55] Sui S F, Ng J, Gao Y X, et al. Pollution characteristics and chronic health risk assessment of metals and metalloids in ambient PM2.5 in Licheng District, Jinan, China[J]. Environmental Geochemistry and Health, 2020, 42(7): 1803-1815.
[56] 吴文俊, 蒋洪强. 重点源大气砷铅污染排放模型及特征[J]. 生态环境学报, 2011, 20(12): 1950-1956.
Wu W J, Jiang H Q. Atmospheric arsenic and lead emissions from primary anthropogenic sourcesand related analytical inventory models[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2011, 20(12): 1950-1956.
[57] 张启钧, 吴琳, 方小珍, 等. 天津典型道路环境PM2.5中重金属的粒径分布及健康风险评价[J]. 环境污染与防治, 2019, 41(10): 1202-1206.
Zhang Q J, Wu L, Fang X Z, et al. Particle size distribution and health risk assessment of heavy metals in PM2.5 in typical road environment in Tianjin[J]. Environmental Pollution and Control, 2019, 41(10): 1202-1206.
[58] Bi X H, Dai Q L, Wu J H, et al. Characteristics of the main primary source profiles of particulate matter across China from 1987 to 2017[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2019, 19(5): 3223-3243.
[59] 冯利红, 李永刚, 赵岩, 等. 天津市大气细颗粒物中多环芳烃人群健康风险评估[J]. 实用预防医学, 2015, 22(11): 1322-1325.
Feng L H, Li Y G, Zhao Y, et al. Assessment on health risk of polycyclic aromatic hydrocarbons in airborne PM2.5 in Tianjin[J]. Practical Preventive Medicine, 2015, 22(11): 1322-1325.
[60] 赵岩, 冯利红, 李建平, 等. 天津市冬季PM2.5中多环芳烃来源及健康风险评价[J]. 华南预防医学, 2016, 42(1): 25-31.
Zhao Y, Feng L H, Li J P, et al. Source analysis and health risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in PM2.5 in winter of Tianjin[J]. South China Journal of Preventive Medicine, 2016, 42(1): 25-31.
[61] 冯利红, 崔生, 陈阳, 等. 重污染天气PM2.5中多环芳烃健康风险及预期寿命损失分析[J]. 公共卫生与预防医学, 2019, 30(4): 16-20.
Feng L H, Cui S, Chen Y, et al. Analysis of health risk and life expectancy loss of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in PM2.5 under heavy polluted weather[J]. Journal of Public Health and Preventive Medicine, 2019, 30(4): 16-20.
[62] 王玉雯, 许明, 冯利红, 等. 天津社区居民PM2.5中多环芳烃室外呼吸暴露健康风险评估[J]. 环境与健康杂志, 2019, 36(4): 358-361.
Wang Y W, Xu M, Feng L H, et al. Outdoor inhalation exposure risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons in PM2.5 for residents in communities in Tianjin[J]. Journal of Environment and Health, 2019, 36(4): 358-361.
[63] 薛倩倩, 魏扬, 田瑛泽, 等. 2019—2020年天津市津南区多环芳烃和有机磷阻燃剂气固分配特征及健康风险评价[J]. 环境科学研究, 2022, 35(1): 30-39.
Xue Q Q, Wei Y, Tian Y Z, et al. Characteristics, gas-particle partitioning, and health risks of PM2.5-bound PAHs and OPEs from 2019 to 2020 in Jinnan district, Tianjin[J]. Research of Environmental Sciences, 2022, 35(1): 30-39.
[64] Li P, Xin J Y, Wang Y S, et al. Association between particulate matter and its chemical constituents of urban air pollution and daily mortality or morbidity in Beijing City[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(1): 358-368.
[65] Chung Y, Dominici F, Wang Y, et al. Associations between long-term exposure to chemical constituents of fine particulate matter (PM2.5) and mortality in Medicare enrollees in the eastern United States[J]. Environmental Health Perspectives, 2015, 123(5): 467-474.
[66] Neophytou A M, Hart J E, Cavallari J M, et al. Traffic-related exposures and biomarkers of systemic inflammation, endothelial activation and oxidative stress: a panel study in the US trucking industry[J]. Environmental Health, 2013, 12. DOI:10.1186/1476-069X-12-105
[67] Hou L F, Zhang X, Zheng Y, et al. Altered methylation in tandem repeat element and elemental component levels in inhalable air particles[J]. Environmental and Molecular Mutagenesis, 2014, 55(3): 256-265.
[68] Harrison R M, Yin J X. Particulate matter in the atmosphere: which particle properties are important for its effects on health?[J]. Science of the Total Environment, 2000, 249(1-3): 85-101.
[69] 王雪涵, 张文慧, 毕晓辉, 等. 2001—2020年天津市大气污染特征的演变与防治历程[J]. 环境科学研究, 2022, 35(4): 945-955.
Wang X H, Zhang W H, Bi X H, et al. Characteristics evolution and prevention development of ambient pollution in Tianjin, China[J]. Research of Environmental Sciences, 2022, 35(4): 945-955.