楊相龍，黃碧捷，徐杰佳，張茂榮

(江漢大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

1 引言

顆粒物(PM)污染，尤其是PM2.5，已成為影響我國(guó)居民健康的重要環(huán)境因素之一[1]。隨著《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(2013年)等大氣污染控制政策與相關(guān)措施的推行，我國(guó)空氣顆粒物污染問(wèn)題得到了很大程度上的改善。如何量化諸如顆粒物等污染物帶來(lái)的健康損失，或者說(shuō)如何評(píng)估污染治理措施帶來(lái)的健康收益一直都是熱門(mén)的研究課題。評(píng)估顆粒物污染造成的健康危害及其經(jīng)濟(jì)損失，可以為城市進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)時(shí)對(duì)顆粒物污染防治政策的成本效益分析提供建議和參考意見(jiàn)。近年來(lái)，研究者們?cè)谶@一領(lǐng)域的探索與實(shí)踐也形成了健康效益評(píng)估的基本思路和方法。

2 大氣顆粒物危害與暴露評(píng)估

大氣顆粒物(PM)對(duì)人體健康的影響與其化學(xué)成分和粒徑大小顯著相關(guān)[2]。長(zhǎng)期暴露于高濃度PM10中會(huì)引起咳嗽、哮喘、支氣管炎等呼吸系統(tǒng)疾病。PM2.5對(duì)人群的危害更大[3]，能穿透肺部進(jìn)入血液循環(huán)，導(dǎo)致心血管疾病，甚至能致敏感人群急性死亡，給人口帶來(lái)嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失[4]。以PM2.5為主體的大氣復(fù)合污染及其帶來(lái)的健康效應(yīng)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。如何客觀、準(zhǔn)確、量化的評(píng)估顆粒物的實(shí)際暴露水平是進(jìn)行人群健康效益評(píng)估的基礎(chǔ)。關(guān)于暴露分析方法的研究，以是否對(duì)研究對(duì)象直接測(cè)量可以劃分為直接法和間接法。

2.1 直接法

直接法主要分為：個(gè)體暴露測(cè)量法和生物標(biāo)志法兩類(lèi)。個(gè)體暴露測(cè)量是直接對(duì)個(gè)體監(jiān)測(cè)和收集諸如大氣顆粒物等污染物的暴露量。該方法適用于需要準(zhǔn)確暴露數(shù)據(jù)的小范圍的流行病學(xué)調(diào)查，但顯然不適用于對(duì)大規(guī)模人群進(jìn)行評(píng)估。大氣顆粒物進(jìn)入機(jī)體后會(huì)引起機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的生化反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的可分析的生物標(biāo)志物[5]。生物標(biāo)志法是通過(guò)污染物及其代謝產(chǎn)物的體內(nèi)含量來(lái)反映暴露水平。生物標(biāo)志物能很好的反映機(jī)體吸收污染物與其健康的關(guān)系，能定性評(píng)估機(jī)體通過(guò)飲食、呼吸、透過(guò)皮膚等不同途徑累積的污染物，但是無(wú)法做到量化通過(guò)不同暴露途徑進(jìn)入機(jī)體的污染物。

2.2 間接法

間接法主要分為：環(huán)境監(jiān)測(cè)站法、問(wèn)卷調(diào)查法、微環(huán)境法和模型法。其中模型法應(yīng)用最為廣泛。模型法將影響暴露程度諸如外部濃度、氣象數(shù)據(jù)等多種因素結(jié)合起來(lái)建立暴露模型，通過(guò)已知數(shù)據(jù)去估算相應(yīng)的暴露參數(shù)，可以用現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)暴露水平，不需要大規(guī)模采樣。目前常用的暴露模型包括：GIS空間插值模型、大氣擴(kuò)散模型等[5]。模擬的多維大氣質(zhì)量模型能將數(shù)據(jù)與污染源、地理、氣候等方面的信息相結(jié)合，體現(xiàn)污染物的暴露特征。我國(guó)研究人員將EPA開(kāi)發(fā)的空氣污染與健康效益評(píng)估模型(BenMAP)做為框架基礎(chǔ)，嘗試建立適用于我國(guó)本土化的計(jì)算參數(shù)體系。雷宇[6]等人通過(guò)對(duì)BenMAP模型中人口分布資料、大氣污染與人體健康影響的暴露反應(yīng)關(guān)系等的修正，采用“支付意愿法”與“疾病成本法”相結(jié)合的方法，系統(tǒng)評(píng)估了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施后，PM2.5污染變化引起的環(huán)境健康效益。武衛(wèi)玲等人[7]利用BenMAP模型，定量評(píng)估了《大氣十條》實(shí)施后PM2.5濃度降低折合的健康效益。通過(guò)污染物流行病學(xué)研究中得到的暴露-反應(yīng)/效應(yīng)關(guān)系對(duì)暴露危害進(jìn)行評(píng)估也利用廣泛。例如：Huan Chen[8]等人用該方法評(píng)估了我國(guó)2015～2016年空氣污染物對(duì)死亡率的總體潛在貢獻(xiàn)。魏國(guó)茹[9]等人依據(jù)西安市連續(xù)3年冬季PM2.5的平均濃度與同時(shí)期的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行Poisson回歸暴露模型評(píng)估了PM2.5暴露對(duì)居民健康損失間的關(guān)系。張夢(mèng)嬌[10]等人利用綜合暴露響應(yīng)模型評(píng)估了我國(guó)東部地區(qū)改善PM2.5對(duì)人群的健康效益，并分析了人口總量，人口老齡化、暴露濃度，基準(zhǔn)死亡率的具體影響。

3 大氣顆粒物健康效益評(píng)估方法

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取方法

污染物毒理學(xué)和流行病學(xué)研究是進(jìn)行健康效益評(píng)估的基礎(chǔ)。

污染物毒理學(xué)相關(guān)的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)研究為大氣污染物的健康效應(yīng)影響極其評(píng)估提供直接科學(xué)證據(jù)[11]，包括：不同劑量、不同種類(lèi)的污染物對(duì)體外細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育的影響及其機(jī)理。選取暴露后測(cè)定的體內(nèi)和體外毒性效應(yīng)的相關(guān)毒理學(xué)指標(biāo)的數(shù)據(jù)是進(jìn)行健康效益評(píng)估的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的大氣污染流行病學(xué)是反映人類(lèi)健康與空氣污染關(guān)系的研究。包括：長(zhǎng)期效應(yīng)研究、前瞻性短期研究和干預(yù)性事件研究[12]。前瞻性短期研究是當(dāng)前根據(jù)時(shí)間序列去分析和預(yù)測(cè)空氣污染對(duì)健康影響的主流方法，這種方法系統(tǒng)相關(guān)的收集大氣污染數(shù)據(jù)和以住院率和死亡率等表征的健康數(shù)據(jù)。例如：謝元博[13]等人以北京2013年1月的重度霧霾污染事件研究暴露在高濃度PM2.5環(huán)境中人群的急性健康風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估PM2.5污染對(duì)北京造成的經(jīng)濟(jì)損失，該經(jīng)濟(jì)損失以高暴露同時(shí)期醫(yī)療系統(tǒng)較低暴露時(shí)增加的負(fù)荷及增加的醫(yī)療費(fèi)等來(lái)表征。大氣顆粒物對(duì)健康的影響在空間上和時(shí)間上是不均衡的，呼吸系統(tǒng)和心血管疾病住院率在冬季受到的影響最大，對(duì)美國(guó)202個(gè)城市的研究數(shù)據(jù)表明PM2.5濃度增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病和心血管疾病的住院率分別增加1.05%和1.49%[14]。近年來(lái)，前瞻性長(zhǎng)期效應(yīng)研究興起，其從疾病健康終端去研究大氣污染健康效應(yīng)，分析空氣污染與每天死亡人數(shù)之間的關(guān)系，研究空氣污染對(duì)人類(lèi)健康的長(zhǎng)期影響。已有研究結(jié)果表明：6個(gè)美國(guó)城市PM2.5的長(zhǎng)期暴露與居民因心臟和肺部疾病的死亡率之間存在顯著正相關(guān)性，且重度污染城市的死亡率是輕度污染城市的1.26倍[15]。而對(duì)中國(guó)超7萬(wàn)名中年男子的長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查結(jié)果表明：PM2.5濃度每升高10 μg/m3，其心血管疾病死亡率為1.8%，呼吸道疾病死亡率為1.7%[16]。

3.2 常規(guī)分析評(píng)估方法

如何將污染數(shù)據(jù)和健康數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)是進(jìn)行污染物健康效益評(píng)估的關(guān)鍵。常規(guī)的分析評(píng)估方法包括：基于標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系的空氣污染經(jīng)濟(jì)學(xué)分析；疾病成本法；人力資本法；生命質(zhì)量評(píng)價(jià)和意愿支付法等。排污費(fèi)、減排補(bǔ)貼、環(huán)境稅等都是將污染和環(huán)保管理體系建立經(jīng)濟(jì)學(xué)聯(lián)系的基本方式，體現(xiàn)了污染的經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值損益。健康的經(jīng)濟(jì)學(xué)價(jià)值往往可以用估算疾病造成的社會(huì)控制疾病所需要花費(fèi)的資源，例如護(hù)理費(fèi)、門(mén)診費(fèi)、住院費(fèi)、營(yíng)養(yǎng)費(fèi)、治療期間的交通費(fèi)和旅費(fèi)等的直接經(jīng)濟(jì)損失的疾病成本法來(lái)體現(xiàn)[17]。同時(shí)，污染帶來(lái)的疾病、殘疾和早逝等造成的社會(huì)和家庭的間接經(jīng)濟(jì)損失一般用人力資本法來(lái)評(píng)估。近年來(lái)，污染物健康效益評(píng)估研究者們非常關(guān)注生命質(zhì)量評(píng)價(jià)，該方法通常利用生命質(zhì)量評(píng)價(jià)表(包括身體狀況、心理狀況、社會(huì)活動(dòng)和綜合評(píng)價(jià)等方面)和病人調(diào)查表，對(duì)大氣污染所致疾病的生命質(zhì)量損失上進(jìn)行了定量分析。另外，意愿支付法是國(guó)際常用的對(duì)非市場(chǎng)商品的價(jià)值評(píng)估方法，其通過(guò)意愿評(píng)估調(diào)查，估算居民因避免空氣污染造成的疾病所意愿支付的額外開(kāi)銷(xiāo)[18]，如購(gòu)買(mǎi)空氣凈化器，綠植，置業(yè)更高價(jià)格具備新風(fēng)系統(tǒng)或良好生態(tài)環(huán)境的住宅，或生態(tài)旅游等。

3.3 地區(qū)差異因素及不確定性分析方法

當(dāng)前對(duì)顆粒物污染的健康效益評(píng)估主要是根據(jù)不同國(guó)家和地區(qū)的具體情況探討適用于各自的具體評(píng)估方法和相應(yīng)的模型參數(shù)。概況而言：個(gè)體經(jīng)濟(jì)條件，國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，空氣質(zhì)量情況是主要的差別影響因素。不同的個(gè)體經(jīng)濟(jì)條件會(huì)決定其不同的針對(duì)污染的個(gè)人防范控制措施的投入和遭遇疾病后的就醫(yī)治療方式，必然帶來(lái)不同的相對(duì)損益數(shù)據(jù)，例如：美國(guó)學(xué)者研究[15]發(fā)現(xiàn)哮喘的公立醫(yī)院入院率與居民是否有健康保險(xiǎn)有關(guān)，低收入家庭入院率反而更高，而高收入家庭或許選擇了更高收費(fèi)的私立醫(yī)院或平時(shí)投入了更多的防范或保健措施患病率較低。故而，在進(jìn)行健康效益評(píng)估時(shí)應(yīng)對(duì)同樣的污染造成的疾病進(jìn)行不同經(jīng)濟(jì)條件群體的劃分。不同國(guó)家和地區(qū)的發(fā)展情況，決定了健康效益評(píng)估中的“底線”，即評(píng)估比較中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)值而言，世衛(wèi)組織制定的年和24 h平均濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為：10 μg/m3和25 μg/m3；相應(yīng)現(xiàn)行的美國(guó)PM2.5的年和24 h平均濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為15 μg/m3和35 μg/m3(2006年執(zhí)行，相當(dāng)于世衛(wèi)組織過(guò)渡期Ⅲ的指標(biāo))；我國(guó)現(xiàn)行的PM2.5的年和24 h平均濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為35 μg/m3和75 μg/m3(2016年執(zhí)行，相當(dāng)于世衛(wèi)組織過(guò)渡期Ⅰ的指標(biāo))。顯然，不同的國(guó)家和地區(qū)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算顆粒物污染物的健康效益是不同的。另外，疾病并非單一某種大氣污染物帶來(lái)，而是多種大氣污染物綜合效益的結(jié)果。在進(jìn)行健康效益評(píng)估時(shí)還應(yīng)考慮特定國(guó)家和地區(qū)不同的空氣質(zhì)量狀況。例如：Pope[19]等人研究發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的PM2.5組分和毒性對(duì)人群健康的影響不同，總死亡率和心臟病死亡率跟空氣中的 PM2.5和SO2濃度有關(guān)，在排除吸煙、飲食、職業(yè)和地理位置變化等風(fēng)險(xiǎn)因素之后，PM2.5濃度每升高10 μg/m3，死亡的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加4%，其中心肺疾病死亡的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加8%。越來(lái)越多PM2.5的溯源研究將為不同來(lái)源PM2.5的健康效益評(píng)估提供更全面和準(zhǔn)確的背景數(shù)據(jù)信息。

以上的這些差異因素，必然帶來(lái)了顆粒物健康效益評(píng)估的不確定性。不確定性分析是健康效益評(píng)估必然要考慮的部分。為了降低研究的不確定性，主要對(duì)健康評(píng)估研究終端的選擇、暴露反應(yīng)參數(shù)的選取和顆粒物危害濃度閾值等方面進(jìn)行了優(yōu)化或特異性研究。健康評(píng)估研究終端的選擇會(huì)影響健康效益評(píng)估的結(jié)果。健康評(píng)估研究終端既包括選擇的與顆粒物污染帶來(lái)的健康影響相關(guān)的指標(biāo)體系，如顆粒物污染導(dǎo)致的各類(lèi)急、慢性疾病的死亡率，患癌率等，也包括不同經(jīng)濟(jì)條件，性別、年齡等個(gè)體差異的居民群體的篩選的科學(xué)性等。若計(jì)算健康效益中一些與污染相關(guān)聯(lián)的健康終端未計(jì)入評(píng)估，可能會(huì)低估改善大氣污染物濃度帶來(lái)的健康效益。另外，不同國(guó)家和地區(qū)的大氣污染及顆粒物成分狀況、人口的易感性和年齡分布會(huì)帶來(lái)健康效益評(píng)估模型中重要的暴露反應(yīng)系數(shù)的差異，雖然大數(shù)據(jù)平臺(tái)和Meta研究分析方法能有效的從技術(shù)層面規(guī)避一定的差異性，但是若要進(jìn)一步降低污染物健康效益評(píng)估研究的不確定性，還是應(yīng)該建立特征的暴露反應(yīng)參數(shù)體系的選取和建庫(kù)。最后，不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和研究認(rèn)識(shí)水平，對(duì)顆粒物危害濃度閾值也應(yīng)逐步準(zhǔn)確確定，應(yīng)加快大氣污染物健康效應(yīng)基準(zhǔn)研究的相關(guān)成果在國(guó)家或地方標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和更新中的速度，使得健康效益評(píng)估更為貼合實(shí)際。

4 大氣顆粒物健康效益評(píng)估方法研究展望

當(dāng)前顆粒物污染的健康效益評(píng)估實(shí)際上是相對(duì)污染控制標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以健康相關(guān)指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)學(xué)損失為量化方式的研究，是污染若在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)的假設(shè)性狀態(tài)下的定量體現(xiàn)。首先，顆粒物污染與具體的病癥間是否直接相關(guān)，或者說(shuō)相關(guān)程度大小都基于流行病學(xué)的證據(jù)。不同顆粒物的來(lái)源造成的危害程度不一致，顆粒物中不同化學(xué)組分的交互作用及其影響程度均會(huì)對(duì)健康效益評(píng)估產(chǎn)生影響。這必然要求未來(lái)會(huì)更加關(guān)注流行病學(xué)調(diào)查的長(zhǎng)期效應(yīng)研究。另外，不同組分、不同來(lái)源甚至二次轉(zhuǎn)化過(guò)程的大氣毒理學(xué)相關(guān)研究也會(huì)越來(lái)越得到重視。其次，健康效益評(píng)估方法的特異性和不確定性相關(guān)研究也會(huì)加強(qiáng)，為了更準(zhǔn)確地評(píng)估顆粒物污染健康效益，表征顆粒污染物治理的成效，也會(huì)加快更精確、更及時(shí)的監(jiān)測(cè)智能化的發(fā)展，為健康效益評(píng)估提供精細(xì)的背景分析數(shù)據(jù)。再次，污染物健康效益評(píng)估的發(fā)展必然能為綠色GDP體系的建立和完善提供思路和操作方法的參考，相關(guān)的研究也會(huì)興起。最后，顆粒物污染健康效益評(píng)估必將促進(jìn)環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)、毒理學(xué)、社會(huì)學(xué)等相關(guān)科學(xué)門(mén)類(lèi)的交叉邊緣學(xué)科的研究與發(fā)展，甚至帶來(lái)新的污染治理的視角和產(chǎn)業(yè)更新，未來(lái)可期。